西伯利亚杏(Prunus sibirica L.)生理落果与糖代谢的动态关联机制及其栽培调控意义

本研究针对西伯利亚杏(Prunus sibirica L.)生理落果严重制约产业发展的难题，通过系统解析果实发育规律、营养生长竞争关系及糖代谢动态特征，首次揭示"山杏1号"品种存在三个落果高峰阶段：雌蕊败育主导的花期脱落、营养竞争驱动的幼果快速脱落及胚败育相关的缓慢脱落。关键发现表明酸性转化酶(AI)和蔗糖合成酶(分解方向)(SS-I)是调控落果的核心酶，50%营养芽摘除处理可显著提高坐果率。该成果为西伯利亚杏优质高产栽培提供了理论依据，发表于《BMC Plant Biology》。

　　

在中国干旱半干旱地区，西伯利亚杏(Prunus sibirica L.)作为兼具生态屏障功能和经济价值的先锋树种，其种仁富含油脂和蛋白质，在食品医药领域具有重要开发潜力。然而高达89.73%的生理落果率导致产量低而不稳，严重制约产业发展。以往研究多集中于雌蕊败育和雄性不育机制，对果实发育动态与落果规律的认识仍存在重大空白。

中国林业科学研究院的研究团队以主栽品种"山杏1号"为材料，通过为期84天的系统观测，首次绘制了西伯利亚杏果实发育的完整图谱。研究发现果实纵径(FLD)、横径(FTD)和单果重(SFW)均呈现典型S型生长曲线，可划分为坐果期(S1)、快速生长期(S2)和缓慢生长期(S3)三个阶段。同步监测显示，新梢生长与果实发育存在显著营养竞争，尤其在14-35天盛花期(DAFB)的快速生长期，新梢伸长(OYSL)与累计落果率(CDR)呈极显著正相关。

研究采用Logistic模型拟合生长曲线，结合营养芽摘除实验和糖代谢酶活性检测等技术手段。通过测定非脱落果实(PNF)与脱落果实(PAF)中蔗糖、果糖和葡萄糖含量，以及酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性变化，揭示了碳水化合物分配的关键调控节点。

果实发育与落果特征
研究发现西伯利亚杏经历三个特征鲜明的落果阶段：0-14 DAFB以雌蕊败育型落花为主(占59.45%)；14-35 DAFB出现幼果快速脱落高峰(相对落果率55.62%)，此时胚充实度>70%的果实仍会脱落；35-70 DAFB进入缓慢脱落期，66%落果与胚充实度<30%相关。树冠内部落果率(95.61%)显著高于外围(87.48%)，表明光照条件影响显著。

营养竞争调控机制
营养芽摘除实验证实竞争关系：50%处理组在28 DAFB时坐果率较对照组提高25.51%，而75%处理因过度削弱光合能力导致最终坐果率下降27.23%。糖组分分析显示，快速落果期新梢和叶片中蔗糖含量(26.0 mg·g^-1)显著高于幼果(7.44 mg·g^-1)，证实库强差异是落果主因。

糖代谢关键酶作用
酶活性动态显示：快速落果期(21-35 DAFB)，新梢AI活性(168.88 U·g^-1·h^-1)显著高于幼果(111.42 U·g^-1·h^-1)；缓慢落果期(42-63 DAFB)SS-I在非脱落果中保持更高活性(25.64→14.09 U·g^-1·h^-1)。比较分析发现，非脱落果的AI和SS-I活性始终显著高于脱落果，确立了这两种酶在落果调控中的核心地位。

该研究首次系统阐明了西伯利亚杏生理落果的阶段性特征及其与营养生长的竞争关系，发现冠层内部光照不足会加剧落果，而适度(50%)营养芽摘除能有效缓解库源矛盾。提出的"AI-SS-I双酶调控模型"为开发保果措施提供了精准靶点，对实现我国170万公顷西伯利亚杏资源的高效利用具有重要实践意义。研究建立的Logistic生长模型和糖代谢动态监测体系，也为其他核果类树种的栽培生理研究提供了方法学参考。