全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2015, 51 (4): 523~527　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.0429 523
收稿 2014-12-09　　修定 2015-03-18
资助 四川省科技支撑计划项目(2011NZ0034)、四川省科技厅
基金项目(10ZC1454)。
* 通讯作者(E-mail: wangzhihui318@126.com; Tel: 0835-
2882730)。
不同砧木对‘黄果柑’叶片光合作用关键酶和果实品质的影响
廖玲1, 曾海琼1, 曹淑燕1, 古咸杰1, 李清南1, 高婧斐1, 张婷婷1, 石冬冬1, 熊博1, 汪志辉1,2,*
四川农业大学1园艺学院, 2果蔬研究所, 成都611130
摘要: 本文研究了以枳壳、红橘、香橙为砧木的‘黄果柑’嫁接树叶片净光合速率(Pn)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶
(Rubisco)和活化酶(RCA)浓度及果实动态品质的变化规律。结果表明: ‘黄果柑’ Pn日变化呈双峰曲线, 3种嫁接树峰值的出
现时间及大小不同, 以香橙和枳壳为砧木的‘黄果柑’叶片Pn较高; 嫁接树叶片中2种酶浓度均显著高于对照; 与对照相比, 3
种嫁接树的总可溶性固形物(TSS)峰值出现时间有不同程度推迟, 果实留树保鲜时间延长。由此可见, 3种砧木中香橙对‘黄
果柑’果实品质的影响最大。
关键词: ‘黄果柑’; Rubisco; RCA; 果实品质
Effects of Different Rootstocks on Key Photosynthetic Enzyme in Leaves and
Fruit Quality of Citrus cv. ‘Huangguogan’
LIAO Ling1, ZENG Hai-Qiong1, CAO Shu-Yan1, GU Xian-Jie1, LI Qing-Nan1, GAO Jing-Fei1, ZHANG Ting-Ting1, SHI Dong-
Dong1, XIONG Bo1, WANG Zhi-Hui1,2,*
1College of Horticulture, 2Institute of Pomology and Olericulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China
Abstract: This study investigated the variation patterns in the leaf net photosynthetic rate (Pn), leaf concentra-
tions of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) and Rubisco activase (RCA), and quality
dynamics of fruits in Citrus cv. ‘Huangguogan’ trees grafted using Poncirus trifoliate, Citrus reticulata and C.
junos rootstocks. The results showed that diurnal variations of leaf Pn in ‘Huangguogan’ exhibited bimodal
curves. Peak Pn values were obtained at different times with different magnitudes in the three types of grafted
trees. Trees grafted on C. junos and P. trifoliate rootstocks showed higher leaf Pn values. Leaf concentrations of
the two photosynthetic enzymes in grafted trees were significantly higher than those in the control trees. Com-
pared with control trees, in grafted trees, the peak values of total soluble solids (TSS) were postponed to differ-
ent degrees, thereby prolonging the preservation time of the fruits of the trees. Therefore, out of the three root-
stocks, C. junos has the most profound effect on the fruit quality of ‘Huangguogan’.
