雷竹花芽形態(tài)分化過程中內(nèi)源激素的變化規(guī)律

魯亞婷，袁曉亮，林新春，方 偉

(浙江農(nóng)林大學 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安311300)

花芽分化指植物莖生長點由分生出葉片、腋芽轉(zhuǎn)變?yōu)榉只龌ㄐ蚧蚧ǘ涞倪^程，是營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的生理和形態(tài)標志?；ㄑ糠只c植物的激素水平密切相關(guān)[1－4]，果樹成花受激素調(diào)控已經(jīng)得到了廣泛的認可[5]。Hoad[6]通過研究認為:內(nèi)源激素對果樹花芽分化的作用遠超過樹體的同化物。竹類植物開花周期長，且開花后通常成片死亡，其成花機制極為獨特[7]。喬士義等[8]觀察了毛竹Phyllostachys edulis的花芽分化過程，何奇江等[9]發(fā)現(xiàn)開花雷竹Ph.violascens的脫落酸(ABA)，赤霉素3(GA3)，細胞分裂素(CTK)含量都比未開花雷竹高，但有關(guān)竹子花芽分化過程中的激素變化尚未見報道。本研究測定了雷竹花芽形態(tài)分化過程中的吲哚乙酸(IAA)，異戊烯基腺苷(iPA)，ABA，赤霉素(GA)等內(nèi)源激素，為了解竹子的花芽分化規(guī)律打下了一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗樣地自然概況

試驗雷竹林位于浙江省臨安市錦城鎮(zhèn)的崇陽村，29°56′～30°23′N，118°51～119°52′E，海拔為 100～150 m，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均降水量為1 628 mm，年平均蒸發(fā)量為1 000 mm，全年平均日照時數(shù)為1 847 h，年平均氣溫16.4℃，無霜期230 d。試驗雷竹林面積約為3.5 hm2，1988年栽植，竹林每年均有不同程度的零星開花。

1.2 試驗材料

于3月12日選擇開花雷竹，花芽按 0～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25 mm長度大小各采集0.5～1.0 g；順著開花植株的竹鞭尋找來源于同一竹鞭的未開花雷竹(從芽的形態(tài)可以判斷該竹株不會開花，采樣后繼續(xù)觀察，確定當年該竹株未開花)，于未開花雷竹采集大小混合芽0.5～1.0 g(此時葉芽很少且小)；將芽取下，迅速置于冰浴中，然后置于預先裝有3 mL體積分數(shù)為80%的甲醇的離心管中，用于激素測定。

1.3 試驗方法

激素測定采用間接酶聯(lián)免疫吸附分析法(ELISA)[10]，試劑盒購自南京農(nóng)業(yè)大學。測定IAA，iPA，ABA，GA等4種主要內(nèi)源激素的水平，按花芽不同長度的內(nèi)源激素水平的變化繪成曲線并與未開花植株葉芽進行比較，分析花芽形態(tài)分化過程與內(nèi)源激素的變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 花芽形態(tài)分化過程中IAA質(zhì)量摩爾濃度的動態(tài)變化

由圖1可知:雷竹花芽開始形成(0～2 mm)時，IAA質(zhì)量摩爾濃度較高，達17.639 nmol°g－1，遠遠高于未開花植株(10.175 nmol°g－1)；隨著花芽進一步發(fā)育，IAA質(zhì)量摩爾濃度迅速降低，到花芽長度為12～14 mm時達最低值(2.755 nmol°g－1)；隨后IAA質(zhì)量摩爾濃度又開始回升，并維持在一個遠低于未開花植株的水平(4.900～5.600 nmol°g－1)。

2.2 花芽形態(tài)分化過程中iPA質(zhì)量摩爾濃度的動態(tài)變化

雷竹花芽形態(tài)分化過程中iPA質(zhì)量摩爾濃度的動態(tài)變化見圖2。與IAA變化規(guī)律相似，雷竹花芽形成(0～2 mm)時，iPA質(zhì)量摩爾濃度較高，達874 pmol°g－1；隨著花芽的進一步發(fā)育，iPA質(zhì)量摩爾濃度迅速下降到低點(150～190 pmol°g－1)，以后又開始回升且維持在一定水平(350～430 pmol°g－1)。值得注意的是，未開花植株iPA質(zhì)量摩爾濃度極低(8 pmol°g－1)，遠遠低于開花植株各大小級別花芽iPA的質(zhì)量摩爾濃度。

2.3 花芽形態(tài)分化過程中ABA質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化

從圖3中可以看出:雷竹花芽形態(tài)分化過程中ABA質(zhì)量分數(shù)有一定的波動，開始從一個高于未開花植株的水平(10.408 μg°g－1)上升，到達較高值(12.275 μg°g－1)后下降，在花芽長度為 10～12 mm 時出現(xiàn)了最低峰值(5.114 μg°g－1)，以后逐漸上升，但在花芽長16～18 mm時又有所下降，接著又上升，到花芽長度為 18～20 mm 時達到最高峰值(13.179 μg°g－1)。除了花芽長度為 10～12 mm 時的最低峰值(5.114 μg°g－1)外，其余各長度花芽的ABA質(zhì)量分數(shù)都比未開花植株(5.800 μg°g－1)峰值高。

