羅漢果花芽分化過程中形態(tài)及其激素水平變化特征

莫長明,涂冬萍,黃　杰,馬小軍*,潘麗梅,

姚紹嫦1,馮世鑫1,白隆華1

(1 廣西藥用植物園,南寧 530023;2 廣西大學 農學院,南寧 530004;3 中國醫(yī)學科學院 藥用植物研究所,北京 100193;4 廣西中醫(yī)藥大學,南寧 530001)

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羅漢果花芽分化過程中形態(tài)及其激素水平變化特征

莫長明1,2,涂冬萍3,黃杰4,馬小軍3*,潘麗梅1,

姚紹嫦1,馮世鑫1,白隆華1

(1 廣西藥用植物園,南寧 530023;2 廣西大學 農學院,南寧 530004;3 中國醫(yī)學科學院 藥用植物研究所,北京 100193;4 廣西中醫(yī)藥大學,南寧 530001)

摘要:采用石蠟切片和酶聯免疫法(ELISA)對羅漢果雄性、雌性、兩性花芽分化過程的形態(tài)和激素水平變化進行觀測,為羅漢果開花調控和品種選育提供科學依據。結果表明:(1)羅漢果雄性、雌性、兩性花的花芽分化過程均可分為花芽未分化期、花芽分化初期、花序分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期7個階段。雄蕊原基分化期前,3種花芽分化過程無明顯差異,各時期形態(tài)特征均依次為:莖端呈圓錐狀(花芽未分化期)→莖端經半球形變成扁平狀(花芽分化初期)→距莖端5～7節(jié)位處分化出穗狀花序(花序分化期)→小花原基周圍形成5個萼片原基(萼片原基分化期)→萼片原基內側形成5個花瓣原基(花瓣原基分化期)。雄蕊和雌蕊原基分化期,3種花芽分化過程存在明顯差異,雄蕊原基內側出現雌蕊原基后,雄花芽雄蕊原基繼續(xù)發(fā)育成雄蕊,雌蕊原基停滯生長,退為一個小突起;雌花芽雌蕊原基繼續(xù)發(fā)育成雌蕊,雄蕊原基生長緩慢,退化為小花絲;兩性花芽雌蕊和雄蕊原基均繼續(xù)發(fā)育,形成外觀正常的雌蕊和雄蕊。(2)內源激素脫落酸(ABA)、赤霉素(GAs)和玉米素核苷(ZR)含量在3種花芽分化過程中變化規(guī)律相似,即ABA含量在花芽生理分化期降低,花芽形態(tài)分化期升高,而GAs和ZR含量則基本保持不變;吲哚乙酸(IAA)含量在3種花芽分化過程中變化存在明顯差異,雌花芽IAA含量在花芽生理分化期升高,花芽形態(tài)分化期逐漸降低,而雄性和兩性花芽的IAA含量則基本保持不變。ABA/GAs、ABA/IAA、ZR/IAA和ZR/GAs激素含量比值在3種花芽分化過程中變化規(guī)律相似,ABA/GAs在花芽生理分化期降低,花芽形態(tài)分化期升高,而BA/IAA、ZR/IAA和ZR/GAs則基本保持不變。研究認為,羅漢果花芽分化過程經歷一個“兩性期”,高ABA含量和ABA/GAs比值有利于羅漢果花芽分化,IAA可能對羅漢果花性分化具有重要作用。

