葛晓宁，钟秋平，罗 帅，曹林青，郭红艳，袁婷婷，周幼成

(中国林业科学研究院亚热带林业实验中心，江西 分宜 336600)

油茶（Camellia oleifera Abel.）属山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia L.）植物，为灌木、小乔木或中乔木，雌雄同花，花果同期，是我国特有的木本食用油料树种[1-3]。目前，在生产栽培中，油茶自交可育性低，若花期遇到阴雨天气会严重影响授粉受精，导致落花落果严重，极大地影响油茶产业高产高效的发展[4]。在我国南方，低温霜冻严重，油茶幼果在树上过冬，不同品种与立地条件下的油茶产量差距很大[5]。因此，如何使油茶多花多果、提高坐果率、减少落果以促其丰产稳产，成为生产中亟待解决的问题。

植物生长发育的控制发生在3个层次上：胞内控制、胞间控制和胞外控制，其中，胞间控制主要受植物激素调控，协调不同组织和细胞间的生理活动。激素在控制植物生长发育过程中起着关键的调控作用。植物激素作为一种化学信号，介导细胞与细胞间、器官与器官间、环境与植物间的相互作用，贯穿在整个植物生长发育的全过程[6]。开花是植物生长发育过程中尤为重要的组成部分[7]。植物在开花结实过程中，激素水平与花器官发育以及植物坐果率息息相关[8-11]。油橄榄（Olea europaea L.）、库尔勒香梨（Pyrus brestschneideri Rehd.）、扁桃（Amygdalus communis L.）等果树花期喷施外源激素可显著提高其坐果率和产量[12-14]。赤霉素（GAs）是一种二萜酸类植物激素，能够防止植株花期落花，提高坐果率[15]。目前，通过喷施外源GA3来调控花卉作物开花坐果的研究较多[16-19]，而喷施GA3对油茶花器官内源激素等影响的研究鲜有报道。本文以9年生‘长林4号’油茶为研究对象，探究不同浓度的外源GA3对油茶花器官内源激素及坐果率的影响，分析油茶花器官内源激素与坐果率间的相关性，为油茶高产栽培和科学管理提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况与试验材料

试验于2017年在江西省分宜县中国林科院亚热带林业实验中心油茶繁育基地（114°29′ E，27°33′ N）进行。该地为低山丘陵地形，海拔100 m，亚热带季风性湿润气候，年平均气温17.2℃，年平均降水量1 600 mm，降水量主要集中在春夏季 3—6月，全年无霜期 270 d。试验林面积1.33 hm2，土壤为红壤土，每年3月份施有机肥。供试材料为9年生油茶优良无性系‘长林4号’，生长良好、长势一致，地径6.5～9.0 cm，树高1.8～2.5 m，冠辐 1.8～2.5 m。

1.2 试验设计

试验于2017年10月进行，采用单因素试验设计，每个处理设3个重复，每个重复6株，处理之间留1株作为保护株，留1行作为保护行，并设置1个空白对照组（CK），共6个处理（表1）。每隔7 d进行叶面喷施，分别于10月25日（未开花）、11月3日、11月10日、11月18日喷施外源GA3，对照组喷施清水，喷施至滴水状为止。

表 1 外源激素单因素试验设计Table 1 Test factors level of hormone

1.3 调查方法

在试验前期，将试验树编号标记挂牌，根据生长势、枝粗以及枝位等指标选出标准枝，分别标记。于2017年11月15日最后一次喷施外源激素前统计各处理中每株的花朵数。于2018年4月8日坐果后调查记录各处理中每株的坐果数，按照以下公式计算坐果率：坐果率=坐果数（个）/开花数（个）×100%。

