珊瑚菜果实形成与内源激素含量的相关性分析

路宁宁 陈凌云 杨太新 杨树林 刘国库

摘要：为明确珊瑚菜果实形成时期及其4种内源激素含量的动态变化，分析果实形成与内源激素含量间的关系，采用高效液相色谱法测定珊瑚菜果实发育过程中内源生长素（indole-3-acetic acid，IAA）、玉米素（zeatin，ZT）、赤霉素（gibberellin a3，GA3）、脱落酸（abscisic acid，ABA）的含量。结果表明，珊瑚菜果实形成过程可划分为乳熟期、中熟期和完熟期；其纵径和横径均呈现出快-慢-快的增长趋势；含水量表现为先升高后降低；百粒重显著增加，至完熟期达2.66 g。在果實发育过程中，ZT和IAA含量均呈升-降-升-降的变化趋势；GA3含量呈降-升-降的变化，其中在果实完熟末期ABA含量达46.02 ng·g-1。相关性分析表明，ZT含量与果实横径呈显著正相关，与果形指数呈极显著负相关；其他性状间相关性不显著。上述结果初步揭示了珊瑚菜果实形成中各指标变化及其与4种内源激素的关系，为激素调控果实形成和提高粒重提供了理论依据。

关键词：珊瑚菜果实；果实形成；百粒重；内源激素；相关性

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0528

中图分类号：S58 文献标志码：A 文章编号：10080864（2024）01006307

珊瑚菜（Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.）是伞形科植物，其根为常用中药材北沙参，性味甘、微寒，微苦，归肺、胃经，具有养阴清肺、益胃生津的功效，常用于肺热、唠咳痰血、热病津伤、口渴咽干等症[1]。目前，北沙参药材主要来自人工栽培品，主产于河北安国、山东莱阳和内蒙古赤峰3大产区[2]。

植物中典型的4类激素包括生长素（indole-3-acetic acid，IAA）、玉米素（zeatin，ZT）、赤霉素（gibberellin a3，GA3）、脱落酸（abscisic acid，ABA）。研究表明，IAA在宁夏枸杞果实增大中起着重要作用[3]；ZT可以增强细胞分裂、促进坐果，对胚乳发育和果实种子中同化物的积累有促进作用[4]；GA3可以显著增加葡萄果穗长度，提高果实品质[5]；较高的ABA水平能促进桑葚花色苷的积累，进而使果实成熟[6]。激素影响珊瑚菜种子的萌发，韩晓伟等[7]研究表明植物激素的协调变化保证了珊瑚菜种子的正常萌发；李宏博等[8]研究表明，在变温层积条件下，100 mg·L-1 细胞分裂素（6-BA）溶液可显著促进珊瑚菜种子萌发；杨树林等[9]研究指出，珊瑚菜种子的发芽率与IAA、GA3、ZT含量呈极显著正相关。然而关于珊瑚菜果实形成过程中内源激素的动态变化及其与生长指标的关系却鲜有报道。因此，本研究以珊瑚菜果实为试验材料，分析果实形成过程中IAA、ZT、GA3、ABA激素含量等指标的动态变化规律及其与果实形成的相关性，为调控珊瑚菜果实生长发育及进一步提高种子产量和质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以珊瑚菜果实为试验材料，珊瑚菜种植于河北省安国市大南流村试验基地（38°21′7.35″N，115°18′15.14″E，海拔32 m）。选生长、花期一致且健康的植株进行挂牌标记，从2021年6月3日（授粉后3 d）开始取样，每隔3 d取样1次，直至果实成熟。取得样品用于果实大小、百粒重、含水量以及IAA、ZT、GA3、ABA含量的测定。

1.2 仪器与试剂

仪器：GL2241-1SCN分析天平，北京赛多利斯科学仪器有限公司；Agilent1260型高效液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱，北京陆希科技有限公司；NAI-DCY-24F型氮吹仪，上海那艾精密仪器有限公司。试剂：ABA（ 批号621H021）、GA3（ 批号705H021）、IAA（批号1211E023）标准品均购自北京索莱宝科技有限公司；ZT（批号H11M9X61066）标准品购自上海源叶科技有限公司；交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、柠檬酸、色谱甲醇、色谱乙腈、乙酸乙酯等均为分析纯。

