蝴蝶蘭催花過程中葉片內(nèi)源激素含量的動態(tài)變化

馬曉華 劉洪見 張慶良 胡青荻 錢仁卷

摘要：為研究蝴蝶蘭‘綠熊’在催花過程中的內(nèi)源激素的動態(tài)變化，以2年生健康成熟的‘綠熊’為試驗材料，測定其在花芽分化期、抽梗期、著苞期和開花期內(nèi)的生長素（IAA）、赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）和玉米素核苷（ZR）的含量變化。結(jié)果表明，在催花15～45天（花芽分化期），IAA和GA開始大幅度降低，在45天時達(dá)到了花芽分化時期內(nèi)的最低值；在抽梗期內(nèi)IAA和GA開始迅速升高并在催花95天時達(dá)到最大，顯著高于其他各時期的IAA和GA含量；催花195～240天（開花期）內(nèi)兩者均降低。ABA和ZR在催花15天（花芽分化期）時開始顯著上升；抽梗期內(nèi)ABA的含量下降，而ZR變化不顯著；著苞期和開花期內(nèi)兩者均上升，ABA和ZR催花240天（開花期）時達(dá)最高值，分別為催花0天（花芽分化期）時的3.2倍和2.97倍。研究認(rèn)為，內(nèi)源激素變化對‘綠熊’的花芽分化花器官發(fā)育起著十分顯著的調(diào)控作用，低濃度的IAA、GA和高水平的ABA、ZR有促進(jìn)‘綠熊’花芽分化的作用，高濃度的IAA、GA和ZR有利于‘綠熊’花梗的伸長。

關(guān)鍵詞：蝴蝶蘭；催花；內(nèi)源激素；生長素；動態(tài)變化

中圖分類號：S682.31文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas2020-0135

基金項目：溫州市種子種苗科技創(chuàng)新專項項目“耐低溫型蝴蝶蘭種質(zhì)資源收集篩選及繁育推廣”（Z20170007）。

Dynamic Changes of Endogenous Hormones in Leaves of Phalaenopsis amabilis During Flower Forcing Process

Ma Xiaohua， Liu Hongjian， Zhang Qingliang， Hu Qingdi， Qian Renjuan

（Institute of Subtropical Crops of Zhengjiang Province， Wenzhou 325005， Zhejiang， China）

Abstract： To study the dynamic changes of endogenous hormones of Phalaenopsis amabilis‘Green Bear’during the process of flower induction， the healthy and mature P. amabilis‘Green Bear’of 2 years was used as the test material to determine the contents of auxin （IAA）， gibberellin （GA）， abscisic acid （ABA） and zeatin riboside （ZR） at 0， 15， 30 and 45 days of the flower bud differentiation stage， the stalk period， the bud period and florescence. The results showed that during the flower bud differentiation period 15-45 d， IAA and GA decreased significantly， and reached the lowest value during the flower bud differentiation period at 45 d， IAA and GA rise rapidly during the stem picking period and reached the maximum at 95 d， which were higher than the IAA and GA content in other periods greatly， and then both decreased from 195 to 240 days during flowering period. ABA and ZR increased significantly at the flower bud differentiation period 15 d， and the ABA content decreased during the stemming period， while ZR did not change significantly， and then both increased in the budding stage and the flowering stage from 0 to 45 days， then reached the highest value at flowering stage 240 d， respectively， which were 3.2 times and 2.97 times as much as the content at flower bud differentiation stage 0 d. Therefore， it is concluded that the changes of endogenous hormones play a significant role in regulating the development of the floral organs and flower bud differentiation of P. amabilis‘Green Bear’.Low concentrations of IAA， GA and high levels of ABA and ZR can promote the differentiation of the flower buds of P. amabilis‘Green Bear’， while high concentrations of IAA， GA and ZR are conducive to the pedicel elongation of the P. amabilis‘Green Bear’.

Keywords： Phalaenopsis amabilis； Flower Forcing； Endogenous Hormones； Auxin； Dynamic Change

0引言

蝴蝶蘭（Phalaenopsis amabilis）是蘭科蝴蝶屬的一種附生蘭，全世界約包含70多個原生種，原產(chǎn)大洋洲熱帶和亞熱帶地區(qū)，是目前世界上最受花迷們喜愛、栽培最廣泛蘭科植物之一[1-2]。因花型優(yōu)美、風(fēng)姿迷人、色彩多變、花期長等特點，一直享有“洋蘭皇后”的美稱，在國內(nèi)外花卉產(chǎn)業(yè)中占有十分重要的地位，也是國內(nèi)花卉市場上最受歡迎的中高檔盆花之一[3]。

