香草蘭花芽分化期葉片內(nèi)源激素含量的變化

莊輝發(fā) 顧文亮 王輝 羅明豐 趙青云 朱自慧 邢詒彰 宋應(yīng)輝

摘 要 以香草蘭花芽分化期葉芽、混合花芽和花芽的功能葉為對(duì)象，對(duì)功能葉內(nèi)源植物激素含量變化及其差異進(jìn)行探討。結(jié)果表明，在香草蘭花芽分化過程中，生長(zhǎng)素IAA具有促進(jìn)花芽分化的作用，玉米素核苷Z(yǔ)R和赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，脫落酸ABA具有先促后抑的作用。

關(guān)鍵詞 香草蘭 ；花芽分化 ；內(nèi)源激素

中圖分類號(hào) S573 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.03.004

Abstract Functional leaves of leaf bud， mixed bud and floral bud of Vanilla （Vanilla planifolia Andrews） during the period of flower bud differentiation were observed to analyze their changes and differences in endogenous hormone content. The results showed that IAA could promote flower bud differentiation of vanilla， that ZR and GA could inhibit the flower bud differentiation， and that ABA could promote first and then inhibit the flower bud differentiation.

Keywords Vanilla planifolia Andrews ； flower bud differentiation ； Endogenous hormones

香草蘭（Vanilla planifolia Ames）是蘭科香草蘭屬的多年生熱帶藤本攀緣植物，有“食品香料之王”的稱譽(yù)。香草蘭作為高檔配香原料，被廣泛用于制作糕點(diǎn)、茶葉、酒和香水等[1]。國(guó)際上香草蘭產(chǎn)品供不應(yīng)求，在中國(guó)僅海南、云南和廣東等熱帶地區(qū)有種植，產(chǎn)業(yè)小但取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。目前，生產(chǎn)上出現(xiàn)花芽日益減少的現(xiàn)象，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量降低，影響了香草蘭產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

植物花芽分化是指植物生長(zhǎng)由葉芽狀態(tài)轉(zhuǎn)化為花芽狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)育為花器官原基雛形的過程[3]，這一過程轉(zhuǎn)變包含著形態(tài)學(xué)和生理學(xué)的復(fù)雜變化和多種因素的影響。內(nèi)源激素是花芽分化的關(guān)鍵，養(yǎng)分是花芽分化的基礎(chǔ)，基因表達(dá)是花芽分化的途徑[4]。研究表明，IAA對(duì)花芽分化的作用還未有定論，ZR具有促進(jìn)花芽分化的作用，GA具有抑制花芽分化的作用，ABA具有促進(jìn)花芽分化的作用[5]。促花和抑花物質(zhì)間的比例關(guān)系，也是影響花芽分化的重要因素，CTK/GA比例高可以促進(jìn)花芽分化[6-7]。

至今，香草蘭花芽分化方面的研究報(bào)道較少，僅針對(duì)香草蘭花芽分化期糖類物質(zhì)累積及礦質(zhì)元素變化做了初步研究[8-9]。本研究擬通過分析功能葉內(nèi)源植物激素在香草蘭花芽分化過程中的變化特征，為香草蘭促花栽培措施提供理論依據(jù)和技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料來自海南省萬寧市香料飲料研究所試驗(yàn)示范基地，為正常開花2 a以上的‘熱引3號(hào)香草蘭植株，種植方式為標(biāo)準(zhǔn)化遮蔭棚栽培，以牛糞為主要施用肥料，年施用量為135 m3/hm2，磷、鉀肥為輔，分2次追施。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與采樣方法

選擇長(zhǎng)勢(shì)良好且大小一致的香草蘭植株，選取花芽分化不同階段的香草蘭葉芽（Vegetative-Bud，以下簡(jiǎn)稱V-Bud）、混合花芽（Mixed-Bud，以下簡(jiǎn)稱M-Bud）和花芽（Reproductive-Bud，以下簡(jiǎn)稱R-Bud）旁的葉片作為功能葉。通過觀測(cè)香草蘭花芽分化期芽體組織分化過程，將花芽分化周期劃分為6個(gè)時(shí)期，分別為花芽特征分化期（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）。在香草蘭花芽分化的6個(gè)時(shí)期中分別采集花芽、混合花芽和葉芽旁的功能葉各6個(gè)待測(cè)樣品，將采取的葉子用液氮快速冷凍后放入-80℃超低溫冰箱中貯存。

1.2.2 內(nèi)源激素含量的測(cè)定方法

采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）測(cè)定香草蘭功能葉中生長(zhǎng)素（IAA）、玉米素核苷（ZR）、赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）的含量，測(cè)定試劑盒為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生產(chǎn)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 2010軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖表，采用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)源激素含量的變化

2.1.1 內(nèi)源激素 IAA含量的變化

內(nèi)源激素IAA含量的變化見圖1。由圖1可知，在香草蘭花芽分化過程中，花芽分化初期（Ⅱ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花序分化初期（Ⅳ）和花序分化中期（Ⅴ）葉芽功能葉、花芽功能葉的IAA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和葉芽功能葉在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）無顯著差異；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）葉芽功能葉、混合花芽功能葉和花芽功能葉的IAA含量均無顯著差異。葉芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達(dá)到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的IAA含量高出近1倍，而后逐漸下降。