1.3 果实纵径、横径的测定

随机挂牌40 株植株，每次取样5 株，摘取20粒长势一致的果实，采用游标卡尺分别测定果实的横径、纵径，并计算果形指数，重复3次。果形指数=纵径/横径（1）

1.4 百粒重和果实含水量的测定

随机选取珊瑚菜果实样品100粒，在电子分析天平上称重，并记录数据，重复3次。采用低温烘干法测定果实含水量，计算公式如下。果实含水量=（M3-M2）/（M3-M1）×100% （2）式中，M1 为干燥样品盒质量，g；M2 为干燥样品盒和烘后样品总质量，g；M3为干燥样品盒和烘前样品总质量，g。

1.5 内源激素含量测定

1.5.1 色谱条件 IAA和ABA的色谱条件：色谱柱AgilentTC-C18 柱（4.6×250 mm，5 μm）；甲醇作为流动相A，水作为流动相B（用磷酸调pH=3）。

流动相A∶流动相B 为4.5∶5.5，柱温30 ℃，流速1.0 mL·min-1，进样量10 μL·次-1，检测波长分别为217和254 nm。

ZT和GA3的色谱条件：色谱柱AgilentTC-C18柱（4.6×250 mm，5 μm）；乙腈作为流动相A，水作为流动相B（用磷酸调pH=3）。流动相A∶流动相B 为1∶4。柱温30 ℃，流速1.0 mL·min-1，进样量10 μL·次-1，检测波长均为206 nm。

1.5.2 对照品的制备 精密称取ABA、GA3、IAA标准品各0.005 g，用色谱甲醇定容到10 mL棕色容量瓶，再分别取ABA、GA3、IAA 溶液各1 mL，置于50 mL棕色容量瓶中，定容，配制成0.01 mg.mL-1 的ABA、GA3、IAA对照品溶液。精密称取ZT标准品0.005 g，用色谱甲醇定容到10 mL棕色容量瓶，得到0.5 mg·mL-1 ZT对照品溶液。

1.5.3 样品的制备 称取1.00 g珊瑚菜果实至预冷研钵中，在液氮下研磨成匀浆，加入预冷体积分数为的80％甲醇溶液8 mL，4 ℃避光浸提16 h。

浸提液 4 ℃ 16 000 r·min-1离心10 min，转移上清液至10 mL离心管中，加入0.05 g PVPP，超声震荡40 min过滤，滤液过C18固相萃取柱，将流出液氮吹至水相（1.5～2.0 mL）。水相用1 mol·L-1柠檬酸调节pH至3，加入3 mL乙酸乙酯萃取，超声震荡40 min，转移上清液至新的离心管氮吹（吹干乙酸乙酯），之后加2 mL甲醇复溶，过0.45 μm有机滤膜即进样品瓶，样品备用[10]。

1.5.4 线性关系建立 将混合对照品溶液用0.45 μm有机滤膜过滤，分别精密吸取IAA单一对照品溶液1、4、8、12、16 μL；精密吸取GA3单一对照品溶液5、10、15、20、25 μL；精密吸取ZT单一对照品溶液3、11、19、27、35 μL；精密吸取ABA单一对照品溶液5、10、15、20、25 μL。分别注入液相色谱仪，按1.3.3.1中的色谱条件进样。以进样体积为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线，并计算回归方程，如下所示。

1.4 数据处理

采用Excel2016和SPSS 25.0等软件分别进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 珊瑚菜果实形成时期划分及生长指标的分析

2.1.1 果实形成时期的划分 由表1可知，珊瑚菜果实从授粉到成熟经历约24 d，根据果实的形态特征及各指标变化将果实形成过程划分为3个时期，即乳熟期（授粉后1～12 d）、中熟期（授粉后13～18 d）、完熟期（授粉后19～24 d）。其中，乳熟期经历12 d，果实颜色鲜绿色，质地较软；中熟期经历6 d，果实颜色由绿白色变为紫红色，果棱明显；完熟期经历6 d，果实颜色均转变成黄褐色，质地较硬，容易脱落。果实的纵径从乳熟期的9.64 mm 到完熟期增大至13.00 mm；果实的横径从乳熟期的7.00 mm到完熟期增加至9.50 mm。