Key words: ‘Huangguogan’; Rubisco; RCA; fruit quality
‘黄果柑’属芸香科(Rutaceae)柑桔属(Citrus),
为桔和橙的天然杂交种(张泽芩和王大华1994), 原
产于四川省雅安市石棉县, 是地方特色水果(汪志
辉等2011)。柑橘光合作用所形成的有机物质是其
果实品质形成的基础(高新一和王玉英2007; 胡美
君等2006)。核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶
(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,
Rubisco)是光合作用C3碳反应中重要的羧化酶, 也
是光呼吸中不可缺少的加氧酶(Ashida等2005; 田
秀英2000)。Rubisco是影响光合作用的主要因素
之一(戴韩柳等2008; 胡利明等2006; García-Sán-
chez等2006), 钝化态Rubisco须经活化酶(Rubisco
activase, RCA)活化才具有活性(梅杨2007; 林立金
等2005; 张国等2004)。
柑橘果实品质与砧穗组合密切相关(黄寿波
1987), 已有大量研究表明砧木对柑橘果实品质有
影响(Mueller-Cajar等2014; 胡美君等2006; 陈俊伟
和张上隆2001)。姜小文等(2012)研究表明枳砧果
实品质优于黎檬砧, 留树保鲜的时间也比黎檬砧
长; 淳长品等(2010)研究表明, 枳和枳橙砧的锦橙
果实内在品质较好。不同砧穗组合的光合性能不
同(张建光2004), 研究植物光合作用的日变化规律,
可以掌握植物与环境因子之间的关系 , 并为栽
植物生理学报524
培、育种提供理论依据(李六林和季兰2006)。然
而, 关于柑橘砧木影响‘黄果柑’叶片Pn、光合作用
关键酶及果实品质的研究还未见报道。本文研究
不同砧木对‘黄果柑’叶片Pn、Rubisco和RCA浓度
及果实动态品质的影响, 以期为石棉县‘黄果柑’砧
木的选择及栽培技术提供理论与实践依据。
材料与方法
1 植物材料
试验于2013年11月~2014年3月在四川省石棉
县‘黄果柑’示范园进行。供试材料为枳壳[Poncirus
trifoliate (L.) Raf]、红橘(Citrus reticulata Blanco)
和香橙[C. junos (Sieb.) Tanaka] 3种砧木嫁接的‘黄
果柑’ (以下简称为枳砧、红橘砧和香橙砧)各9株,
3株为一小区, 3次重复。‘黄果柑’实生树为对照。
果实转色期至成熟期(11月25日~次年2月25日) 30 d
采样一次, 成熟期(2月25日~3月25日) 10 d采样一
次, 在树冠外围(高约1.8 m)东、南、西、北4个方
位各采2个果实用于品质测定; 同时在每个采样果
对应的枝条上采集2片发育良好的功能叶用于关
键酶浓度测定。
2 指标测定
2.1 果实内在品质
果实总糖量用菲林试剂法测定 (郑永强等
2010); 可滴定酸(titratable acid, TA)用酸碱中和滴
定法测定(锡香1994); 维生素C含量用2,6-二氯靛酚
法测定(王晓丽和苟琳2005); 总可溶性固形物(total
soluble solids, TSS)用TD-45手持式折光仪测定(廖
明安2007)。
2.2 光合作用关键酶浓度
分别采用植物活化酶ELISA试剂盒(TaKaRa,
Japan)和植物核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶
ELISA试剂盒(TaKaRa, Japan), 根据说明书进行操
作, 用酶标仪在450 nm波长下测定吸光度, 通过标
准曲线计算样品RCA和Rubisco浓度(李卫芳等
2006; Catt和Millard 1988)。
2.3 果皮着色指数
目测果皮着色面积, 计算果实着色指数(邓伯
勋和章文才1994), 着色指数=[∑(着色等级×果数)/
(最大着色等级×总果数)]×100%。
2.4 叶片净光合速率(Pn)
于2014年3月中旬晴天8:00~18:00, 选取树冠
当年成熟新梢第3和第4片功能叶, 用Li-6400便携
式光合仪(LI-6400, LI-COR, USA)测定Pn日变化。
测定前先测自然光照强度, 然后将红蓝光源设定
为与自然光相同的光强进行测定, 系统稳定后进
行记录, 每个叶片记录5次, 3次重复取平均值。
3 统计分析
采用DPS 7.05 (Data Processing System)软件
