低溫脅迫對(duì)不同煙苗葉齡花芽分化進(jìn)程的影響

蘇 亮， 王欣亞， 孫俊佳， 孫麗娟， 張世強(qiáng)， 樸世領(lǐng)*

(1.吉林省煙草工業(yè)有限責(zé)任公司；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院:吉林 延吉 133002；3.延邊農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 龍井 133400)

低溫冷害是導(dǎo)致煙草早花的主要原因之一，也是影響植物地理分布和產(chǎn)量的重要環(huán)境因素[1-4]，會(huì)抑制植株的生長(zhǎng)發(fā)育[5]，隨著低溫持續(xù)天數(shù)加劇，早花現(xiàn)象開始提前，大大減少了植株葉片數(shù)和葉面積，從而影響煙草的品質(zhì)和產(chǎn)量，產(chǎn)生不利影響[6]。延邊地區(qū)的氣候特點(diǎn)為春季氣溫低，雨水少，無(wú)霜期短，每隔幾年煙區(qū)便發(fā)生早花現(xiàn)象[7]。煙草早花現(xiàn)象是指在正常栽培條件下，植株不能達(dá)到品種的株高和葉數(shù)的異?，F(xiàn)象[8-9]。早花煙草植株生長(zhǎng)弱，有效葉片數(shù)量明顯減少且葉片窄小[8,10-11]。本試驗(yàn)旨在觀察煙草花芽分化進(jìn)程各個(gè)階段及不同葉齡與低溫處理時(shí)間對(duì)早花的影響，擬探明低溫環(huán)境與煙草早花的關(guān)系，研究低溫處理下煙草早花機(jī)制，為煙草的生產(chǎn)及生態(tài)適應(yīng)性提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料及地點(diǎn)

試驗(yàn)材料為3、6葉齡的吉煙9號(hào)，試驗(yàn)地為延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地。

1.2 儀器

人工氣候箱，體視顯微鏡(XTL-330C型)，數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH系列)，高速臺(tái)式離心機(jī)(TGL-16B)，-85 ℃超低溫冰箱等。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別設(shè)置 A1、A2為3、6葉齡的吉煙9號(hào)， B1、B2、B3的低溫處理時(shí)間分別為3，6，和9 d，CK為未低溫處理的6葉齡吉煙9號(hào)。

將3、6葉齡煙苗放在2個(gè)人工氣候箱中，溫度設(shè)置為(12±1) ℃，氣候箱中的光照度>10 000 Lu，光暗時(shí)間比為12∶12，相對(duì)濕度75%。分別處理3 、6、 9 d，28 d后移栽大田。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 田間農(nóng)藝性狀調(diào)查

分別記錄每株的株高、葉長(zhǎng)、葉寬及葉片數(shù)，并計(jì)算單株葉面積。通常，有效葉指長(zhǎng)度在20 cm以上的葉片,葉面積采用矯正系數(shù)法,即:葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.634 5[12]。

1.4.2 總干物質(zhì)的測(cè)定

煙苗移栽前，進(jìn)行干物質(zhì)積累的調(diào)查。分別選取每個(gè)處理組中，長(zhǎng)勢(shì)一致的3株煙株，測(cè)其鮮重，并將其放置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱殺青(條件為105 ℃，15 min)，再放入烘干箱85 ℃恒溫48 h處理。

1.4.3 現(xiàn)蕾率的調(diào)查

分別調(diào)查煙苗移栽后52、55 d的現(xiàn)蕾率，以移栽后52 d為例詳細(xì)說明?，F(xiàn)蕾以肉眼能看到花蕾為標(biāo)準(zhǔn)，每小區(qū)(30株/區(qū))現(xiàn)蕾株數(shù)達(dá)50%視為現(xiàn)蕾期[13]。

1.4.4 體視顯微鏡觀察法

從莖尖向下約5 cm處，用手術(shù)刀片切取后，用錫箔紙包裹放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，每隔5 d取1次，共6次。將莖尖進(jìn)行2次處理,長(zhǎng)度為2.0～3.0 cm，置于普通醫(yī)用注射器(20 mL)中，抽去莖尖組織內(nèi)的空氣，然后放入盛有FAA固定液的瓶中固定2 d后，使用體視顯微鏡對(duì)煙株頂端進(jìn)行解剖觀察并拍照[14]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用軟件SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用Duncan進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)煙苗移栽前總干物質(zhì)和根冠比的影響

