外源激动素和油菜素内酯对元宝枫结实产量和品质的影响研究

张晨晨 郑豪亮 王迪海

（西北农林科技大学林学院，陕西 杨陵 712100）

元宝枫（Acertruncatum），槭树科槭属落叶乔木，系中国特有树种，是兼具观赏价值和经济价值的木本油料树种[1]。元宝枫种仁蛋白质含量丰富，各类氨基酸组成合理，属于完全蛋白质，是理想的植物蛋白质资源。除蛋白质外，元宝枫种仁中还富含油脂，一般种仁含油量为48%，种仁蛋白质含量为25%～27%。元宝枫籽油富含的不饱和脂肪酸，特别是多不饱和脂肪酸，不仅为人体提供能量，而且还具有促进机体发育、调节脂类代谢、消炎抗氧化、减少心血管疾病等生理作用[2-3]。作为元宝枫油中功能性脂肪酸-神经酸是组成大脑神经细胞膜的重要成分，对于维持大脑神经系统的正常活动、促进神经细胞的生长发育有重要作用。近年来元宝枫人工林发展迅速，栽培面积超过313 km2，遍布13个省市128个县，为元宝枫产业发展奠定了良好基础[4]。

元宝枫是优良的木本油料树种，其种实产量与品质是影响元宝枫产业发展的重要因素。元宝枫人工栽培实生苗一般5～8 a开始结实，15年生单 株可 采 收翅 果10～15 kg，20 a后 采 收20～25 kg[4]。由于生境条件的影响以及种实性状变异丰富，元宝枫种实产量品质表现不稳定，将直接影响元宝枫的资源开发，制约元宝枫的产业发展[5]。目前对于元宝枫的研究大多集中于种质资源调查、繁育栽培、化学成分分析等方面，而采用外源激素提高元宝枫种实产量和品质的研究尚未见研究。

植物果实和种子是人类利用的主要植物资源之一，而植物激素几乎在种实发育的各个阶段均为重要调控因子，在一定程度上决定了果实和种子的产量及品质。细胞分裂素与植物种实的早期发育密切相关，研究表明细胞分裂素或许是植物种子产量的限制因子，激动素是细胞分裂素的一种[6]。油菜素内酯属于生长促进类植物激素，其对植物的调控作用十分广泛，包括增强抗氧化能力，促进果实发育成熟，提高种子产量等[7]。因此，本研究通过对元宝枫叶面喷施激动素（KT）和2, 4-表油菜素内酯（EBR），测定元宝枫翅果性状特征及种子长、宽、厚、百粒质量、单枝产量、可溶性糖含量、蛋白质含量、油脂含量和神经酸含量，研究外源KT和EBR对元宝枫种子产量品质的影响，为外源激素在元宝枫种实生产中的合理应用提供科学依据。

1 试验区概况

试验区地处关中平原中部偏西陕西西安杨凌区，位于东经107°59′，北纬34°20′，海拔435～563 m。为大陆性季风型半湿润气候。年均气温12.9 ℃，年降水量635.1～663.9 mm，年均日照2 163.8 h，全年≥10 ℃的积温为4 184 ℃。有效生长期152～191 d，无霜期184～216 d[8]。

2 材料与方法

选择17年生的元宝枫人工林中选择长势一致、生长状态良好、无病虫害且负载量相当的树木为标准样株进行为试验对象。

2.1 试剂及仪器

分析纯：乙醚，五水合硫酸铜，硫酸钾，浓硫酸，氢氧化钠，硼酸，盐酸，蒽酮；色谱纯：甲醇，无水乙醇，正庚烷，氢氧化钾。GH-9240A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司，中国），DFLBP-250型万能高速粉碎机（上海菲力博食品机械有限公司，中国），HH-4型电热恒温水浴锅（北京科伟永兴仪器有限公司，中国），H-1650型国产湘仪离心机（湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司，中国），ISQ& TRACE气质联用仪（美国赛默飞科技有限公司，美国），Agilent 1260液相色谱仪（美国赛默飞科技有限公司，美国），UDK159VELP凯氏测氮仪（VELP公司，意大利），UV-1800型紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司，中国）。

