全 文 ：园 艺 学 报 2002, 29 ( 3) : 209~ 213
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期: 2001- 10- 15; 修回日期: 2001- 12- 18
基金项目: 国家 863计划项目 (2001AA247041) ; 山东省教委青年基金资助项目 (53132531)
几种落叶果树 H2O2含量变化与自然休眠关系的研
究
高东升 束怀瑞 李宪利
(山东农业大学园艺学院, 泰安 271018)
摘 要: 以设施栽培中常见的几种核果类果树品种和两个葡萄品种为试材, 分析了芽休眠期间 H2O2 含
量变化动态, 并探讨了温度、生长调节剂及化学破眠物质对 H2O2含量影响的效应。结果表明: 休眠期间,
不同树种 (品种) 芽内H2O2 含量存在差异, 基本趋势是晚熟品种高于早熟品种, 花芽高于叶芽, 但葡萄品
种相反, 早熟的 京秀 高于晚熟的 巨峰 ; 休眠期芽内 H2O2 含量基本呈稳步上升后急剧下降的趋势,
不同品种急剧下降的时间略有差别, 且与自然休眠解除的时间相吻合。低温 ( 5! ) 处理显著增加了芽中
H2O2 含量, 中温 ( 10 ! ) 使H2O2 含量略有增加, 而高温 ( 20 ! ) 却导致 H2O2 含量降低。休眠前期 50 mg∀
L- 1 ABA 处理显著提高了芽中H2O2含量, 而 100 mg∀L- 1的 GA3和 6BA 处理有减少 H2O2含量的趋势, 但二
者差异不明显。热带地区常用的化学破眠物质对芽H2O2的影响因树种 (品种)、使用时期不同而异, 硫脲、
KNO3前期使用对核果类果树影响明显, CaCN2对核果类无明显效应, 但对葡萄品种作用显著。果树芽H2O2
含量的动态变化表明, H2O2 可能是低温解除自然休眠的原因。
关键词: 落叶果树; 自然休眠; 芽; H2O2
中图分类号: S 66 文献标识码: A 文章编号: 0513353X ( 2002) 03020905
落叶果树芽进行自然休眠是长期适应生态环境而形成的一种遗传特性#1∃。从本质上讲, 伴随休眠
进程, 芽不断进行完善和性器官分化, 是一种不断走向成熟的过程, 亦是一种衰老过程, 在此变化中
H2O2的代谢对芽的休眠起重要作用#2∃。多数研究认为H2O2等活性氧物质是细胞正常新陈代谢产生的
有毒物质, 对H2O2 的清除是促进代谢正常进行的基础, 因此抗氧化系统的活化是打破芽休眠的原因
或前提条件#3~ 6∃。本试验以不同的树种 (品种) 为试材, 分析 H2O2在芽休眠期间的变化动态, 以探
讨H2O2对落叶果树芽自然休眠的作用机制。
1 材料与方法
1. 1 试材
试验于1999~ 2000年在泰安市郊区群星园艺场进行。试材为生长在同一块地片中的 5年生 五
月火 油桃、曙光 油桃 ( Prunus persica var. nectarina)、青州蜜桃 #Prunus persica (L. ) Batsch∃;
3年生的 红荷包 杏、 凯特 杏 ( Prunus Linn. ) ; 5 年生的 莱阳矮樱桃 ( Prunus pseudocerasus
L. )、红灯 樱桃 ( Prunus avium L. ) ; 2年生的 京秀 、巨峰 葡萄 ( Vitis )。树体生长健壮、整
齐一致, 管理水平较高。试验期间, 所有树种、品种常规管理。
1. 2 处理
自10月 20 日始, 桃、杏每株树挂牌标记 30 个生长一致、长度相近、角度相近的 1年生花枝;
樱桃品种选取短枝花芽; 葡萄选生长势相近的当年生结果母蔓。单株小区, 重复 3次。每隔 7 d 采集
花枝或母蔓, 带回实验室, 无离子水清洗干净, 吸水纸吸干表面水分, 取中部发育饱满的花芽 (葡萄
取冬芽) , 按林植芳的方法#7∃测定H2O2 含量: 取新鲜花芽, 剥除鳞片后称取 0. 5 g, 加冷丙酮5 mL 研
磨成浆, 定容至 25 mL; 取 1 mL 提取液加 0. 2 mL 20%四氯化钛的浓盐酸溶液, 再加 0. 2 mL 浓氨水,
5 000 g 离心 10 min。沉淀溶于 5 mL 1. 0 mol∀L- 1的浓硫酸中, 然后测定 410 nm 处的吸光度值 ( OD) ,
本试验直接以 OD值作为H2O2含量的相对指标。
取莱阳矮樱桃、红灯樱桃带有短枝花芽的多年生枝条, 剪截长度在 40 cm 左右, 插入盛有清水的
大口容量瓶中, 水的高度大约 5 cm, 然后放置在不同温度的光照培养箱中, 进行培养。培养箱分别
设5、10、20 ! 。自 11月 10日采样, 每隔 2 d取经培养的花芽, 测定芽 H2O2含量。期间经常换水。
