外源多胺對薄皮甜瓜花芽分化及花發(fā)育的影響

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施園藝省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧省設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽110866）

多胺是生物體代謝過程中產(chǎn)生的具有調(diào)控作用的低分子量脂肪族含氮堿，包括腐胺（Put）、亞精胺（Spd）、精胺（Spm）和尸胺（Cad）等。它們廣泛存在于各種植物中，與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)。植物的性別分化與激素和多胺有關(guān)，已經(jīng)在很多植物上得到證明。外源多胺能顯著促進(jìn)紅富士蘋果花芽分化（Altamura & Tomassi，1998），其中Put 被認(rèn)為是形成花的主要多胺。也有人認(rèn)為，Put 對板栗結(jié)實(shí)花分化有顯著抑制作用，而Spd 對結(jié)實(shí)花分化有促進(jìn)作用（張新生等，2005）。在油菜中發(fā)現(xiàn)較低含量的多胺（主要是Put 和Spd）有利于油菜花芽分化的起始，含量的增加有利于花芽的發(fā)育，抽薹越早的品種其體內(nèi)多胺含量越早達(dá)到較高水平（艾育芳 等，2011）。開花時(shí)期，在花的萼片、花瓣和性器官中，多胺水平上升，子房中積累大量的Spm（de Dios et al.，2006）。高含量的Cad 有利于甜瓜雄蕊的成熟，高含量的Spd 可能有利于早期雌蕊的發(fā)育（張建農(nóng)和李計(jì)紅，2007）。在盛花期之前噴施Spm 可以有效地延緩花的衰老（Seo et al.，2009）。目前，外源多胺對甜瓜花芽分化進(jìn)程和時(shí)期的影響還不明確，本試驗(yàn)通過外源噴施多胺，研究甜瓜葉片和花芽中內(nèi)源多胺和激素水平的變化，以期從生理水平上揭示外源多胺對內(nèi)源多胺和植物激素及甜瓜花芽分化的影響，也為甜瓜性別分化外源調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為薄皮甜瓜（Cucumis meloL.var.makuwaMakino）永甜3 號，來自黑龍江省齊齊哈爾市永和甜瓜經(jīng)濟(jì)作物研究所。

1.2 試驗(yàn)方法

2008年8月播種，穴盤基質(zhì)育苗，每盤50 株。8月14日子葉展開時(shí)開始噴施外源多胺（Sigma公司），設(shè)4 個(gè)處理：T1，Put 1×10-3mol·L-1；T2，Put 1×10-4mol·L-1；T3，Spd 1×10-3mol·L-1，T4，Spd 1×10-4mol·L-1。以噴清水為對照（CK）。每處理3 盤，3 次重復(fù)。以后每7 d 噴施1次，共噴3 次。子葉展開當(dāng)天開始取樣，每隔5 d 取1 次樣。當(dāng)甜瓜幼苗4 片真葉時(shí)，于9月4日定植于高效節(jié)能日光溫室，隨機(jī)區(qū)組排列，每5 畦為1 個(gè)小區(qū)，3 次重復(fù)，高畦雙行栽培，株距40 cm，黑色地膜覆蓋，滴灌，三蔓整枝，爬地栽培，田間管理與生產(chǎn)相同。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

1.3.1 花芽分化狀態(tài)和時(shí)期的顯微結(jié)構(gòu)觀察、結(jié)實(shí)花花期及第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率調(diào)查 子葉展開時(shí)開始取樣（張多嬌 等，2009），每隔5 d 取1 次樣，常規(guī)石蠟切片法觀察花芽分化狀態(tài)與時(shí)期。結(jié)實(shí)花開花日期和節(jié)位：結(jié)實(shí)花開花當(dāng)天采用防落素噴花，并掛標(biāo)簽記錄開花日期及節(jié)位，統(tǒng)計(jì)第1 結(jié)實(shí)花開花日期、初花期（30%結(jié)實(shí)花開放）和盛花期（70%結(jié)實(shí)花開放）。