2.1.1 不同葉齡、低溫處理持續(xù)時(shí)間對(duì)總干物質(zhì)和根冠比的影響

由表1可知，不同葉齡總干物質(zhì)積累及根冠比從小到大均依次為A20.05)。低溫持續(xù)時(shí)間上，CK的總干物質(zhì)積累與B1、B2無(wú)顯著性差異(P<0.05)，但與B3有顯著性差異(P<0.05)，B1、B2、B3之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。根冠比從小到大依次為B3

表1 移栽前不同葉齡、低溫處理時(shí)間對(duì)總干物質(zhì)積累和根冠比的影響

注：不同小寫字母代表在處理間顯著差異水平(P<0.05)，下同。

2.1.2 不同葉齡煙苗與低溫處理持續(xù)時(shí)間對(duì)總干物質(zhì)的影響

由表2可知，不同處理在干物重上均無(wú)顯著差異(P<0.05)，CK的總干重最大，A2B3最小。根冠比上，最大的處理是低溫持續(xù)3 d的3葉齡(A1B1)，其次是CK，最小的為低溫持續(xù)9 d的3葉齡煙苗(A1B3)。A1B1和CK均與A1B3處理有顯著性差異(P<0.05)，但兩者之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 移栽前不同葉齡與低溫處理時(shí)間對(duì)總干物質(zhì)積累和根冠比的影響

2.2 不同處理對(duì)田間農(nóng)藝性狀的影響

2.2.1 不同處理對(duì)株高、單株葉面積的影響

移栽后74 d株高、單株葉面積列于表3，CK在株高上與A1B1、A2B1均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，但與其他處理均有顯著性差異(P<0.05)。單株葉面積上，CK與A1B1和A1B2差異不顯著(P>0.05)，但與其他處理均有顯著性差異(P<0.05)。整體表現(xiàn)上，CK表現(xiàn)最好，其次為低溫持續(xù)3 d的3葉齡煙苗(A1B1)，表現(xiàn)最差的是低溫持續(xù)9 d的6葉齡煙苗(A2B3)。

表3 移栽后74 d株高、單株葉面積對(duì)比

2.2.2 田間有效葉數(shù)的調(diào)查

由移栽后67 d不同葉齡、低溫持續(xù)時(shí)間對(duì)有效葉片數(shù)的影響可知(表4),葉齡上，CK與A2因素間有顯著性差異(P<0.05)，而與A1沒有顯著差異(P>0.05)，且A1與A2之間也沒有顯著差異；有效葉片數(shù)從小到大依次為A2、A1、CK，A2的有效葉數(shù)少于18片，A1與CK均多于18片。低溫持續(xù)時(shí)間上，低溫處理時(shí)間越長(zhǎng)有效葉數(shù)減少越明顯，CK與B1、B2、B3之間有顯著性差異(P<0.05)，但B1、B2、B3之間沒有顯著差異(P>0.05)。

由圖1可知，CK有效葉片數(shù)最多，且與其他處理均有顯著性差異(P<0.05)。A2B2、A2B3有效葉片數(shù)最少，與其他處理均有顯著性差異(P<0.05)，但二者之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。簡(jiǎn)言之，低溫處理下的6葉齡煙株有效葉片數(shù)均顯著少于CK，且均未達(dá)到18片葉，有明顯早花跡象，而其他處理均沒有明顯早花現(xiàn)象。

表4 不同葉齡、低溫持續(xù)時(shí)間對(duì)有效葉片數(shù)的影響

注：移栽后67 d 的有效葉片數(shù)

圖1 不同葉齡與低溫持續(xù)時(shí)間對(duì)田間有效葉數(shù)的影響

2.2.3 田間現(xiàn)蕾數(shù)和現(xiàn)蕾率的調(diào)查分析

不同葉齡、低溫持續(xù)時(shí)間在移栽后52 d現(xiàn)蕾數(shù)及現(xiàn)蕾率表明(表5)，現(xiàn)蕾數(shù)與現(xiàn)蕾率在A水平上，從小到大依次為CK、A1、A2。CK與A2有顯著性差異(P<0.05)，而與A1無(wú)顯著性差異(P>0.05)，A1、A2間也有顯著性差異(P<0.05)。在B水平上，現(xiàn)蕾數(shù)與現(xiàn)蕾率均隨著低溫處理持續(xù)時(shí)間增加而有增多的趨勢(shì)，B1、B2、B33個(gè)水平間均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，而與CK均有顯著性差異(P<0.05)。

