龍眼反季節(jié)成花過程中內(nèi)源生長物質(zhì)動態(tài)研究

王偉　蘇明華　吳少華　常強　李惠華

摘 要 以‘鳳梨穗龍眼為試驗材料，用不同濃度氯酸鉀誘導其反季節(jié)成花，同時測定其成花過程中內(nèi)源生長物質(zhì)含量的變化。結(jié)果表明：誘導龍眼反季節(jié)成花的較適宜的氯酸鉀濃度為5 g/m2，濃度過高反而影響成花效果。在施用氯酸鉀后龍眼頂芽乙烯（ETH）和細胞分裂素（ZT）含量顯著升高，赤霉素（GA3）和脫落酸（ABA）含量有所下降，而生長素（IAA）含量變化不明顯；多胺（PAs）中的亞精胺（Spd）含量顯著升高，精胺（Spm）含量下降，腐胺（Put）含量變化不明顯；水楊酸（SA）含量則明顯提高；表明龍眼成花需要高含量的ETH、ZT、Spd和SA，以及低水平的GA3、ABA和Spm。

關(guān)鍵詞 內(nèi)源生長物質(zhì)；成花；氯酸鉀；龍眼

中圖分類號 S667.2 文獻標識碼 A

龍眼是重要的亞熱帶經(jīng)濟果樹，但由于其存在典型的“大小年”結(jié)果現(xiàn)象，經(jīng)濟效益一直受限。臺灣顏昌瑞等[1]報道寺廟龍眼樹出現(xiàn)一年多次開花現(xiàn)象，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)是氯酸鉀導致的，目前用氯酸鉀促進龍眼反季節(jié)成花的技術(shù)在泰國及周邊國家應(yīng)用廣泛[2]。后續(xù)研究也發(fā)現(xiàn)，通過應(yīng)用其它化學物質(zhì)能誘導不少亞熱帶果樹成花[3-4]。關(guān)于氯酸鉀誘導龍眼反季節(jié)成花的機理問題，研究人員先后提出了“ETH誘導學說[5]”、“滲透壓學說[6]”和“硝酸還原學說[2]”等假說，也有從碳氮營養(yǎng)、激素平衡、激素信號調(diào)節(jié)、基因表達等方面提出很多假說，目前尚無定論。在植物內(nèi)源生長物質(zhì)中，人們普遍認為5大內(nèi)源激素在成花中起重要作用，針對龍眼反季節(jié)成花中的頂芽、葉片和根系中的5大激素也進行了很多研究，而PAs、SA等新型植物激素也被發(fā)現(xiàn)與植物成花密切相關(guān)，但在龍眼反季節(jié)成花方面未見報道。本研究以‘鳳梨穗龍眼（Dimocarpus longana Lour.cv.fenglisui.）為試驗材料，通過噴施不同劑量氯酸鉀誘導其反季節(jié)成花，從植物內(nèi)源激素、PAs和SA含量動態(tài)等方面研究氯酸鉀對龍眼植株生理指標的影響，進一步探討氯酸鉀誘導龍眼反季節(jié)成花的機理。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為盆栽3年生‘鳳梨穗龍眼實生苗，選擇20盆（每盆1株，盆容約為1 m3）株高約1.3 m、冠幅約1 m、地徑約5 cm、長勢基本一致的植株。試驗于2009年9月在福建省亞熱帶植物研究所龍眼園進行。

1.2 方法

1.2.1 處理方法 以試驗用氯酸鉀（純度≥99%）誘導龍眼反季節(jié)成花，設(shè)A、B、C（氯酸鉀濃度分別設(shè)為5、15、25 g/盆）3個處理及對照（CK），采用隨機區(qū)組處理設(shè)計，單株小區(qū)，重復5次，其中3株用來采樣，另外2株用來觀察樹體生物學效應(yīng)。將稱好的氯酸鉀溶于清水后施于植株根部，對照施等量清水。施藥后統(tǒng)一覆草，此后每3 d澆水一次以保證水分充足和藥品被吸收。