1.3.2 內(nèi)源激素和內(nèi)源多胺的測定 子葉展開時(shí)開始取樣，每隔5 d 取1 次樣，取花芽和幼葉1.0 g，液氮速凍后貯藏在-80 ℃冰柜中。GA3、IAA、ZT 和ABA 等內(nèi)源激素含量測定采用高效液相色譜法（張建農(nóng)和李計(jì)紅，2007）。色譜條件：色譜柱Spherisorb C18，柱溫為25 ℃，洗脫液為甲醇∶水=64V∶36V，流速0.5 mL·min-1，紫外檢測器，檢測波長230 nm，進(jìn)樣量20 μL，外標(biāo)法定量。提取方法：稱取植物材料0.5 g，加入2 mL 預(yù)冷的5% HClO4研磨，研磨混合液在冰浴中放置1 h 后離心（0～4 ℃，48 000×g，20 min）。取上清液1 mL，加入2 mol·L-1的NaOH 2 mL 和苯甲酰氯20 μL，渦漩20 s 后30 ℃下保溫60 min；加入飽和NaCl 2 mL 和乙醚2 mL 混合萃取苯甲酸多胺，振蕩后1 500×g 離心5 min。收集1 mL 醚相，熱氣流（50 ℃）蒸干，-20 ℃保存。高效液相色譜測定前用100 μL 甲醇溶解樣品，取20 μL 進(jìn)樣。

用高效液相色譜法（HPLC）測定Spm、Spd 和Put 含量（郝建軍和劉廷吉，2001）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、DPS 軟件進(jìn)行相關(guān)分析，Duncan’s 多重差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源多胺對薄皮甜瓜花芽分化進(jìn)程的影響

外源多胺對薄皮甜瓜花芽分化進(jìn)程的影響見表1。8月14日未進(jìn)行多胺處理之前，各處理均為子葉展開，石蠟切片觀察，花芽未分化。經(jīng)過5 d，8月19日取樣時(shí)，即噴施1 次多胺后，各處理仍相同，均處于花芽分化初期。8月24日后，各處理花芽分化進(jìn)程產(chǎn)生差距，表現(xiàn)為T1和T4 處理均進(jìn)入花冠裂片分化期；T3 處理次之，進(jìn)入萼片分化期；而T2 處理和CK 仍停留在花芽分化初期。到9月3日時(shí)，仍是T1 處理花芽分化最快，已經(jīng)發(fā)育形成結(jié)實(shí)花；T4 處理其次，進(jìn)入雌蕊分化期；然后是T3 處理，CK 和T2 處理花芽分化最慢。

表1 外源多胺對薄皮甜瓜花芽分化進(jìn)程的影響

2.2 外源多胺對薄皮甜瓜結(jié)實(shí)花花期和子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率的影響

由表2 可以看出，經(jīng)過外源多胺處理后，T1 和T4 處理的花期基本相同或相近，第1 結(jié)實(shí)花開花期比CK 和其他兩個(gè)處理均早1～2 d；T2 處理花期最晚，盛花期比T1 處理晚6 d。CK與T3 處理第1 結(jié)實(shí)花開花期、初花期、盛花期均相同。T4 處理的子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率最高，T1 處理次之，T3 處理最低，僅為66.67%。

由此可以看出，經(jīng)過不同濃度多胺處理后，T1 和T4 處理的花期最早，子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率較高；CK 與T3 處理花期相同，子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率較低；T2 處理花期雖然最晚，但是子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率極顯著高于CK 和T3 處理。

2.3 外源多胺對薄皮甜瓜葉片中內(nèi)源激素含量的影響

2.3.1 對GA3含量的影響 從圖1-a 可以看出，子葉展開未進(jìn)行多胺處理時(shí)，葉片中GA3含量較低，進(jìn)入花芽分化期后迅速升高，各處理在苗齡15～20 d 時(shí)均達(dá)到峰值，其中T4 處理葉片GA3含量在苗齡15 d 時(shí)（即雄蕊分化期）達(dá)到峰值，為195.1 μg·g-1（FW），顯著高于其他處理，但此后下降；其他處理在苗齡20 d 時(shí)達(dá)到峰值，CK 和T1 處理GA3含量低于其他處理。說明外源噴施多胺后，GA3含量產(chǎn)生變化，其中噴施1×10-4mol·L-1的Spd（即T4 處理）后，GA3含量明顯高于其他處理，較早達(dá)到峰值，同時(shí)T4 處理花芽分化速度快于其他處理。因此，外源多胺通過影響GA3含量影響了花芽分化，外源噴施多胺后GA3含量增高，花芽分化加快。