蝴蝶蘭的生長及開花對環(huán)境的需求極高，喜愛溫暖潮濕的環(huán)境。但研究表明，蝴蝶蘭需要經(jīng)過低溫的刺激才能完成花芽分化，在三亞等熱帶地區(qū)蝴蝶蘭的自然花期在春季（3—5月），部分品種在其他亞熱帶地區(qū)花期可延長至7月[4]。在中國蝴蝶蘭一直作為年銷花卉，為滿足消費者的需求，人工調(diào)控蝴蝶蘭的花期使之按時開花、按需開花，是蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，研究人員展開了大量蝴蝶蘭內(nèi)源激素及催花動態(tài)過程的研究。孫紀(jì)霞等[5]研究了矮壯素等植物生長延緩劑對蝴蝶蘭葉片內(nèi)源激素的影響，發(fā)現(xiàn)矮壯素、多效唑能明顯降低蝴蝶蘭植株體內(nèi)赤霉素的含量，提高脫落酸含量。王桂蘭等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在蝴蝶蘭催花及開花過程中其器官中可溶性蛋白含量變化規(guī)律各異，其中根系中的可溶性蛋白在花苞期時達(dá)最高值。還有研究表明，不同濃度的赤霉素涂抹、噴施蝴蝶蘭花蕾或莖基部可促使其提前開花10天左右，且在使用赤霉素時加入等量的吲哚丁酸和吲哚乙酸，可減少花畸形的發(fā)生[7]。曾新萍等[8]研究發(fā)現(xiàn)，低溫誘導(dǎo)蝴蝶蘭成花的臨界期為第15天，且在第15天時內(nèi)源激素和多胺含量表現(xiàn)出顯著的消長規(guī)律。

目前蝴蝶蘭的內(nèi)源激素及成花動態(tài)相關(guān)研究很多，但不同的蝴蝶蘭品種差異十分顯著，且蝴蝶蘭花卉品種繁多，依然有大量的品種尚未有明確報道。筆者研究‘綠熊’蝴蝶蘭在催花過程中葉片內(nèi)源激素的動態(tài)變化，探索蝴蝶蘭在催花過程中的內(nèi)部激素調(diào)節(jié)響應(yīng)，以期為蝴蝶蘭花卉品質(zhì)的提升和管理提供的一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

研究田間試驗于2018年8月10日浙江省溫州市（119？37’—121？18’E，27？06’—28？36’N）潘橋試驗基地進(jìn)行，室內(nèi)試驗在溫州景山浙江省亞熱帶作物研究所生物實驗室內(nèi)進(jìn)行。

1.2試驗材料

選擇長勢良好、健康無病蟲害的2年生蝴蝶蘭‘綠熊’正常生長的植株，采用適宜的溫濕度及關(guān)照條件管理，做好催花前準(zhǔn)備。

1.3試驗設(shè)計

目前蝴蝶蘭的生產(chǎn)中大多采用溫室控溫的方法進(jìn)行催花，可分為4個時期。（1）花芽分化期，該時期生產(chǎn)上多采用晝夜溫差加大的方法對成熟的蝴蝶蘭植株進(jìn)行低溫誘導(dǎo)，不同的品種所需時間不同，在溫州地區(qū)‘綠熊’約需45～50天。（2）抽梗期，指蝴蝶蘭花梗抽出、伸長，但未長出花苞的時期，‘綠熊’約需48～50天。（3）著苞期，‘綠熊’通常在花梗伸長至30～35 cm后開始著苞，該時期需進(jìn)行正常的溫度管理，約為45天。（4）開花期，指花梗上的第一朵花苞開放至第一朵花凋謝的時期，這也是生產(chǎn)中所指的蝴蝶蘭的花期，‘綠熊’是花期較長的蝴蝶蘭品種之一，約為90～105天。

試驗分別在‘綠熊’催花過程中的4個時期采樣，即花芽分化期、抽梗期、著苞期和開花期。每個時期各采樣4次，每次間隔15天，即在蝴蝶蘭催花過程中共計采樣12次，分別為花芽分化期（0、15、30、45天）、抽梗期（65、80、95、110天）、著苞期（130、145、160、175天）、開花期（195、210、225、240天）。采樣時各時期均選擇同一葉位的葉片，即從基部開始約第4～5葉位的葉片，進(jìn)行各激素含量的測定分析。

