外源CaCl_2缓解番茄裂果的生理机制.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 ( ) : : / / . . . : . / . 收 稿 日 期 : 基 金 项 目 : 江 苏 省 自 然 科 学 基 金 项 目 ( ) 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 ( ) 作 者 简 介 : 崔 守 尧 硕 士 研 究 生 通 信 作 者 : 蒋 芳 玲 副 教 授 研 究 方 向 为 蔬 菜 栽 培 生 理 与 分 子 生 物 学 : . . 崔 守 尧 吴 震 吕 海 萌 等 . 外 源 缓 解 番 茄 裂 果 的 生 理 机 制 . 南 京 农 业 大 学 学 报 ( ) : . 外 源 缓 解 番 茄 裂 果 的 生 理 机 制 崔 守 尧 吴 震 吕 海 萌 薛 灵 姿 蒋 芳 玲 ( 南 京 农 业 大 学 园 艺 学 院 / 农 业 农 村 部 华 东 地 区 园 艺 作 物 生 物 学 与 种 质 创 新 重 点 实 验 室 江 苏 南 京 ) 摘 要 : 目 的 本 文 旨 在 从 生 理 水 平 探 究 外 源 缓 解 番 茄 裂 果 的 机 制 为 裂 果 的 防 控 提 供 理 论 依 据 方 法 以 耐 裂 和 易 裂 果 番 茄 为 材 料 喷 施 溶 液 统 计 番 茄 裂 果 率 测 定 抗 氧 化 酶 活 性 变 化 、 相 关 离 子 ( 、 、 、 ) 含 量 、 细 胞 壁 主 要 成 分 含 量 ( 纤 维 素 和 果 胶 ) 、 细 胞 壁 关 键 水 解 酶 ( 纤 维 素 酶 和 多 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 ) 活 性 结 果 处 理 可 以 显 著 降 低 易 裂 果 番 茄 的 裂 果 率 降 低 果 皮 中 过 氧 化 氢 ( ) 和 丙 二 醛 ( ) 含 量 及 抗 氧 化 酶 活 性 使 易 裂 番 茄 电 导 率 显 著 下 降 处 理 下 番 茄 果 皮 、 、 的 含 量 显 著 升 高 含 量 下 降 果 皮 中 纤 维 素 酶 和 多 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 活 性 降 低 细 胞 壁 中 纤 维 素 和 果 胶 的 含 量 增 加 结 论 喷 施 处 理 可 以 降 低 番 茄 果 实 的 氧 化 胁 迫 伤 害 稳 定 细 胞 膜 结 构 促 进 番 茄 对 、 、 离 子 的 吸 收 减 少 对 的 吸 收 使 、 与 细 胞 壁 更 易 结 合 从 而 增 加 细 胞 壁 的 强 度 缓 解 裂 果 的 发 生 关 键 词 : 番 茄 裂 果 外 源 抗 氧 化 系 统 细 胞 壁 离 子 中 图 分 类 号 : . 文 献 标 志 码 : 文 章 编 号 : ( ) ( / ) : . . ( ) ( ) ( ) . . . . . . . : 裂 果 是 指 果 实 发 育 成 熟 过 程 中 果 皮 开 裂 的 现 象 是 一 种 常 见 的 生 理 病 害 果 实 产 生 裂 痕 会 影 响 外 观 品 质 且 易 传 播 病 虫 害 使 果 实 降 低 或 失 去 商 品 价 值 裂 果 的 防 治 是 生 产 中 亟 待 解 决 的 重 要 问 题 研 究 表 明 在 甜 樱 桃 上 喷 施 波 尔 多 液 后 能 够 显 著 降 低 裂 果 率 而 波 尔 多 液 中 的 被 认 为 是 防 控 果 实 开 裂 的 主 要 作 用 因 子 等 研 究 发 现 与 易 裂 果 番 茄 相 比 耐 裂 果 番 茄 含 有 较 高 水 平 的 李 建 国 等 研 究 表 明 荔 枝 叶 片 钙 含 量 与 裂 果 率 密 切 相 关 钙 含 量 越 高 越 容 易 导 致 裂 果 的 发 生 在 采 后 处 理 中 用 溶 液 浸 泡 甜 樱 桃 樱 桃 吸 收 而 非 并 可 以 显 著 降 低 裂 果 率 而 对 番 茄 裂 果 的 影 响 以 及 如 何 缓 解 番 茄 裂 果 的 研 究 还 鲜 见 报 道 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 钙 