春化有效積溫對結(jié)球甘藍(lán)春化相關(guān)物質(zhì)的影響

栗延茹， 于錫宏， 蔣欣梅， 馬啟友， 連子豪

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150030；2.黑龍江省寶清縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江寶清 155600)

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2014—2015年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施中心和農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，為2年重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)材料為早熟結(jié)球甘藍(lán)品種8398和中熟結(jié)球甘藍(lán)品種京豐一號，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 播種育苗與春化處理 將試驗(yàn)材料播種于育苗盤中，待1～2張真葉時(shí)進(jìn)行分苗，在整個(gè)育苗期間對幼苗所處狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持結(jié)球甘藍(lán)生長的環(huán)境溫度白天不低于(25±1) ℃，夜間不低于(17±1) ℃，苗期正常管理，當(dāng)長至7張真葉時(shí)，取大小一致的幼苗進(jìn)行春化處理，處理溫度分別為平均7 ℃[晝/夜(9±1) ℃/(5±1) ℃]、11 ℃[晝/夜為(13±1) ℃/(9±1) ℃]、15 ℃[晝/夜為(17±1) ℃/(13±1) ℃]，光照時(shí)長12 h，光照度4 000 lx，為保證光照一致，定時(shí)調(diào)換擺放位置，植株完成春化，即觀察到花芽分化臨界期[8]時(shí)停止處理，以上各處理代碼分別為T7、T11、T15。本試驗(yàn)對照溫度(CK)設(shè)為19 ℃[晝/夜為(21±1) ℃/(17±1) ℃]。

1.2.2 春化結(jié)束期的確定 利用OLYMPUS SZH-IL-LD BO71型實(shí)物解剖顯微鏡(60倍)來觀察確定各處理植株通過春化的具體時(shí)間[9]。處理時(shí)間為植株完成春化為止，即觀察到花芽分化臨界期(花芽分化臨界期表現(xiàn)為生長錐逐漸突起變平加寬，其體積和表面積都增大，葉原基幾乎包裹不住，在葉原基內(nèi)側(cè)出現(xiàn)突起痕跡)。

1.2.3 春化有效積溫基數(shù)與有效積溫的計(jì)算 筆者所在實(shí)驗(yàn)室前期研究確定出甘藍(lán)春化有效積溫的基數(shù)為24 ℃(即所謂的春化相對零度)，各個(gè)春化溫度與24 ℃之間的差值為春化有效溫度，當(dāng)春化有效溫度達(dá)到一定量時(shí)則完成春化，這就是春化有效積溫。因此，綠體的植株每天春化有效溫度分別為17、13、9、5 ℃，春化有效積溫(℃)=每天春化有效溫度×完成春化天數(shù)。

1.2.4 相關(guān)指標(biāo)測定 不同處理的結(jié)球甘藍(lán)植株放入光照培養(yǎng)箱的當(dāng)天開始第1次取樣，春化過程中取樣5次，最后在完成春化當(dāng)天再取1次樣，共取樣7次，取樣間隔時(shí)間根據(jù)綠體春化完成的時(shí)間來確定。根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)得出如下取樣方案：結(jié)球甘藍(lán)8398于7張真葉期在7、11、15 ℃春化溫度處理時(shí)完成春化的時(shí)間分別為27.0、37.0、53.3 d，為此，處理T7、T11、T15間隔取樣的時(shí)間分別為5、7、10 d；結(jié)球甘藍(lán)京豐一號于7張真葉期在7、11、15 ℃春化溫度處理時(shí)完成春化的時(shí)間分別為39.0、50.3、72.0 d，為此，處理T7、T11、T15間隔取樣的時(shí)間分別為7、10、14 d，取樣時(shí)每次取靠近植株莖尖的 1～4 張真葉，切碎混合后隨機(jī)取樣進(jìn)行各種生理生化指標(biāo)的測定，試驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。其中可溶性糖含量測定采用改進(jìn)的蒽酮法[10]，可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用改進(jìn)的考馬斯亮藍(lán)G-250法[11]，硝酸還原酶(NR)活性測定采用離體法[10]，酯酶活性(EST)測定參照文獻(xiàn)[11]的方法。方差分析采用新復(fù)極差(SSR)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)球甘藍(lán)不同春化處理下的春化有效積溫

同一品種在不同春化溫度時(shí)，春化有效積溫差異不顯著；不同品種在同一春化溫度時(shí)，春化有效積溫表現(xiàn)為8398低于京豐一號，8398品種在T7處理下春化有效積溫為(459.0±9.8) ℃，而京豐一號T7處理下春化有效積溫為(663.0±17.0) ℃，說明8398要求的春化有效積溫明顯低于京豐一號，由此推測中熟品種要求的春化有效積溫較高(表1)。