2.1.2 內(nèi)源激素ZR含量的變化

內(nèi)源激素ZR含量的變化見圖2。由圖2可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花序分化初期（IV）、花序分化中期（V）、花分化初期（VI）葉芽功能葉和花芽功能葉的ZR含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在花分化初期（Ⅵ）無顯著差異；在花芽分化中期（Ⅲ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ZR含量呈無顯著差異，但葉芽功能葉和混合花芽功能葉間呈差異顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能葉、葉芽功能葉和花芽功能葉之間無顯著差異。葉芽功能葉的ZR含量，在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值，且比花芽功能葉的ZR含量高出9倍，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的ZR含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值且比花芽功能葉的ZR含量高出7倍，而后逐漸下降；花芽功能葉的ZR含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降。

2.1.3 內(nèi)源激素GA含量的變化

內(nèi)源激素GA含量的變化見圖3。由圖3可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）、花分化初期（Ⅵ）葉芽功能葉和花芽功能葉的GA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在花序分化中期（Ⅴ）無顯著差異；在花芽分化中期（Ⅲ）葉芽功能葉和花芽功能葉的GA含量無顯著差異，但花芽功能葉和混合花芽功能葉間呈差異顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能葉、葉芽功能葉和花芽功能葉之間無顯著差異。葉芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的GA含量低很多，而后逐漸下降。

2.1.4 內(nèi)源激素ABA含量的變化

內(nèi)源激素ABA含量的變化見圖4。由圖4可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ABA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在在花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）差異不顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ABA含量呈無顯著差異，但花芽功能葉和混合花芽功能葉間差異顯著。葉芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花芽分化中期（Ⅲ）達(dá)到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花芽分化初期（Ⅱ）達(dá)到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的ABA含量高很多，而后逐漸下降。

2.2 內(nèi)源激素IAA、ZR、GA、ABA之間的相關(guān)性分析

內(nèi)源激素含量間的相關(guān)性分析（表1）表明：內(nèi)源激素ZR、GA與IAA，GA、ABA與ZR，GA與ABA呈正相關(guān)關(guān)系，其中ZR與GA呈極顯著正相關(guān)，IAA與ZR呈顯著正相關(guān)，其它含量間的相關(guān)關(guān)系不顯著；IAA與ABA呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討論與結(jié)論

生長(zhǎng)素ⅠAA在花芽分化中的作用，一直以來都爭(zhēng)議不斷，部分觀點(diǎn)認(rèn)為，具有抑制花芽分化的作用。但王世平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，低含量的IAA對(duì)蘋果花芽分化具有促進(jìn)作用。Williams等[11]研究發(fā)現(xiàn)，用IAA對(duì)蘋果進(jìn)行蔬果，能夠促進(jìn)蘋果花芽分化。王姍等[12]研究發(fā)現(xiàn)，IAA具有抑制鳳梨花芽分化的作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在花序分化初期（Ⅳ）功能葉需要較高含量的IAA促進(jìn)香草蘭花芽分化，因此IAA對(duì)香草蘭而言是促花激素，但I(xiàn)AA與ZR相關(guān)性呈顯著正相關(guān)，ZR含量的大小對(duì)IAA促花效果具有影響作用。

玉米素核苷Z(yǔ)R能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂，防止核酸酶和蛋白酶的產(chǎn)生，促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)在植物體內(nèi)的積累。曹尚銀等[13]研究發(fā)現(xiàn)，ZR具有促進(jìn)蘋果花芽分化的作用。鄭凱等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在空氣鳳梨分蘗芽發(fā)育過程中的ZR含量逐漸降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，香草蘭花芽分化期葉芽和混合花芽功能葉的ZR含量高于花芽功能葉，因此ZR對(duì)香草蘭而言是抑花激素。ZR與GA呈極顯著正相關(guān)，GA含量的大小對(duì)ZR抑花效果具有較強(qiáng)的影響作用。

很多實(shí)驗(yàn)表明，赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，是一種抑花激素[15-17]。梁武元等[18]研究發(fā)現(xiàn)，荔枝結(jié)果枝老熟后，GA含量降低才開始分化花芽。鄧烈[19]研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)割和控水等技術(shù)措施能明顯促進(jìn)花芽分化，同時(shí)降低結(jié)果枝GA含量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，香草蘭花芽分化期葉芽和混合花芽功能葉的GA含量高于花芽功能葉，因此GA對(duì)香草蘭而言是抑花激素。

脫落酸ABA在大多數(shù)研究結(jié)果里具有促進(jìn)花芽分化的作用，是一種重要的促花激素。吳尚等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在文冠果花芽分化的過程中，ABA含量的多少?zèng)Q定能否正常成花。牛輝陵等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在棗的花芽分化過程中，需要較高含量的ABA。本試驗(yàn)結(jié)果表明，香草蘭花芽分化期葉芽、混合花芽和花芽功能葉的ABA含量都處于較高的水平，具有明顯的先促后抑的特征，因此ABA在香草蘭花芽分化過程中前期具有促進(jìn)花芽形成的作用，后期具有抑制花芽形成的作用。

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