1.4 采样与测定方法

分别于2017年11月2日、11月9日、11月17日和11月26日采集油茶开花的4种状态即含苞、半开、全开与初萎的样品，每个处理采取15朵，迅速将雌蕊、雄蕊分离，分别取样于锡箔纸内，各1 g，置于存有足量液氮的泡沫箱中速冻，超低温冰箱保存备用，用于植物内源激素的测定。花器官中内源激素生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、细胞分裂素（ZR）与脱落酸（ABA）采用酶联免疫法（ELISA）测定，试剂盒来源于中国农业大学农学与生物技术学院。

1.5 统计分析

试验数据采用Excel 2016、SPSS Statistics17.0软件进行Duncan多重比较与Kendall显著差异性分析，并用Origin7.5软件进行二阶指数线性回归。

2 结果与分析

2.1 不同浓度外源GA3对油茶坐果的影响

由图1可见：喷施低浓度的GA3可显著提高油茶坐果率；对照组CK坐果率为46.30%，喷施100 mg·L-1GA3的油茶坐果率最高，为70.38%；200 mg·L-1GA3处理的油茶坐果率低于对照组，为 44.65%；300、400、500 mg·L-1GA3处理的油茶坐果率依次降低，分别为42.10%、38.61%、32.48%，均低于对照。说明在试验水平范围内，低浓度的外源GA3处理有助于提高油茶坐果率，高浓度的外源GA3处理则起到抑制作用。

对油茶坐果率（y）与外源GA3浓度（x）进行单因素回归分析，通过对单因素回归方程式求导可知，当x=0时，y=46.30，即a点代表对照组的坐果率；当x=xc=66.69±5.72时，y=77.05，此时b点y值达到最大，且坐果率增幅达到66.40%；当y=46.30时，可得d点外源GA3的浓度值x=132.63；当 x=100时，c点坐果率增幅达 40.00%；当33.03≤x≤100时，y≥64.98，才能达到油茶坐果率增幅大于或等于40.00%的效果。因此，提高油茶坐果率的最佳GA3浓度为66.69 mg·L-1，外源GA3浓度在 33.03～100.00 mg·L-1能获得坐果率增幅大于或等于40.00%的效果，当外源GA3浓度超过132.63 mg·L-1时，对油茶坐果产生抑制作用。

图 1 不同浓度GA3对油茶坐果率的影响Fig. 1 Effects of different concentrations of GA3 on the fruit setting rate of C. oleifera

2.2 不同浓度外源GA3对油茶花器官内源激素含量的影响

2.2.1 外源GA3对油茶雌蕊ABA含量的影响 由图2可见：含苞时期，不同浓度GA3处理油茶雌蕊ABA含量与对照差异均显著，其中200 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著高于对照，其它浓度GA3处理的雌蕊ABA含量均显著低于对照；半开时期，与对照相比，300 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著高于对照，100、200、400 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著低于对照；全开时期，与对照相比，400、200、100 mg·L-1GA3处理的雌蕊 ABA含量显著高于对照，300 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著低于对照；初萎时期，与对照相比，300 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著高于对照，100、500、200 mg·L-1GA3处理的雌蕊ABA含量显著低于对照。

图 2 GA3处理对油茶雌蕊ABA含量的影响Fig. 2 Effects of GA3 treatment on the contents of ABA in pistil of C. oleifera

2.2.2 外源GA3对油茶雌蕊ZR含量的影响 由图3可见：含苞时期，与对照相比，200、300 mg·L-1GA3处理的雌蕊ZR含量显著高于对照，500 mg·L-1GA3处理雌蕊ZR含量显著低于对照；半开时期，与对照相比，500、100、300 mg·L-1GA3处理的雌蕊ZR含量显著高于对照，其它处理的雌蕊ZR含量显著低于对照；全开时期，与对照相比，100、400、300、200 mg·L-1GA3处理的雌蕊 ZR含量显著高于对照，500 mg·L-1GA3处理的雌蕊ZR含量显著低于对照；初萎时期，与对照相比，400、500、100 mg·L-1GA3处理的雌蕊ZR含量显著高于对照，其它处理的雌蕊ZR含量显著低于对照。

