全 文 ：园 艺 学 报 2004，31(4)：427～432
Aeta Horticulturae Sinica
两种柑橘体细胞杂种砧木利用价值和砧穗互作生化
机制的探讨
周开兵 郭文武 夏仁学 胡利明 黄仁华
(。华中农业大学柑橘研究所，武汉 430070； 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，武汉 430070)
摘 要：以体细胞杂种红橘 +枳、红橘 +粗柠檬和 Troyer枳橙、Swingle枳柚、枳 (对照)作砧木的
‘国庆4号’温州蜜柑2年生嫁接苗为试材，通过盆栽试验研究了砧木对苗木生长和抗氧化酶类活性的影
响。结果表明：4种处理生长势均比对照旺盛；以红橘 +枳作砧木处理花量极显著地高于对照，其余 3种
砧木则低于对照；还讨论了两种体细胞杂种砧木的利用价值。砧木不影响接穗叶片可溶性蛋白含量和过氧
化氢酶 (CAT)活性的年变化特征，明显影响叶片超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化物酶 (POD)活性年
动态变化特征，在各时期不同砧木对接穗叶片生化指标有明显影响 (4月SOD活性除外)；在各对应时期，
接穗叶片POD活性高低与新梢生长量和树冠体积大小负相关；在 12月，不同砧木根系生化指标差异明显，
且根系与接穗叶片在SOD和 POD活性上正相关。
关键词：柑橘；砧木；生长；超氧化物歧化酶 (SOD)；过氧化物酶 (POD)
中图分类号：S 666 文献标识码：A 文章编号：0513-353X (2004)04-0427436
Studies on the Utilization Potential of Two Somatic Hybrid Rootstocks and
the Biochemical Mechanism of Rootstock．scion Interaction
Zhou Kaibingh
，
Guo Wenwu ，Xia Renxue ” ，Hu Liming ，and Huang Renhua
( Citrus Research Institute，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China； National Key Laboratory of Crop Genetic
Improvement，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China)
Abstract：It was conducted with ‘Guoqing 4’Satsuma mandarin two—year．old young tree whose root—
stocks were Trifoliate(CK)，Troyer Citrange，Swingle Citrumelo，and Red tangerine+Trifoliate，Red tange—
rine +Rough lemon somatic hybrids．Studies on the effects of rootstocks on the growth and the activities of an—
tioxidant enzymes through potted experiment．The results are the following．The four kinds of treatments grew
more vigorously than CK．The number of blossoms of Red tangerine+Trifoliate was higher than CK
． and the
other three were to the contrary．Rootstocks did not influence the annual changes in the content of soluble pro．
tein and the activity of CAT．They obviously influence the annual changes in the activities of SOD and POD
．
In different periods，rootstocks notably influenced the biochemical indexes(except for SOD in leaf in April)．
During the corresponding periods，the POD activities were negatively correlated with the shoot growth and the