2.1.2 果实的生长指标 由表2可知，随着果实发育，果实纵径、横径发生显著变化。在乳熟期，授粉后3 d 的果实纵径和横径分别为4.08 和1.68 mm；到乳熟期末期，果实纵径、横径分别为9.64、7.00 mm，平均日增长量分别为0.62、0.59 mm。在中熟期，授粉后18 d果实的纵径与横径分别为10.62、8.08 mm，平均日增长量分别为0.16、0.18 mm。至完熟期，授粉后24 d果实的纵径、横径分别为13.00、9.50 mm，平均日增长量分别为0.40、0.23 mm。由此表明，乳熟期为果实第1次快速生长期，中熟期为缓慢生长期，完熟期为第2次快速生长期，即在果实形成过程中纵径和横径整体呈快-慢-快的增长趋势。

随着果实的发育，果形指数呈下降趋势，在授粉后3～9 d显著下降，之后变化不显著。随着果实的发育，百粒重显著增加，其中在乳熟期果实百粒重增加缓慢，平均日增长量为0.06 g；在中熟期百粒重增加迅速，平均日增长量为0.22 g；在完熟期百粒重增加缓慢，平均日增长量为0.08 g，至完熟末期百粒重达2.66 g。随着果实的发育，含水量呈先升高后降低的变化趋势，在授粉后9 d果实含水量最高，为87.07%；之后含水量逐渐降低，从授粉后15 d开始显著降低，至完熟末期果实含水量为62.59%。

2.2 果实内源激素含量的动态变化

由表3可知，珊瑚菜果实形成过程中IAA含量呈升-降-升-降的显著变化，其中在授粉后9 d，果实IAA 含量达到第1 个峰值，136.08 ng·g-1；之后显著下降，在授粉后15 d最低，为6.41 ng·g-1；随后在授粉后18 d 又迅速上升，出现第2 个峰值123.80 ng·g-1；完熟期又显著下降，至完熟末期降为36.01 ng·g-1。果实形成过程中ZT含量亦呈升-降-升-降的显著变化，在授粉后9 d出现第1个峰值，411.89 ng·g-1；之后显著降低，授粉后15 d降至290.8 ng·g-1；随后又逐渐上升，在授粉后21 d出现第2 个峰值418.47 ng·g-1；在完熟末期降为322.34 ng·g-1。果实形成过程中GA3 含量呈降-升-降的变化，在授粉后12 d 时GA3含量显著降至39.35 ng·g-1；之后逐渐上升，在授粉后18 d升至129.79 ng·g-1；随后又显著下降，完熟末期将至59.41 ng·g-1。而在授粉后21 d 内在果实中均未检测到ABA；仅在完熟末期检测到ABA，含量为46.02 ng·g-1。

2.3 果实内源激素含量与果实形成的相关性分析

珊瑚菜果实的内源激素含量与果实形态指标的相关分析结果（表4）表明，果实中IAA含量与ZT含量呈极显著正相关关系，相关系数为0.685；果实的横径与纵径呈极显著正相关关系，相关系数为0.989；果实的百粒重与果实的纵径、横径均呈极显著正相关关系，相关系数分别为0.905、0.869；果形指数与果实的横径、纵径以及百粒重均呈极显著负相关关系，相关系数分别为0.900、0.848、0.601；果实中ZT含量与果实横径呈显著正相关关系，相关系数为0.405，与果形指数呈极显著负相关关系，相关系数为0.569。

3 讨论

本研究表明，珊瑚菜果实从授粉到成熟约24 d，可划分为乳熟期、中熟期和完熟期3 个时期，不同时期果实的颜色和性状存在差异，果实的纵径和横径均呈快-慢-快的增长趋势。杨晓婉等[3]研究表明宁夏枸杞果实发育中纵径和横径呈快-慢-快的增长趋势，与本研究结果一致；杨从华等[11]研究表明油橄榄果实纵径、横径的生长呈快-慢-稳定的近“S”形变化趋势，这可能是由于不同种类果实的生长发育存在差异。王金乔等[12]研究发现，火龙果的果重呈现缓慢生长-快速生长-缓慢生长的变化，果实成熟期含水量最低，果形指数逐渐变小。本研究也表明，珊瑚菜果实的百粒重亦呈慢-快-慢的增长趋势，在完熟末期果实含水量降至最低，果形指数呈下降趋势。

