31个桃品种(系)幼树对外源GA3和PBZ的敏感性分析

郝鹏博,李 敏,谭 彬,郑先波,叶 霞,李继东,冯建灿

(河南农业大学,河南 郑州 450002)

31个桃品种(系)幼树对外源GA3和PBZ的敏感性分析

郝鹏博,李 敏,谭 彬,郑先波,叶 霞,李继东,冯建灿*

(河南农业大学,河南 郑州 450002)

对31个桃品种(系)幼树新梢的叶面喷施外源PBZ和GA3，然后进行3个生长指标(枝条初期生长量、枝条总生长量、节间长度)的调查,对不同桃品种(系)对外源GA3和PBZ的敏感性进行了聚类分析。结果表明：与喷施清水对照相比,外源GA3处理后3个生长指标均值均增大,PBZ处理后3个生长指标均值均减小；特早红、中桃5号、北京9号对外源GA3敏感性较高,春美、大久保等20个品种(系)对外源GA3敏感性较低;永莲水蜜、中农金辉等15个品种(系)对PBZ表现出较高的敏感性,红花山桃、春美等6个品种(系)对PBZ表现出较低的敏感性。

桃;GA3;PBZ;敏感性

桃原产于我国,人工栽培历史悠久。随着我国农业结构的调整,桃树栽培面积迅速扩大,近几年中国桃栽培面积和产量均居世界第1位[1-2]。然而我国桃树栽培品种营养生长旺盛,在幼树初果期新梢长度上表现最为明显,对桃树实现早结果和优质丰产造成影响[3];新梢太长还会增加修剪及生长调节剂施用等果园劳动量的投入,从而会降低果园的生产效率及果园经济效益[4]。就目前我国桃树主要栽培方式为矮化密植栽培而言,合理地对桃树生长量进行调控对提高果园生产效率显得尤为重要。

在桃树果园管理中可使用植物生长调节剂来调控树体大小。多效唑(Paclobutrazol, PBZ)作为生长抑制剂,通过抑制植物体内源赤霉素的合成来减缓枝条伸长,缩短新梢节间长度[5]。张翠婷[6]对桃品种“大久保”进行PBZ处理,结果表明土施与叶面喷施PBZ均有效降低了大久保嫩梢生长及节间长度,处理后基本上不用夏剪。赤霉素(Gibberellin A3,GA3)是一种重要的植物激素,可显著促进植物营养生长。Hollender等[7]发现赤霉素受体基因PpeGID1c的1个无义突变导致桃树树体矮化,通过喷施外源GA3可以使正常桃品种枝条和节间显著伸长,但对矮化突变桃树并未产生显著影响。GA2氧化酶(GA2ox)是赤霉素代谢过程中重要的降解酶,可有效地降低植物体内活性赤霉素。El-Sharkawy等[8]在李中发现1株因GA2氧化酶基因PslGA2ox过量表达导致李树体矮化、节间变短等表型特征。本课题组前期对PBZ和GA3调控桃树体营养生长量进行研究时发现不同桃树品种对这两种生长调节剂表现出不同的敏感性。基于此,我们以普通桃、油桃、蟠桃及观赏桃共计31个品种(系)为研究对象,通过对其秋梢处理后生长指标的分析,初步确定了不同品种对PBZ和GA3的敏感性,可以为PBZ和GA3调控桃树体大小的机理研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015年8～12月在河南省鄢陵县张桥乡苗圃基地进行。选取桃品种(系)共31个,包含普通桃品种(系)17个(编号1～17)、油桃品种4个(编号18～21)、蟠桃品种2个(编号22～23)和观赏桃品种8个(编号24～31),各品种的编号和名称见表1。

表1 供试的31个桃品种(系)

1.2 处理方法

2015年8月10日,选取不同品种(系)长势一致的一年生幼树,保留主干上两个长势较旺的侧枝,去除顶部枝条及其余部位侧枝。实验以喷施清水为对照,分别进行叶面喷施GA3(100 mg/L)和PBZ(2000 mg/L)处理,叶面喷施直至叶片药液分布均匀、滴水为止；处理后24 h内无降水。每个品种随机选取3棵为1个小区,每小区6个枝条,重复3次。

1.3 生长指标的测量

分别于处理开始当天(8月10日)、处理后2周(8月28日,枝条长度增加量在处理后14～21 d与对照差异较为明显[9-10])、生长完全停止后(12月12日)对处理枝条长度进行测量;前2周枝条长度增加量称为初期生长量,到生长完全停止时的枝条长度增加量为总生长量。生长完全停止后(12月12日)对枝条节间长度进行测量。