canopy volume．In December，there existed significant diference in the biochemical indexes among various ro—
otstocks．The POD and the SOD activities in roots were respectively positively corelated with that in leaves．
The utilization potential of these two somatic hybrids were discussed．
Key words：Citrus；Rootstock；Growth；SOD；POD
中国柑橘业面对进入 WTO带来的机遇和挑战，必须提高单产、改善果实品质和降低生产成本，
开发和应用优良砧木是有效措施之一。因此，开展柑橘砧木的研究具有重要意义。
中国长期以来柑橘以枳为主导砧木，枳的后期不亲和、抗旱性差、不耐瘠薄、易感裂皮病和根腐
收稿 日期：2003—11—26；修回日期 ：2004—05—21
基金项目：科技部移民科技专项资助 ($200216)
现在海南大学生命科学与农学学院工作。 通讯作者Author for corespondence(E-mail：xiarenxue@mail．hzau．edu．cn)
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园 艺 学 报 31卷
病等弱点成为生产中突出问题，制约着柑橘增产和品质改善。因此培育、选择和应用优良的新型砧木
势在必行，体细胞融合和有性杂交是有效途径。美国已应用枳橙、枳柚等杂种 ¨ ，并且开始试验和
推广体细胞杂种砧木 。中国柑橘砧木改良的关键就是进行柑橘砧木的选育和利用研究。同时，为
发挥砧木的潜质，必须开展砧穗互作机制的探索，为各砧木的研究与应用提供理论指导。
作者将两种体细胞杂种新型资源、两种有性杂种和枳嫁接 ‘国庆4号’温州蜜柑 (Citrus unshiu
Marc．CV．Guoqing 4)后，进行盆栽比较试验，初步评价体细胞杂种的应用价值，并通过盆栽试验
从3种抗氧化酶活性方面较为深人地探讨柑橘砧穗互作机制，为生产应用奠定基础。
1 材料与方法
1．1 材料
5种砧木分别为体细胞杂种红橘 +枳 [Citrus reticulata Blanco CV．Red tangerine+Poncirus trifoli—
ata(L)Raf]、红橘 +粗柠檬 (C．reticulata Blanco CV．Red tangerine+C．jambhiri Lush CV．Rough
lemon)和Troyer枳橙 [C．sinensis Osbeck×P．trifoliata(L)Raf]、Swingle枳柚 [C．grandis Osbeck×
P．trifoliata(L)Raf]、枳 [P．trifoliata(L)Raf]。嫁接时，前两种体细胞杂种为自根苗、后3种
为实生苗。两种体细胞杂种由华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室提供，于1999年春季将试
管自根苗移栽于温室营养钵中。两种有性杂种种子于2000年春引自美国佛罗里达州，枳种子采集于
华中农业大学果树系选种园，这3种砧木同时播种于营养钵。培育砧木的营养钵和营养土都一致。于
2000年11月在温室中对各砧木嫁接 ‘国庆4号’温州蜜柑。在2001年3月中旬选生长一致、无任
何不良表现的苗木上盆定植，每盆定植 1株。试验用盆容积7 L，陶制。盆土中，腐熟粪肥土、菜园
土、砂土各占1／3，有机质含量为4．56％，pH 6．17。生长期在网室培养，6～8月覆盖遮阳网；经抗
寒锻炼后于每年 1月上旬移人温室越冬；全年避雨，其它管理采用常规盆栽措施。
1．2 试验方法
以枳砧为对照，以两种体细胞杂种和两种有性杂种砧为处理，单株小区，4次重复。调查树高、
冠径、穗粗、砧粗、新梢生长量和花量，测定叶片和根系可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶 (SOD)
活性、过氧化物酶 (POD)活性和过氧化氢酶 (CAT)活性，分析叶片生化指标的年变化、叶片
POD活性与树体生长的相关性、叶片和根系生化指标的相关性以及不同砧木的树体间差异显著性。
在2002年4、6、8、10、12月的每月15日和2003年2月 15日分别取叶样，7月前取上一年春
梢中部叶片，7月及其后取当年生春梢中部叶片。根样于2002年 12月15日挖取，选粗度2 mm以下