对数据进行方差分析及显著差异性检验(P<0.05)。
实验结果
1 不同砧木对‘黄果柑’叶片光合作用关键酶的影响
由图1可见, 3种嫁接树的酶浓度均显著高于
对照。RCA浓度的最大值为: 香橙砧>红橘砧>枳
砧>对照(图1-A)。香橙砧和对照的Rubisco浓度均
出现先升高后降低的变化, 红橘砧和枳砧的Rubisco
浓度变化在果实转色期至成熟期一致, 果实成熟
后则相反; Rubisco浓度最大值为: 香橙砧>红橘砧>
枳砧>对照(图1-B)。
2 不同砧木对‘黄果柑’叶片Pn的影响
图2显示, 对照与3种嫁接树叶片Pn日变化均
呈双峰曲线 , 但P n峰值不同 , 枳砧最高 ( 5 . 9 2
μmol·m-2·s-1), 对照最低(2.53 μmol·m-2·s-1), 两峰低
谷在12:00, 即‘黄果柑’有较明显“午休”现象。
3 不同砧木对‘黄果柑’果实品质的影响
与对照相比, 3种嫁接树果实中TSS含量增加
且峰值出现的时间延迟, 枳砧、香橙砧和红橘砧
TSS含量分别增加8.43%、2.87%和15.83% (图
3-A); 枳砧、红橘砧和香橙砧TA含量分别降低
0.4%、2.0%和3.9% (图3-B); 对照果实中维生素C
含量最先达到最大值, 为48.55 mg·(100 g)-1 (FW),
枳砧和红橘砧分别降低20.25%和20.35%, 香橙砧
增加3.5% (图3-C); 枳砧、香橙砧和红橘砧总糖含
量分别增加6.77%、10.19% 和18.26% (图3-D)。
4 不同砧木对‘黄果柑’果皮着色指数的影响
由表1可见, 对照与3种嫁接树的果皮着色指
数均随采摘期的延迟逐渐升高, 其中, 对照上升最
快, 在2月25日超过80%。方差分析表明, 3种嫁接
树与对照果皮颜色无显著差异。
讨　　论
Rubisco对植物光合速率起决定作用, 促进
廖玲等: 不同砧木对‘黄果柑’叶片光合作用关键酶和果实品质的影响 525
Rubisco羧化反应能提高作物产量(Parry等2007;
Ashida等2003; Spreitzer 2003; Jensen 2000)。本试
验结果表明, 对照与3种嫁接树叶片的光合作用关
键酶浓度变化趋势基本一致, 枳砧、香橙砧和红
橘砧叶片Rubisco和RCA浓度均高于对照, 其中香
橙砧叶片Rubisco和RCA浓度最高。Portis (1992)
认为, Rubisco的羧化反应和加氧反应受温度调控,
本试验中, Rubisco浓度呈先升高后降低趋势, 这可
能是果实成熟前后温度存在差异所致。
砧木对果实内在品质和留树保鲜时间(戴韩
柳等2008; García-Sánchez等2006)及叶片光合特性
均有影响, Pn是衡量内外因素对光合作用影响程度
的常用指标(张建光等2004), 计长远和彭长江
(2009)的研究表明香橙砧比枳砧丰产性好, 比红橘
砧和本砧果实品质好。本试验中对照果实维生素
C、TSS及总糖含量最早达到最大值且TA含量降
到最低, 表明对照果实先成熟; 3种嫁接树果实的
TSS和总糖含量均高于对照果实; 香橙砧果实的维
生素C含量较对照略有上升, 而枳砧和红橘砧果实
略有下降; 3种嫁接树果实的TA含量均小于对照果
实, 其中香橙砧果实的TA含量最低。这说明3种嫁
接树果实品质均高于对照, 其中, 香橙砧的果实品
质最好。另外, 3种嫁接树叶片Pn均高于对照, 香橙
砧和枳砧叶片Pn较好, ‘黄果柑’有明显的 “午休”现
象, 可能是午间温度过高导致Rubisco活性(梅杨等
2007)和大气相对湿度快速下降, 最终使气孔部分
关闭所致(许大全1990)。
本试验中栽培环境及管理水平一致, 砧木是
导致‘黄果柑’叶片Pn、Rubisco和RCA浓度及果实
内在品质表现出差异的主要原因。3种砧木根系
生长势不同, 导致‘黄果柑’根系吸水能力、气孔导
度、CO2的同化效率均不同。肖慈木等(1996)对不
同砧木嫁接树矿质代谢、水分代谢和光合作用进
行了研究, 结果表明不同砧木对叶绿素和光合强
度、自由水和束缚水含量、叶片矿质元素含量和
图1 不同砧木对‘黄果柑’叶片光合作用关键酶的影响
Fig.1 Effects of different rootstocks on key photosynthetic
enzyme in leaves of ‘Huangguogan’
不同小写字母表示同一时间不同砧木嫁接的‘黄果柑’差异达
到5%显著水平; 图3同此。
图2 不同砧木对‘黄果柑’叶片Pn日变化的影响
Fig.2 Effects of different rootstocks on the diurnal changes in