2.2.3 外源GA3对油茶雌蕊GA3含量的影响 由图4可见：含苞时期，与对照相比，200、500、400 mg·L-1GA3处理的雌蕊GA3含量显著高于对照，300、100 mg·L-1GA3处理的雌蕊GA3含量显著低于对照；半开时期，300、100、500 、400 mg·L-1GA3处理的雌蕊GA3含量显著高于对照；在全开时期，不同浓度GA3处理的雌蕊GA3含量均显著高于对照；初萎时期，与对照相比，100、400、300、200 mg·L-1GA3处理的雌蕊GA3含量均显著高于对照，500 mg·L-1GA3处理的雌蕊GA3含量显著低于对照。

图 3 GA3处理对油茶雌蕊ZR含量的影响Fig. 3 Effects of GA3 treatment on the contents of ZR in pistil of C. oleifera

图 4 GA3处理对油茶雌蕊GA3含量的影响Fig. 4 Effects of GA3 treatment on the contents of GA3 in pistil of C. oleifera

2.2.4 外源GA3对油茶雌蕊IAA含量的影响 由图5可见：含苞时期，与对照相比，300、400 mg·L-1GA3处理的雌蕊IAA含量显著高于对照，其它处理的雌蕊IAA含量显著低于对照；半开时期，与对照相比，100 mg·L-1GA3处理的雌蕊IAA含量显著低于对照；全开时期，与对照相比，300、400、100、500 mg·L-1GA3处理的雌蕊IAA含量显著高于对照；初萎时期，与对照相比，100 mg·L-1GA3处理的雌蕊IAA含量显著高于对照，其它处理的雌蕊IAA含量显著低于对照。总体来看，随着采样时期的进行，喷施外源GA3使雌蕊IAA含量呈先上升后下降的变化趋势。

2.2.5 外源GA3对油茶雄蕊ABA含量的影响 由图6可见：含苞时期，与对照相比，400、500、200、300 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著高于对照，100 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著低于对照；半开时期，与对照相比，200、300、400 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著高于对照，500 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著低于对照；全开时期，与对照相比，100、400 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著高于对照，200、300、500 mg·L-1GA3处理的雄蕊ABA含量显著低于对照；初萎时期，与对照相比，不同浓度GA3处理的雄蕊中ABA含量显著低于对照。

图 5 GA3处理对油茶雌蕊IAA含量的影响Fig. 5 Effects of GA3 treatment on the contents of IAA in pistil of C. oleifera

图 6 GA3处理对油茶雄蕊ABA含量的影响Fig. 6 Effects of GA3 treatment on the contents of ABA in stamen of C. oleifera

2.2.6 外源GA3对油茶雄蕊ZR含量的影响 由图7可见：含苞时期，与对照相比，200、500、100、300 mg·L-1GA3处理的雄蕊ZR含量显著高于对照；半开时期，与对照相比，不同浓度GA3处理的雄蕊ZR含量均显著低于对照；全开时期，与对照相比，200、400、100 mg·L-1GA3处理的雄蕊ZR含量显著高于对照；初萎时期，与对照相比，100、500、300 mg·L-1GA3处理的雄蕊ZR含量显著高于对照，200 mg·L-1GA3处理的雄蕊ZR含量显著低于对照。

图 7 GA3处理对油茶雄蕊ZR含量的影响Fig. 7 Effects of GA3 treatment on the contents of ABA in stamen of Camellia oleifera

2.2.7 外源GA3对油茶雄蕊GA3含量的影响 由图8可见：含苞时期，与对照相比，100、300、400、500 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著高于对照，200 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著低于对照；半开时期，与对照相比，400、300、500、100 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著高于对照，200 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著低于对照；全开时期，与对照相比，200、400、100 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著高于对照，500、300 mg·L-1GA3处理的雄蕊GA3含量显著低于对照；初萎时期，与对照相比，不同浓度GA3处理的雄蕊GA3含量均显著低于对照。