1.4試驗方法

激素的測定采用高效液相色譜法（HPLC），分析純試劑，Sigma公司產(chǎn)品為標(biāo)樣，參照曾新萍[8]、楊途熙等[9]的方法并略微調(diào)整。色譜條件：分離柱為Allsphere ODS-25u，柱溫25℃，流動相水：甲醇（35：65），流速1.0 mL/min，測定波長210 nm，10μL進(jìn)樣量。

1.5數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0軟件統(tǒng)計處理，運用Duncan檢驗法進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1‘綠熊’葉片內(nèi)源IAA含量的變化

如圖1所示，‘綠熊’葉片的內(nèi)源IAA在催花過程的各時期變化十分顯著，每個時期之內(nèi)也隨著時間的變化而發(fā)生顯著變化。在催花0～45天（花芽分化期），IAA出現(xiàn)了先升高又降低的趨勢，且在降低的幅度較大；在催花65～95天（抽梗期）又開始迅速升高并達(dá)到最高值，是花芽分化期0天的1.82倍，但在催花至95天（抽梗期）時又迅速回落；至催化130天（著苞期）繼續(xù)下降，而后開始升高，在催花過程160天（著苞期）時升高，此時的內(nèi)源IAA含量與催花過程15天（花芽分化期）和65天（抽梗期）時相比差異不顯著。隨后葉片的內(nèi)源IAA含量繼續(xù)下降，至催花240天（開花期）達(dá)到最低值，僅為最高值95天（抽梗期）時的42.9%。

2.2‘綠熊’葉片內(nèi)源GA含量的變化

由圖2可知，‘綠熊’葉片的內(nèi)源GA在催花15天（花芽分化期）之后開始大幅度降低，在催花45天時達(dá)到了花芽分化時期內(nèi)的最低值，是催花15天時的55.6%。在催花65～95天（抽梗期）內(nèi)GA開始迅速升高并在95天（抽梗期）時達(dá)到最大，顯著高于其他各時期的GA含量，然后在催花至110天（抽梗期）時下降，催花130～175天（著苞期）內(nèi)繼續(xù)降低，195～240天（開花期）內(nèi)依然繼續(xù)降低，且在催花240天（開花期）時降至各時期的最低值，為最高值催花95天（抽梗期）的21.8%。

2.3‘綠熊’葉片內(nèi)源ABA含量的變化

如圖3所示，‘綠熊’葉片的內(nèi)源ABA在催花15天（花芽分化期）時開始顯著上升，至45天時達(dá)到花芽分化期的最大值，是催花15天時的3.76倍；催花65～95天（抽梗期）時ABA的含量下降，至95天時降至抽梗期內(nèi)的最低值，而后從催花至110天（抽梗期）時開始逐漸升高；催花130～175天（著苞期）時繼續(xù)上升，195～ 240天（開花期）上升幅度繼續(xù)增加，至催花240天（開花期）時達(dá)到各時期內(nèi)的最高值，是催花0天（花芽分化期）時的3.2倍。

2.4‘綠熊’葉片內(nèi)源ZR含量的變化

由圖4可知‘，綠熊’葉片的內(nèi)源ZR催花15天（花芽分化期）時開始上升至45天（花芽分化期）時，上升至第一個小高峰，此時ZR含量是催花15天（花芽分化期）時的3.2倍；催花65～110天（抽梗期）時，ZR的含量均維持在較高水平；催花130～175天（著苞期），ZR含量逐漸升高；開花期內(nèi)繼續(xù)升高，且在催花225（開花期）、240天（開花期）時達(dá)到各時期的最高值，分別為催花0天（花芽分化期）時的2.96、2.97倍，但催花225（開花期）、240天（開花期）時的ZR含量差異不顯著。

3結(jié)論

催花過程是蝴蝶蘭生長發(fā)育過程中的一個高度復(fù)雜的生理生化和形態(tài)變化過程，激素是該過程的關(guān)鍵，各激素都會在催花過程中發(fā)生變化并呈現(xiàn)一定的規(guī)律。本研究對‘綠熊’催花過程中葉片內(nèi)源激素含量變化進(jìn)行研究，表明在‘綠熊’的催花過程中，其內(nèi)源激素在各時期均發(fā)生顯著變化，IAA、GA在抽梗期的含量顯著高于其他時期，在開花期含量較低，表明在蝴蝶蘭抽梗期需要高濃度的IAA、GA進(jìn)行內(nèi)部調(diào)控，而ABA在蝴蝶蘭的著苞期和開花期含量顯著升高，表明高濃度的內(nèi)源ABA對‘綠熊’的著苞及開花有促進(jìn)作用，而ZR含量在蝴蝶蘭抽梗期和開花期顯著高于其他時期，表明高濃度的內(nèi)源ZR有利于‘綠熊’花梗的伸長并促進(jìn)蝴蝶蘭的開花。

