厚皮甜瓜因果实硕大、肉质鲜嫩多汁和营养丰富等优点而广受消费者欢迎。为满足市场需求，厚皮甜瓜的种植逐渐发展为早春和秋延后一年两茬栽培^[1]，种植面积和规模也不断扩大，但在生产中普遍存在坐果节位叶片早衰现象严重问题，即在果实膨大期，坐果节位叶片逐渐褪绿黄化，叶片功能期缩短，最终对厚皮甜瓜果实的产量和品质产生不利影响^[2-4]。赤霉素可以促进植物茎和叶柄的延长、叶片扩大和侧枝伸长、坐果及果实生长，延缓其成熟和衰老^[5]。有研究表明，喷施赤霉素可显著延缓植物叶片早衰，提高叶片中超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 的活性，降低丙二醛的积累^[6-7]；叶面喷施赤霉素可以提高植株叶片叶绿素和蛋白质含量，增强其光合作用^[8]，从而防止早衰发生；施用外源赤霉素可以提高毛竹生长素 (IAA)、赤霉素 (GA₃) 和玉米素核苷 (ZR) 含量，降低脱落酸 (ABA) 含量^[9]。因此，研究外源赤霉素对厚皮甜瓜坐果节位叶片早衰的调控作用对厚皮甜瓜的生产具有重要的理论价值和实践意义，为此笔者在已有30余年栽培历史的甜瓜种植基地，对厚皮甜瓜进行2年共4茬的田间试验，探索喷施外源GA₃对坐果节位叶片早衰及内源激素含量的影响，以期为实际生产提供参考。

试验于2016年3月至2017年9月分别在河北省保定市清苑区张登镇张登屯甜瓜种植基地的2块试验田进行。试验基地土壤耕层均为沙壤土，定植前施足基肥，土壤有机质含量为14.50 g/kg，含全氮1.20 g/kg、全磷1.00 g/kg和全钾20.53 g/kg，碱解氮50.01 mg/kg、速效磷39.99 mg/kg和速效钾138.91 mg/kg。供试药剂为分析纯赤霉素 (GA₃)，由天津市天力化学试剂有限公司提供。

供试厚皮甜瓜为当地主栽品种‘迎春’，由河北农业大学甜瓜栽培及生理研究实验室提供。定植株行距为0.35 m × 1 m，定植后适时浇水追肥，水肥管理精细，且整个生长发育过程中均未发生病虫害。植株采用单干整枝，吊蔓栽培，每株只在第12和13片叶间节位的侧蔓留1瓜 (每株只留1瓜，不考虑赤霉素对雌花授粉及坐果率的影响)，第25片叶打顶。

田间试验采用单因素随机区组试验设计，共设4个处理：于自留瓜雌花开放当天喷施50、100和150 mg/L的GA₃水溶液，依次用G50、G100、G150表示，以喷等量清水为对照，用CK表示。药液喷至全株叶面均有液珠但不滴下为止。每隔7 d喷施1次，共喷施3次。每个处理重复3次，每个重复定植15株。

自侧蔓留瓜雌花开花当天，至授粉后第42天果实采收为止，每隔7 d测定1次坐果节位叶片的相关指标。每次取样时，每处理均随机取3株厚皮甜瓜植株坐果节位叶片，用去离子水洗净擦干，待测。

叶绿素含量采用V (乙醇) : V (80%丙酮) = 1 : 1混合溶液在黑暗条件下浸提后用比色法测定^[10]；蛋白质含量、丙二醛 (MDA) 含量、超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 活性均参照李合生的方法^[11]测定；超氧阴离子产生速率参照李玲的方法^[12]测定；叶片内源激素含量采用酶联免疫分析法 (ELISA)^[13] 测定。

每处理随机取15个成熟果实，分别测定单果质量和各品质指标。可溶性固形物含量采用便携式数字测糖仪测定，可溶性糖、Vc和可滴定酸含量参照李合生的方法^[11]测定。

数据采用DPS7.05软件进行单因素方差分析，Excel2007绘图。数据显著性差异运用Duncan’s新复极差法进行多重比较分析，不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

由图1可知：厚皮甜瓜叶片中叶绿素含量呈现先升高后降低的趋势，并在施药后21 d达到峰值且显著高于对照，其中以G100处理效果最好，比对照高14.25%~117.69%。表明喷施适宜浓度的外源GA₃可以显著降低叶绿素降解速率，从而延缓叶片早衰。

图 1 Fig. 1

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters are significant differences at 0.05 level. 图 1 外源赤霉素对厚皮甜瓜坐果节位叶片叶绿素含量的影响 Fig. 1 Effects of exogenous GA3 on the chlorophyll content in the leaves in fruiting nodes

由图2可知：厚皮甜瓜叶片中可溶性蛋白含量亦呈先升高后降低的趋势，并在施药后21 d达到峰值，其中，G100和G150处理均显著高于对照和G50组 (P < 0.05)，分别比对照高11.31%~44.06%和7.39%~30.68%。表明叶面喷施适宜浓度外源GA ₃可显著提高叶片可溶性蛋白含量。