内源激素对果实生长发育起着一定的调控作用。本研究结果表明，珊瑚菜果实ZT和IAA含量在授粉后9 d均出现第1个高峰值，随后在完熟期含量显著下降。郭宇等[13]研究发现西瓜种子在发育前期IAA和ZT含量较高；林文秋等[14]报道在菠萝发育初期果实的IAA与ZT积累量较高，这可能与果实发育初期需要较高水平的IAA和ZT，以促进果实膨大。陈金印等[15]、王思涵等[16]研究表明，果实中IAA 必需先经过氧化，使其含量降低至一定水平，果实才能完熟；时晓芳等[17]研究指出‘阳光玫瑰葡萄中ZT含量降低到一定水平冬果才能成熟，这与本研究结果基本一致。另外，珊瑚菜果实形成过程中GA3 含量呈降-升-降的变化，这与房丽莎等[18]研究山桐子果实发育中GA3变化趋势一致。珊瑚菜果实形成前期未检测到ABA，仅在完熟末期其ABA 含量为46.02 ng·g-1，这可能与果实后熟现象有关[19]，有待于进一步深入研究。

果实的发育与其内源激素含量存在一定关系。本研究表明，珊瑚菜果实的ZT 含量与果实横径呈显著正相关；IAA含量与果实横径、纵径和百粒重均呈正相关，GA3与果实横径、百粒重呈负相关，但均未达到显著水平。赵利娟等[20]研究发现，蓝果忍冬的ZT 含量与果实的横径低度负相关，IAA含量与果重、果实横径、纵径均呈极显著负相关；汤佳等[21]指出，油茶种子中4种内源激素含量与果实横径、纵径、单果重和鲜籽重均呈极显著负相关，果皮内源激素含量与果实各表型性状间的相关性差异较大。可见，不同作物的果实生长与内源激素含量的相关性存在较大差异，应用生长调节物质调控果实形成及发育尚需进一步深入探讨。

参 考 文 献

［1］ 国家药典委员会，中华人民共和国药典[M].北京：中国医药科技出版社，2020：103-104.

［2］ 许保海，赵惠萍，李静.北沙参本草考证及道地产地探源[J].中国药业，2017，26（23）：28-30.

XU B H， ZHAO H P， LI J. Herbal textual research and originalproduction area investigation of Radix glehniae [J]. ChinaPharmaceuticals， 2017， 26（23）：28-30.

［3］ 杨晓婉，郑国琦，许兴，等.宁夏枸杞果实生长发育期内源激素变化及关系研究[J].西北植物学报，2013，33（1）：116-122.

YANG X W， ZHEN G Q， XU X， et al .. Endogenous hormonecontents and their relationships with fruit development inLycium barbarum L. [J]. Acta Bot. Bor-Occid. Sin.， 2013， 33（1）：116-122.

［4］ 周蕾，魏琦超，高峰.细胞分裂素在果实及种子发育中的作用[J].植物生理学通讯，2006（3）：549-553.

ZHOU L， WEI Q C， GAO F. The effect of cytokinins on fruitand seed development [J]. Plant Physiol. Comm.， 2006（3）：549-553

［5］ 赵亚蒙，刘迪迪，梁攀，等.赤霉素对"西拉"葡萄果穗及果实品质的影响[J].北方园艺，2018（5）：64-68.

［6］ 赵晓晓，高鸿鹏，王一方，等.桑椹生长发育过程中内源激素含量变化及其与果实成熟的关系[J].蚕业科学，2019，45（5）：643-650.

ZHAO X X， GAO H P， WANG Y F， et al .. Changes in contentof endogenous hormones during Mulberry fruit developmentand its relationship with maturation [J]. Sci. Sericult.， 2019，45（5）：643-650.

［7］ 韩晓伟，冯建明，严玉平，等.香豆素和植物激素对北沙参种子萌发的影响[J].种子，2018，37（12）：97-101.

HAN X W， FENG J M， YAN Y P， et al .. Effect of coumarinsand plant hormones on seed germination of Glehnia littoralis [J].Seed， 2018， 37（12）：97-101.

［8］ 李宏博，吕德国，魏熙婷，等.不同处理方法对解除珊瑚菜种子休眠的影响[J]. 山东农业大学学报（自然科学版），2010，41（4）：482-484.

LI H B， LYU D G， WEI X T， et al .. The effect of differenttreatments on breaking dormancy Glehnia littoralis Fr. Seeds [J]. J.Shandong Agric. Univ. （Nat. Sci.）， 2010， 41（4）：482-484.

［9］ 杨树林，杨太新，刘晓清.祁沙参种子质量与生理指标的相关关系研究[J].时珍国医国药，2021，32（4）：965-967.