细根。所有样品经自来水冲洗、蒸馏水清洗、液氮速冻后，在一40℃超低温冰箱中保存备用。
在各适宜物候期测定生长指标，穗粗和砧粗分别为嫁接El上5 cm和下5 cm处粗度。2003年4月
盛花期调查花量。可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 G．250法、POD活性采用愈创木酚法、SOD活性
采用氮蓝四唑法、CAT活性采用高锰酸钾滴定法 测定。
采用 SAS软件ANOVA过程作各砧木不同时期间和各时期不同砧木间差异显著性测验，采用
DUNCAN法作各时期不同砧木间差异显著性比较分析，采用 LSD法作各砧木不同时期间差异显著性
比较分析。采用 SAS软件REG过程作一元线性回归分析。
2 结果与分析
2．1 不同砧木对树体生长和花量的影响
试验结果表明不同砧木对树体各项生长指标和花量都有显著的影响 (表 1)。总体上红橘 +枳、
红橘+粗柠檬、Troyer枳橙和 Swingle枳柚砧上的生长势都明显强于对照；除树高、冠幅、树冠体积
和秋梢生长量外，红橘 +枳砧的各项生长指标则与对照差异不显著。因此，对照生长最弱，红橘 +枳
砧次之，红橘 +粗柠檬、Swingle枳柚和Troyer枳橙砧生长较强。
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注：表中树冠体积按圆锥形树冠计算。数字后跟不同字母表示差异显著，小写字母表示P
letters are at P <0．05 leve1．and the capital letters are at P<0．O1 leve1．Th e same below．
由表 1也可以看出，红橘 +枳砧的花量极显
著地高于对照和其它砧木，而对照的花量排第二，
极显著地高于其余3种砧木，以Troyer枳橙砧的
花量最小。红橘+枳砧和对照的花量比其它砧木
大。
2．2 接穗叶片生化指标
2．2．1 可溶性蛋白含量 不同砧木的 ‘国庆4
号’叶片可溶性蛋白含量的年变化动态曲线相似
(图1)，表明不同砧木基本不改变叶片可溶性蛋
白含量年动态变化特征。在各不同时期里，砧木
对叶片可溶性蛋白含量的高低有显著或极显著的
影响，并且不同时期里，不同砧木间叶片可溶性
蛋白含量的相对高低次序不同。
2．2．2 超氧化物歧化酶 (SOD)活性 不同砧
木对接穗叶片 SOD活性年动态变化特征有明显
的影响 (图2)。4种处理的叶片 SOD活性年动
态变化特征都与对照不同，其中红橘 +粗柠檬
砧的变化特征较为特殊，而其余 3种处理间变
化特征相似。除4月外，其余各时期里，砧木
对叶片SOD活性有显著或极显著影响，并且不
同时期里，不同砧木间叶片 SOD活性的相对高
低次序不同；但在生长期内，对照叶片 SOD活
性表现为较高趋势，明显高于各处理或与活性
较高的处理无显著性差异。在 12月，两种体细
胞杂种处理叶片 SOD活性极显著地高于对照或
与对照无显著差异。
2．2．3 过氧化物酶 (POD)活性 不同砧木对接
穗叶片POD活性年动态变化特征有明显的影响
(图3)。红橘 +粗柠檬和 Swingle枳柚砧的叶片
POD活性年动态变化特征与对照基本相似；而红
4 6 8 10 12 2 4
月 Month
图1 砧木对叶片可溶性蛋白含量年变化的影响
A：枳；B：Troyer枳橙；C：Swingle枳柚；
D：红橘+枳；E：红橘 +粗柠檬。
LSD值为相同砧木不同时期间的最小显著差异。下同。
Fig． 1 Iil~uence of rootstod~ on the annual changes in the
content of soluble protein in|eav~
A：Trifoliate；B：Troyer Citrange；C：Swingle Citnl矗elo；
D：Red tangerine+Trifoliate；E：Red tangerine+Rough lemon．
Th e values of LSD refer to the least diference of a rootstock
among different periods． The same below．
35OO
3000
芑250
‘
∞
己 2000
1500
1000
5OO
4 6 8 10 12 2 4
月 Month
图2 砧木对叶片SOD活性年变化的影响
Fig． 2 InnueⅡOe of rootstod~ on the annual changes in
the SOD activities in|eav~
∞ 如 加 m 0
一 ∞g—luolu。u咖缸
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园 艺 学 报