Pn of ‘Huangguogan’ leaves
植物生理学报526
营养物质含量都有明显的影响。本研究中3种砧
木嫁接均提高了‘黄果柑’叶片Rubisco和RCA浓度,
图3 不同砧木对‘黄果柑’果实品质的影响
Fig.3 Effects of different rootstocks on fruit quality of ‘Huangguogan’
表1 ‘黄果柑’果皮着色指数的变化
Table 1 Changes in peel coloration indices of ‘Huangguogan’
%
测定日期 枳砧 红橘砧 香橙砧 对照
2013-11-25 0 0 7.0 3.7
2013-12-25 14.9 20.9 23.3 18.3
2014-01-25 29.7 25.0 57.8 48.6
2014-02-25 52.2 58.3 62.7 81.4
2014-03-05 88.3 90.1 93.5 90.6
2014-03-15 100.0 99.3 100.0 98.7
2014-03-25 100.0 100.0 100.0 100.0
这可能使叶片Pn提高, 进而影响果实品质, 这与前
人在苹果(张建光等2004)和葡萄(李小红等2009)上
的研究结果一致。3种砧木中香橙对‘黄果柑’果实
的影响最大, 表明科学合理的砧穗组合可提高‘黄
果柑’果实品质。砧木对‘黄果柑’叶片中Rubisco、
RCA浓度及果实品质影响的机理, 还有待进一步
研究。
参考文献
陈俊伟, 张上隆(2001). 柑橘果实遮光处理对发育中的果实光合
产物分配、糖代谢与积累的影响. 植物生理学报, 27 (6):
499~504
淳长品, 彭良志, 雷霆, 唐海涛, 曹立, 江才伦, 凌丽俐(2010). 不同柑
橘砧木对锦橙果实品质的影响. 园艺学报, 37 (6): 991~996
戴韩柳, 姜小文, 易干军(2008). 不同砧木品种对龙门年桔生长结果
廖玲等: 不同砧木对‘黄果柑’叶片光合作用关键酶和果实品质的影响 527
的影响初探. 广东农业科学, (7): 48~49
邓伯勋, 章文才(1994). 早熟灵对温洲蜜柑提早着色及增进品质的
效应. 果树科学, 11 (3): 149~152
高新一, 王玉英(2007). 果品优质生产技术. 北京: 金盾出版社,
81~123
胡美君, 郭延平, 沈允钢, 张良诚(2006). 柑橘属光合作用的环境调
节. 应用生态学报, 17 (3): 535~540
胡利明, 夏仁学, 周开兵, 黄仁华, 王明元, 谭美莲(2006). 不同砧木
对温州蜜柑光合特性的影响. 园艺学报, 33 (5): 937~941
黄寿波(1987). 提高我国柑桔果实品质的探讨. 果树学报, 4: 21~26
计长远, 彭长江(2009). 柑橘抗碱砧木——资阳香橙. 中国热带农
业, (1): 52~53
姜小文, 曾继吾, 姜波, 易干军, 石学晖(2012). 两种砧木对年橘果实
品质与产量的影响. 园艺学报, 39 (2): 349~354
李六林, 季兰(2006). 杂种榛子不同方位叶片光合作用的日变化. 林
业科学, 42 (12): 47~53
李小红, 周凯, 谢周, 李辉信, 章镇, 陶建敏(2009). 不同葡萄砧木
对矢富罗莎葡萄嫁接树光合作用的影响. 果树学报, 26 (1):
90~93
李卫芳, 王秀海, 贺文娟(2006). 小麦Rubisco抗体的制备和旗叶
中Rubisco含量的ELISA测定. 农业生物技术学报, 14 (3):
397~400
廖明安(2007). 园艺植物研究法实验实习指导. 北京: 中国农业出
版社, 38~41
林立金, 徐精文, 朱雪梅, 邵继荣, 杨远祥(2005). 嫁接对苦瓜光合生
理及代谢产物的影响. 陕西农业科学, (5): 28~31
梅杨, 李海蓝, 谢晋, 罗红艺(2007). 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧
酶(Rubisco). 植物生理学通讯, 43 (2): 363~368
田秀英(2000). RuBP羧化酶/加氧酶的研究进展. 重庆师专学报, 19
(3): 77~79
王晓丽, 苟琳(2005). 生物化学实验教程. 成都: 四川科技出版社,
66~68
汪志辉, 刘世福, 严巧巧, 姜凌萍(2011). 石棉黄果柑生物学特性调
查与差异株系比较. 北方园艺, (14): 20~24
