香草蘭花芽分化期葉片礦質(zhì)元素變化研究

趙秋芳+陳婭萍+顧文亮+趙青云+王輝+王華+莊輝發(fā)+朱自慧

摘要 以香草蘭花芽和葉芽功能葉為試驗(yàn)材料，研究其在香草蘭花芽分化期礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)變化及差異。結(jié)果表明：在香草蘭花芽分化期，葉芽和花芽功能葉N含量呈上升趨勢(shì)，P、K呈下降趨勢(shì)；Mg、Mn呈先升高后下降趨勢(shì)，Cu、Zn反之；Ca、Fe、B含量波動(dòng)頻繁且花芽和葉芽功能葉變化不一致。整個(gè)香草蘭花芽分化期中，花芽功能葉N、P、K含量均低于葉芽功能葉，Mg、Mn、Cu、Zn含量高于葉芽功能葉，二者的Ca、Fe、B含量呈高低波動(dòng)，無(wú)統(tǒng)一規(guī)律。

關(guān)鍵詞 香草蘭 ；花芽分化 ；功能葉 ；礦質(zhì)元素

分類(lèi)號(hào) S573 ；Q945.1

香草蘭（Vanilla planifolia Andrews.）是蘭科香草蘭屬熱帶攀緣藤本香料植物，原產(chǎn)自墨西哥，素有“天然食品香料之王”之稱(chēng)，鮮豆莢經(jīng)過(guò)生香加工后含有250多種芳香成分，被廣泛用于高檔香水、食品、飲料等的配香原料，在國(guó)際市場(chǎng)上供不應(yīng)求[1]。另外香草蘭已作為用途廣泛的天然藥材，列入美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家藥典中，有補(bǔ)腎、健胃、消脹、健脾之功效[2]。香草蘭廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，南北緯25°以?xún)?nèi)，在中國(guó)海南省及云南西雙版納地區(qū)均有栽培。但是在生產(chǎn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)香草蘭花芽分化率低，成花量少的問(wèn)題，影響其豆莢產(chǎn)量，嚴(yán)重制約香草蘭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此如何調(diào)控香草蘭花芽分化，提高香草蘭花芽分化率是目前生產(chǎn)急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

植物的花芽分化是一個(gè)復(fù)雜的形態(tài)建成過(guò)程，受光照、溫度、水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等外部因素和糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、內(nèi)源激素等內(nèi)部因子眾多因素的共同調(diào)控[3-5]。目前對(duì)影響香草蘭花芽分化因素的研究較少，僅對(duì)香草蘭花芽分化期糖類(lèi)物質(zhì)累積及內(nèi)源激素變化做了初步研究[6-7]，而香草蘭花芽分化期葉片礦質(zhì)養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文主要對(duì)香草蘭花芽分化期不同芽體功能葉礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)變化及差異進(jìn)行研究，以期揭示香草蘭花芽分化期的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)變化規(guī)律，為研究香草蘭促花栽培措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

試驗(yàn)時(shí)間為2013年3～5月，試驗(yàn)地點(diǎn)在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所內(nèi)試驗(yàn)基地。根據(jù)觀察數(shù)據(jù)，將香草蘭花芽分化過(guò)程分為花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）、花分化初期（Ⅵ）6個(gè)階段。葉片同化物的分配特點(diǎn)主要有就近運(yùn)輸、優(yōu)先供應(yīng)生長(zhǎng)中心等，在花芽分化期，芽體作為生長(zhǎng)中心與距離其最近健康葉片間存在較強(qiáng)的庫(kù)/源關(guān)系，是光合產(chǎn)物與礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的分配中心[8]，試驗(yàn)選取長(zhǎng)勢(shì)良好且相對(duì)一致的香草蘭植株，在香草蘭花芽分化各個(gè)時(shí)期采集芽體旁葉片作為芽體功能葉，分別采集香草蘭花芽分化各時(shí)期的花芽和葉芽旁葉片作為其功能葉，每個(gè)樣品3次重復(fù)，帶回實(shí)驗(yàn)室，清洗干凈，105℃殺青，65℃烘干，粉碎后測(cè)定功能葉中礦質(zhì)養(yǎng)分。

1.2 測(cè)定方法

香草蘭葉片N、P、K測(cè)定采用硫酸和過(guò)氧化氫消解法，凱氏定氮法測(cè)定葉片全N含量，鉬銻抗比色法測(cè)定葉片全P含量，原子吸收分光光度法測(cè)定葉片全K含量。葉片全Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn測(cè)定采用濃硝酸、鹽酸和過(guò)氧化氫消解，原子吸收分光光度法測(cè)定。葉片B含量采用1 mol/L 鹽酸浸提，姜黃素比色法測(cè)定[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析，EXCEL 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 香草蘭花芽分化期葉片N、P、K變化

功能葉作為花芽分化的主要養(yǎng)分供應(yīng)源，為香草蘭花芽分化提供所需養(yǎng)分。如圖1A所示，香草蘭花芽分化期不同芽體功能葉中氮含量大體呈上升趨勢(shì)。在整個(gè)花芽分化期，香草蘭葉芽功能葉N含量高于花芽功能葉。由圖1B可知，葉芽功能葉P含量呈現(xiàn)略微下降趨勢(shì)，花芽功能葉P含量呈緩慢上升趨勢(shì)。且在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中，葉芽功能葉的P含量高于花芽功能葉。不同芽體功能葉片K含量變化見(jiàn)圖1C，在花芽分化期，葉芽和花芽功能葉K含量變化趨勢(shì)基本一致，呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。與N、P相似，在整個(gè)花芽分化期，葉芽功能葉K含量高于花芽功能葉。