橘 +枳和 Troyer枳橙砧的变化特征与对照不同，
并且此二者之间也有明显差异。但不同砧木间在
休眠期 (12月到次年2月)的动态变化特征相
似。在各不同时期里，砧木对叶片 POD活性高低
有显著或极显著的影响，且不同砧木间的相对高
低次序不同。在12月，两种体细胞杂种处理叶片
POD活性极显著地高于对照或与对照无显著差
异。
在4月、6月和8月，不同砧木处理的叶片
POD活性的高低分别与不同砧木处理的春梢、夏
梢和秋梢生长量大小极显著负相关 (图4，
表示 P<0．01，下同)；8月，不同砧木处理的叶
图3 砧木对叶片POD活性年变化的影响
Influence of ro ~tocks on tlle annual chang~ in
tlle POD acfivi廿es in leav~
片 POD活性高低与其树冠体积极显著负相关 (图5)。表明在生长期，叶片POD活性与树体生长
势极显著负相关，说明砧木通过影响接穗叶片 POD活性而影响树体生长，进而影响幼树成花 (花
量大小)。
O 4月 April：y=-59．75x+892 17；R 0 5440
·6月 June：y=-71．857x+1 383；R‘0．61 52
▲8月 August；y=-29．779x+570．03；R 0．645 1
3 5 7 9 ll l3 l 5 l7 l9
新梢生长量 Shootlength(em)
图4 春夏秋梢生长量与叶片POD活性线性回归关系
F 4 The linear re ∞ between POD acliviti~ ．m leav~ iII Apa1．
June andAugust and shootlength．m Spring．Stmmaer andAutumn
2．2．4 过氧化氢酶 (CAT)活性 不同砧木处理
的叶片 CAT活性的年动态变化相似 (图6)，表
明不同砧木基本上不改变接穗叶片CAT活性年动
态变化特征。在各时期里，砧木对接穗叶片 CAT
活性的高低有显著或极显著的影响，并且不同的
时期里，不同砧木处理间叶片CAT活性的相对高
低次序不同。在 12月，红橘 +枳砧的叶片 CAT
活性极显著地高于对照，而红橘 +粗柠檬砧则反
之。
2．3 根系 12月生化指标
不同砧木根系的生化指标表现出明显的差异
树冠体积 Canopy vohlmc(Il )
图5 8月叶片 POD活性与树冠体积的回归关系
Fig．5 The~gression between POD aetivity in leaves in
August and canopy volume
月 Month
图6 砧木对叶片 CAT活性年变化的影响
Fig· 6 Influence of ro ~toeks on the annual ehang~ in
tle CAT aefivi6es in leaves
(表2)。红橘+粗柠檬的可溶性蛋白含量显著高于对照，其余3种处理与对照差异不显著，并且红橘
+粗柠檬与Troyer枳橙之间差异也不显著。在 SOD活性上，Swingle枳柚显著地低于红橘 +枳，而所
有处理与对照差异均不显著。就POD活性而言，红橘 +枳和Troyer枳橙极显著地高于对照，而另两
瑚㈣姗伽姗瑚啪0
3
^ 卜8．一-u一暑． 一(10 昏
F
O O 0 0 0 0 0 0 0 鲫 加 ∞ 如 ∞ 如 加
^ 卜8．．-u一暑 一(10
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4期 周开兵等：两种柑橘体细胞杂种砧木利用价值和砧穗互作生 竺
种处理与对照差异不显著。从 CAT活性看，红橘
+枳和 Swingle枳柚极显著地高于对照，另两种处
理与对照差异不显著。
将 12月接穗叶片生化指标与对应砧木根系生
化指标作回归分析，表明在可溶性蛋白含量和
CAT活性上无线性相关性，而砧木根系与接穗叶
片在 SOD和 POD活性上分别极显著地正相关
(图7、8)。由于 SOD和 POD与抗逆性有关，这
反映出砧木的抗性强弱与接穗抗性强弱具有正相
关关系，表明抗性较强的砧木可相应提高接穗抗性。
篁 ．曼
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2．412x一1483．0287
R2=0 657
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1300 1400 1500 1600 1700
根系SOD括性
Activity ofSOD in roots nJ g-1FM)
图7 根系与叶片在 SOD活性上的回归关系