图 2 Fig. 2

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters are significant differences at 0.05 level. 图 2 外源赤霉素对坐果节位叶片可溶性蛋白含量的影响 Fig. 2 Effects of exogenous GA3 on the soluble protein content in the leaves in fruiting nodes

由图3可知：厚皮甜瓜叶片中MDA含量呈现逐渐升高的趋势，喷药后0~14 d增长缓慢，之后急剧增长。授粉后7~35 d，G100组MDA含量显著低于G50和G150处理组。从授粉到果实成熟的各个时期内，各处理组MDA含量均显著低于对照组 (P < 0.05)，其中G100比对照组低16.10%~34.41%。表明叶面喷施外源GA ₃能够显著减缓MDA含量的增加。

图 3 Fig. 3

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters are significant differences at 0.05 level. 图 3 外源赤霉素对坐果节位叶片丙二醛含量的影响 Fig. 3 Effects of exogenous GA3 on the MDA content in the leaves in fruiting nodes

由图4可知：厚皮甜瓜叶片中超氧阴离子产生速率同样呈先缓慢升高后急剧增长的趋势，且均显著低于对照组。各处理组按速率大小排序为CK > G50 > G150 > G100。果实采收前14 d G100处理组显著低于CK及其他处理组 ( P < 0.05)。各时期G100组超氧阴离子产生速率比对照低11.70%~37.67%。由此表明，叶面喷施外源GA ₃可以显著降低超氧阴离子产生速率。

图 4 Fig. 4

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters are significant differences at 0.05 level. 图 4 外源赤霉素对坐果节位叶片超氧阴离子产生速率的影响 Fig. 4 Effects of exogenous GA3 on the O2–• production rate in the leaves in fruiting nodes

由图5可知：厚皮甜瓜叶片中SOD、POD和CAT的活性均呈现先升高后降低的趋势，且在施药后21 d达到峰值。在各个时期，施药虽均可提高3种酶活性，但仅G100处理显著高于对照 (P < 0.05)，表明喷施适宜浓度外源GA ₃可以提高叶片抗氧化酶活性。

图 5 Fig. 5

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters show significant differences at 0.05 level. 图 5 外源赤霉素对坐果节位叶片SOD、POD和CAT活性的影响 Fig. 5 Effects of exogenous GA3 on SOD, POD and CAT activities in the leaves in fruiting nodes

ABA对叶片衰老有促进作用。由图6-A可知：随着坐果节位叶片衰老，ABA含量先缓慢升高后急剧增加，尤其在果实成熟期，ABA含量达到峰值。整个果实生长过程中，喷施外源GA₃可以显著延缓坐果节位叶片ABA含量的增加，各处理组均显著低于对照 (P < 0.05)，分别比对照低9.03%~16.20%、12.91%~29.19%和3.92%~28.29%。

由图6-B可知：随着植株生长，坐果节位叶片中ZR含量呈逐渐降低的趋势，喷施外源GA₃可以提高ZR含量，在施药后35~42 d，G100和G150处理组含量显著高于对照和G50处理组 (P < 0.05)。各个时期，G50、G100、G150处理组分别比对照高2.47%~22.13%、8.54%~30.87%和3.77%~15.05%。

由图6-C可知：喷施外源GA₃后，厚皮甜瓜坐果节位叶片中IAA含量呈现先升高后下降的趋势，在第14天左右达到峰值。施药后21~35 d，各处理组IAA含量均显著高于对照。各个时期，G100处理组的叶片IAA含量始终显著高于对照 (P < 0.05)，且比对照高9.27%~35.25%。

由图6-D可知：自授粉至果实采收，坐果节位叶片中内源GA₃含量呈先升高后降低的趋势，在第7天达到峰值，且各处理均显著高于对照。其中施药后21~42 d，G100和G150处理组GA₃含量显著高于对照和G50处理组 (P < 0.05)，且分别比对照高27.65%~105.23%、31.91%~102.39%。

图 6 Fig. 6

CK：清水，G50：赤霉素50 mg/L，G100：赤霉素100 mg/L，G150：赤霉素150 mg/L；柱上不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。 CK, G50, G100 and G150 represented water control, GA3 50 mg/L, GA3 100 mg/L and GA3 150 mg/L, respectively. The different lowercase letters show significant differences at 0.05 level. 图 6 外源赤霉素对坐果节位叶片内源激素含量的影响 Fig. 6 Effects of exogenous GA3 on the endogenous hormones content in the leaves in fruiting nodes

由表1可知：叶面喷施外源GA₃后，厚皮甜瓜果实与对照相比在产量与品质上有所差异。各处理组的果实单果质量和可溶性固形物含量均显著高于对照，G100和G150处理组中可溶性糖及Vc含量显著提高，可滴定酸含量显著降低。综上所述，G100处理显著提高果实单果质量、可溶性固形物、可溶性糖和Vc含量，并显著降低可滴定酸含量 (P < 0.05)。由此表明喷施外源GA ₃可以提高单果质量并改善果实品质，且以G100处理效果最佳。

表 1 (Table 1)