關鍵詞:羅漢果;花芽分化;形態(tài)變化;內源激素

開花和性別是植物的兩個重要生物性狀,與作物產量和品質密切相關,一直以來是國內外學者研究的熱點。花芽分化則是植物開花和性別決定的重要發(fā)育階段。羅漢果(SiraitiagrosvenoriiSwingle C.Jeffrey)為葫蘆科藥用和甜料植物,具止咳祛痰、潤腸通便[1]、抗氧化[2]、抗癌[3]、免疫調節(jié)[4]、降血糖[5]等功效,其主要活性成分甜苷Ⅴ[6]還是低熱[7]、無毒[8]、高甜度[9]、不引發(fā)齲齒[10]的純天然甜味劑,可為糖尿病和肥胖病患者食用,開發(fā)應用受到廣泛關注。然而,羅漢果通常雌雄異株,后代群體中雌雄比例約為3:7,苗期性別無法鑒定,致使其育種研究浪費資金和土地嚴重,阻礙了相關工作開展。另外,羅漢果花芽分化期,遭遇陰雨天,易出現徒長和成花逆轉現象,常造成大面積減產甚至絕收。為此,通過數量性狀[11]、DNA標記[11-12]、同工酶標記[13]鑒定羅漢果性別和激素誘導其雌花分化[14]等研究相繼開展并受到重視,但羅漢果成花轉變和性別分化的形態(tài)建成、激素誘導、基因調控等機制仍不清楚,以致最佳鑒定與調控時間不確定,有效標識物較缺乏,因而尚未建立有效的性別鑒定和開花調控方法。因此,本研究對羅漢果雄性、雌性、兩性花芽分化過程形態(tài)和激素變化規(guī)律進行全面系統分析比較,為羅漢果開花調控和品種選育提供科學依據。

1材料和方法

1.1材料

選擇廣西藥用植物園種質庫保存的羅漢果雄性株系M52、雌性株系F17和兩性株系F56為試驗材料,2013年4月17日種植于南寧市廣西藥用植物園科研試驗基地。

1.2方法

1.2.1花芽分化解剖觀察羅漢果蔓長至20 cm左右時,采集3.5 cm長一級蔓莖尖,此后每3 d采集1次3.5 cm長的二級蔓莖尖,直至現蕾。采集的莖尖放入FAA固定液固定。固定好的材料,按常規(guī)石蠟切片法制成厚度8 μm片,于LAICA DM2500數碼生物顯微鏡下觀察拍照。另外,不同性別花外觀形態(tài)采用OLYMPUS SZX7體視顯微鏡和相機進行觀察拍照。

1.2.2內源激素含量測定采樣方式同花芽解剖觀察試驗。采集的莖尖去除葉片后,用剪刀剪取頂端,稱取0.2 g莖尖樣品,經液氮速凍后,于Thermo 706超低溫冰箱-80 ℃保存?zhèn)溆?。生長素(IAA)、赤霉素(GAs)、玉米素(ZR)和脫落酸(ABA)測定采用酶聯免疫吸附法(ELISA),提取、分離和檢測按照中國農業(yè)大學王保民博士提供試劑盒的說明進行,檢測波長為490 nm。每個時期樣品隨機采集3個生物學重復,每個生物學重復樣品平行測定3次。

1.2.3數據處理試驗數據采用Excel 2007軟件進行數據整理和作圖分析。

2結果與分析

2.1羅漢果花芽分化時期與特征

2.1.1雄花芽形態(tài)分化過程雄花芽形態(tài)分化過程可分為花芽未分化期、花芽分化初期、花序分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化及退化等7個時期,各時期主要形態(tài)特征如下:

(1)花芽未分化期羅漢果雄株營養(yǎng)莖,莖端呈圓錐狀,具有明顯的原套、原體結構和細胞組織學分區(qū)界限,外面原套為2層排列整齊的細胞,內部原體細胞排列不規(guī)則成團狀。莖端下方兩側有不同發(fā)育階段的腋芽原基(圖版Ⅰ,A)。

(2)花芽分化初期隨著植株不斷生長,營養(yǎng)莖端發(fā)生一系列形態(tài)和內部細胞組織學變化,除原套仍保持2層排列整齊的細胞外,生長錐縱向分裂大于橫向分裂,原體排列不規(guī)則的細胞明顯增多,從而寬度增加而高度減少,逐漸增大成半球形(圖版Ⅰ,B),最終寬度大于高度轉變成寬平的生殖莖端,下方兩側有不同發(fā)育階段的花原基(圖版Ⅰ,C),標志著植株由營養(yǎng)生長轉變成生殖生長。

(3)花序分化期隨著生殖莖端的生長,距頂端5～7節(jié)位處花原基延伸為花序軸,按先產生葉狀苞片原基,再在其腋內出現半球狀小花原基的順序,依次向上在花序軸兩側互生逐漸減小的葉狀苞片原基、小花原基(圖版Ⅰ,D),從而形成一個穗狀花序?；ㄐ蛏系男』ㄔ鶑捻敹送轮饾u成熟,發(fā)育相差至少一個時期(圖版Ⅰ,E)。

