利用乙烯作用抑制剂1-MCP在花期和幼果期提升鳄梨产量的研究

《European Journal of Agronomy》：Increasing avocado ( Persea americana) yield by applying 1-MCP, an ethylene action inhibitor, during the flowering period and at the early stages of fruitlet development

本研究针对鳄梨坐果率低（仅0.1–1%）和幼果大量脱落问题，创新性地在花期喷施乙烯作用抑制剂1-MCP（Harvista?）。结果表明，该处理使Hass和Gem品种坐果率提升50–100%，产量最高增加100%，且未引发自花授粉率上升，为鳄梨增产提供了有效策略。

　　

鳄梨（Persea americana）是全球重要的热带水果，年产量超过800万吨，市场需求以每年7%的速度持续增长。然而，鳄梨树往往无法达到其潜在的产量极限，其中两个主要限制因素是极低的坐果率（通常仅为0.1%至1%）和幼果期的大量脱落现象。尽管一棵成年的鳄梨树在春季能开出数十万朵花，但最终能成功发育成果实的比例极低。以往研究表明，通过增加蜂群数量或进行人工授粉，可以将坐果率提升至5%，但这在实际的大规模果园管理中难以推广应用。因此，寻找一种行之有效且便于操作的增产方法，成为鳄梨产业亟待解决的问题。

鳄梨花的特殊性在于其雌雄同株和雌雄蕊异熟（Protogynous Synchronized Dichogamy, PSD）的特性。例如，A型花（如Hass和Gem品种）先在早晨开放为雌花，次日中午再开放为雄花；而B型花（如Ettinger品种）则相反。这种时间上的分离本意是促进异花授粉，但在不同的环境条件下（如地中海气候），雌雄阶段的分离更为明显，导致授粉机会窗口受限。此外，植物激素乙烯（Ethylene）被证实参与花器官的衰老和幼果的脱落过程。因此，研究人员将目光投向了乙烯作用的抑制剂——1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene, 1-MCP）。1-MCP是一种气体分子，能不可逆地结合乙烯受体，阻断其信号传导，此前广泛应用于采后保鲜。而其液体配方（Harvista?）的出现，使得在露天果园中进行叶面喷施成为可能。

本研究旨在探究在鳄梨花期和幼果早期发育阶段喷施液体1-MCP，是否能通过提高坐果率和减少幼果脱落来最终增加产量。试验在以色列上加利利地区的果园进行，针对两个重要的鳄梨品种：全球最流行的Hass和对高温干旱相对耐受的Gem。研究设计了两组实验：实验A在盛花期及一周后喷施1-MCP，以评估其对坐果的影响；实验B在坐果初期及之后两周和四周喷施，以评估其对减少幼果脱落的效果。

研究人员主要采用了田间试验与分子生物学相结合的方法。他们在指定的果园划区进行液体1-MCP的叶面喷施处理，并设立对照组。通过定期观察和统计标记花序上的坐果数（果数/花序）来计算坐果率。在收获期，对每棵试验树的果实进行计数和称重，以计算单株产量和平均单果重。为了探究1-MCP处理是否改变了授粉方式（例如是否增加了自花授粉），研究团队从成熟果实中采集种子，培育成幼苗后，利用SNP 88分子标记进行父本鉴定，以区分自花授粉和异花授粉的后代。此外，通过在幼果上做标记并每周统计存留数量的方法，追踪了幼果的存活（脱落）曲线。所有数据均使用R软件进行统计分析，采用了混合效应模型、t检验或Mann-Whitney U检验等方法，并对p值进行了错误发现率（FDR）校正。

3.1. 花期喷施液体1-MCP对鳄梨坐果率的影响

连续三年的试验结果表明，在花期喷施液体1-MCP能显著提高两个品种的坐果率。在Ma'ayan Baruch果园的Gem品种上，2020、2021和2022年的坐果率分别提高了67%、93%和31%。在Kfar Giladi果园的Hass品种上，2020年和2021年坐果率分别显著提高了54%和85%，2022年提高了64%（未达显著水平）。在Snir果园的Hass品种单次试验（2022年）中，坐果率显著提高了100%。这些数据一致证明，抑制乙烯作用能有效促进鳄梨的坐果。

3.2. 花期喷施液体1-MCP对果实产量和单果重的影响

坐果率的提高最终转化为了产量的显著提升。Gem品种在2020和2021年的产量分别增加了100%和88%。Hass品种在Kfar Giladi果园2020年产量增加了50%（显著）。值得注意的是，增加的果实数量并未导致平均单果重的显著下降。例如，Gem品种两年的平均果重均稳定在230克左右。仅在Hass品种的个别年份（2021年Kfar Giladi），产量增加伴随了平均果重11%的下降（从173克降至154克），但在其他情况下果重无显著变化。这表明产量的提升主要源于果实数量的增加，而非单个果实大小的增长。

3.3. 液体1-MCP处理与自花/异花授粉分析

为排除1-MCP可能通过延长雌蕊可授期至雄蕊阶段从而增加自花授粉的可能性，研究进行了父本鉴定。分子分析结果显示，无论是对照组还是1-MCP处理组，Gem和Hass后代的异花授粉率均高达95%至100%，处理并未显著改变授粉方式。这表明1-MCP很可能是在雌花阶段内增强了柱头或胚珠的受容性，而非将可授期延长至雄蕊阶段。

3.4. 幼果期喷施液体1-MCP对幼果脱落和产量的影响

在幼果期喷施1-MCP也能显著降低幼果的脱落率。在Gem品种的两年试验中，处理树的幼果存活率在大部分观测时间点均显著高于对照，增幅常达25%或更多。在Hass品种上，2020年处理树的幼果存活率在整个51天的观测期内均显著较高；2021年则在开花后37天内显著较高，之后与对照组无差异。然而，幼果脱落率的降低对最终产量的提升效果不如花期处理明显。Gem品种产量有约20%的非显著增加；Hass品种在2020年产量显著增加30%，但平均果重显著下降了14%。这说明幼果期处理虽能保果，但可能影响了果实的后期发育。

本研究通过系统的田间试验证实，在鳄梨花期喷施液体1-MCP是一种极具应用前景的增产技术。它能够在不改变异花授粉为主模式的前提下，显著提高坐果率，并最终转化为可观的产量增长，且对果实大小影响甚微。其作用机制推测与抑制乙烯信号、延缓花器官衰老、从而延长或优化雌蕊的有效授粉窗口有关。相比之下，在幼果期应用1-MCP虽能减少脱落，但对最终产量的提升效果较温和，且有时会伴随果实变小。这项研究不仅为解决鳄梨产业长期面临的低产问题提供了创新性的解决方案，也为理解乙烯在木本果树生殖发育过程中的调控作用提供了新的见解。该研究成果对于在类似地中海气候的果园管理中提高鳄梨生产效率具有重要的实践意义。论文发表于《European Journal of Agronomy》。