1.4 数据处理方法

敏感指数(IGS)[11]的计算公式如下:

数据处理在Excel软件上进行；t检验与聚类分析在SPSS19.0软件上进行。

2 结果与分析

2.1 31个桃品种(系)对外源GA3和PBZ的反应

对31个桃品种(系)分别进行GA3与PBZ处理,并对初期生长量、总生长量、节间长度这3个生长指标进行测量，分别求出GA3和PBZ处理与对照间的差值，并通过t检验判断处理与对照间差异的显著性。结果(表2)表明：经外源GA3处理后,黄水蜜、中桃5号等8个品种(系)的枝条初期生长量与对照的差异达到显著水平(P<0.05);黄水蜜、中农金辉等6个品种(系)的枝条总生长量与对照的差异达到显著水平;黄水蜜、早露蟠等4个品种(系)的节间长度与对照的差异达到显著水平。经PBZ处理后,大久保、黄水蜜等25个品种(系)的枝条初期生长量与对照的差异达到显著水平;大久保、中农金辉等22个品种(系)的总生长量与对照的差异达到显著水平;松森、大久保等10个品种(系)的节间长度与对照的差异达到显著水平。其中矮化品种红寿星、粉寿星在外源GA3处理后生长指标虽有所增加,但并未表现出显著差异。生长量较大的品种如春美、红花山桃在外源GA3与PBZ处理后生长指标均没有表现出显著变化。

2.2 不同桃品种(系)对外源GA3的敏感性分析

对外源GA3处理与对照的生长指标差值进行统计分析,结果(表3)表明：经GA3处理后，31个桃品种(系)的初期生长量平均增加8.80 cm,枝条总生长量平均增加12.43 cm,节间长度平均增加0.19 cm。表明经外源GA3处理后3个生长指标均有不同程度的增加。通过枝条初期生长量差值与总生长量差值的均值及变异系数对比可以发现,外源GA3处理对后期枝条生长具有持续增长的效果,并且不同品种(系)表现出增长效果的差异不断变大。

表2 经外源GA3或PBZ处理后31个桃品种(系)生长指标与对照的差值 cm

注:“/”表示没有处理;“*”表示在0.05水平上差异显著(P<0.05)。

表3 经GA3处理后31个桃品种(系)生长指标与对照间差值的统计分析结果

以枝条初期生长量、总生长量和节间长度对外源GA3的敏感系数为变量,对31个桃品种(系)进行聚类分析,结果在平方Euclidean距离5处将其分为3类(图1)。从图1和表4可以看出：对外源GA3敏感性高的品种(系)为特早红(编号6)、北京9号(14)和中桃5号(15)；敏感性中等的品种(系)有8个；敏感性低的品种(系)有20个，占供试总品种(系)数的65%；矮化品种红寿星(30)与粉寿星(31)对外源GA3均表现出较低的敏感性。

表4 31个桃品种(系)对外源GA3敏感性的聚类结果

对PBZ处理与对照生长指标均值的差值进行统计分析，结果(表5)显示,枝条初期生长量平均减小2.35 cm,枝条总生长量平均减小3.85 cm,节间长度平均减小0.08 cm。表明不同桃树品种(系)经PBZ处理后3个生长指标均有所减小。

表5 31个桃品种(系)PBZ处理与对照生长指标差值的统计分析结果

通过枝条初期生长量与总生长量差值的均值对比可以发现,PBZ处理对后期枝条生长量仍有持续减小的效果。初期生长量均值差的变异系数较总生长量均值差有所减小,表明不同品种(系)桃树后期枝条生长过程中PBZ作用不断变小。通过3个生长指标均值差的较高变异系数可以看出,PBZ处理对31个桃树品种(系)生长整体影响较大。

以枝条初期生长量、总生长量和节间长度对PBZ的敏感系数为变量,对31个桃品种(系)进行聚类分析。聚类分析结果(表6)表明：永莲水蜜(1)、中农金辉(18)等15个品种(系)对PBZ表现出较高的敏感性；秋甜(2)、中油14(19)等9个品种(系)对PBZ的敏感性适中；玉美人(3)、松森(4)、春美(9)、春蜜(11)、中油16(20)、红花山桃(24)六个品种对PBZ的敏感性较低。