Fig． 7 The regression of SOD activity between roots and
leaves in December
3 讨论
表 2 不同砧木根系12月生化指标
Table 2 Biochemical indexes in ro t of diferent ro tstock
inDecembe r
根系POD括性
Activity of POD in roots fU·min～g-iFM)
图8 根系与叶片在 POD活性上的回归关系
Fig． 8 The regression of POD activty betwen roots and
leaves in I)ecembe r
3．1 体细胞杂种新资源用作砧木的初步评价
3．1．1 生长 由于已经证实Troyer枳橙和Swingle枳柚在田间是优良的砧木资源 ¨ 。Troyer枳橙在
作温州蜜柑、甜橙和葡萄柚砧木时，树体生长比枳砧旺，单株产量比枳砧高、果实品质比枳砧表现
好，更抗裂皮病和脚腐病等，在温州蜜柑、甜橙和葡萄柚栽培上，是取代枳的理想资源；Swingle枳
柚用作温州蜜柑砧木的报道较少，但其为脐橙和葡萄柚的优良砧木 ’¨ 。本盆栽试验也证实它们使
‘国庆4号’树体在生长上表现强于枳砧。说明在幼树期评价砧木的好坏，生长表现应是重要标准之
一
， 毕竟幼树期生长旺，有利于树冠早成形和建立丰产的树体骨架。因此，这两种杂种砧木在温州蜜
柑上的栽培表现可能比枳砧更好。
3．1．2 成花 本试验结果说明红橘+枳砧在所有供试砧木中使树体最易成花；两种体细胞杂种砧使
树体早期花量都比Troyer枳橙砧大，而Troyer枳橙是温州蜜柑的优良砧木 。 ，因此这初步说明两种
体细胞杂种砧木可能是温州蜜柑的优良砧木。
3．1．3 与抗性有关的酶活性 SOD、POD和CAT是植物交叉适应的关键酶 ，这些酶的活性高低与
树体抗性强弱有关 。 引。12月根系和接穗叶片的3种酶活性高低则与树体抗寒性强弱有关。本试验结
果表明，在 12月，两种体细胞杂种砧木根系和接穗叶片在这3种酶活性上，除红橘 +粗柠檬砧树体
叶片的CAT活性较低外，其余都极显著地高于枳砧或与枳砧无显著差异，表明两种体细胞杂种砧木
使树体在抗寒性上可能比枳砧强，也说明两种体细胞杂种可能是较好的新型砧木资源。
由于两种体细胞杂种的 “亲本”都具有一定优点且可以直接用作砧木，它们有良好表现的原因
可能是同时继承了 “双亲”的某些优良性状而表现出杂种优势，这需要进一步对其进行遗传学研究。
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432 园 艺 学 报
上述试验结果仅是盆栽表现，尚不能对砧木的优劣作出准确评价；最终评价砧木的优劣需在田间作多
点多年的试验研究，因此，两种体细胞杂种用作柑橘砧木的应用价值还须作进一步的田间试验鉴定。
3．2 砧木对接穗有关酶活性的影响
前人研究过叶片POD活性与砧木矮化特性和树体生长的关系 ，但绝大多数在田问条件下，
且局限于在叶片和秋季取样，并未深入到POD活性的季节性变化，他们的研究结果大致有对立的两
种，一则 POD活性高低与树体生长强弱正相关 ，m ，另一种则反之~l卜 ，因而尚无定论。由于植物
体 POD分为两类，即结构型和诱导型，且以诱导型为主，而结构型主要调节植物体生长与发育 ；
由于田间试验易遭遇逆境，因而可能会有大量的诱导型 POD形成，误差来源广，可能这是前人试验
出现两种对立结果的原因。本试验为盆栽试验，精细管理，未遭遇逆境，可能无诱导型 POD形成，
并且跟踪新梢抽生的高峰，及时采样分析叶片POD活性高低与新梢生长量大小的相关性，提供了叶
片POD活性高低与树体生长势强弱负相关的直接证据；8月 (秋季)叶片POD活性高低与树冠体积
大小负相关，这与前人的后一种结果一致。说明不同砧木通过影响叶片POD活性而影响树体生长。
推测POD活性高低与树体生长势强弱负相关的生理原因可能是 POD降解生长素，使生长素浓度降低
而抑制生长 ¨，同时POD促进细胞壁木质素形成和积累，从而限制细胞壁膨胀而抑制细胞生长 7¨ 3。
在休眠期，根系和叶片在SOD和POD酶活性上正相关，其反映了砧木影响接穗抗性的方式，说
明改善品种的某些抗性可以通过改善砧木的抗性来达到目的，也说明相互间可以通过测定 POD和
SOD活性来预测树体或砧木的抗性相对强弱。根系和叶片在可溶性蛋白含量和CAT活性上无线性相
关性，结合砧木对此两种指标的年变化特征无明显影响，说明在4种指标中，接穗的这两种指标相对
不易受砧木影响，这也说明砧木对接穗抗性、生长和发育的影响可能主要是通过影响接穗 SOD和
POD活性而实现的。
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