于11月 10日, 选生长整齐一致的 5年生曙光油桃, 用微量喷雾器向树冠均匀喷布 GA3 100 mg∀
L- 1、6BA 100 mg∀L- 1和ABA 50 mg∀L- 1, 以喷清水为对照, 溶液中同时加入 0. 2%的吐温- 20, 每
株树喷施 2 500 mL 溶液。单株小区, 重复 3次。后每隔 2 d 采集 1年生花枝, 共采样 5次, 测定芽
H2O2含量。
在对曙光油桃进行外源生长调节剂处理的同时, 分别选五月火油桃、青州蜜桃、凯特杏、红灯樱
桃、京秀葡萄五个品种, 于 11月 10日、12月 10日、1月 10日分 3次分别喷布 2%硫脲、5% KNO3、
4% CaCN2溶液 (葡萄是采用棉球涂抹的方法) , 以清水为对照, 单株小区, 重复 3次。分别于处理后
10 d采集样品, 分析花芽中H2O2 含量变化。
2 结果与分析
2. 1 不同树种 (品种) 休眠期 H2O2 含量的变化
图1是几个核果类果树树种及品种自然休眠
期间H2O2含量的变化动态。可以看出: 所有试
验树种品种花芽的 H2O2 含量变化趋势相近, 均
是前期含量上升, 后期急剧下降后维持较低含量
水平。以桃的两个品种为例, 五月火油桃的
H2O2含量在 10月 20日至 11月 3日间较为稳定,
11月 10日突然升高 (由 0. 5 OD∀g- 1 FM 提高到
0. 89 OD∀g- 1 FM) , 后保持稳定的较高含量到 12
月1日, 之后急剧下降, 12月 1~ 8日大约降低
了 43. 33%; 青州蜜桃花芽 H2O2 含量则是在 11
月 17 日迅速升高, 而在 12月 22 日急剧降低。
从已有试验结果#1∃得知, 五月火油桃花芽的需冷
量为 620~ 650 c. u, 而青州蜜桃为 870~ 900 c. u,
在山东泰安地区两个品种解除自然休眠的时期分
别是 12月上旬和 12月下旬; 因此, 两品种花芽
H2O2含量下降的时间与自然休眠解除的时期正
好吻合。单从桃两个品种 H2O2 含量动态变化考
虑, 休眠期 H2O2 含量的增加是休眠进行的显著
特点, 而其含量的急剧下降是休眠解除的重要特
征。
试验结果亦表明: 低温需冷量不同的品种间
图 1 几个核果类果树品种休眠期花芽 H2O2含量变化动态
Fig. 1 Changes in H2O2 content of dormancy flower
bud of stone frui t trees
H2O2含量存在差别, H2O2 含量的高低与该品种的需冷量呈正相关, 红灯樱桃花芽H2O2含量平均是莱
阳矮樱桃的 2. 67~ 2. 92倍, 是试验品种中差别最大的两个品种; 而需冷量相近的两个杏树品种凯特
和红荷包H2O2 含量则差别不显著。
210 园 艺 学 报 29 卷
图2是两个葡萄品种冬芽H2O2 含量变化。结果表明: 冬芽H2O2含量变化与上述核果类果树品种
有区别, 没有明显的迅速升高期, 整个休眠期表现为稳定降低, 翌年的 1月5日含量迅速减少。不同
测定时期H2O2的含量还表明, 两个品种的 H2O2
含量存在差异, 但与核果类试验品种相反, 成熟
期较早的京秀H2O2含量高于成熟期略晚的巨峰,
且差异显著。葡萄品种与核果类果树不同的
H2O2含量变化动态和品种差异, 说明葡萄存在
与其他果树不同的自然休眠机制。
2. 2 不同温度处理对休眠芽 H2O2含量的影响
利用人工控制温度的方式探讨自然休眠过程
图 2 葡萄自然休眠期冬芽 H2O2 含量变化
Fig. 2 Changes in H2O2 content of dormancy flower bud of grape
中不同温度对芽 H2O2含量的影响, 结果如图 3所示。需冷量不同的两个品种芽H2O2 含量对不同温度
的反应各异: 芽需冷休眠的最有效低温 5 ! (据优他模型) 增加了芽 H2O2含量, 而且增加幅度显著;
半效低温 10 ! 亦使H2O2含量增加, 但增加不明显; 而对低温累积有抵消作用的高温 20 ! 却使芽H2O2
含量下降。自然条件下, 不同温度可通过影响芽内H2O2的含量水平而影响自然休眠进程。
值得注意的是两个品种H2O2含量变化对温度的敏感程度不同: 需冷量低的莱阳矮樱桃对低温反
应更为敏感, 5 ! 处理 2 d, H2O2含量即由 0. 62 OD∀g- 1 FM增加至 0. 87 OD∀g- 1 FM, 处理 4 d达最高
图 3 不同温度处理对莱阳矮樱桃 (上) 和
红灯樱桃 (下) 花芽 H2O2 含量影响
Fig. 3 Effect of temperature on H2O2 content of dormancy
