设施栽培条件下桃树果实不同发育时期^（14）C-同化物的运转及分配特性核农2006,20(3):241—244Journa/ofNuckAgr/cultura/scnces文章编号:1000.8551(2006)03-241-04设施栽培条件下桃树果实不同发育时期C一同化物的运转及分配特性范爽高东升赵海亮(山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018)24l摘要:利用放射性同位素"C.示踪方法研究了设施桃树果实不同发育时期"C.同化物的运转分配特性.结果表明:在果实膨大期和果实成熟期,分配到果实中的"c.同化物均最多,且随着果实生长,分配到果实中的"C.同化物增加.叶片的自留量小于果实获得的"C.同化物量,且随果实生长,叶片的自留量越少.在各器官中果实的竞争势最强,其次叶片与根系也具有较强的竞争势."C.同化物在各器官的分配状况与各器官积累的可溶性总糖和淀粉含量相对应.关键词:设施;桃;C.同化物;运转;分配CHARACTERISTICSOFTRANSLOCA TIONANDDISTRIBUTIONOFMC.ASSIMI LA TESINPEACHFRUITDEVELoPM匮NTUNDERPRoTECTEDCULTURE FANShuangGAODong??shengZHAOHal??liang (CollegeofHorticultureScienceandEngineering,ShandongAgriculturalUniversity,Tai'ar t,Shandong,271018)Abstract:Thecharacteristicsoftranslocationanddistributionof"C-assimilatesinpeachfruit developmentunderprotectedculturewereinvestigated.Theresultsshowedthatatstageoffruitenlargementandfruitripeni ng,thefruitseemedtobethemostactiveorganinC-assimilates,anditsassimilatingabilitywasincreasedwiththegrowtho ffruit.Thestoredassimilates inleaveswerelessthanthatdistributedinfruits,andtheamountofstoredassimilatesinleavesd ecreasedwiththegrowthoffruit.ThefruitseemedtobethemostactiveorganinthecompetitionofC-assimilatesamongth eorgans,andincompetition,itWasmoreactiveforleaves#ndrootsthanotherorgans.Thedistributionof.4C-assimilatesin differentorgansWas correspondingtothecontentoftotalsolublesugarandstarchindifferentorgans. Keywords:protectedculture;peach;C-assimilates;translocation;distribution果树的经济产量与光合作用有着不可分割的联系,光合产物能否向经济器官运转及其分配比例是影响经济产量的关键性问题….果实的生长发育主要依靠从叶片输入光合产物,果实自身固定的CO,对其生长发育作用甚微.前人在露地栽培条件下研究了猕猴桃,蜜柑¨以及苹果等的光合产物运转分配规律,但对于设施栽培环境下桃树光合产物的运转分配特性的研究未见报道.设施栽培环境与露地相比,光温环境差异明显.光照不足不仅影响新梢生长,而且影响坐果及果实品质….近年来,设施果树果实品质下降,风味偏淡的现象已经成为制约设施果树发展的重要因素之一.本试验利用放射性同位素"c.示踪法研究了设施桃树果实发育不同时期光合产物能否向果实运转,以及向果实中分配的动态规律,以期为提高设施内果实的品质提供理论依据.1材料与方法收稿日期:2005-09-07基金项目:国家"863"计划项目(2001AA247041)作者简介:范爽(1980-)~",山东青州人,山东农业大学硕士研究生,主要从事设施果树方面的研究.高东升为通讯作者,Email:**************.cn核农20卷1.1试验试材本试验于2004年l2月至2005年5月在山东农业大学果树试验站进行.试材为设施内3年生春捷毛桃(Prunuspersica.chunjie),树体生长健壮,高度和千周一致,每株留3个主枝,每个主枝留3—4个侧枝以培养结果枝组.2004年l2月20日扣棚升温,试验期间,管理正常.1.2试验方法1.2.1标记方法及样品测定放射性同位素"c标记分别于果实膨大期(3月19日)及果实成熟期(4月l8日)进行.标记选在晴天上午9:O0—10:O0进行."CO由一密闭装置产生,包括"CO发生器,叶室,循环系统x14CO吸收器及连接软管等.用Ba"CO与过量高氯酸反应产生¨CO,¨CO比活度为3.7×10'Bq/ml.