不同外源激素對(duì)香草蘭花芽分化的影響

王輝+顧文亮+莊輝發(fā)+趙青云+朱自慧+宋應(yīng)輝

摘 要 為探究香草蘭花芽分化調(diào)控措施及相關(guān)機(jī)理，在花芽分化前期，以分別噴施細(xì)胞分裂素（6-BA）、脫落酸（ABA）、生長素（IAA）和赤霉素（GA）為處理，以清水為對(duì)照，分析各處理?xiàng)l件下功能葉內(nèi)源激素和營養(yǎng)物質(zhì)含量變化，并統(tǒng)計(jì)各處理對(duì)花芽分化率的影響。結(jié)果表明：6-BA和ABA處理均能增加功能葉中玉米素核苷（ZR）和ABA含量，提高其在花芽分化過程中的蛋白質(zhì)、可溶性糖和淀粉含量；IAA處理能提高花芽分化中后期功能葉IAA、ABA、ZR和 GA含量，卻降低整個(gè)分化過程中蛋白質(zhì)、可溶性糖和淀粉的含量；GA處理降低了ZR和ABA含量，對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉含量影響不大；除GA處理外，6-BA、ABA、IAA處理均在一定程度上提高了花芽分化率，以6-BA最為顯著，可參考在生產(chǎn)上施用。

關(guān)鍵詞 香草蘭 ；花芽分化 ；外源激素 ；內(nèi)源植物激素

中圖分類號(hào) Q946.885 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.11.015

Abstract To investigate the regulation measures on vanilla flower bud formation and related mechanism， the plants were sprayed with water（CK）， 6-Benzylaminopurine（6-BA）， abscisic aci（ABA）， auxin（IAA） and gibberellin（GA）individually before the onset of floral induction. The results showed that the treatment of 6-BA increased the contents of zeatin riboside（ZR）， ABA ， protein， soluble sugar and starch of functional leaves ， and so did the treatment of ABA. The treatment of IAA increased the hormone contents of IAA， ABA， ZR and GA in the late stages of floral differentiation， but it reduced the contents of protein， soluble sugar and starch at full flowering stage. Spraying GA reduced the contents of ZR and GA. The treatments of 6-BA， ABA， IAA could enhance the ratio of flower bud formation， 6-BA treatment got the most significant effect， which could be applied in production.

Keywords Vanilla planifolia Andrews ； Flower bud differentiation ； Plant external hormones ； Endogenous plant hormones

香草蘭（Vanilla planifolia Andrews）是蘭科（Orchidaceae）香草蘭屬（Vanilla）多年生熱帶藤本植物。其鮮豆莢加工后被廣泛用于調(diào)制各種高級(jí)香煙、名酒、特級(jí)茶葉、高檔香水和糕點(diǎn)，被譽(yù)為“天然食品香料之王”。全世界香草蘭總面積約8萬hm2，鮮豆莢年產(chǎn)量約9 000 t[1]。我國海南、云南和四川等地均有一定面積的種植。

作為熱帶地區(qū)附加值較高的作物之一，產(chǎn)量不穩(wěn)定在一定程度上制約了香草蘭產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。有研究表明，相對(duì)于授粉成功率、保莢率和單莢重等產(chǎn)量構(gòu)成因素，花芽分化對(duì)香草蘭產(chǎn)量的影響是最大、最實(shí)際的[2]。因此，不少科研工作者開展了相關(guān)研究，對(duì)香草蘭花芽分化時(shí)期、過程中物質(zhì)累積和內(nèi)源激素變化等生理特性做了探討和分析[3-4]，而關(guān)于其花芽分化調(diào)控的研究尚未見報(bào)道。本文擬通過研究不同外源激素對(duì)香草蘭花芽分化及相關(guān)生理生化特性的影響，以期為探索促花栽培措施提供理論依據(jù)和技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所高龍?jiān)囼?yàn)基地進(jìn)行，供試植株為2012年定植的‘熱引3號(hào)香草蘭，所有供試的香草蘭植株均為蔭蔽條件下露地栽培。