表5 不同葉齡、低溫持續(xù)時(shí)間的現(xiàn)蕾數(shù)及現(xiàn)蕾率的比較

由圖2可知，從移栽后52 d現(xiàn)蕾率統(tǒng)計(jì)上看，CK與A1B1、A1B2、A1B3之間均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，但與A2B1、A2B2和A2B3之間均差異顯著(P<0.05)，且A2B1、A2B2和A2B33者間均差異顯著(P<0.05)。從移栽后55 d現(xiàn)蕾率統(tǒng)計(jì)上看，CK與其他處理均有顯著性差異(P<0.05)；A1B2與A1B3差異不顯著(P>0.05)，但二者與A1B1有顯著性差異(P<0.05)；A2B3與A2B1、A2B2之間均有顯著性差異(P<0.05)，但A2B1與A2B2之間差異不顯著(P>0.05)。移栽后52和55 d CK現(xiàn)蕾率均最低，而低溫持續(xù)9 d的6葉齡煙苗(A2B3)最高，6 d的6葉齡煙苗(A2B2)次之?？梢?，低溫處理過的6葉齡現(xiàn)蕾率均大于3葉齡，且二者均高于CK。以肉眼可見的煙株現(xiàn)蕾率達(dá)到50%即視為達(dá)到現(xiàn)蕾期[13]，結(jié)果表明，6葉齡現(xiàn)蕾期是在移栽后的50～52 d，而3葉齡與CK現(xiàn)蕾期均在移栽后56 d左右?？傊?，6葉齡比CK和3葉齡現(xiàn)蕾期均提早約4～6 d。

注：6葉齡與3葉齡煙株的現(xiàn)蕾期分別在移栽后52天和56天。

2.3 不同處理對(duì)花芽分化進(jìn)程的影響

2.3.1 花芽分化進(jìn)程的劃分

花芽分化進(jìn)程的劃分如圖3。

注：A-雄蕊原基；C-花瓣原基；G-雌蕊原基；K-花萼原基；L-葉原基殘留部分及葉原基；M-生長(zhǎng)點(diǎn)

有大量鏡檢結(jié)果表明，不同烤煙品種花芽分化過程的形態(tài)學(xué)變化無(wú)明顯差異[9-10]。由圖3可知，本試驗(yàn)的煙草花芽分化進(jìn)程也可分為6個(gè)階段：營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期(圖3-A)；營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化期(圖3-B)；花原基分化期(圖3-C)；花萼原基分化期(圖3-D)；花瓣、雄蕊原基形成期(圖3-E)；雌蕊原基形成期(圖3-F)。

通過體視顯微鏡觀察，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，莖尖頂端呈類似三角形的平面狀，且3個(gè)葉原基分別著生在莖尖頂端周圍[15]。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化期，莖尖頂端分生組織逐漸隆起呈半球形，這與金磊[14-16]的研究結(jié)果基本一致。花原基分化期，主莖頂部花原基明顯突起時(shí)，側(cè)枝原基外側(cè)各形成1苞片[15]?；ㄝ嘣只?，側(cè)枝原基沿主莖切線橫向伸展，在其1/3～1/2開始異裂，變成1大1小2部分，大的部分為第1朵花的花原基，小的部分為側(cè)枝原基，它們會(huì)繼續(xù)分裂出許多花原基和側(cè)枝原基[15]。花瓣、雄蕊原基形成期，花原基由內(nèi)到外的順序是雌蕊原基、雄蕊原基、花瓣原基和花萼原基[15]。雌蕊原基形成期，雄蕊原基內(nèi)側(cè)向內(nèi)凹陷，形成縱向小溝，為藥室分隔和花絲著生處；隨后藥室兩側(cè)也出現(xiàn)縱向凹溝，表示其內(nèi)部已出現(xiàn)藥隔，雌蕊原基被5個(gè)雄蕊原基圍裹于中央，中心稍凹陷，逐漸出現(xiàn)裂線，此線為柱頭一分為二的中央線[15]。

2.3.2 不同葉齡、溫度和低溫持續(xù)時(shí)間對(duì)花芽分化進(jìn)程的影響

通過體視顯微鏡觀察，到移栽后第31天一直處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，直至第36天開始在花芽分化上有差異。與CK相比，6葉齡(A2)的花芽分化進(jìn)程最快，其次是3葉齡(A1)，但A1與CK的花芽分化進(jìn)程相差不大(表6)。