饲喂时,选取长势及部位基本一致的二年生结果枝,将果实上部的枝叶密封在叶室中,用注射器向叶室内注入"CO10Oral,饲喂量即为3.7×10Bq/ml,饲喂时间为lh.在饲喂后分不同时间,不同部位采样,洗净,105%杀青15min,70%一80%烘干,称重,粉碎.称取50rag样品,由中国农业科学院原子能利用研究所NYH.1型"c核素高灵敏探测装置测定样品"c放射性活度(cpm值),3次重复.测定结果进行本底校正,本底以40cmp/g?min计.1.2.2计算方法:器官内"c总量(cpm)=[(样品脉冲计数一本底)/测试样品干重(mg)]×植株总干重(mg)器官"c分配率(%)=(器官内"c总量/内全株'c总量)×100器官放射性相对比强(%)=(器官内"c总量/50mg标记叶"c总量)×1002结果与分析2.1设施桃树果实发育不同时期"C.同化物的分配特性表1设施桃树¨C.同化物在各个器官的分配Table1Thedistributionof"C-assimilatesinpeachunderprotectedculture注:每格上面的数值为器官的"C放射性活度(epm),下面的数值为器官的"C分配率(%).Note:Thedataabovethes~ineisradioactiveactivity(epm),thedatabelowthelieispercentage ofdistributionratio(%)设施桃树果实膨大期和果实成熟期"c.同化物的分配动态如表1所示.由表1可以看出,在果实膨大期和果实成熟期,"c.同化物主要向果实中分配,且随着果实的生长,分配到果实中的'c.同化物增加.在果实膨大期,标记后2d分配到果实中的"c.同化物占58.80%,标记后12d则增加到85.34%.叶片的滞留量随着果实的生长呈下降趋势,标记后2d占38.56%.标记后12d仅占到10.69%."c.同化物向其他部位(新梢,二年生枝,主干,粗根,细根等)分配的很少,分配率依次为2.58%,4.12%,3.10%.在果实成熟期.标记后2d,叶片的自留量较多,占51.64%,分配到果实中的占43.72%.在标记后7d和12d,"c.同化物主要以向果实中分配为主,分别占到78.3l%和82.35%.而叶片的自留量减少,分别仅占19.26%和l2.65%.标记后2d"c.同化物分配到果核的占12.66%,占分配到果实中总量的28.97%.随着果实的生长,分配到果核中的比率增加,标记后7d和12d,分配到果核中的比率分别增加到l5.3l%和17.26%.在果实成熟期,分配到其他部位的'c.同化物也很少,但较果实膨大期有提高,分别占4.11%,2.13%,3期设施栽培条件下桃树果实不同发育时期C.同化物的运转及分配特性4.65%.2.2设施桃果实发育不同时期各器官对¨C.同化物的竞争能力"C.同化物分配到各个器官的比率,除了与运输系统的常通情况,距离远近以及本身重量有关以外,竞争能力起重要作用.所谓竞争能力,也称竞争势,主要指代谢及生长旺盛部位从标记叶片中吸取"C.同化物的能力J,可用放射比活性(各器官的放射性强度的相对值,以50mg标记叶的放射性强度为100计)表示.从表2可以看出:果实膨大期和果实成熟期果实的放射性强度均最大,说明在这两个时期果实的竞争势均最强,并且随着果实的生长,果实的竞争势持续增强.果实膨大期,随着果实生长,其余不同部位的竞争势也随之增强,但竞争势强弱变化差异明显.标记后2d,粗根的竞争势最强,其次为二年生枝.标记后7d,则是细根的竞争势最强,其次为叶片.标记后12d叶片的竞争势最强,其次为细根.这一时期根的竞争势较强,可能与根系的发生高峰有关.在果实成熟期,在标记后2d,叶片的竞争势最强,其次为细根.随着果实的生长,叶片,新梢,二年生枝,主干的竞争势均呈下降趋势,而粗根和细根的竞争势则先增强后降低.表2设施桃各器官对"C.同化物的竞争能力Table2Thecompetitionof.C-assimilates indifferentorgansofpeachunderprotectedculture叶片leaf新梢shoot二年生枝branch主干trunk粗根thickroot细根fineroot93.24783.60.1422.08l1.08l7.360.020.05355.0257.20.5O0.68135.7435.70.201.16578.5453.80.861.2087.9214260.133.781613l766738.38.031.021.5736.42127.443.890.180.0l0.09403.7522.7262.52.0l0.300.56151.137895.220.750.220.20l215174.4539.26.040.101.15l258399l217036.262.3l3.63733.52.7571.630.25782.32.77495.61.76587.62.o917506.2l果肉102415923171602481~979153573144950果实pulp152********.12327514fruit果核///424033731538371core26.0279.5136注:1,上面的数值为器官的放射性活度(epm);2,下面的数值为放射性相对比强(%).Note:I:Thedataaboveisradioactiveactivity(epm);2:thedatabelowisradioactivityratio(%).2.3设施桃树不同发育时期碳素同化物在全株各部位的转化和积累叶片最初的光合产物主要是葡萄糖,随后在植株体内迅速转化为其他的碳素同化物.