(4)萼片原基分化期半球狀小花原基逐漸變成扁圓形,周圍細胞分裂較快,形成5個萼片原基,縱切面僅見2個突起(圖版Ⅰ,F)。萼片原基逐漸伸長形成鑷合排列的萼片,花開放后萼片大小一致、向外伸展。

(5)花瓣原基分化期隨著萼片的伸長,在萼片內側基部,形成5個與萼片相間的小突起,即花瓣原基(圖版Ⅰ,G、H),最終發(fā)育成重覆瓦狀排列的花瓣,花開放后呈鐘狀花冠。

(6)雄蕊原基分化期花瓣原基分化后,在其內部基部出現3個雄蕊原基(圖版Ⅰ,I)。雄蕊原基基部分生組織,經居間生長,延伸成花絲,頂端膨大形成“S”形花藥(圖版Ⅱ,F),其中2個雄蕊基部合生頂部分裂,最終形成(2)+(2)+1的“兩大一小”三體雄蕊(圖版Ⅱ,O)。

(7)雌蕊原基分化及退化雄蕊原基分化后不久,其內側凹入部分突起3個雌蕊原基。隨著雄蕊原基迅速生長發(fā)育,雌蕊原基停滯生長,從而相對更顯得逐漸縮小,最后退化為一個突起痕跡(圖版Ⅰ,J,圖版Ⅱ,S)。

2.1.2雌花芽形態(tài)分化過程(1)雄蕊原基分化期前羅漢果雄蕊原基分化期前,雌花芽與雄花芽分化過程形態(tài)變化相同。即花芽未分化期,營養(yǎng)莖端呈圓錐狀(圖版Ⅰ,K);花芽分化初期,莖端先呈半球狀(圖版Ⅰ,L),隨后由于細胞不斷分裂和分化,頂端擴大變平(圖版Ⅰ,M);花序分化期,距頂端5～7節(jié)位處花原基延伸,依次向上分化出互生葉狀苞片原基與小花原基,形成一個穗狀花序(圖版Ⅰ,N),花序上的小花原基發(fā)育也相差至少一個時期(圖版Ⅰ,O);萼片原基分化期,小花原基頂端周圍首先出現萼片原基(圖版Ⅰ,P);花瓣原基分化期,5個萼片原基形成后,花瓣原基繼續(xù)在萼片內面突起(圖版Ⅰ,Q、R),與萼片交互排列;花瓣原基分化后,在其內部基部3個雄蕊原基(圖版Ⅰ,S)和雌蕊原基(圖版Ⅰ,T)陸續(xù)出現。

(2)雄蕊原基分化期花瓣原基分化早期,在其內側出現3個突起的雄蕊原基(圖版Ⅰ,S)。此后,雄蕊原基分生組織經居間生長,緩慢延伸生長,但頂端不膨大,無花藥產生,最終發(fā)育成(2)+(2)+1的“兩大一小”三體退化小花絲(圖版Ⅱ,G～I,圖版Ⅱ,Q)。

(3)雌蕊原基分化期雌蕊原基比雄蕊原基分化相對晚些。隨著雄蕊原基緩慢生長,其內側向下凹陷形成下位子房,凹入部分作不等速細胞分裂,分化出3個雌蕊原基(圖版Ⅰ,T、U)。半球形雌蕊原基迅速向上分生,下部各相鄰兩側邊緣不斷發(fā)育擴張,最后彼此相連愈合形成1室子房,上部鑷合成淺裂柱頭(圖版Ⅰ,V;圖版Ⅱ,E)和花柱(圖版Ⅱ,Q)。

(4)胚胎原基分化子房發(fā)育早期,最先分化出3個伸向子房腔的胎座原基,以后發(fā)育成3個各向兩側擴展的側膜胎座(圖版Ⅰ,W、X)。

2.1.3兩性花芽形態(tài)分化過程羅漢果雄蕊原基分化期前,兩性花芽分化過程形態(tài)變化與雄花芽、雌花芽相同。此后,雄蕊原基分化同雄花芽,雌蕊原基分化同雌花芽,最終發(fā)育成具有外觀正常雄蕊和雌蕊的兩性花(圖版Ⅰ,Y)。兩性花是雄花和雌花的組合體,子房、胚胎(圖版Ⅱ,A～C、J～L)和雌蕊(圖版Ⅱ,P～R)外形同雌花,只是早期雌蕊包裹在雄蕊內部(圖版Ⅱ,D～F);萼片、花冠(圖版Ⅱ,J～L)和雄蕊(圖版Ⅱ,M～R)外形同雄花,不同的是兩性花雄蕊無花粉形成。