2.2 香草蘭花芽分化期葉片Ca、Mg變化

由于Ca是難移動(dòng)元素，在香草蘭整個(gè)花芽分化期，Ca均處于較高水平，變化較平穩(wěn)。在香草蘭花芽分化期間，葉芽和花芽功能葉Ca含量變化趨勢(shì)不一致，葉片Ca含量在花芽分化初期（Ⅱ）呈現(xiàn)最大值，至花分化期（Ⅵ），葉芽功能葉Ca含量降至最低，花芽功能葉Ca含量高于葉芽。見(jiàn)圖2A。

在芽體分化過(guò)程中，Mg移動(dòng)性較強(qiáng)，花芽和葉芽功能葉Mg含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，且整個(gè)花芽分化期，花芽功能葉Mg含量高于葉芽功能葉，見(jiàn)圖2B。

2.3 香草蘭花芽分化期葉片微量元素變化

香草蘭花芽特征分化期（Ⅰ），花芽功能葉Fe含量最高，隨后呈顯著下降趨勢(shì)，葉芽功能葉Fe含量在花芽分化初期（Ⅱ）上升，之后下降?；ㄑ抗δ苋~在花芽分化中期（Ⅲ）至花序分化中期（Ⅴ）Fe含量高于葉芽功能葉（圖3A）?；ㄑ亢腿~芽功能葉Mn含量均在花序分化初期（Ⅳ）最大，且花芽功能葉Mn含量高于葉芽功能葉（圖3B）。葉芽和花芽功能葉Cu含量變化趨勢(shì)基本一致，總體呈下降趨勢(shì)，且花芽功能葉Cu含量高于葉芽功能葉（圖3C）。香草蘭花芽分化期不同芽體Zn含量變化如圖3D所示，與Cu相似，花芽和葉芽功能葉含量變化較一致，且花芽功能葉Zn含量高于葉芽葉片。由圖3E可知，香草蘭花芽、葉芽功能葉的B含量均較低。在花芽分化初期（Ⅱ），花芽功能葉中B含量升高至峰值，其含量高于葉芽，之后呈下降趨勢(shì)，其含量低于葉芽功能葉。葉芽功能葉B含量總體呈上升趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在花芽分化中期（Ⅲ），其含量高于花芽功能葉。

3 討論與結(jié)論

葉片是植物制造養(yǎng)分的主要器官，為植物花芽分化提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源。氮素是蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸等的主要成分，是植物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，影響植物的成花發(fā)育。有研究表明氮素過(guò)高，易使?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺，對(duì)生殖生長(zhǎng)不利[9]。在香草蘭花芽分化期，花芽功能葉N含量低于葉芽功能葉，表明在香草蘭花芽分化過(guò)程中，葉片含氮量少時(shí)較有利于花芽的分化。P是核酸、磷脂等的重要組成成分，在花芽分化過(guò)程中花芽功能葉P含量低于葉芽功能葉，這與在黃連木[11]上的研究結(jié)果一致?；ㄑ抗δ苋~K含量低于葉芽功能葉，另外K的變化趨勢(shì)呈先升高后降低的趨勢(shì)，這說(shuō)明分化前期足夠的K素有利于香草蘭芽體分化，這與鉀素能夠促進(jìn)植物光合作用及碳水化合物、蛋白質(zhì)合成等密切相關(guān)[12]。

中微量元素也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素，在植物花芽分化過(guò)程中同樣發(fā)揮著重要作用。Ca作為偶聯(lián)胞外信號(hào)與胞內(nèi)生理變化的第二信使，在植物花芽孕育、形成及分化過(guò)程中發(fā)揮重要作用[13-15]。Fe是形成葉綠素不可缺少的元素，在光合作用中是許多電子傳遞體的成分，也是許多酶的活化劑，同時(shí)參與蛋白質(zhì)、核酸的合成等生化過(guò)程[12，16]。在香草蘭花芽分化中后期，花芽功能葉Ca、Fe含量均高于葉芽功能葉，說(shuō)明后期累積較多的Ca和Fe有利于花芽后期分化的完成。Mg、Mn也是組成葉綠素的重要元素，參與植物的光合作用和呼吸作用，Cu、Zn也是多種酶的組成成分，參與光合作用和碳氮同化等生理過(guò)程[12，16]。另外有研究表明，Cu對(duì)花器官發(fā)育起促進(jìn)作用[17]。在香草蘭花芽分化期，花芽功能葉中Mg、Mn、Cu、Zn含量均高于葉芽功能葉，說(shuō)明在香草蘭花芽分化過(guò)程中，葉片高含量的Mg、Mn、Cu、Zn有利于促進(jìn)芽體向花芽分化。B元素與生殖關(guān)系密切，參與糖的運(yùn)轉(zhuǎn)與代謝[12]，香草蘭花芽功能葉B含量在花芽分化初期（Ⅱ）高于葉芽功能葉，之后低于葉芽功能葉，說(shuō)明花芽分化前期高含量的B有利于花芽的分化。

綜上所述，葉片中較高的N、P、K含量有利于香草蘭葉芽的發(fā)育，而較高的Mg、Mn、Cu、Zn含量較有利于香草蘭花芽的發(fā)育，因此為促進(jìn)香草蘭花芽分化，應(yīng)在花芽分化前適當(dāng)施用Mg、Mn、Cu、Zn等中微量肥料。

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