4討論

植物激素是影響植物生長發(fā)育各階段的關(guān)鍵物質(zhì)之一，內(nèi)源激素的含量變化與植物的自身發(fā)育周期息息相關(guān)，且在植物成花過程中起到十分重要的作用[10-11]。大量研究表明，生長素通常集中在植物生長比較旺盛的部位，其極性運輸使其特異地調(diào)控植物的生長、發(fā)育等生理過程，且不同的植物種類、植物組織對其濃度的反應(yīng)存在差異[12]。GA顯著影響落葉果樹芽的休眠與萌發(fā)，其可在一定濃度下抑制芽的休眠，并促進(jìn)種子萌發(fā)[13-15]。ABA普遍被認(rèn)為是植物生長抑制類的激素，并與其他的植物生長促進(jìn)類激素形成拮抗作用[16]。玉米素核苷具有促進(jìn)植物細(xì)胞分裂，抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白酶和核酸酶，增強蛋白質(zhì)和核酸分子積累的作用[17]。植物的催花過程是一個高度復(fù)雜的生理生化及形態(tài)變化過程中，需要各內(nèi)源激素相互調(diào)節(jié)、相互作用共同完成。

萬友名等[18]研究發(fā)現(xiàn)丁香成花過程中內(nèi)源激素IAA、GA及ABA等含量變化呈現(xiàn)不同的規(guī)律。Oka等[19]研究擬南芥突變體和pin-1突變體，認(rèn)為內(nèi)源IAA的運輸體系對花器官的形成有較強的作用。本研究也發(fā)現(xiàn)，在蝴蝶蘭‘綠熊’的催花過程的4個時期中，內(nèi)源IAA和GA的變化十分顯著，催花開始15天（花芽分化期）后其含量顯著降低，在催花65～95天（抽梗期）含量顯著上升，催花160（著苞期）～240天（開花期）持續(xù)降低。這與莊輝發(fā)等[17]對香草蘭的研究結(jié)果相似，表明蝴蝶蘭在催花過程中的花芽分化期通過降低內(nèi)源IAA和GA的濃度促進(jìn)花芽分化的進(jìn)行，在抽梗期提高內(nèi)源IAA和GA含量促進(jìn)其花梗的延長，而在著苞及花期維持較低的IAA和GA含量，有利于促進(jìn)蝴蝶蘭開花。李秉真等[20]在蘋果梨及劉宗莉等[21]對枇杷的研究中也得到了類似的結(jié)果。Mullins[22]對葡萄藤的研究也發(fā)現(xiàn)，赤霉素可以通過控制葡萄原基和卷須生長的方向而抑制其形成花序原基。本研究發(fā)現(xiàn)，在蝴蝶蘭‘綠熊’的催花過程中，內(nèi)源ABA和ZR在催花開始15～45天（花芽分化期）內(nèi)濃度顯著上升，但在催花65～95天（抽梗期）時ABA含量顯著降低，ZR依然維持了高濃度水平，而從催花110天（抽梗期）經(jīng)著苞期和開花期兩者含量均逐步升高。這與羅羽洧[23]對無花果的研究結(jié)果相似，表明ABA是一種來自葉片的促花激素，在蝴蝶蘭的著苞期及開花期維持較高的濃度有利于其開花過程的進(jìn)行，而抽梗期高濃度的ZR促進(jìn)了蝴蝶蘭的細(xì)胞分裂，有利于花梗的伸長。許歡等[24]通過對紫薇花器官分化的研究也得出相似的結(jié)論。蝴蝶蘭催化過程中著苞期及開花期高水平的內(nèi)源ZR，表明ZR也是一定程度上的內(nèi)源促花激素。這與曹尚銀等[25]、喻雄等[26]、曾新萍等[8]的結(jié)果相似。

植物的催花與成花是一個高度復(fù)雜的生殖生長和形態(tài)發(fā)育過程，激素在這個過程中起到十分關(guān)鍵的調(diào)控作用，不同的激素在不同植物種類或不同時期均會起到一定的作用并呈現(xiàn)出各不相同的規(guī)律[21]。本研究系統(tǒng)地研究了蝴蝶蘭催花過程的各時期內(nèi)源激素的連續(xù)性動態(tài)變化，為今后研究蝴蝶蘭開花過程中內(nèi)源及外源激素的相互作用及花期調(diào)控提供了一定的理論基礎(chǔ)。

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