2.2羅漢果花芽分化過程內源激素含量及比例變化特征

2.2.1雄花芽圖1,A顯示,雄花芽分化期為9 d左右(6月28日～7月7日)。雄花芽分化期間,莖端中各激素含量從高到低依次為ABA、IAA、ZR、GAs;ABA含量呈現明顯波動變化特征,IAA、GAs和ZR含量基本保持不變。其中,ABA含量在一級蔓營養(yǎng)莖端中(6月28日)相對較高,而在花芽生理分化期二級蔓莖端中(7月1日)降低,后又在花芽形態(tài)分化期二級蔓莖端中(7月4日～7月7日)迅速升高,并最終達到最高含量。圖1,B顯示,雄花芽分化期間,莖端中激素比值ABA/GAs最高,ABA/IAA和ZR/GAs次之,ZR/IAA最低;ABA/IAA、ZR/IAA和ZR/GAs比值基本保持不變,ABA/GAs比值呈現明顯波動變化特征,比值先降低后升高。

2.2.2雌花芽圖2,A顯示,雌花芽分化期為15 d左右(6月28日～7月13日)。雌花芽分化期間,莖端中ABA、IAA含量均高于GAs與ZR含量,GAs與ZR含量基本保持不變,ABA與IAA含量呈現明顯波動變化。其中,ABA含量呈現先降低后升高的趨勢,其首先在一級蔓營養(yǎng)莖端中相對較高(6月28日),而在花芽生理分化期(6月28日～7月4日)二級蔓莖端中降低,隨后在花芽形態(tài)分化期(7月4日～7月13日)二級蔓莖端中又逐漸升高,并于現蕾二級蔓莖端中最高;IAA含量則先升高后逐漸降低,其先在一級蔓營養(yǎng)莖端中相對較高(6月28日),并在花芽生理分化期(7月1日)二級蔓莖端中升到最高,隨后在花芽形態(tài)分化期(7月4日～7月13日)二級蔓莖端中逐漸降低,并在現蕾二級蔓莖端中最低。

圖2,B顯示,雌花芽分化期間,莖端中各激素比值以ABA/GAs最高,ABA/IAA和ZR/GAs次之,ZR/IAA最低;ABA/IAA、ZR/GAs與ZR/IAA比值基本不變,ABA/GAs比值呈現明顯波動變化。ABA/GAs比值在營養(yǎng)生長期(6月28日)至花芽生理分化期(7月1日)降低,于花芽生理分化期(7月1日)至花芽形態(tài)分化期(7月4日～7月13日)又逐漸升高,并在現蕾二級蔓莖端中達到最高值。

2.2.3兩性花芽圖3,A顯示,羅漢果兩性花芽分化期為12 d左右(6月28日～7月10日)。兩性花芽分化期間,莖端中ABA、IAA含量均高于GAs和ZR含量,GAs、IAA和ZR含量基本保持不變,而ABA含量呈現明顯波動變化。ABA含量先降低,然后迅速升高,最后保持在一個較高水平。其中,ABA含量在一級蔓營養(yǎng)莖端中相對較高(6月28日),而后在花芽生理分化期(7月1日)二級蔓莖端中大幅降低,隨后在花芽形態(tài)分化期(7月4日～7月10日)二級蔓莖端中又迅速升高,最后于現蕾二級蔓莖端中維持在較高水平。圖3,B顯示,羅漢果兩性花芽分化期間,莖端中各激素比值以ABA/GAs最高,ABA/IAA和ZR/GAs次之,ZR/IAA最低;ABA/GAs比值呈現明顯波動變化,而ABA/IAA、ZR/GAs和ZR/IAA比值則基本保持不變。ABA/GAs比值于羅漢果營養(yǎng)生長期(6月28日)至花芽生理分化期(7月1日)之間迅速降低,隨后在花芽生理分化期(7月1日)至花芽形態(tài)分化期(7月7日)之間逐漸升高,并于現蕾二級蔓莖端中基本保持不變(7月13日)。