其中可溶性的碳素同化物主要以糖类为主,不溶性的主要包括淀粉和半纤维素.果实膨大期和果实成熟期,可溶性碳素产物(糖类)及不溶性碳素产物(淀粉)在各个部位的转化和积累状况如图1—4所示.在果实膨大期,标记后2d,叶片和新梢中的可溶性总糖含量最高.随着果实的生长,叶片和新梢中的可溶性总糖呈下降趋势,而粗根和细根中的可溶性总糖含量则呈上升趋势.在此期叶片产生的碳素同化物除了主要用于果实膨大外,向根部分配的较多,可能与此期恰好根系处于生长高峰有关.在果实成熟期,果实中的可溶性总糖含量维持在0.6%一0.7%之间,比果实膨大期增加了0.3%一0.4%,其含量的增加可能主要用于形成果实风味;粗根和细根中可溶性总糖和淀粉含量也增加,可能主要是贮藏物质.1234567不同部位differentorglil~图1果实膨大期各部位的可溶性总糖含量Fig.1111econtentoftotalsolublesugarindifferent organsatstageoffruitenlargement1:叶片;2:新梢;3:二年生枝;4:主干;5:粗根(d>2mm); 6:细根(d≤2mm);7:果实.下图同1:leaf;2:shoot;3:branch;4:trunk;5:thickroot(d>2mm); 6:fineroot(d~2mm);7:fruit.11hesamea8followingfigures 2.O1.5禽璐0.5OI234567不同部位diff~ntOl~llnB图2果实膨大期各部位的淀粉含量Fig.2111econtentofstarchindifferentorgans atstageoffruitenlargement432lOOOOO^一_目.一qnI_o窖撂啦襄l234567不同部位ditl'ot~atol'gan8图3果实成熟期各部位的可溶性总糖含量Fig.311lecontentofsolublesugarindifferentorgans atstageoffruitripening2.0L{1.0禽0.5l234567不同部位diffOlc'ntol'glln8图4果实成熟期各部位的淀粉含量Fig.411lecontentofstarchindifferent organsatstageoffruitripening"C.同化物的分配利用至为复杂,主要随生长中心的转移而发生变化.另外,它与营养物质的生产和消耗密切相关.第一,同化物超过自身需要时,便可能外运,同化物愈多,输出的潜力便越大.第二,只有竞争能力较强的器官才能分配到较多的同化物.竞争能力愈强则输人潜力就愈大.同化物的分配不仅能决定某一器官竞争能力的绝对大小,而且决定不同部分竞争能力的相对强弱.第三,同化物的供应能力还依赖于输导系统的畅通程度,运输能力,运距和动力大小等.郭太君等H们于山葡萄开花期标记,分别于果实膨大期,着色期,成熟期采样,研究表明,在果实膨大期,着色期,成熟期叶片的滞留量分别为68.71%,45.09%,19.35%,分配到果实中的"C.同化物分别占18.47%,43.13%,47.39%.本试验在设施桃果实膨大期和成熟期标记,分别于2,7,12d采样,结果表明,在设施桃果实膨大期,叶片的滞留量依次下降,分别为JournalofNuclearAgriculturalSdences2006,20(3):24l一24438.62%,28.21%,11.56%,分配到果实中的"C.同化物依次增加,分别为58.80%,67.67%,85.34%.在果实成熟期的结论类似,叶片滞留量分别为52.17%,19.56%,12.98%,分配到果实中的"C一同化物分别为43.72%,78.31%,82.35%.与郭太君的结论一致.本试验的研究表明,设施桃在果实膨大期和果实成熟期,果实作为主要的生长中心,是"C一同物分配最多的器官,并且随着果实的生长,"C.同化物分配的越多,与陈静芬和殷锡圣的结果相一致,均主要是向经济器官分配.设施桃在果实膨大期,"C.同化物大量向果实中分配,可能主要是为新生组织提供碳源,用于果实体积和重量的增加.在果实成熟期,"C.同化物仍主要分配到果实中,果实成熟前期,"C.同化物主要用于果实的第二次迅速生长,后期的继续输入对当年的产量贡献不大,主要对提高果实含糖量,改善果实品质起决定性作用.这与图3中果实的可溶性总糖含量急剧增加相对应."C.同化物的分配主要决定于库本身的特性n.通常认为植物体内同化物的分配由库强度和库容所决定.所谓库强度,即一个器官吸引同化物的竞争能力¨.在果实膨大期和果实成熟期,果实的竞争能力均最强,因此果实在这两个时期分配到"C.同化物也最多.在这两个时期,果实作为主要的库器官,具有绝对的竞争能力,故"C.同化物优先分配到果实中.其次,叶片和根系也具有较强的竞争能力,可能与新梢的伸长生长和根系发生高峰有关.另外,催化库中蔗糖和淀粉代谢的酶活性与库强度关系密切¨,两者之间的关系还有待于进一步的研究.参考文献:[1]战吉成,黄卫东,等.不同光环境对葡萄幼苗光合产物分配与转化的影响.