作 为 植 物 生 长 发 育 所 必 需 的 矿 质 元 素 参 与 植 物 生 长 发 育 的 整 个 过 程 它 可 以 与 细 胞 壁 中 的 果 胶 结 合 形 成 果 胶 酸 钙 稳 固 细 胞 壁 结 构 增 强 果 皮 机 械 强 度 从 而 使 得 果 实 抗 裂 能 力 增 强 作 为 植 物 细 胞 中 的 第 二 信 使 参 与 植 物 生 长 发 育 与 衰 老 的 调 控 过 程 对 环 境 信 号 刺 激 会 产 生 敏 感 反 应 当 植 物 正 常 衰 老 或 遭 受 到 逆 境 时 会 引 起 植 物 体 内 含 量 的 变 化 同 时 产 生 一 系 列 活 性 氧 物 质 进 而 引 起 植 物 抗 氧 化 系 统 的 变 化 包 括 抗 氧 化 酶 和 抗 氧 化 物 质 赵 晓 美 等 研 究 表 明 喷 施 一 定 浓 度 的 钙 可 以 提 高 西 瓜 叶 片 中 过 氧 化 物 酶 ( ) 和 超 氧 化 物 歧 化 酶 ( ) 的 活 性 梁 颖 等 研 究 表 明 低 浓 度 可 以 提 高 水 稻 幼 苗 叶 片 的 过 氧 化 氢 酶 ( ) 活 性 除 了 对 细 胞 壁 以 及 抗 氧 化 系 统 产 生 影 响 之 外 钙 还 会 对 植 物 体 内 的 其 他 离 子 产 生 影 响 如 、 、 等 它 们 与 裂 果 均 有 密 切 的 关 系 本 研 究 以 易 裂 番 茄 和 耐 裂 番 茄 为 材 料 喷 施 外 源 溶 液 测 定 红 熟 期 番 茄 的 裂 果 率 、 果 实 抗 氧 化 酶 活 性 、 细 胞 壁 相 关 物 质 和 相 关 酶 活 性 以 及 相 关 离 子 含 量 旨 在 探 究 外 源 调 控 番 茄 裂 果 的 生 理 机 制 为 番 茄 裂 果 的 防 治 提 供 理 论 依 据 材 料 与 方 法 . 植 物 材 料 与 培 养 供 试 番 茄 品 种 为 和 经 代 以 上 自 交 和 选 择 筛 选 出 易 裂 果 自 交 系 和 耐 裂 果 自 交 系 个 材 料 均 为 早 熟 、 无 限 生 长 型 生 长 势 强 果 实 为 红 色 小 果 于 年 月 在 南 京 农 业 大 学 园 艺 学 院 蔬 菜 生 理 生 态 实 验 室 进 行 育 苗 将 经 过 消 毒 的 番 茄 种 子 浸 种 催 芽 待 胚 芽 突 破 种 皮 播 于 孔 穴 盘 中 育 苗 基 质 为 有 机 基 质 ( 江 苏 镇 江 兴 农 有 机 肥 有 限 公 司 ) 幼 苗 置 于 光 照 培 养 箱 中 培 养 昼 温 和 夜 温 分 别 为 和 月 日 选 取 长 势 一 致 的 秧 苗 定 植 于 江 苏 省 农 博 园 试 验 基 地 采 用 宽 窄 行 双 行 定 植 栽 培 畦 宽 、 高 沟 宽 、 深 每 畦 定 植 行 宽 行 的 行 距 为 窄 行 的 行 距 为 株 距 为 设 个 重 复 每 个 重 复 株 采 用 随 机 区 组 排 列 植 株 采 用 单 干 整 枝 留 穗 果 摘 心 植 株 管 理 和 病 虫 害 防 治 按 常 规 进 行 . 试 验 设 计 与 处 理 试 验 前 期 对 种 易 裂 番 茄 用 、 、 、 、 喷 施 处 理 结 果 表 明 的 缓 解 裂 果 的 效 果 最 好 因 此 本 试 验 设 置 个 处 理 : 喷 施 清 水 ( 对 照 ) 和 喷 施 溶 液 ( ) 于 第 穗 果 坐 果 时 ( 月 日 ) 开 始 处 理 至 第 穗 果 进 入 红 熟 期 ( 月 日 ) 时 终 止 处 理 用 溶 液 顺 着 植 株 自 下 而 上 喷 施 直 至 叶 面 和 果 面 充 分 湿 润 并 伴 有 水 滴 滴 下 每 周 处 理 次 分 别 在 周 二 和 周 五 的 上 午 : 左 右 待 处 理 完 ( 月 日 ) 进 行 诱 导 漫 灌 ( 地 面 漫 灌 诱 导 果 实 开 裂 ) 灌 水 处 理 后 选 取 穗 果 用 于 试 验 . 