表2 外源多胺對薄皮甜瓜結(jié)實(shí)花花期和子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率的影響

2.3.2 對IAA 含量的影響 由圖1-b 可知，子葉展開時(shí)葉片中IAA 含量處于較高水平，為8.817 μg·g-1（FW）；在苗齡5 d 時(shí)，各處理均進(jìn)入花芽分化初期，葉片中IAA 含量急劇降低；苗齡10 d 時(shí)，各處理IAA 含量均有所上升，升高幅度不同，T1 和T4 處理顯著高于其他處理，此時(shí)正值第1 片真葉展開，植株生長迅速，石蠟切片顯示T1 和T4 處理正進(jìn)入花冠裂片分化期，快于其他處理；到苗齡20 d 時(shí)，各處理IAA 含量均有所下降。因此，外源噴施多胺后對IAA 含量變化影響不大，IAA 含量變化可能與植株生長速度有關(guān)。

2.3.3 對ZT 含量的影響 由圖1-c 可知，葉片中ZT 含量在整個(gè)花芽分化期呈下降的趨勢，子葉展開時(shí)ZT 含量處于較高水平，為26.178 μg·g-1（FW），苗齡5 d 時(shí)進(jìn)入花芽分化初期，各處理ZT 含量變化幅度較小，苗齡10～15 d 時(shí)，各處理ZT 含量均有所下降，其中T1 和T4 處理下降幅度較大，在苗齡15 d 時(shí)T1 和T4 處理ZT 含量到達(dá)最低值，苗齡20 d 時(shí)ZT 含量有所上升，而其他3 個(gè)處理均在苗齡20 d 時(shí)到達(dá)最低值，這可能與多胺處理后花芽分化速度和進(jìn)程有關(guān)。T1 和T4 處理較其他3 個(gè)處理提前進(jìn)入雄蕊分化期。因此，外源多胺處理影響葉片中ZT 含量，外源噴施1×10-3mol·L-1的Put（T1）和1×10-4mol·L-1的Spd（T4）使葉片中ZT 含量降低，花芽分化速度快于其他處理。

圖1 外源多胺對薄皮甜瓜葉片中內(nèi)源激素含量的影響

2.3.4 對ABA 含量的影響 由圖1-d 可知，各處理葉片中ABA 含量變化幅度較小，子葉展開時(shí)ABA 含量處于相對較低水平，苗齡5～15 d 時(shí)各處理ABA 含量均有所上升，其中T1 和T4處理在苗齡10 d 時(shí)到達(dá)峰值，此后下降；而其他3 個(gè)處理均在苗齡15 d 時(shí)到達(dá)峰值，此后下降。因此葉片中ABA 含量變化與外源噴施多胺后花芽分化進(jìn)程有關(guān)，T1 和T4 處理花芽分化速度較快。

2.4 外源多胺對薄皮甜瓜花芽中內(nèi)源多胺含量的影響

由圖2-a 可知，子葉展開當(dāng)天，即花芽分化的生理分化期時(shí)，花芽中內(nèi)源Put 含量處于相對較高水平，為736.324 nmol·g-1（FW），說明花芽分化開始前需要積累大量的內(nèi)源Put。此后花芽分化開始，各處理內(nèi)源Put 含量迅速下降，在花芽分化初期（苗齡5 d 和10 d）各處理的內(nèi)源Put 含量下降到最低值，其中CK 在苗齡10 d 時(shí)內(nèi)源Put 含量僅為14.087 nmol·g-1（FW），苗齡10～15 d 時(shí)各處理內(nèi)源Put 含量均呈上升趨勢，苗齡15～20 d 期間CK、T1 和T3 處理內(nèi)源Put含量均保持上升趨勢，而T2 和T4 處理有下降趨勢。這可能與多胺處理后花芽分化進(jìn)程不同有關(guān)，結(jié)合石蠟切片的花芽分化進(jìn)程發(fā)現(xiàn)，雄蕊分化期時(shí)內(nèi)源多胺的含量普遍較低，花芽分化后進(jìn)入花器官分化期時(shí)內(nèi)源多胺的含量相對較高。