圖1　雄花芽分化過程內源激素含量(A)及其比例(B)變化

圖2　雌花芽分化過程內源激素含量(A)及其比例(B)變化

以上實驗結果表明,雄性、雌性和兩性花芽分化過程均可分為花芽未分化期、花芽分化初期、花序分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期,期間需經歷一個“兩性期”(雌蕊原基分化期);3種花芽分化過程形態(tài)變化,雄蕊原基分化期前無明顯區(qū)別,雄蕊和雌蕊原基分化期則存在明顯差異;高ABA含量和ABA/GAs比值有利于3種花芽分化,IAA可能對羅漢果花性分化具有重要作用。

圖3　兩性花芽分化過程內源激素含量(A)及其比例(B)變化

3討論與結論

葫蘆科植物花芽分化通常為由外向內進行。羅漢果花芽分化依次經過花芽未分化期、花芽分化初期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期,屬于由外向內分化型,與南瓜[15]、薄皮甜瓜[16]、油瓜[17]、白蘭瓜[18]等葫蘆科植物一致。同時,南瓜[15]、西葫蘆[19]花芽分化過程無“兩性期”,油瓜[17]、白蘭瓜[18]、苦瓜[20]與黃瓜[21]花芽分化過程則首先經歷一個“兩性期”,再分別向雄花或雌花方向發(fā)育。本研究的羅漢果雄花中發(fā)現有退化的雌蕊原基突起,雌花中發(fā)現有退化雄蕊花絲,兩性花中發(fā)育出外形正常的雄蕊和雌蕊,僅雄蕊花藥中花粉敗育,表明羅漢果花芽分化首先經歷“兩性期”,性器官原基再選擇性誘導發(fā)育或敗育,形成雄花、雌花或兩性花,與苦瓜和黃瓜花芽分化過程一致。羅漢果祖先應該是一種兩性花,其兩性花突變屬于一種返祖現象。另外,羅漢果3個心皮連合生長,形成無縫隙一室子房,無心皮結合遺留痕跡,與南瓜[15]、白蘭瓜[18]、西葫蘆[19]和甜瓜[22]中的觀察結果一致,與油瓜的3個心皮邊緣向兩側擴張、聯合形成遺留明顯縫隙的一室子房不同[17]。

本研究中,羅漢果雄性、雌性、兩性花芽分化成長持續(xù)時間不同,雄花為9 d左右,雌花為15 d左右,兩性花為12 d左右;從營養(yǎng)生長(6月28日一級蔓摘心)進入至花芽分化初期(7月4日花芽頂端變得寬平),三者所需時間均為3～6 d左右,此后(7月4日)為花芽形態(tài)分化期?？梢?羅漢果花芽分化生理期為3～6 d左右,雄花通常比雌花現蕾早1周左右,兩性花現蕾期則介于二者之間。

目前,關于植物花芽分化研究表明,赤霉素具有抑制作用,且與其濃度和種類有關,高濃度和GA3、GA7具有抑制作用,低濃度和GA4則具有促進作用;細胞分裂素則具有促進作用;生長素具有雙重作用,低濃度是開花所必需的,高濃度則抑制開花[23]。脫落酸是否參與植物花芽分化存在爭議,除有的認為與誘導開花和花器官發(fā)育(尤其早期花器官發(fā)育)有關外,也有認為對成花具有促進和抑制雙重作用,還有的認為同莖梢的停止生長有關而與成花無關。激素誘導成花的機制尚不清楚,大多數學者認為不是單一激素調控決定的,而是激素間相互作用的結果,并提出“激素平衡假說”[23]。大量研究結果顯示,較高的CTKs/GAs、CTKs/IAA、ABA/GAs、ABA/IAA比值有利于花芽分化和形成[24]。本研究發(fā)現,在羅漢果雄性、雌性和兩性花芽分化過程中,花芽形態(tài)分化期ABA含量均大幅累積增加,ABA/GAs比值也均明顯升高,說明ABA含量和ABA/GAs比值升高有利于羅漢果花芽分化,與覃喜軍等研究結果相近;同時,IAA含量在雌花芽分化過程中出現明顯下降,而在雄花芽、兩性花芽分化過程中則基本保持不變,表明IAA對羅漢果花性分化可能具有重要作用,有望作為雌株鑒定的標識物。