锡香(1994). 新鲜果蔬的品质及其分析法. 北京: 中国农业出版社,
23~24
肖慈木, 王丹, 范昭鸣, 李秀(1996). 砧木影响梁平柚树体生长的生
理生化特性研究. 中国南方果树, 25 (2): 14~16
许大全(1990). 光合作用“午睡”现象的生态、生理与生化. 植物生
理学通讯, 26 (6): 5~10
张国, 王玮, 邹琦(2004). Rubisco活化酶的分子生物学. 植物生理学
通讯, 40 (5): 633~637
张建光, 刘玉芳, 施瑞德(2004). 不同砧木上苹果品种光合特性比较
研究. 河北农业大学学报, 7 (5): 31~33
张泽芩, 王大华(1994). 用同工酶分析黄果柑亲缘关系的研究. 四川
农业大学学报, 12 (1): 81~83
郑永强, 邓烈, 何绍兰, 周志钦, 易时来, 毛莎莎, 赵旭阳(2010). 几种
砧木对哈姆林甜橙植株生长、产量及果实品质的影响. 园艺
学报, 37 (4): 532~538
Ashida H, Danchin A, Yokota A (2005). Was photosynthetic Rubisco
recruited by acquisitive evolution from rubisco-like proteins in-
volved in sulfur metabolism? Res Microbiol, 156 (5~6): 611~618
Ashida H, Saito Y, Kojima C, Kobayashi K, Ogasawara N, Yokota A
(2003). A functional link between Rubisco-like protein of Bacil-
lus and photosynthetic Rubisco. Science, 302 (5643): 286~290
Catt JW, Millard P (1988). The measurement of ribulose 1,5-bisphos-
phate carboxylase/oxygenase concentration in the leaves of po-
tato plants by enzyme linked immunosorbtion assays. J Exp Bot,
39 (2): 157~164
García-Sánchez F, Perez-Perez JG, Botia P, Martínez V (2006). The
response of young mandarin trees grown under saline conditions
depends on the rootstock. EUR J Agron, 24 (2): 129~139
Jensen RG (2000). Activation of Rubisco regulates photosynthesis at
high temperature and CO2. Proc Natl Acad Sci USA, 97 (24):
12937~12938
Mueller-Cajar O, Stotz M, Bracher A (2014). Maintaining photosyn-
thetic CO2 fixation via protein remodelling: the Rubisco activas-
es. Photosynth Res, 119 (1~2): 191~201
Parry MAJ, Madgwick PJ, Carvalho JFC, Andralojc PJ (2007). Pros-
pects for increasing photosynthesis by overcoming the limita-
tions of Rubisco. J Agric Sci, 145: 31~43
Portis Jr AR (1992). Regulation of ribulose-1,5-bisphosphate carboxy-
lase/oxygenase activity. Annu Rev Plant Biol, 43 (1): 415~437
Spreitzer RJ (2003). Role of the small subunit in ribulose-1,5-bisphos-
phate carboxylase/oxygenase. Arch Biochem Biophys, 414 (2):
141~149