由表7得知，與對(duì)照相比，12 ℃低溫處理的第36天開始花芽分化，且明顯早于CK。與對(duì)照相比，低溫持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)花芽分化進(jìn)程越提前，低溫持續(xù)9 d的花芽分化最快，其次是6 d，再次是3 d(表8)。

表6 不同葉齡的花芽分化進(jìn)程

注：A、B、C、D、E、F分別表示花芽分化的6個(gè)時(shí)期；-：表示未超過；+：表示超過；下同。

表7 不同溫度下的花芽分化進(jìn)程

表8 不同低溫持續(xù)時(shí)間的花芽分化進(jìn)程

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

已有研究表明[7]，正常生長(zhǎng)的吉煙9號(hào)的成熟期有效葉片一般在18～22片。該試驗(yàn)結(jié)果顯示，在移栽后67 d低溫處理的6葉齡煙株的有效葉數(shù)均少于18片葉，且比對(duì)照少1～2片葉，其表現(xiàn)為植株矮，葉數(shù)減少，葉片窄而小，這與前人[9]的研究基本一致。據(jù)研究表明[16]，煙草在45～73 d的生長(zhǎng)期內(nèi)，低溫處理在8～12 ℃的水平內(nèi)，苗齡越小，溫度越低，煙草早花的現(xiàn)象越為明顯。同時(shí)，12 ℃低溫持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)于煙草有效葉數(shù)、現(xiàn)蕾率以及花芽分化進(jìn)程影響越大，其研究結(jié)果與金磊等[16]基本一致。因此，不同葉齡與低溫處理持續(xù)時(shí)間都對(duì)其花芽分化快慢有很大影響。

現(xiàn)蕾率調(diào)查表明，低溫處理的6葉齡煙株現(xiàn)蕾率最高，3葉齡次之，對(duì)照最低。尤其6葉齡煙苗隨低溫持續(xù)時(shí)間的增加其現(xiàn)蕾期提前越明顯，且顯著早于3葉齡及對(duì)照。招啟柏[17]研究得出,煙草對(duì)低溫較敏感的時(shí)期為6葉期，此結(jié)論與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，低溫處理的6葉齡煙苗在50～52 d達(dá)到現(xiàn)蕾期，與對(duì)照相比提前4～6 d。據(jù)金磊[16]研究，云85、云87、云97、云201和紅花大金元都屬于低溫敏感型，低溫處理的均比未處理的提前3～6 d，與本研究結(jié)果相吻合。

通過體視顯微鏡觀察，吉煙9號(hào)的花芽分化共分6個(gè)階段，和劉秀麗[18]研究結(jié)果相吻合。由鏡檢可知，花芽分化過程中，6葉齡的吉煙9號(hào)花芽分化進(jìn)程均早于3葉齡及對(duì)照，有明顯早花現(xiàn)象，且3葉齡與對(duì)照均未發(fā)生早花現(xiàn)象，此結(jié)果與前人[19-21]的研究結(jié)果基本相同。據(jù)金磊[16]研究，花芽分化的時(shí)間受品種自身及外界環(huán)境共同影響，大多數(shù)品種花芽分化在移栽第31～36 d時(shí)開始分化。該結(jié)論和本研究低溫處理過的均在移栽后36 d左右開始花芽分化的結(jié)果基本一致，但與對(duì)照相比，在移栽第40天左右開始花芽分化有一定的差異，可能與品種自身?xiàng)l件與環(huán)境二者的互作導(dǎo)致的?？傊蜏靥幚淼臒熋绫葘?duì)照的花芽分化提早3～5 d。

3.2 結(jié)論

1) 農(nóng)藝性狀表現(xiàn)上，CK最佳，其次是低溫持續(xù)3 d的3葉齡煙苗，低溫持續(xù)9 d的6葉齡煙苗表現(xiàn)最差。

2) 低溫處理的6葉齡煙苗現(xiàn)蕾期與3葉齡及對(duì)照相比均提前4～6 d。

3) 低溫處理持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)其花芽分化提前程度越大，低溫處理的6葉齡煙苗花芽分化比3葉齡及對(duì)照均提前3～5 d。

總而言之，早花現(xiàn)象最明顯的是低溫持續(xù)9 d的6葉齡，其次為低溫持續(xù)6 d的6葉齡煙苗。