1.2.2 分析測試方法 （1）成花情況統(tǒng)計。于處理前統(tǒng)計每植株的成熟末次梢數(shù)。用氯酸鉀處理后，每3 d觀察記錄其生物學效應(yīng)，并統(tǒng)計各處理的植株成花率和枝梢成花率。按以下公式統(tǒng)計成花率。

植株成花率=（成花株數(shù)/處理株數(shù)）×100%

枝梢成花率=（成花枝梢數(shù)/枝梢總數(shù)）×100%

（2）采樣方法。施藥后每3 d取樣一次，共6次。選擇東、南、西、北4個方向的成熟度一致的末次梢頂芽，每次從各處理選定的3株取樣樹中共取頂芽12枚，將頂芽采下并經(jīng)液氮速凍后放入-80 ℃冰箱保存。

（3）內(nèi)源激素含量測定。ETH測定方法：采用密閉集氣法收集芽釋放的乙烯，以氣相色譜測定乙烯釋放量、外標法定量。ZT、GA、ABA及IAA測定方法：參照王若仲[7]的方法加以改進，即稱取頂芽1.0 g于11 mL預冷的80%的甲醇溶液中，在弱光下將其冰浴研磨成勻漿，于4 ℃冷藏浸提（15 h，避光），以4 ℃、5 000 r/min離心10 min，重復2次，合并上清；經(jīng)真空冷凍濃縮去除甲醇，加入8 mL醋酸銨（0.1 mol/L，pH9.0）復溶，離心（15 000 r/min，20 min）；將上清過聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP）柱和二乙基氨基乙基交聯(lián)葡聚糖凝膠（DEAE Sephadex A-25）柱，以Sep-Paks C18小柱收集內(nèi)源激素；用50%甲醇洗脫后進行高效液相色譜分析。

（4）PAs含量測定：參照韋軍[8]的方法。

（5）SA含量測定：參照楊嫵敏等[9]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將所得數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行相關(guān)分析，采用Duncan 新復極差法進行差異顯著性檢驗。試驗數(shù)據(jù)均為3次重復測定的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍眼反季節(jié)成花情況

經(jīng)氯酸鉀處理后樹體有黃化現(xiàn)象出現(xiàn)，黃化程度與氯酸鉀劑量成正比。在施藥后第38天各處理植株都有成花出現(xiàn)（表1），但植株成花率和枝梢成花率各不相同，其中處理A成花情況最好，植株成花率和枝梢成花率均最高，處理B次之，處理C最低，對照未見成花。可見，氯酸鉀誘導‘鳳梨穗盆栽龍眼抽穗成花約需38 d。

2.2 龍眼反季節(jié)成花過程中內(nèi)源激素動態(tài)

2.2.1 ETH含量動態(tài) 由圖1可知，氯酸鉀處理會導致龍眼頂芽ETH含量上升，且上升幅度隨氯酸鉀濃度的升高而增大。處理C在觀測期內(nèi)絕大部分時間都顯著高于CK，處理A和B也一直高于CK，但上升幅度不如處理C顯著；處理A在第3、18天時顯著高于CK，處理B在第3、9、18天時顯著高于CK。成花情況表明，高含量ETH為龍眼反季節(jié)成花創(chuàng)造了有利條件，但ETH過高則對成花起反作用。

2.2.2 ZT含量動態(tài) 圖2可知，在整個觀測期內(nèi)，經(jīng)氯酸鉀處理的植株頂芽ZT含量大部分時間都高于對照，尤其是成花效果最好的處理A在第6、9、12、18天時都顯著高于CK，最高時（處理后第9天）約為CK的3倍；處理B在第6、9、15天時顯著高于CK。這說明氯酸鉀處理能提高龍眼頂芽ZT水平，高含量的ZT促進龍眼反季節(jié)成花。

2.2.3 GA3含量動態(tài) 由圖3可知，在觀測期內(nèi)大部分時間CK植株頂芽GA3含量都高于處理植株，且其含量較為穩(wěn)定。其中處理A在第3、12天時顯著低于CK；處理B在第3、9、12天時顯著低于CK；處理C在第9、12、18天時顯著低于CK。由此可知，氯酸鉀處理能降低龍眼頂芽GA3含量，而龍眼反季節(jié)成花不需要太高的GA3水平。