2.2 试验设计

在17年生的元宝枫人工林中选择长势一致、生长状态良好、无病虫害且负载量相当的树木，样树平均树高10.2 m，平均胸径20.5 cm，东西平均冠幅8.4 m，南北平均冠幅9.1 m，株行距6 m×7 m。叶面喷施EBR和KT，其中EBR喷施浓度参考其在柿（Diospyros kaki）[9]、油用牡丹（Paeonia suffruticosa）[10]等植物上的应用，设置为0.5 mg/L；KT喷施浓度参考其在小麦（Triticum aestivum）[11]、黑种草（Nigella damascena）[12]等植物上的应用，设置为50 mg/L；喷施清水作为CK。EBR用无水乙醇溶解后稀释至适宜浓度，乙醇最终体积分数为0.1%，KT用1 mol/L氢氧化钠溶液溶解后稀释至适宜浓度，二者均用吐温-80作为展开剂，最终体积分数为0.1%。于2019年6月16日下午使用按压式喷水壶喷施，喷施量以叶片湿润、叶尖滴水为准。试验采用随机区组设计，每个处理重复3次，每个重复选取3株元宝枫，每株选取10个不同朝向的1年生结果枝条。

于喷施激素后10、20、30、45、65 d，共采样5次。采样时收集发育正常完整的翅果，装入作好标记的自封袋中，置于冰盒中尽快带回实验室，液氮冷冻后置于超低温冰箱中保存备用。于10月30日采集发育成熟的翅果，装入作好标记的自封袋中，带回实验室，干燥处保存备用。

2.3 测定方法

2.3.1翅果、种子形态与质量

在每个处理中采用四分法随机选取20个翅果（种子），用电子游标卡尺（精确至0.01 mm）分别测量果（种）长、果（种）宽、果（种）厚。将每个处理采集的成熟翅果脱壳，采用四分法随机取100粒种子，称量并记录为百粒质量，重复3次。将得到的种子烘干至恒质量，去除种皮后粉碎，过40目筛备用。

2.3.2蛋白质、油脂、神经酸含量与糖含量测定

元宝枫种子蛋白质含量用凯氏定氮法测定[13]，测定元宝枫种子油脂含量用索氏提取法[14]，测定元宝枫种子神经酸含量用HPLC法[15]。色谱柱：RIGOL-C18，色谱条件：流动相为乙腈-甲醇-0.4%乙酸水溶液-四氢呋喃（体积比为84∶8∶3∶3），流速1 mL/min，柱温30 ℃，检测波长205 nm，进样量10 μL，保留时间50 min。翅果和种子于110 ℃烘干15 min后，于70 ℃烘干24 h至恒质量，粉碎后用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，蔗糖含量用间苯二酚法测定，淀粉经高氯酸水解后用蒽酮比色法测定[16]。

2.4 分析方法

采用双因素方差分析法分析时间和外源激素处理对元宝枫果实形态的交互效应；采用单因素方差分析法比较叶面喷施KT和EBR对元宝枫种实产量品质影响的差异，采用LSD检验进行差异显著性比较（α=0.05）[17]；数据用平均值±标准差表示。数据分析使用SPSS 23.0完成，图形处理使用Microsoft Excel 2013完成。

3 结果与分析

3.1 外源激素对元宝枫果实形态的影响

由图1可知，在第10、20、45天时，外源KT和外源EBR对果长的影响均显著高于CK（P<0.05），其中，在第10、45天时，2种外源激素处理间无显著差异。在第10、20、65天时，外源KT和外源EBR对果宽的影响均显著高于CK（P<0.05）。第30天时，KT对果宽的影响显著低于CK（P<0.05），而EBR显著高于CK（P<0.05）。叶面喷施KT和EBR后，随着外源激素处理时间的变化，元宝枫果厚均呈增加趋势，KT和EBR均显著高于CK（P<0.05）。第65天时，KT与EBR组间无显著差异。

图 1 外源KT和EBR对元宝枫果实形态的影响Fig. 1 Effects of exogenous KT and EBR on fruit morphology of A. truncatum

3.2 外源激素对元宝枫种子形态的影响

由图2可知，与CK相比，外源KT和EBR均显著提高了元宝枫种子的长度、宽度和种子厚度（P<0.05）。其中KT分别提高了7.31%、5.00%和8.07%，EBR分别提高了8.35%、13.44%和17.18%。此外，与外源KT相比，外源EBR也显著提高了元宝枫种子的宽度和厚度（P<0.05）。

图 2 外源KT和EBR对元宝枫种子形态的影响Fig. 2 Effects of exogenous KT and EBR on seed morphology of A. truncatum