1.2 方法

1.2.1 處理與采樣

設(shè)3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，各小區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置處理，每個(gè)處理選30株（15條攀緣柱）長勢良好、大小一致的香草蘭為供試植株，每株標(biāo)記8～10個(gè)節(jié)間為取樣和觀測莖段，于2015年12月4日（花芽分化前）進(jìn)行不同外源激素噴施處理。處理1（T1）噴施100 mg/L的6-BA（T1），處理2（T2）噴施100 mg/L的ABA（T2），處理3（T3）噴施100 mg/L的IAA（T3），處理4（T4）噴施100 mg/L的GA（T4）[5]，清水對(duì)照，噴施程度以全株葉片滴水為止。激素噴施處理后第20天開始，每隔13～15 d取樣，分別于花芽分化前期（2015年12月25日及2016年1月11日）、花芽分化中期（2016年1月25日及2016年2月5日）、花芽分化后期（2016年2月19日及2016年3月5日）共6次從標(biāo)記莖段采集功能葉，經(jīng)液氮處理后，-80℃超低溫冰箱中保存。于 2016 年4月6日分別統(tǒng)計(jì)各處理花芽數(shù)量并計(jì)算花芽分化率。

1.2.2 測定方法

樣品中IAA、GA、ZR和ABA含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）測定[6]，植物激素含量測定試劑盒購自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)；蛋白質(zhì)含量測定用考馬斯亮藍(lán) G-250比色法；可溶性糖和淀粉含量測定采用硫酸-蒽酮比色法[7]；開花中后期統(tǒng)計(jì)標(biāo)記莖段的花芽數(shù)和總芽數(shù)，每個(gè)重復(fù)統(tǒng)計(jì)3株，計(jì)算各重復(fù)平均花芽分化率。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2010軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖表，采用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源激素對(duì)香草蘭內(nèi)源激素含量的影響

由圖1可知，與對(duì)照相比，T1和T2處理降低了香草蘭花芽分化前期葉片內(nèi)IAA含量，并降低了整個(gè)分化過程中葉片內(nèi)GA含量，其中T2處理?xiàng)l件下GA含量在花芽分化中期顯著低于對(duì)照；T1和T2處理提高了整個(gè)花芽分化過程中ZR和ABA含量，其中ABA含量提高顯著，在高峰期比對(duì)照分別高94.12%、77.28%。

在花芽分化前期，T3處理葉片內(nèi)IAA和ABA含量低于對(duì)照，而在花芽分化中后期，該處理?xiàng)l件下兩種內(nèi)源激素的含量又高于對(duì)照，且后期（2016年2月19日）達(dá)顯著水平，IAA和ABA含量分別比對(duì)照高11.26%和32.22%。圖1-B、圖1-C表明，相對(duì)于對(duì)照，T3處理?xiàng)l件下ZR和GA含量在花芽分化前期有所提高而后期有所降低。

縱觀整個(gè)花芽分化過程，T4處理提高了各個(gè)時(shí)期功能葉IAA和GA含量，但總體上差異不顯著；與對(duì)照相比，T4處理降低了ZR和ABA含量，在花芽分化中后期高峰時(shí)表現(xiàn)顯著，分別降低34.32%和37.63%。

2.2 外源激素對(duì)香草蘭營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

2.2.1 對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響

由圖2可知，T1處理能提高各時(shí)期葉片蛋白質(zhì)含量，6次取樣分別比對(duì)照高19.18%、21.20%、9.22%、22.09%、33.12%和29.17%，中后期（2月5日和2月19日）提高顯著；T2處理也能提高各時(shí)期葉片蛋白質(zhì)含量，中期（1月25日和2月5日）比對(duì)照分別顯著提高22.21%和21.12%；T3處理降低了各時(shí)期蛋白質(zhì)含量；T4處理降低了前5次取樣葉片中蛋白質(zhì)含量，顯著時(shí)（2月5日）比對(duì)照降低20.30%。

2.2.2 對(duì)可溶性糖含量的影響

由圖3可知，T1和T2處理能提高葉片可溶性糖含量，且前中期提高顯著，高峰期分別比對(duì)照提高19.76%和30.57%；T3處理各時(shí)期葉片可溶性糖含量均低于對(duì)照，高峰期比對(duì)照降低13.95%；T4處理可溶性糖含量也略高于對(duì)照。