2.2.4 ABA含量動態(tài) 由圖4可知，氯酸鉀處理會導致龍眼頂芽ABA含量下降，在第3、6、15天時CK都顯著高于各處理，其他時間CK與各處理植株ABA含量整體差異不大，且各處理植株頂芽ABA含量一直處于較穩(wěn)定的低水平，這說明龍眼反季節(jié)成花不需要高水平的ABA。

2.2.5 IAA含量動態(tài) 由圖5可知，氯酸鉀對龍眼頂芽IAA含量影響不明顯，IAA含量在施藥后初期有小幅上升，隨即下降至與CK相當?shù)乃剑谟^測期的絕大部分時間處理與CK植株IAA含量無顯著差異。由此可知，氯酸鉀處理對龍眼植株IAA含量影響不明顯，在龍眼成花的過程中IAA含量并非主要影響因素。

2.3 龍眼反季節(jié)成花過程中PAs動態(tài)

2.3.1 Spd含量動態(tài) 由圖6可知，施用氯酸鉀后各處理植株Spd含量持續(xù)上升，尤其是處理B，其在第3、6、9、12、15天時都顯著高于CK；處理C在第6、9、12、15天時顯著高于CK，且在第9天達到峰值，此時Spd含量是對照的2倍多；處理A在大部分時間與CK無顯著差異。各處理Spd水平基本與氯酸鉀施用量成正比，但成花情況表明并非Spd越高越有利于成花。由此可知，氯酸鉀處理導致龍眼頂芽Spd水平上升，且一定范圍內(nèi)高水平的Spd有利于龍眼花芽分化。

2.3.2 Spm含量動態(tài) 施藥后各處理植株Spm含量相比CK有不同程度下降，成花率最高的處理A在第3、15、18天時顯著低于CK；其他處理在大部分時間與CK差異不明顯（圖7）。由此可知，氯酸鉀處理導致植株Spm含量下降，而低水平的Spm含量有利于龍眼成花誘導。

2.3.3 Put含量動態(tài) 由圖8可知，施用氯酸鉀后各處理植株P(guān)ut含量有小幅度上升，但大部分時間與CK之間無顯著差異。由此可知，氯酸鉀處理能使得植株P(guān)ut含量略有提高，但上升幅度有限，而Put含量不是龍眼反季節(jié)成花的主要影響因素。

2.4 龍眼反季節(jié)成花過程中SA動態(tài)

由圖9可知，施用氯酸鉀后各處理植株SA含量有不同程度上升，且不同處理植株SA含量增幅與氯酸鉀施用量基本成反比，CK植株SA含量則一直處于較低水平。而成花情況較好的處理A的SA含量在第3、15天時顯著高于CK；處理B在第3、6、15、18天時顯著高于CK；處理C在大部分時間與CK無顯著差異。這說明適宜濃度的氯酸鉀處理能顯著提高龍眼植株SA含量，而高水平SA能為龍眼反季節(jié)花芽分化創(chuàng)造有利條件。

3 討論與結(jié)論

結(jié)果表明，在9月用氯酸鉀誘導龍眼成花可行，且從施藥到初見花芽僅需38 d。龔弘娟等[10]發(fā)現(xiàn)虹吸輸液體氯酸鉀40 d后龍眼樹出現(xiàn)紅點、花芽分化開始；而土施氯酸鉀則需要45 d。成花所需天數(shù)的差異可能是當?shù)貧夂?、品種、施藥量、施藥方式以及栽種方式的不同造成的。

本研究處理A成花效果最好，氯酸鉀濃度過高則降低成花率，這與Manochai等[11]的研究結(jié)果相符，其認為4 g/m2的施藥量能獲得最佳成花效果，且氯酸鉀濃度最好不要超過6 g/m2。這可能是由于高濃度氯酸鉀會傷害植株，導致落葉等，從而影響成花效果。