2.4 花芽形態(tài)分化過程中GA質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化

由圖4可知:雷竹花芽形態(tài)分化過程中GA質(zhì)量分數(shù)有一定的波動，總體上呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(花芽長0～2 mm時測量數(shù)據(jù)丟失)，從花芽長2～4 mm時的較低水平(8.245 μg°g－1)上升到一定高度(10.000～11.000 μg°g－1)，并維持到花芽生長到長度為 8～10 mm 時，然后迅速下降(花芽長度為 10～16 mm)，但到花芽長度為 16～18 mm 時又開始回升，并穩(wěn)定在一定的水平(8.500～9.700 μg°g－1)。

圖1 花芽形態(tài)分化期間IAA質(zhì)量摩爾濃度變化Figure 1 IAA concentration during flower bud morphology differentiation

圖2 花芽形態(tài)分化期間iPA質(zhì)量摩爾濃度變化Figure 2 iPA concentration during flower bud morphology differentiation

圖3 花芽形態(tài)分化期間ABA質(zhì)量分數(shù)變化Figure 3 ABA concentration during flower bud morphology differentiation

圖4 花芽形態(tài)分化期間GA質(zhì)量分數(shù)變化Figure 4 GA concentration during flower bud morphology differentiation

2.5 花芽形態(tài)分化過程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值的動態(tài)變化

結(jié)果見圖5～6。由圖可知:在雷竹花芽形態(tài)分化過程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值都呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，峰值均出現(xiàn)在花芽長12～14 mm時期，并且在這一時期之后，比值均高于花芽形態(tài)分化剛開始的時期。此外，未開花植株的ABA/IAA和iPA/IAA均低于開花植株，尤其是iPA/IAA；而未開花植株的GA/IAA高于花芽形態(tài)分化的起始時期(指花芽長2～4 mm，花芽長0～2 mm的GA測量數(shù)據(jù)丟失)，低于該曲線的最高點(花芽長12～14 mm)，而與開花植株的各時期花芽相差不大。

圖5 花芽形態(tài)分化期間iPA/IAA比值變化Figure 5 iPA/IAA value during flower bud morphology differentiation

圖6 花芽形態(tài)分化期間ABA/IAA比值變化Figure 6 ABA/IAA and GA/IAA value during flower bud morphology differentiation

3 小結(jié)與討論

大多數(shù)植物花芽分化的實驗取材通常選擇在植物開花前后按一定的時間間隔定期取樣。雷竹為零星開花竹種[11]，不同植株的花芽分化時間并不一致，即使是同一植株的不同部位的花芽發(fā)育也不同步。雷竹花芽的長度與分化程度密切相關(guān)(另文發(fā)表)，喬士義[8]關(guān)于毛竹的花芽分化的研究也有類似的結(jié)果，因此，本研究采集不同長度的花芽來研究花芽形態(tài)分化過程中內(nèi)源激素的變化。

雷竹花芽形態(tài)分化起始期IAA質(zhì)量摩爾濃度較高，之后隨著花芽的分化急劇下降，并保持在相對穩(wěn)定的低水平，說明低水平的IAA有利于雷竹花芽形態(tài)分化。這與前人的研究結(jié)果一致。盛婧等[12]研究發(fā)現(xiàn)在小麥Triticum sestivum中低水平的IAA有利于增加小花分化數(shù)。這些結(jié)果都表明:IAA抑制花芽的分化。

雷竹花芽形態(tài)分化過程的iPA與ABA水平基本高于未開花植株，而花芽形態(tài)分化過程中的GA質(zhì)量分數(shù)低于未開花植株，表明高水平的iPA與ABA有利于花芽的分化，而GA起抑制作用。盛婧等[12]認為較高水平的iPA有利于小麥的小花分化。邱學思等[13]在杏Prunus armeriaca花中發(fā)現(xiàn)高水平的ABA有利于花芽的分化。楊傳平等[14]發(fā)現(xiàn)高水平的GA不利于白樺Betula platyphylla雄花芽的發(fā)育。任佳杰等[15]發(fā)現(xiàn)在棉花Gossypium hirsutum中低水平的GA有利于花芽的分化，與我們的試驗結(jié)果一致。

雷竹花芽形態(tài)分化過程中的ABA/IAA和iPA/IAA均高于未開花植株，表明較高的ABA/IAA和iPA/IAA有利于雷竹花芽形態(tài)分化。隨著雷竹的花芽形態(tài)分化進程，ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，與棉花[15]花芽分化過程中的相應(yīng)的內(nèi)源激素的比值變化規(guī)律基本一致。值得一提的是，三者比值的峰值均出現(xiàn)在雷竹花芽長度為12～14 mm的時期。解剖學研究表明:雷竹花芽長度小于4 mm時，處于花序主軸分化期；花芽長度為4～8 mm時，處于第一級側(cè)生假小穗及頂端小穗分化期；花芽長度為8～12 mm時，處于穎花原基分化期；花芽長度＞12 mm時，進入雌雄蕊形成期(另文發(fā)表)。ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA的峰值正好出現(xiàn)在穎花原基分化期向雌雄蕊形成期轉(zhuǎn)變的時期(12 mm)，其相關(guān)性有待于進一步研究。

總之，植物花芽分化是一個復雜的過程，各種激素在花芽分化過程中起著非常重要的作用。實驗結(jié)果表明，在雷竹的花芽形態(tài)分化過程中各種激素相輔相成，相互制約又相互促進，不同含量、不同比例的激素處于一種動態(tài)的平衡狀態(tài)，共同調(diào)節(jié)雷竹的花芽形態(tài)分化過程。

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