表6 不同桃品种(系)对PBZ的敏感性分类

图1 31个桃品种(系)对GA3敏感系数的聚类分析结果

3 小结与讨论

桃在我国人工栽培历史悠久,果实多汁美味,深受人们喜爱。然而我国主要桃栽培品种年生长量大,树冠易郁闭,对桃树实现早结果和优质丰产造成影响。目前我国桃树主要栽培方式为矮化密植型,较大的树体生长量会增加果园管理量,降低果品质量,同时也会引起结果部位外移、结果年限短等问题[12]。因此，合理地对桃树生长量进行调控对优化果园生产效率尤为重要。

在生产中主要使用植物生长调节剂GA3和PBZ对树体生长量进行调节。GA3是重要的植物激素,主要作用为促进植物营养生长,有效地使枝条长度和节间伸长。杨立峰等[13]对大小年现象严重的苹果树喷施GA3后,可在结果小年中使枝条有效变长,增加了果园产量,减小了结果大小年的现象。刘芳等[9]对9年生樱桃进行叶面喷施GA3,结果表明：外源GA3处理后14～21 d时新梢生长量比对照增加较为明显,28 d后为对照的两倍。PBZ是内源GA3的合成生长抑制剂,可有效地缩短植物新梢节间长度,促进短枝发育,增加叶片厚度,减弱树体营养生长[14]。齐颖慧等[10]对曙光油桃进行叶面喷布PBZ后,发现可显著降低枝条和节间的长度,并增加叶片叶绿素含量,明显提高了光合速率。本试验结果与前人的研究结果相似:外源GA3处理后31个桃品种(系)的枝条长度、节间长度均有不同程度的增加,而PBZ处理后则表现出枝条生长缓慢,节间变短,叶片畸变为卷曲状。

胡文德等[11]对100份水稻种质资源进行了外源GA3敏感性比较研究,结果表明GA3处理后水稻6个相关性状均值均增加,并且敏感性高的品种远低于敏感性低的品种。在本试验中，对31个桃品种(系)资源进行外源GA3处理,对处理后的生长指标进行聚类分析,其中GA3的归类结果与前人的研究相似,仅有3个品种被聚为敏感性高的一类,而有20个品种(系)被聚到敏感性低的一类。然而目前有关植物对PBZ敏感性的研究鲜有报道。

本试验结果表明：外源GA3能促进桃新梢生长且使节间变长,而PBZ的作用则相反；在31个桃品种(系)资源中，特早红、中桃5号、北京9号三个品种(系)对外源GA3的敏感性较高,春美、大久保等20个品种(系)对外源GA3的敏感性较低;永莲水蜜、中农金辉等14个品种(系)对PBZ的敏感性较高,红花山桃、春美等6个品种(系)对PBZ的敏感性较低。

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(责任编辑:黄荣华)

Sensitivity Analysis of 31 Peach Variety (Line) Saplings to Exogenous GA3and Paclobutrazol

HAO Peng-bo, LI Min, TAN Bin, ZHENG Xian-bo, YE Xia, LI Ji-dong, FENG Jian-can*

(Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The leaves of new shoots of 31 peach variety (line) saplings were sprayed by exogenous GA3and paclobutrazol (PBZ), the three growth indexes (initial shoot growth, total shoot growth, and internode length) of these saplings in different treatments were investigated, and the sensitivity of various peach varieties (lines) to exogenous GA3and PBZ were studied by clustering analysis. The results showed that: in comparison with the control (spraying with pure water), the foliar application of exogenous GA3increased the average values of three growth indexes, while spraying with PBZ decreased the average values of three growth indexes. The results of clustering analysis indicated that: Tezaohong, Zhongtao 5 and Beijing 9 were highly sensitive to exogenous GA3; twenty varieties (lines) including Chunmei and Dajiubao were lowly sensitive to exogenous GA3; fifteen varieties (lines) such as Yonglianshuimi and Zhongnongjinhui had a higher sensitivity to PBZ; six varieties (lines) containing Honghuashantao and Chunmei had a lower sensitivity to PBZ.

Peach; Exogenous GA3; Paclobutrazol; Sensitivity

2016-07-19 基金项目：河南省高校科技创新团队支持计划(14IRTSTHN011);河南省重大科技专项(151100110900);河南省现代农业产业技术体 系建设专项(S2014-11-G02)。

郝鹏博(1990─),男,河南许昌人,硕士研究生,主要从事经济林栽培与生理研究。*通讯作者:冯建灿。

S662.1

A

1001-8581(2017)01-0011-05