本研究施藥后，龍眼頂芽ETH、ZT明顯升高，GA3、ABA與對照相比有所降低，IAA變化不明顯，這說明龍眼成花需要較高的ETH和ZT，較低的GA3和ABA，而IAA可能不是主要影響因素。

細胞分裂素能促進果樹花芽分化[12-15]。陳清西等[16]發(fā)現(xiàn)用KClO3+CTK處理植株可促進龍眼成花，比單獨使用KClO3效果更好。賴瑞云等[17]發(fā)現(xiàn)施用氯酸鉀后龍眼根系CTK明顯提高，可見氯酸鉀可促進根部合成細胞分裂素，然后向上運輸。本研究證明CTK類物質(zhì)能促進龍眼花芽分化，且成花效果與CTK類物質(zhì)含量成正比。

對果樹開花而言，ETH起促進作用。Bangerth[18]認為ETH是除細胞分裂素外另一個對成花起促進作用的植物激素。陳香玲[19]認為適當高的ETH能促進龍眼的花芽分化，但ETH過高則起抑制作用。這與本研究結(jié)果相符，高水平的ETH促進成花，但ETH太高反而降低成花率。

人們普遍認為GA3和ABA對成花起抑制作用[20]。噴施400 mg/L 的GA3可抑制棗花芽分化[21]。馮楓[22]認為低水平GA3可能有利于菊花頂芽由營養(yǎng)狀態(tài)向生殖狀態(tài)轉(zhuǎn)變，而在花芽分化起始期頂芽ABA含量急劇下降，說明從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長不需要高濃度的ABA。也有人認為ABA有利于植株由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變，對杏[23]的研究表明，在花芽生理分化期ABA含量上升，而形態(tài)分化期卻迅速下降。

關(guān)于IAA在成花中的作用說法不一，IAA可能在蘋果[24]的花芽分化中起促進作用；也有人認為，較低的IAA有利于花啟動和花分化發(fā)育[25]；Kinet[26]研究表明花孕育需要一定濃度的IAA，而高濃度外源IAA抑制成花。本研究中頂芽IAA含量變化不明顯，可能IAA不是龍眼成花的主要影響因素。

本研究發(fā)現(xiàn)龍眼成花需要較高的Spd和較低的Spm，Put含量高低則不是龍眼反季節(jié)成花的主要影響因素。前人也認為PAs與花芽分化關(guān)系密切[27]。Costa等[28]發(fā)現(xiàn)外源PAs可促進魯比矮生蘋果花芽分化。Fiala等[29]認為Spd是蔦尾植物花芽孕育的標志。楊洪強等[30]發(fā)現(xiàn)，在花芽生理分化期遼伏蘋果葉內(nèi)PAs中的Spd增長明顯，而此時晚熟蘋果品種青香蕉PAs變化不大，故認為PAs的增長可能是花芽分化開始的標志。

SA作為新的植物內(nèi)源激素，也被視為開花誘導因子[31-32]，表現(xiàn)為低濃度SA促進黃瓜花芽分化，但過高濃度起抑制作用。本研究發(fā)現(xiàn)適宜濃度的氯酸鉀能促進SA合成，而較高的SA能促進龍眼花芽分化，SA過低則影響成花效果。

龍眼成花是一個復雜的生理生化過程，目前人們針對氯酸鉀誘導龍眼成花的研究多集中在碳氮營養(yǎng)、5大內(nèi)源激素等方面，而PAs、SA等新型植物激素也與植物開花密切相關(guān)，卻鮮有研究涉及。此外，成花過程與蛋白質(zhì)和基因的表達直接相關(guān)，Matsumot[33]采用抑制差減雜交（SSH）方法證實經(jīng)氯酸鉀處理后的龍眼花芽和對照葉芽中存在65個差異表達的基因片段，這些基因大部分與植物開花密切相關(guān)?？傊?，要探索龍眼反季節(jié)成花的機理，今后可在其生長物質(zhì)代謝途徑、蛋白質(zhì)功能、成花控制基因等方面進行更深入的研究。

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