测 定 项 目 与 方 法 月 日 统 计 番 茄 红 熟 期 的 总 果 数 以 及 裂 果 数 计 算 裂 果 率 裂 果 率 ( 裂 果 数 / 总 果 数 ) 每 个 重 复 随 机 选 取 株 番 茄 取 平 均 值 为 该 处 理 的 裂 果 率 鲜 样 制 备 时 取 红 熟 期 果 实 纵 切 去 除 种 子 和 果 浆 保 留 果 皮 ( 中 果 皮 和 外 果 皮 ) 称 质 量 置 于 保 存 备 用 干 样 制 备 时 将 番 茄 红 熟 期 果 实 样 品 杀 青 后 保 持 烘 至 恒 质 量 最 后 将 烘 干 的 样 品 研 磨 呈 粉 末 状 过 孔 径 的 标 准 筛 保 存 备 用 含 量 测 定 采 用 等 的 方 法 丙 二 醛 ( ) 含 量 测 定 采 用 等 的 方 法 电 解 质 渗 透 率 采 用 等 的 方 法 活 性 测 定 采 用 等 和 等 的 方 法 活 性 测 定 采 用 的 方 法 活 性 采 用 等 的 方 法 谷 胱 甘 肽 还 原 酶 ( ) 活 性 测 定 采 用 等 的 方 法 纤 维 素 酶 、 多 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 ( ) 活 性 以 及 纤 维 素 和 果 胶 含 量 均 采 用 曹 建 康 等 的 方 法 测 定 测 定 、 、 、 含 量 时 每 个 样 品 称 取 . 粉 末 加 入 硝 酸 微 波 消 解 微 波 消 解 系 统 为 ( 意 大 利 公 司 ) 消 煮 完 毕 后 用 电 感 耦 合 等 离 子 体 发 射 光 谱 仪 ( 美 国 公 司 ) 测 定 、 、 、 含 量 . 数 据 分 析 采 用 和 . 软 件 进 行 数 据 分 析 和 绘 图 第 期 崔 守 尧 等 : 外 源 缓 解 番 茄 裂 果 的 生 理 机 制 结 果 与 分 析 . 处 理 对 番 茄 裂 果 率 的 影 响 由 图 可 见 : 对 照 ( ) 中 的 易 裂 番 茄 和 耐 裂 番 茄 的 外 观 差 异 明 显 裂 果 率 分 别 为 . 和 . 且 差 异 显 著 ( . ) 溶 液 处 理 可 以 显 著 缓 解 易 裂 番 茄 的 裂 果 现 象 使 其 裂 果 率 降 低 至 . 显 著 低 于 对 照 但 耐 裂 果 番 茄 的 裂 果 率 为 . 与 对 照 相 比 无 显 著 差 异 图 处 理 对 耐 裂 果 及 易 裂 果 番 茄 的 影 响 : : : 对 照 : 处 理 . 下 同 . . 处 理 对 番 茄 果 皮 和 丙 二 醛 ( ) 含 量 以 及 电 导 率 的 影 响 由 图 可 知 : 在 对 照 中 易 裂 果 番 茄 果 皮 中 含 量 高 达 . 显 著 高 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 均 显 著 下 降 分 别 下 降 . 和 . 对 照 中 易 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 比 耐 裂 果 番 茄 高 . 处 理 后 易 裂 和 耐 裂 果 番 茄 的 含 量 均 显 著 下 降 分 别 降 低 . 和 . 对 照 中 易 裂 果 番 茄 果 皮 的 电 导 率 高 于 耐 裂 果 而 处 理 后 易 裂 果 番 茄 的 果 皮 电 导 率 降 低 . 耐 裂 果 番 茄 果 皮 电 导 率 无 差 异 图 处 理 对 番 茄 果 皮 和 含 量 以 及 电 导 率 的 影 响 不 同 小 写 字 母 表 示 差 异 显 著 ( . ) 下 同 . . . 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 . 处 理 对 番 茄 果 皮 抗 氧 化 酶 活 性 的 影 响 由 图 可 见 : 与 对 照 相 比 处 理 的 易 裂 果 番 茄 果 皮 活 性 无 显 著 变 化 而 耐 裂 果 番 茄 显 著 下 降 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 果 皮 的 活 性 均 显 著 降 低 分 别 降 低 . 和 . 与 对 照 相 比 处 理 后 易 裂 果 番 茄 活 性 显 著 降 低 而 耐 裂 果 番 茄 活 性 也 降 低 但 差 异 不 显 著 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 的 谷 胱 甘 肽 还 原 酶 ( ) 活 性 显 著 降 低 分 别 比 对 照 降 低 . 和 . 