3.3 外源激素对元宝枫种子产量的影响

由图3可知，元宝枫种子的百粒质量和单枝产量对外源KT和EBR的响应一致。外源KT和EBR与CK相比显著提高了元宝枫种子的百粒质量和单枝产量，其中外源KT分别显著提高了8.20%和2.98%（P<0.05），外源EBR分别显著提高了12.21%和4.16%（P<0.05）。

图 3 外源KT和EBR对元宝枫种子产量的影响Fig. 3 Effects of exogenous KT and EBR on seed yield of A. truncatum

3.4 外源激素对元宝枫种子品质的影响

由图4可知，元宝枫种子可溶性糖含量、蛋白质、含油率和神经酸含量对外源激素处理的响应一致；与CK相比，外源KT和EBR的元宝枫种子种子可溶性糖含量、蛋白质、含油率和神经酸含量显著（P<0.05）提高；与外源KT相比，外源EBR的元宝枫种子可溶性可溶性糖含量、蛋白质、含油率和神经酸含量也显著（P<0.05）提高。

4 结论与讨论

通过对元宝枫叶面进行喷洒激动素，研究发现与CK相比，元宝枫种子表型性状均有不同程度的提高，元宝枫百粒质量、单枝产量及种子可溶性糖含量、油脂含量和神经酸显著提高。这与Froschle等[16]的研究结果一致，在麻风树（Jatropha carcas）生殖生长期喷施细胞分裂素，可显著增加雌雄花数量和结实率，提高种子油脂含量，从而在植物种子发育过程中显著影响种子产量与品质。细胞分裂素还影响果实的生长和形态发育。有研究表明细胞分裂素在果实发育的整个过程均可起到促进作用，外源细胞分裂素可诱导番茄（Lycopersicon esculentum）的单性结实，不仅调控果实的细胞分裂，还在坐果和果实的早期生长过程中发挥着重要作用[18]。拟南芥（Arabidopsis thaliana）喷施外源细胞分裂素可促进雌蕊早期发育的细胞增殖，与植物雌蕊和果实的形态发育关系密切[19]。

对元宝枫叶面喷施油菜素内酯后其种子宽度和厚度显著增加，可溶性糖、蛋白质和油脂含量较CK显著提高，神经酸含量增加，百粒重和单枝产量显著提高。油菜素内酯在调控种子大小以及产量方面发挥着重要作用，油菜素内酯通过增大种子库容，促进同化产物向库器官的运输，从而有利于营养物质在种子中积累[20]。油菜素内酯在植物生长发育过程中的诸多方面起着关键调控作用，对植物果实的影响有提高坐果率、诱导单性结实、促进果实早期发育和成熟等。研究表明无单性结实能力的黄瓜（Cucumis sativus）品种经过外源油菜素内酯处理后，子房细胞分裂开始发育膨大，其果实与经过受精作用发育的果实无显著差异，而可单性结实的黄瓜品种经过油菜素内酯合成抑制剂处理后无法正常坐果，且施用外源油菜素内酯可恢复其单性结实能力[21]。种子的产量品质与种子发育密切相关，油菜素内酯影响种子胚、胚乳、母体组织等多个方面的发育[22]。丁熙柠等对油用牡丹进行外源油菜素内酯处理，可提高籽粒可溶性糖和蛋白质含量，增加籽油中不饱和脂肪酸含量，促进籽粒营养物质的积累[23]。Babali等[24]对葡萄（Vitis vinifera）经过适当浓度的2, 4-表油菜素内酯处理可提高果实中碳水化合物和抗氧化物质的含量。

激动素和油菜素内酯处理均可显著提高种子可溶性糖、蛋白质和油脂以及籽油中神经酸的含量，种子百粒重和单枝产量较CK显著提高，可见外源激动素和油菜素内酯均可促进元宝枫种子产量和品质的提高。综合比较各项指标，2,4-表油菜素内酯对元宝枫的促进作用略优于激动素。因此，在元宝枫培育和生产中可合理运用这两种激素以得到较高的种子产量和品质。本研究的试验树木为平均树高10.2 m的17年生元宝枫，对于高大的树木在生产上如何使用激素，还需进一步深入研究。并且激素是否会在种子中有残留，KT和EBR的最佳使用浓度和复合施用，其提高品质的生理生化机理都是需要后续深入研究的问题。