［10］ 袁梦佳，杨太新，孙延超.赤霉素浸种对柴胡种子发芽及内源激素变化的影响[J].种子，2021，40（9）：81-85.

YUAN M J， YANG T X， SUN Y C. Effects of soaking seed withgibberellin on seed germination and endogenous hormonechanges of Radix bupleuri [J]. Seed， 2021， 40（9）：81-85.

［11］ 杨从华，宁德鲁，石卓功，等.油橄榄在云南的果实生长发育特性分析[J].经济林研究，2020，38（1）：177-183.

YANG C H， NING D L， SHI Z G， et al .. Analysis on fruitgrowth and development characteristics in Olea europaea inYunnan [J]. Non-wood For. Res.， 2020， 38（1）：177-183.

［12］ 王金乔，马翠凤，张学娟，等‘. 金都1号火龙果果实生长发育规律研究[J].热带农业科学，2017，37（2）：24-27.

WANG J Q， MA C F， ZHANG X J， et al .. The fruit growth anddevelopment of pitaya‘ Jindu No. 1. [J]. J. Trop. Sci.， 2017， 37（2）：24-27.

［13］ 郭宇，高美玲，刘秀杰，等.西瓜种子不同发育时期内源激素含量变化[J].基因组学与应用生物学，2020，39（9）：4154-4161.

GUO Y， GAO M L， LIU X J， et al .. Change of endogenoushormone content during seed size development in thewatermelon [J]. Genomics Appl. Biol.， 2020， 39（9）：4154-4161.

［14］ 林文秋，肖熙鸥，张红娜，等.菠萝果实发育过程中的内源激素变化及品质形成特点[J].南方农业学报，2018，49（11）：2224-2229.

LIN W Q， XIAO X O， ZHANG H N， et al .. Changes ofendogenous hormones and characters of fruit quality formationduring growth of pineapple [J]. J. South. Agric.， 2018， 49（11）：2224-2229.

［15］ 陈金印，陈明.果实后熟衰老与植物激素的关系研究进展[J].江西农业大学学报（自然科学版），2003（4）：537-543.

CHEN J Y， CHEN M. Advances in research on the ripeningand senescing of fruit in relation to plant hormones [J]. ActaAgric. Univ. Jiangxiensis （Nat. Sci.）， 2003（4）：537-543.

［16］ 王思涵，杨涛，张金柱，等.野生玫瑰果实发育过程中种子的细胞组织结构和内源激素变化对其休眠性的影响[J].植物研究，2021，41（3）：387-394.

WANG S H， YANG T， ZHANG J Z， et al .. Effects of changesin seed cell tissue structure and endogenous hormones ondormancy of wild Rosa rugosa fruit during development [J].Bull. Bot. Res.， 2021， 41（3）：387-394.

［17］ 时晓芳，林玲，曹雄军，等.'阳光玫瑰'葡萄夏果和冬果发育过程中内源激素变化规律研究[J].中国果树，2020（6）：64-66.

［18］ 房丽莎，徐自恒，刘震，等.山桐子果实发育过程中内含物、内源激素及光合特性的变化[J]. 林业科学，2020，56（11）：41-52.

FANG L S， XU Z H， LIU Z， et al .. Changes of contents，endogenous hormones and photosynthetic characteristics ofIdesia polycarpa fruit at the different developmental stages [J].Sci. Silvae Sin.， 2020， 56（11）：41-52.

［19］ 赵永华，刘铁成，任富成，等.不同年生西洋参果实形成期种子内源激素变化动态[J].特产研究，1996（4）：5-7.

［20］ 赵利娟，霍俊伟，秦栋，等.蓝果忍冬果实发育过程中形态指标及内源激素含量的变化[J]. 南方农业学报，2016，47（3）： 436-441.

ZHAO L J， HUO J W， QIN D， et al .. Changes for morphologicalindex and endogenous hormone of Lonicwea cearulea L. fruitduring developmental period [J]. J. South. Agric.， 2016， 47（3）：436-441.

［21］ 汤佳，冯金玲，杨志坚，等.油茶果实内源激素变化与果实发育的关系[J].森林与环境学报，2015，35（4）：331-336.

TANG J， FENG J L， YANG Z J， et al .. Changes of endogenoushormones in fruit and their effects on the fruit development ofCamellia oleifera [J]. J. Environ. Sci.， 2015， 35（4）：331-336.

（责任编辑：张冬玲）