图 8 GA3处理对油茶雄蕊GA3含量的影响Fig. 8 Effects of GA3 treatment on the contents of ABA in stamen of C. oleifera

2.2.8 外源GA3对油茶雄蕊IAA含量的影响 由图9可见：含苞时期，与对照相比，300 mg·L-1GA3处理的雄蕊IAA含量显著高于对照，其它浓度GA3处理的雄蕊IAA含量显著低于对照；半开、全开时期，与对照相比，不同浓度GA3处理的雄蕊IAA含量均显著低于对照；初萎时期，与对照相比，100、300、400、200 mg·L-1GA3处理的雄蕊IAA含量显著高于对照。总体来看，在初萎时期喷施外源GA3可显著提高雄蕊IAA的含量。

图 9 GA3处理对油茶雄蕊IAA含量的影响Fig. 9 Effects of GA3 treatment on the contents of IAA in stamen of C. oleifera

2.3 外源GA3与油茶雌蕊、雄蕊内源激素和坐果率的相关性分析

2.3.1 外源GA3与油茶雌蕊内源激素和坐果率的相关性分析 由表2可见：外源GA3与油茶雌蕊ABA在含苞时期呈极显著负相关（P＜0.01），在半开时期呈显著负相关（P＜0.05），在全开时期呈极显著正相关（P＜0.01）；外源GA3与油茶雌蕊ZR在半开、全开时期均呈极显著正相关（P＜0.01），在初萎时期呈显著正相关（P＜0.05）；外源GA3与油茶雌蕊GA3在半开、全开与初萎时期均呈极显著正相关（P＜0.01）；外源GA3与油茶雌蕊IAA在含苞、半开时期均呈极显著负相关（P＜0.01），外源GA3与油茶雌蕊IAA在全开、初萎时期均呈极显著正相关（P＜0.01）。初萎时期雌蕊ABA与坐果率呈显著负相关（P＜0.05）。外源GA3与油茶坐果率呈正相关，相关性不显著。在试验水平范围内，喷施较低浓度外源GA3可能通过调控不同时期油茶雌蕊内源ABA、ZR、GA3、IAA含量，影响油茶雌蕊内源激素间的平衡，从而降低初萎时期油茶雌蕊ABA含量，进而提高油茶坐果率。

2.3.2 外源GA3与油茶雄蕊内源激素和坐果率的相关性分析 由表3可知：外源GA3与油茶雄蕊ABA在含苞、初萎时期均呈极显著负相关（P＜0.01），在全开时期呈极显著正相关（P＜0.01）；外源GA3与油茶雄蕊ZR在含苞时期呈显著正相关（P＜0.05），在半开时期呈极显著负相关（P＜0.01），在初萎时期呈极显著正相关（P＜0.01）；外源GA3与油茶雄蕊GA3在含苞、半开时期呈极显著正相关（P＜0.01），在全开时期呈显著正相关（P＜0.05）；外源GA3与油茶雄蕊IAA在含苞、半开与全开时期均呈极显著负相关（P＜0.01），在初萎时期呈极显著正相关（P＜0.01）。

表 2 外源GA3与油茶雌蕊内源激素和坐果率的相关性分析Table 2 Correlation analysis between exogenous GA3 and pistil endogenous hormones,fruit setting rate of C. oleifera

表 3 外源GA3与油茶雄蕊内源激素和坐果率的相关性分析Table 3 Correlation analysis between exogenous GA3 and stamen endogenous hormones, fruit setting rate of C. oleifera