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Explanation of plate:

Plate ⅠMorphological differentiation of male,female and bisexual flower buds ofS.grosvenorii

GP.Grown primordium;ABP.Axillary bud primordium;TU.Tunica;CO.Corpus;LP.Leaf primordium;IP.Inflorescence primordium;BL.Bracteal leaf primordium;SFP.Small floral primordium;SE.Sepal primordium;PE.Petal primordium;SP.Stamen primordium;PI.Pistil primordium;CA.Carpel

Fig.A.Flower bud undifferentiation phase of male flower buds,×40;Fig.B,C.Flower bud initial differentiation phase of male flower buds,×100;Fig.D,E.Inflorescence differentiation phase of male flower buds,×100;Fig.F.Sepal primordial differentiation phase of male flower buds,×200;Fig.G,H.Petal primordial differentiation phase of male flower buds,×100;Fig.I.Stamen primordial differentiation phase of male flower buds,×100;Fig.J.Pistil primordial differentiation phase of male flower buds,×100;Fig.K.Flower bud undifferentiation phase of female flower buds,×40;Fig.L,M.Flower bud initial differentiation phase of female flower buds,×100;Fig.N,O.Inflorescence differentiation phase of female flower buds,×100;Fig.P.Sepal primordial differentiation phase of female flower buds,×100;Fig.Q,R.Petal primordial differentiation phase of female flower buds,×100;Fig.S.Stamen primordial differentiation phase of female flower buds,×100;Fig.T-V.Pistil primordial differentiation phase of female flower buds,×40;Fig.W.Embryonic primordial differentiation phase of female flower buds,×1.6;Fig.X.Embryonic primordial differentiation phase of female flower buds,×10;Fig.Y.Pistil primordial differentiation phase of bisexual flower buds,×40.

圖版 Ⅰ羅漢果雄性、雌性與兩性花芽分化過程形態(tài)變化

GP.生長錐;ABP.腋芽原基;TU.原套;CO.原體;LP.葉原基;IP.花序原基;BL.苞片原基;SFP.小花原基;SE.萼片原基;PE.花瓣原基;SP.雄蕊原基;PI.雌蕊原基;CA.心皮

A.雄花芽未分化期,×40;B、C.雄花芽分化初期,×100;D、E.雄花芽花序分化期,×100;F.雄花芽萼片原基分化期,×200;G、H.雄花芽花瓣原基分化期,×100;I.雄花芽雄蕊原基分化期,×100;J.雄花芽雌蕊原基分化期,×100;K.雌花芽未分化期,×40;L、M.雌花芽分化初期,×100;N、O.雌花芽花序分化期,×100;P.雌花芽萼片原基分化期,×100;Q、R.雌花芽花瓣原基分化期,×100;S.雌花芽雄蕊原基分化期,×100;T～V.雌花芽雌蕊原基分化期,×40;W.雌花芽胚胎原基分化,×1.6;X.雌花芽胚胎原基分化,×10;Y.兩性花芽雌蕊原基分化期,×40。

圖版 Ⅱ羅漢果兩性花、雌花和雄花器官形態(tài)比較

A～C.兩性、雌性和雄性花蕾縱切面;D～F.兩性、雌性和雄性花蕾雌雄蕊表觀;G～I.兩性、雌性和雄性花蕾雌雄蕊橫切面;J～L.兩性、雌性和雄性成熟花萼片與花冠外觀;M～R.兩性、雌性和雄性成熟花雌蕊與雄蕊外觀;S.雄性成熟花退化雌蕊。

Plate ⅡOrgan comparison of bisexual,female and male flowers ofS.grosvenorii

Figs.A-C.Longitudinal section of bisexual,female and male flower buds;Figs.D-F.Top view of the stamen and pistil in bisexual,female and male flower buds;Figs.G-I.Transverse section of the stamen and pistil in bisexual,female and male flower buds;Figs.J-L.Sepal and petal appearance of bisexual,female and male opening flowers;Figs.M-R.Stamen and pistil appearance in bisexual,female and male opening flowers;Fig.S.Pistillode in male opening flowers.