圖2-b 中，在花芽分化的生理分化期時(shí)，內(nèi)源Spd 含量處于較低水平，花芽分化初期各處理內(nèi)源Spd 含量變化幅度較小，進(jìn)入花芽形態(tài)分化期后內(nèi)源Spd 含量有不同幅度上升，苗齡10 d時(shí)T1 和T4 處理內(nèi)源Spd 含量達(dá)到峰值，而其他3 個(gè)處理在苗齡15 d 時(shí)才達(dá)到峰值，這可能與外源噴施多胺后花芽分化速度有關(guān)，T1 和T4 處理花芽分化速度快于其他處理，但在兩性分化期時(shí)T1 和T4 處理內(nèi)源Spd 含量均有所下降，苗齡20 d 時(shí)T1 和T4 處理的內(nèi)源Spd 含量高于其他處理，這可能與花芽分化進(jìn)程有關(guān)，此時(shí)T1 和T4 處理完成花芽分化，已進(jìn)入花器官分化期。因此，外源噴施多胺后影響內(nèi)源Spd 含量變化，T1 和T4 處理的內(nèi)源Spd 含量較早達(dá)到高峰。

由圖2-c 可知，花芽中內(nèi)源Spm 含量變化呈下降趨勢，在花芽分化的生理分化期時(shí)內(nèi)源Spm 含量處于較高水平，進(jìn)入花芽形態(tài)分化期后內(nèi)源Spm 含量有下降趨勢，苗齡5～15 d 時(shí)內(nèi)源Spm 含量變化不規(guī)律，但T2 處理的內(nèi)源Spm 含量高于其他處理。外源多胺對內(nèi)源Spm 含量影響不大。

圖2 外源多胺對薄皮甜瓜花芽中內(nèi)源多胺含量的影響

葉片中3 種內(nèi)源多胺的變化趨勢與花芽中的大致相同，但花芽中3 種內(nèi)源多胺的含量遠(yuǎn)高于葉片中，其中花芽中內(nèi)源Put 含量約為幼葉中的100 倍，葉片中的多胺可能大量運(yùn)往花芽中以供給花芽分化。并且，外源噴施不同多胺后，內(nèi)源多胺含量在大部分時(shí)期高于對照，可能是噴施外源多胺增加了內(nèi)源多胺的含量。

3 結(jié)論與討論

3.1 外源多胺對薄皮甜瓜結(jié)實(shí)花花期、子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率和花芽分化進(jìn)程的影響

不同濃度、不同種類的外源多胺對薄皮甜瓜花芽分化影響不同。外源噴施Put 和Spd 處理均能顯著增加核桃的結(jié)實(shí)花數(shù)量，提高雌雄花比例（徐繼忠 等，2004）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，外源噴施高濃度Put（1×10-3mol·L-1）和低濃度Spd（1×10-4mol·L-1）有利于提高甜瓜子蔓第1 節(jié)位結(jié)實(shí)花率，促進(jìn)花芽分化，使結(jié)實(shí)花花期提前。

3.2 外源多胺對薄皮甜瓜葉片中內(nèi)源激素含量的影響

植物激素與花芽分化關(guān)系密切。GA3與第1 結(jié)實(shí)花的發(fā)育有關(guān)（汪俏梅和曾廣文，1997）；IAA 可能是黃瓜性別發(fā)育的關(guān)鍵性激素（陳學(xué)好 等，2002），外源噴施Spd 和Spm 可提高內(nèi)源IAA 含量（桂仁意 等，2003）；ZT 有助于甜瓜的性器官分化及發(fā)育（李計(jì)紅，2006）；不同內(nèi)源ABA 含量在花芽分化不同時(shí)期對蘋果梨的影響不同（李秉真 等，2000）；在花芽分化期莖尖IAA、GA 含量保持較低的水平和適宜的PAs 含量有利于花芽分化（王廷芹和楊暹，2008）。通過本試驗(yàn)可得出，外源噴施多胺使葉片中GA3含量增高，花芽分化加快。噴施高濃度Put（1×10-3mol·L-1）和低濃度Spd（1×10-4mol·L-1）后，葉片中IAA 含量高于其他處理，ZT 含量降低，ABA 含量提前達(dá)到峰值，這與兩處理的花芽分化速度快于其他處理有關(guān)。