3 讨论

赤霉素是一种重要的植物激素，在种子萌发、茎杆伸长、花粉成熟、开花诱导和花器官发育等方面具有重要作用[20-22]。开花作为植物由营养生长向生殖生长转变的关键环节，受光周期途径、春化途径、自主途径、环境温度途径以及赤霉素途径等多种途径调控[23]。已有研究证实，喷施低浓度的GA3对提高植物坐果率具有促进作用，如喷施浓度过大，易造成果实日灼、采前落果和耐贮性降低等问题[24-27]。本研究表明：在试验水平范围内，油茶花期喷施低浓度外源GA3有利于提高油茶坐果率；提高油茶坐果率的外源GA3最佳喷施浓度为66.69 mg·L-1。这与杜研[28]、董胜利等[29]的研究结果相似。

外源激素通过改变植物IAA、ABA、GA3、ZR等内源激素含量，影响内源激素间的平衡来调节自身的代谢水平，从而影响植株的开花和坐果[30]。脱落酸含量的升高将会加速植物果实离层的产生，从而导致植物果实的衰老脱落[31]。细胞分裂素可促进植物坐果和果实发育[6]，生长素恰恰对离区水解酶含量的升高有抑制作用[32-33]。赤霉素作为植物内源激素与植物成花息息相关，具有促进细胞伸长，加速生长和发育，使作物提早成熟，减少器官脱落，提高果实的结实率等作用[34-35]。已有研究报道，喷施外源GA3使杜鹃（Rhododendron hybridum Planch）内源GA3含量上升[36-37]；于冬枣（Zizyphus jujuba Mill. cv. Dongzao）花期喷施外源GA3可提高树体内GA3、IAA与ZR的含量。本研究表明：油茶花期喷施 100 mg·L-1外源 GA3使油茶雌蕊ABA含量降低，这与吴建明等[38]喷施外源GA3降低甘蔗（Saccharum officinarum）幼茎的内源ABA含量的研究结果相似；于油茶花期喷施100 mg·L-1外源GA3使油茶雌蕊GA3含量升高，与陈显[39]喷施低浓度的外源GA3可提高油茶内源GA3含量的研究结果相似。于油茶花期喷施100 mg·L-1外源GA3使油茶雌蕊ZR含量升高，IAA含量先降低后升高，这与李田等[40]研究结果相似，而内源IAA含量降低可能与油茶花苞片的脱落有关。油茶花期喷施100 mg·L-1外源GA3使雄蕊内源ABA含量先升高后降低，ZR、GA3含量升高，IAA含量先降低后升高，其中，内源ABA含量先升高后下降，这可能是由于随着油茶花的开放，雄蕊逐渐脱落造成的。由此可知，油茶花期喷施100 mg·L-1的外源GA3可能通过调节油茶花器官的内源激素含量，进而影响油茶坐果率。本研究通过对试验各测定指标进行相关性分析得出，100 mg·L-1的外源GA3可能通过调控油茶雌蕊内源激素ZR、IAA、ABA、GA3间的平衡来降低油茶初萎时期雌蕊的ABA含量，进而提高油茶坐果率，这与前述推论相印证。此外，油茶雄蕊各内源激素与坐果率相关性均不显著，这可能是由于油茶雄蕊在开花后期脱落造成的，而油茶雌雄蕊间内源激素的关系还有待进一步研究。本文仅对外源GA3对油茶开花过程中花器官内源激素与坐果率的影响进行初步研究，而外源GA3对油茶花器官其它内含物质是否存在影响还有待进一步试验和探讨。

4 结论

本研究表明：在试验水平范围内，喷施低浓度外源GA3有利于提高油茶坐果率，提高油茶坐果率的外源GA3最佳喷施浓度为66.69 mg·L-1。油茶花期喷施低浓度的外源GA3使油茶雌蕊内源ABA含量降低，GA3含量升高，ZR含量升高，IAA含量先降低后升高，雄蕊内源ABA含量先升高后降低，ZR、GA3含量升高，IAA含量先降低后升高。通过相关性分析可知，在试验水平范围内，喷施低浓度外源GA3可能通过调节油茶花器官内源ZR、IAA、ABA、GA3含量来影响其ABA含量，进而影响油茶坐果率。