图 处 理 对 番 茄 果 皮 抗 氧 化 酶 活 性 的 影 响 . . 图 处 理 对 番 茄 果 皮 、 、 、 含 量 的 影 响 . 处 理 对 番 茄 果 皮 相 关 离 子 含 量 的 影 响 由 图 可 见 : 对 照 的 易 裂 果 番 茄 果 皮 含 量 显 著 低 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 果 皮 含 量 均 显 著 高 于 对 照 易 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 均 低 于 耐 裂 果 番 茄 与 对 照 相 比 处 理 后 易 裂 果 番 茄 果 皮 含 量 增 加 . 且 差 异 显 著 而 耐 裂 果 番 茄 无 显 著 差 异 对 照 的 易 裂 果 番 茄 与 耐 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 无 差 异 处 理 后 易 裂 果 番 茄 果 皮 中 的 含 量 比 对 照 降 低 了 . 但 第 期 崔 守 尧 等 : 外 源 缓 解 番 茄 裂 果 的 生 理 机 制 耐 裂 果 番 茄 与 对 照 相 比 无 差 异 易 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 均 显 著 低 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 果 皮 的 含 量 均 显 著 高 于 对 照 分 别 增 加 . 和 . . 处 理 对 番 茄 果 皮 细 胞 壁 相 关 酶 活 性 及 主 要 成 分 的 影 响 由 图 可 知 : 对 照 的 易 裂 果 番 茄 果 皮 纤 维 素 酶 和 多 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 ( ) 活 性 显 著 高 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 种 番 茄 的 种 酶 活 性 均 比 对 照 显 著 降 低 其 中 易 裂 果 番 茄 的 纤 维 素 酶 和 活 性 分 别 降 低 . 和 . 耐 裂 果 番 茄 分 别 降 低 . 和 . 图 处 理 对 番 茄 果 皮 纤 维 素 酶 和 多 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 ( ) 活 性 的 影 响 ( ) 由 图 可 知 : 易 裂 果 番 茄 的 果 皮 纤 维 素 含 量 显 著 低 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 易 裂 果 和 耐 裂 果 番 茄 果 皮 纤 维 素 含 量 显 著 增 加 分 别 比 对 照 增 加 . 和 . 对 照 的 易 裂 果 番 茄 原 果 胶 、 可 溶 性 果 胶 和 总 果 胶 含 量 均 显 著 低 于 耐 裂 果 番 茄 处 理 后 种 番 茄 果 实 的 可 溶 性 果 胶 、 原 果 胶 和 总 果 胶 含 量 均 显 著 高 于 对 照 易 裂 果 番 茄 分 别 增 加 . 、 . 和 . 耐 裂 果 番 茄 分 别 增 加 . 、 . 和 . 图 处 理 对 种 番 茄 果 皮 纤 维 素 、 可 溶 性 果 胶 、 原 果 胶 和 总 果 胶 含 量 的 影 响 讨 论 本 研 究 发 现 外 源 喷 施 番 茄 植 株 可 以 有 效 降 低 易 裂 果 番 茄 的 裂 果 率 但 耐 裂 果 番 茄 对 照 和 处 理 间 差 异 不 显 著 这 一 方 面 可 能 是 由 于 易 裂 果 番 茄 对 处 理 更 加 敏 感 另 一 方 面 可 能 是 由 于 耐 裂 果 番 茄 本 身 裂 果 率 低 处 理 后 裂 果 率 只 是 略 有 降 低 张 川 等 和 王 保 明 等 研 究 发 现 番 茄 裂 果 可 能 与 果 皮 的 活 性 氧 代 谢 紊 乱 、 膜 脂 过 氧 化 程 度 高 、 细 胞 凋 亡 有 关 研 究 发 现 植 物 组 织 在 遭 受 外 界 胁 迫 后 活 性 氧 物 质 增 加 引 起 抗 氧 化 酶 系 统 的 响 应 当 活 性 南 京 农 业 大 学