(編輯:裴阿衛(wèi))

Morphological and Endogenous Hormones Characteristics of

Flower Bud ofSiraitiagrosvenoriiduring Its Differentiation

MO Changming1,2,TU Dongping3,HUANG Jie4,MA Xiaojun3*,PAN Limei1,

YAO Shaochang1,FENG Shixin1,BAI Longhua1

(1 Guangxi Botanical Garden of Medicinal Plant,Nanning 530023,China;2 Agricultural College,Guangxi University,Nanning 530004,China;3 Institute of Medicinal Plant Development,Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing 100193,China;4 Medicinal College,Guangxi University of Chinese Medicine,Nanning 530001,China)

Abstract:Morphological changes were observed by the paraffin section method,and the content changes of endogenous hormones were determined by ELISA for male,female and bisexual flower buds ofSiraitiagrosvenorii.The results showed that:First,the whole process of their flower bud differentiation could be divided into seven phases,including flower bud undifferentiation phase,flower bud initial differentiation phase,inflorescence differentiation phase,sepal primordial differentiation phase,petal primordial differentiation phase,stamen primordial differentiation phase and pistil primordial differentiation phase.Morphological characters of three kinds of flower buds were same before the stamen primordial differentiation phase,that stem apical were conical in flower bud undifferentiation phase,stem apical changed into flat from hemispherical in flower bud initial differentiation phase,spikes were initiated at 5-7 bits away from the stem apical in inflorescence differentiation phase,five sepal primordial were initiated around the small flower primordial in sepal primordial differentiation phase.While in the phase of stamen and pistil primordial differentiation,there were significant differences in morphological characters of the three kinds of flowers bud differentiation.After the pistil appeared inside of the stamen primordial,stamen primordial continued to develop into stamens and female primordial stopped growth then reduced to a small projection in male flower buds.The pistil primordial continued to develop into pistils and the stamen primordial grew slowly then reduced to small filaments in female flower buds.But,both the stamen and pistil primordial continued to develop into the normal stamens and pistils in bisexual flower buds.Second,the variations of endogenous hormones ABA,GAs and ZR contents were similar in the course of the three flower bud differentiation.ABA content decreased in flower bud physiological differentiation period and increased in flower bud morphological differentiation period,while the contents of GAs and ZR were maintained.There were significant differences of the IAA content in the course of the three flower bud differentiation,increased in flower bud physiological differentiation period and decreased in flower bud morphological differentiation period of the female flower buds,while the content was maintained in male and bisexual flower buds.The endogenous hormone ratios of ABA/GAs,ABA/IAA,ZR/IAA and ZR/GAs had the similar variation in the three kinds of flower bud differentiation.ABA/GAs decreased in flower bud physiological differentiation period and increased in flower bud morphological differentiation,while the ratios of BA/IAA,ZR/IAA and ZR/GAs were maintained.The studies suggested that the flower bud differentiation processed through hermaphrodite primordium phase,and high ABA content and the ratio of ABA/GAs were beneficial to flower bud differentiation inSiraitiagrosvenorii.IAA possibly made an important role during sex differentiation ofSiraitiagrosvenorii.

Key words:Siraitiagrosvenorii;flower bud differentiation;morphological change;endogenous hormones

中圖分類號:Q944.58;Q945.6

文獻標志碼:A

作者簡介:莫長明(1977-),男,碩士,副研究員,主要從事羅漢果遺傳育種。E-mail:mochming@126.com*通信作者:馬小軍,教授,博士生導師,主要從事藥用植物遺傳育種。E-mail:xjma@public.bta.net.cn

基金項目:“十二五”國家科技支撐項目(2011BA101B03);廣西自然科學基金項目(2012GXNSFAA053043);廣西自然科學基金重點項目(2013GXNSFDA019021);中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(121306)

收稿日期:2014-08-21;修改稿收到日期:2014-11-08

文章編號:1000-4025(2015)01-0098-09

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2015.01.0098