中国农业科学,2002,35(11):1432.1436[2]HdII8enP."C-studiesonappletrees.I.TheeffectofthefruitOnthe translocationanddistributionofphotosynthates.PhysiolPlant,1967,20I 382—39l【3]郭卫东,李嘉瑞.猕猴桃光合产物输出与分配规律的研究.园艺,1995,22(3):240.244[4]刘德华,张上隆,等.宫川温州蜜柑光合产物的运输与分配.园艺,1989,16(3):191.198[5]果树栽培教研室.苹果"c同化物运输分配特性研究.山东农学院.1980,(1):3953[6]顾光炜,董家伦.农业应用核技术.北京:原子能出版社,1992,59 —105[7]周裕荣,曾维萍.黄花菜同化物运转贮藏及分配研究.西南农业大学,1995,17(1):3.7(下转第2.4o页)765432l0OOOOO一''v鲁一垂nl盆■蛆謦240记物的分离纯化.3.3标记蛋白的稳定性本试验制备的I.PEG.rhlL.6在无保护蛋白条件下保存稳定性优于范我等的结果¨,但仍有待提高,分析原因可能有以下几点:一是标记物比放射性较高,保存时蛋白浓度较高(0.85g,1),可能导致了部分辐射自行分解;另由于实验条件限制,在标记过程中无菌操作不够严格,可能引入了细菌等杂质,对蛋白质保存不利.同时,更佳的蛋白保护剂的筛选也可能提高标记物的稳定性.综上所述,本试验常规氯氨T法制备的标记物有少量聚合物产生,生物活性有所降低;而双相氯氨T法制备的I.PEG.rhlL.6能达到较高的比放射性和放射化学纯度,在低温和有保护蛋白的保存条件下稳定性好,生物学活性保持良好,满足药代动力学研究要求.而该法是否适用于其他一些修饰蛋白的标记,还需作进一步探讨.参考文献:[2]HiranoT,AkimS,TagaT,KishimotoT.Biolosicalandclinicalaspects ofinterleukin6.hnmunolToday,1990,11(12),443—449王军志,李成明.白细胞介素.6的基础,临床研究及开发动向.中JotttT~lofNuclearAgriculturalSciences2006,20(3):236—240国生物制品学杂志,1997,10(3):187—190[3jTsutsumiY,TsunodaS,KamadaH,eta1.PEGflationofinterleukin-6 effectivelyincreasesitsthmmbopoieticpotency.ThrombHaemost,1997;77(1):168—173[4JY asuoT,TetsunariK,Shin-ichiT,eta1.PolyethyleneGlycol modificationofinterleukin-6enhancesitsthroral~poieticactivity.Journal ofControlRelease,1999,33,447—45l[5JInoueH,KadoyaT,KabayaK,eta1.Ahighlyenhancedthrond~poietic activitybymonomethoxypolyethyleneglycol-modifiedrecombinanthuman interleukin.6.JLabClinMed,1994,124(4):529—536[6]尹伯元.放射免疫测定基础.天津:天津科学技术出版社,1983[7]刘国霞,曾宪垠,包伦,等.长效促红细胞生成素的放射性标记.核农,2004,18(1),55—58[8]樊为民.碘标记化合物的质量指标及其鉴定方法.放射免疫学杂志,1996,9(1):51—54[9]旺家政,范明.蛋白质技术手册.北京:科学出版社,2000[1O]BradfordMM.Arapidandsensitivemethodforthequalificationof microgramofproteinutilizingtheprincipleofprotein-dyebinding.Anal Biol,1975,72:248—254[11]彭善云,康新具,凌世淦,等.白细胞介素一6生物活性简易测定法及其临床应用.军事医学科学院院刊,1994,18:7274[12]沈维明,马祥瑞,李明.白细胞介素.6的125I标记及在单抗筛选中的应用.标记免疫分析与临床,1994,1(2):8789[13]范我,钱建华,张毅.白细胞介素.8的1251标记.同位素, 1998,11(4):224226(上接第244页)[8]陈静芬,毛立新,等.花椰菜不同生育期同化产物的分配和对花球膨大的作用.中国蔬菜1994(3):810[9]殷锡圣,于国华,等.旱地冬小麦籽粒充实期间光合产物的分配和运转.核农学通报,1997,18(3):123125【lO]郭太君,焦培娟,等,山葡萄"C同化产物运转分配规律的研究. 园艺,2004,31(6):797799[n】郭文善,施劲松,等.灌浆期高温对小麦光合产物运转的影响.核农,1998,12(1):2127【l2JWarrenWJ.Controlofcropprocesses.In:ReesARetal(eds),Crop ProcessesinControlledEnvironments.London:AcademicPress.1972 [13]龚月桦,高俊风.高等植物光合同化物的运输与分配.西北植物,1999,19(3):564570。