3.3 外源多胺對薄皮甜瓜花芽中內(nèi)源多胺含量的影響

外源噴施一定濃度的Put 和Spd 后，內(nèi)源多胺的含量也隨之受到影響，從而影響花的性別分化和花發(fā)育（汪俏梅和曾廣文，1997；徐繼忠 等，2004）。前人對荔枝花芽分化研究時(shí)發(fā)現(xiàn)花芽和葉片的Spd 和Spm 比值在1～3 范圍，說明成熟組織也合成多胺，而且葉片的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過頂芽或花芽數(shù)量，它們合成的多胺總量比花芽多（肖華山 等，2006），因此，葉片多胺的合成對花芽的分化起著至關(guān)重要的作用。本試驗(yàn)中，外源噴施多胺后，花芽中內(nèi)源多胺含量在大部分時(shí)期高于對照，說明外源多胺施用促進(jìn)了內(nèi)源多胺的合成。

外源多胺可能通過影響內(nèi)源激素含量進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)影響花芽分化，或通過內(nèi)源多胺含量進(jìn)而影響激素平衡而調(diào)控基因表達(dá)影響花芽分化，或內(nèi)源多胺含量升高直接調(diào)控基因表達(dá)影響花芽分化，這些還需要進(jìn)一步試驗(yàn)予以確定。

艾育芳，陳觀水，周以飛，潘大仁，寧文君．2011．油菜早熟突變體成花過程中葉片多胺代謝研究．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，27（12）：101-105．

陳學(xué)好，曾廣文，曹碚生．2002．黃瓜花性別分化和內(nèi)源激素的關(guān)系．植物生理學(xué)通訊，38（4）：317-320．

桂仁意，曹福亮，沈惠娟，謝寅峰．2003．多胺代謝對石竹試管苗成花中內(nèi)源激素含量的影響．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，27（4）：27-30．

郝建軍，劉延吉．2001．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社．

李秉真，孫慶林，張建華，馬青枝．2000．蘋果梨花芽分化期內(nèi)源激素含量的變化（簡報(bào)）．植物生理學(xué)通訊，36（1）：27-29．

李計(jì)紅．2006．甜瓜性別分化的生理生化特性研究〔碩士論文〕．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)．

汪俏梅，曾廣文．1997．苦瓜性別分化的激素調(diào)控．浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，23（5）：551-556．

王廷芹，楊暹．2008．外源赤霉素對青花菜莖尖內(nèi)源激素含量的影響．中國蔬菜，（7）：22-25．

肖華山，呂柳新，陳志彤．2006．荔枝花芽分化過程中多胺、核酸和蛋白質(zhì)的動態(tài)．應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，12（5）：640-642．

徐繼忠，陳江海，李曉東，張志華，王艷輝．2004．外源多胺對核桃雌雄花芽分化及葉片內(nèi)源多胺含量的影響．園藝學(xué)報(bào)，31（4）：437-440．

張多嬌，齊紅巖，陳璐璐．2009．嫁接對薄皮甜瓜花芽分化和花發(fā)育的影響．中國蔬菜，（6）：25-30．

張新生，陳湖，于麗辰，傅友．2005．多胺與板栗花性別分化的關(guān)系．河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，4（9）：5-9．

張建農(nóng)，李計(jì)紅．2007．甜瓜不同性別花蕾發(fā)育中激素和多胺的變化．園藝學(xué)報(bào)，34（5）：1195-1200．

Altamura M M，Tomassi M．1998．Auxin，photoperiod and putrescine affect flower neoformation in normal androlB-transformed tobacco thin cell laye．Plant Physiology and Biochemistry，36（6）：441-448．

de Dios P，Matilla A J，Gallardo M．2006．Flower fertilization and fruit development prompt changes in free polyamines and ethylene in damson plum（Prunus insiticaL．）．J Plant Physiol，16：386-397．

Seo S G，Kang S W，Shim I S，Kim W，F(xiàn)ujihara S．2009．Effects of various chemical agents and early ethylene production on floral senescence ofHibiscus syriacusL．Plant Growth Regul，57：251-258．