cherry bud ( up: Laiyangai , down: Hongdeng )
值, 0. 91 OD∀g- 1 FM, 提高了近 46. 77%。而需
冷量较高的红灯, 处理后 4 d仅升高了 11. 57%,
直到第 8天才达最高值 1. 55 OD∀g- 1 FM, 增加
了 28. 09%。
图 4 外源生长调节剂对曙光油桃休眠花芽 H2O2含量的影响
Fig. 4 Effect of regulators on H2O2 content of
dormancy nectarine bud
2. 3 生长调节剂对 H2O2含量的影响
于休眠前期向曙光油桃喷布GA3、6BA、ABA等生长调节剂, 结果表明 (图 4) , 50 mg∀L- 1的外
源ABA处理显著增加了休眠芽H2O2含量, 处理后6 d达最高值 1. 99 OD∀g- 1 FM, 比对照 ( 1. 37 OD∀
g
- 1
FM) 高 45. 26%, 尽管处理第 8 d有下降趋势, 但仍高于清水处理。100 mg∀L- 1 GA3和 6BA 处理
则降低了休眠芽 H2O2含量, 6BA降低的幅度大于 GA3处理。外源激素影响 H2O2含量进而调控自然
休眠进程。
2. 4 几种化学物质对休眠芽 H2O2含量影响
硫脲、KNO3、CaCN2是国外报道的用于热带或亚热带果树化学脱叶、化学破眠常用物质。分三个
时期对不同的树种、品种进行处理, 分别于处理后 10 d分析花芽H2O2 含量, 结果如表 1。三种化学
物质因使用时期、树种品种不同而对芽H2O2含量的效应不同: 硫脲前期 ( 11月10日) 使用可显著提
高休眠芽H2O2 含量, 中期 ( 12月 10日) 使用却使H2O2含量明显降低, 而后期 ( 1月 10日) 则没有
2113 期 高东升等: 几种落叶果树 H2O2含量变化与自然休眠关系的研究
明显效果。同时发现, 硫脲仅对核果类果树起作
用, 对葡萄却没有显著影响。联系前面休眠期芽
H2O2的含量变化动态, 硫脲在前、中期使用可
有效调控自然休眠。KNO3对 H2O2含量的影响亦
因使用时期而异, 但仅在中期 ( 12月 10 日) 使
用时, 使H2O2 含量明显减少, 其他两个时期均
无明显效果。因此, 如果 KNO3 通过调节 H2O2
含量而影响休眠, 其使用时期应在休眠中期 (核
果类 12月上旬) ; 同样, KNO3对葡萄H2O2 含量
没有影响。与硫脲、KNO3 相比较, CaCN2 对
H2O2含量的影响仅在葡萄上有效: 前期提高了
H2O2含量, 中期降低了H2O2 含量, 后期二者差
异不明显。
3 讨论
需氧生物在正常的代谢过程中就会产生
H2O2等活性氧。一般认为这些物质对生物体具
表 1 常用化学破眠剂对不同树种芽 H2O2含量的影响
Table 1 Effect of chemicals for dormancy release on H2O2 content
( OD∀g- 1 FM)
破眠剂
Dormancy
breaking
chemicals
施用日期
Treatment
date (Day
/ Month)
五月火
油桃
Mayfire
nectarine
青州蜜桃
Qingzhoumi
peach
凯特
杏
Katy
apricot
红灯
樱桃
Hongdeng
cherry
京秀
葡萄
Jingxiu
grape
2%硫脲 10/ 11 1. 09 1. 42 1. 60 1. 72 0. 94
Thiourea 10/ 12 0. 41 0. 47 0. 59 0. 64 1. 17
10/ 1 0. 43 0. 59 0. 74 5. 04 0. 71
5% KNO3 10/ 11 0. 93 1. 47 1. 13 1. 36 1. 01
10/ 12 0. 37 0. 51 0. 60 0. 72 0. 99
10/ 1 0. 39 0. 52 0. 72 1. 10 0. 69
4% CaCN 2 10/ 11 0. 90 1. 26 1. 20 1. 47 1. 75
10/ 12 0. 47 0. 79 0. 90 0. 96 0. 72
10/ 1 0. 46 0. 64 0. 81 0. 97 0. 99
H2O(CK) 10/ 11 0. 91 1. 12 1. 16 1. 44 0. 96
10/ 12 0. 50 0. 88 0. 89 1. 01 1. 22
10/ 1 0. 44 0. 61 0. 79 1. 02 0. 68
注: 葡萄为涂抹, 其他为喷施。
Note: Smearing on grape tree, spraying on others.