表1 結(jié)球甘藍(lán)不同春化處理下的春化有效積溫

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 春化有效積溫對結(jié)球甘藍(lán)春化過程中可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

由圖1至圖4可知，不同春化溫度處理時(shí)，隨著春化有效積溫的不斷增加，3個(gè)處理可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均明顯上升，T7上升幅度最大，T11次之，T15幅度最小，并且達(dá)到最大值時(shí)也同樣是T7最大，T11次之，T15幅度最小。

隨著春化有效積溫的不斷增加，處理植株幼苗體內(nèi)可溶性糖含量和可溶性蛋白含量明顯升高，在植株春化作用結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值，而CK植株幼苗體內(nèi)可溶性糖含量呈逐漸下降的趨勢，可溶性蛋白含量則呈緩慢的上升趨勢，并且含量都明顯低于處理植株(圖1至圖4)；由此推測，結(jié)球甘藍(lán)體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白的大量積累有利于其通過春化。

2.3 春化有效積溫對結(jié)球甘藍(lán)春化過程中NR和EST活性的影響

由圖5至圖8可知，不同春化溫度處理時(shí)，隨著春化有效積溫的不斷增加， 3個(gè)處理硝酸還原酶活性和酯酶活性均明顯上升，T7上升幅度最大，T11次之，T15幅度最小，并且達(dá)到最大值時(shí)也同樣是T7最大，T11次之，T15幅度最小。

春化初期，硝酸還原酶活性和酯酶活性無明顯變化，隨著春化有效積溫的不斷增加，達(dá)到一定量(8398春化有效積溫達(dá)到300 ℃左右，而京豐一號達(dá)到400 ℃左右)時(shí)，幼苗體內(nèi)硝酸還原酶活性和酯酶活性才開始大幅度提高，并在春化完成時(shí)達(dá)到最大值，而CK植株則呈緩慢的上升趨勢，并且活性明顯低于處理植株(圖5至圖8)。

3 結(jié)論與討論

成花過程是植物個(gè)體發(fā)育的重要環(huán)節(jié)，而植物成花誘導(dǎo)過程則是植物個(gè)體發(fā)育的核心問題之一[4]。根據(jù)對春化作用的研究，目前對于春化作用的完成主要以植物主莖生長點(diǎn)的形態(tài)變化的早晚——花芽分化為基本標(biāo)記[12]。筆者認(rèn)為植株春化有效積溫增加的過程與其體內(nèi)生理代謝相關(guān)，所以對可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、相關(guān)酶活性3個(gè)植物生命活動(dòng)中比較重要的方面與結(jié)球甘藍(lán)春化有效積溫的關(guān)系作以探討， 以明確結(jié)球甘藍(lán)春化有效積溫與春化作用或春化啟動(dòng)的關(guān)系。

本研究發(fā)現(xiàn)，同一品種結(jié)球甘藍(lán)在春化有效積溫增加過程中，其植株幼苗體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白含量變化一致，先持續(xù)上升，分別于春化有效積溫增加結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值；NR活性和EST活性變化一致，在春化初期不明顯，當(dāng)春化有效積溫達(dá)到一定閾值時(shí)，酶活性才開始急劇升高，在春化有效積溫增加結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值，并于春化有效積溫增加結(jié)束時(shí)完成春化。中熟品種在春化有效積溫較高時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)才達(dá)到最大值并通過春化。本試驗(yàn)春化完成時(shí)各指標(biāo)的變化與前人研究[13-16]相符合。根據(jù)研究結(jié)果推測，同一品種具有相同的春化有效積溫，不同品種間相比，熟性越晚要求春化有效積溫越高。因此，不難看出春化有效積溫確定的正確性及重要性，以往研究春化對生理指標(biāo)造成的影響都是以天數(shù)為計(jì)算單位，過于籠統(tǒng)和模糊，而本研究中春化有效積溫涉及到具體溫度，這為以后研究春化作用提供了更好的基礎(chǔ)。

本研究表明，早熟品種8398和中熟品種京豐一號在7張真葉期時(shí)，不同春化溫度處理下春化有效積溫量差異不顯著，中熟品種比早熟品種要求春化有效積溫量高，可溶性糖含量和可溶性蛋白含量在春化處理過程中表現(xiàn)為逐漸增加，并在春化結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值；NR和EST活性表現(xiàn)為春化初期無明顯變化，但隨著春化有效積溫的增加，其活性開始急劇增加，并于春化結(jié)束時(shí)達(dá)到峰值。

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