表 1 外源赤霉素对厚皮甜瓜果实产量和品质的影响 Table 1 Effects of exogenous GA3 on fruit yield and quality 处理 Treatment 单果质量 Fruit mass/kg 可溶性固形物含量 Soluble solid/% 可溶性糖含量 Soluble sugar/(mg/g FW) 可滴定酸含量 Titratable acid/% 维生素 C 含量 Vc/(mg/g FW) CK 1.97 ± 0.08 b 13.40 ± 0.89 c 15.48 ± 1.74 c 0.40 ± 0.00 a 8.45 ± 0.23 b G50 2.14 ± 0.05 a 14.47 ± 0.25 b 16.97 ± 2.26 bc 0.39 ± 0.05 ab 9.45 ± 0.31 b G100 2.22 ± 0.04 a 15.67 ± 0.32 a 21.50 ± 0.60 a 0.31 ± 0.04 c 12.99 ± 0.61 a G150 2.17 ± 0.04 a 15.23 ± 0.06 ab 18.60 ± 0.11 b 0.34 ± 0.00 bc 12.05 ± 0.83 a 注：表中不同小写字母表示在P < 0.05水平上差异显著。Note: The different lowercase letters mean significant differences at 0.05 level.

表 1 外源赤霉素对厚皮甜瓜果实产量和品质的影响 Table 1 Effects of exogenous GA3 on fruit yield and quality

叶片衰老最直观的表现就是伴随着叶绿素的不断降解，叶片逐渐失绿，因此叶绿素含量及其降解速率在一定程度上反映了叶片衰老的程度^[14]。厚皮甜瓜自雌花授粉坐果至果实采收，除坐果节位叶片“未老先衰”外，植株其他部位叶片未出现明显衰老现象，表明坐果节位叶片内部发生了复杂的高度被调控的变化。

研究表明，喷施赤霉素可以使叶绿素合成加快，叶绿体数量增加，从而增加叶绿素含量，最终增强光合作用，延缓早衰^[15]。本研究中叶面喷施不同浓度外源GA₃可不同程度地提高坐果节位叶片叶绿素含量，减慢叶绿素降解速率，对推迟早衰有一定的积极作用。

前人研究表明，赤霉素可以减慢叶片中可溶性蛋白水解成游离氨基酸的过程，抑制叶片蛋白质降解，同时还可以促进叶片蛋白质的合成，这种作用可能是由于它在一定程度上增强了翻译水平，产生大量Ⅰ淀粉酶的缘故^[16]。本研究中喷施不同浓度的外源GA₃可不同程度地提高叶片可溶性蛋白含量，进而延缓衰老，这一研究结果与前人关于冬枣叶片的研究结果类似^[17]。

研究表明，叶片衰老程度与活性氧增长呈正相关，叶片内活性氧的积累与自由基代谢失调引发并加剧膜脂质过氧化产生MDA，使细胞的结构和功能遭到损害。随着叶片衰老，植物叶片内能够降低活性氧伤害的SOD、POD和CAT活性逐渐下降，同时超氧阴离子等活性氧产生速率和MDA含量逐渐上升^[18]。赤霉素可通过提高SOD、POD和CAT的活性，促进细胞对活性氧的清除，减轻自由基对细胞的损害，使生物大分子和生物膜受到保护，延缓衰老^[19]。本研究中，喷施外源GA₃可不同程度地提高上述3种酶的活性，降低MDA含量及超氧阴离子产生速率。表明喷施外源GA₃通过增强抗氧化酶活性清除叶片内过多的活性氧，降低膜脂过氧化，减少对膜透性的伤害，从而延缓早衰。

在植物衰老过程中，IAA、GA₃和ZR含量减少，ABA和乙烯含量增加，各类激素的平衡及消长后综合效应调节着植物的衰老过程^[3]。有研究认为，多胺对自由基清除及稳定膜结构有一定作用，其水平下降与叶片衰老有关，IAA和GA₃能促进多胺合成，而ABA抑制多胺合成，对衰老产生影响^[20]。本研究中，喷施GA₃可以加快内源IAA和ZR的合成，减缓其下降趋势，也提高了内源GA₃的含量，但是促进了GA₃合成还是外源GA₃的吸收所致有待研究。内源激素的调控与维持叶片功能，增强活性氧清除剂间可能存在某种联系，共同作用延缓早衰。

在本试验条件下，喷施外源GA₃后，厚皮甜瓜果实的产量和品质得到显著改善，可能是因为适宜浓度的GA₃延缓坐果节位叶片的早衰，延长叶片的功能期，延长了向果实供应能量的时间，促进碳水化合物的合成和积累。与前人关于金丝小枣^[21]、油茶^[22]和葡萄^[23]的研究结果一致。

综上所述，在厚皮甜瓜生长过程中，叶面喷施适宜浓度外源GA₃对坐果节位叶片抗氧化酶系统和内源激素含量的调控产生了明显的积极影响，坐果节位的物质代谢得以改善，延缓了其早衰，同时显著提高果实产量，优化品质。在本试验条件下，以喷施100 mg/L GA₃水溶液效果最佳。