有毒害作用。在进化过程中生物体内形成了酶促和非酶促两类活性氧的清除系统, 或者说是抗氧化系
统, 前者包括 SOD, CAT, POD等酶类, 后者主要包括维生素 E, 维生素 C和胡萝卜素等一些小分子
物质。植物通过这种抗氧化系统来清除H2O2 等有害物质。植物体遭受逆境胁迫时, 如干旱、低温等,
体内抗氧化系统就可能遭到破坏, 因而会产生H2O2 等活性氧的积累, 这些活性氧化质膜, 影响酶促
反应等正常的代谢活动#8∃。目前关于H2O2等活性氧方面的研究大都是与逆境胁迫有关的抗氧化系统
的研究, 都倾向于H2O2 等物质为毒害物质。在细胞新陈代谢中, H2O2等活性氧除有毒害作用外, 可
能还存在其它生理作用。
试验发现, 整个休眠期, 芽内 H2O2 含量显现规律的变化过程: 随休眠进行, 其含量持续上升,
随休眠的结束而急剧下降, H2O2 含量变化动态与自然休眠的进程相吻合。促进休眠的最有效低温
( 5 ! ) 显著增加了H2O2含量, 而对自然休眠产生逆转作用的高温却使H2O2 含量大大减少; 另外对破
除休眠起作用的外源生长调节剂和一些化学物质亦对H2O2 含量产生相应的影响: 对打破休眠有效的
硫脲等药品处理均表现出促进 H2O2含量升高, 其升高的程度与打破休眠的效果是相一致的, 即打破
休眠效果越好的处理, 花芽内H2O2 含量越高, 含量与打破休眠的效果呈正相关性。本试验结果表明,
H2O2在休眠期可能是作为一种促进打破休眠的物质或者说是作为一种传递解除休眠的信号物质。试
验中, 核果类果树的 H2O2含量与低温需求量即自然休眠期的长短呈正比, 而葡萄却相反, 说明 H2O2
含量存在种性差异, 能否以H2O2含量判断自然休眠期的长短, 尚需大量广泛的树种、品种试验。
参考文献:
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The Relationship of H2O2 Content Changes in Buds with the Endodormancy of
Fruit Trees
Gao Dongsheng, Shu Huairui, and Li Xianli
( College of Horticulture, Shandong Agricultural University , Tai an 271018, China)
Abstract: Changes of H2O2 content in buds associated with the endodormancy of some stone fruit tree and
grape cultivars were studied. The results indicated that the H2O2 contents of dormancy buds were different due to
different tree species and cult ivars. The trend was that H2O2 content of latematuring cultivars was higher than that
of earlymaturing cultivars, and H2O2 content in flower bud was higher than that of vegetative bud; but grape
cultivars were reverse. Dynamic state of H2O2 content in dormancy bud took on a trend of rising steadily in earlier
stage and dropping quickly in later stage. The time which the H2O2 content dropped sharply was consistent with the
t ime of endodormancy release. Temperature affected the dormant bud H2O2 content : low temperature ( 5 ! )
obviously raised the H2O2 content , middle temperature ( 10 ! ) only raised the H2O2 content slightly, but high
temperature ( 20 ! ) lead to the drop of the H2O2 content. Spraying regulators of ABA ( 50 mg∀L- 1 ) obviously
raised the H2O2 content of dormant bud, however, 100 mg∀ L- 1 GA3 and 6BA reduced the H2O2 content.
Chemicals of dormancy release of thiourea andKNO3 had obvious effects onH2O2 content of stone fruits, CaCN2had
no effect on stone fruit trees but affected the H2O2 content of grape cultivars.
Key words: Deciduous tree; Endodormancy; Bud; H2O2
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