2.2.3 對(duì)淀粉含量的影響

與對(duì)照相比，T1、T2處理能提高各時(shí)期葉片淀粉含量，T3處理則相反，而T4處理對(duì)淀粉含量影響不大（圖4）。其中，T1處理在前中期增加顯著；T2處理在整個(gè)花芽分化過程中淀粉含量均顯著高于對(duì)照、T3和T4處理；在花芽分化后期（3月5日）分別比對(duì)照、T3、和T4處理高19.49%、26.41%和20.32%。

2.3 外源激素對(duì)香草蘭花芽分化率的影響

由表1可知，T1、T2和T3處理對(duì)香草蘭花芽分化有促進(jìn)作用。其中T1、T2處理花芽分化率達(dá)到58.62%和55.56%，比對(duì)照分別提高19.33%和16.27%；T3處理花芽分化率僅比對(duì)照提高2.09%；而T4處理花芽分化率降低了5.96%。方差分析結(jié)果表明：T1處理顯著高于對(duì)照和T4處理，T2處理顯著高于T4處理，其他處理之間差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

本研究探討了外源激素調(diào)控香草蘭花芽分化的措施及相關(guān)機(jī)理。初步研究結(jié)果表明：在生產(chǎn)上施用一定濃度的6-BA可調(diào)控香草蘭花芽分化。

花芽分化是作物在一定遺傳背景控制下，從營養(yǎng)生長進(jìn)入生殖生長的一個(gè)高度復(fù)雜的生理生化和形態(tài)建成過程。在這個(gè)過程中，作物內(nèi)源激素含量變化和營養(yǎng)物質(zhì)的積累運(yùn)轉(zhuǎn)均起著重要的調(diào)控作用[8]。利用外源激素是目前生產(chǎn)者為調(diào)節(jié)花期、保證花的質(zhì)量而常采用的手段，但外源激素對(duì)作物生長發(fā)育的調(diào)控作用十分復(fù)雜。本研究通過施用幾種外源激素，分析各處理對(duì)香草蘭花芽分化影響及相關(guān)生理機(jī)制。結(jié)果表明：有利于花芽分化的6-BA和ABA處理都提高了香草蘭花芽分化期功能葉ZR和ABA含量，并降低了其GA含量。說明在花芽生理分化期，ZR和ABA含量的提高有利香草蘭成花，而GA對(duì)香草蘭又是一種抑花激素。上述結(jié)果與前人研究一致[9-11]。

蛋白質(zhì)是植物生長發(fā)育中重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其含量的高低是植物體總代謝水平的重要指標(biāo)。許多研究表明，蛋白質(zhì)的大量積累是成花的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。碳水化合物的供應(yīng)是否充足，對(duì)花芽分化質(zhì)量優(yōu)劣也起決定性作用[12]。本研究表明：6-BA和ABA 能提高功能葉蛋白質(zhì)、可溶性糖和淀粉含量，說明上述處理加強(qiáng)了碳水化合物的調(diào)運(yùn)和分配能力，有利于花芽分化；GA處理降低了功能葉蛋白質(zhì)含量，從而在一定程度上降低了花芽分化率，亦符合前期研究結(jié)果[3]。

多數(shù)研究認(rèn)為，IAA處理抑制花芽分化[13-15]。從本研究結(jié)果來看，IAA處理雖然也提高了花芽分化中后期內(nèi)源IAA的含量，但對(duì)香草蘭花芽分化率影響很小，這可能與生產(chǎn)管理上養(yǎng)分供應(yīng)充足有關(guān)。

綜上，外源激素處理影響了香草蘭功能葉的內(nèi)源激素和營養(yǎng)物質(zhì)，它們均與花芽分化表現(xiàn)一定的相關(guān)性，然而同一生理信號(hào)在不同植物或同一植物不同時(shí)期的作用可能不同，例如有些生理信號(hào)在香草蘭的成花轉(zhuǎn)變中起促進(jìn)作用，但可能抑制花的發(fā)育，因此，要了解不同激素對(duì)香草蘭花芽分化的作用和機(jī)理，除了需進(jìn)一步開展不同激素、濃度和配比處理實(shí)驗(yàn)外，還應(yīng)深入開展分子水平和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面的研究，以便從不同角度、不同層次來揭示其機(jī)理。

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