葉用萵苣高溫抽薹過(guò)程中莖長(zhǎng)和花芽分化的觀察

李秉妍，張夢(mèng)佳，李 凡，韓瑩琰，劉超杰，范雙喜，郝敬虹

(北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/植物生產(chǎn)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，北京 102206)

葉用萵苣(LactucasativaL.)，俗稱生菜，是菊科萵苣屬萵苣種中的以葉片為產(chǎn)品器官的葉用類型蔬菜，其葉片形成期需要適宜的冷涼氣候，生長(zhǎng)適宜的溫度約為15到20 ℃[1]，當(dāng)生長(zhǎng)溫度超過(guò)30 ℃時(shí)，很容易出現(xiàn)先期抽薹，會(huì)提前進(jìn)入生殖生長(zhǎng)期，甚至?xí)霈F(xiàn)生長(zhǎng)不良的狀況，如干燒邊、大面積腐爛等。

抽薹是在花芽分化過(guò)程中途開(kāi)始，受到溫度和日照長(zhǎng)度等環(huán)境變化刺激，由分化的花芽發(fā)育起來(lái)而從蓮座葉從中抽出花薹，從而引起植株變高的現(xiàn)象[2-4]，最終使得植株開(kāi)花結(jié)種，在花芽分化以后，花莖從葉叢中伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的現(xiàn)象，是進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的形態(tài)標(biāo)志[5-6]。隨著全球氣候變暖以及周年供應(yīng)的需求，葉用萵苣種植業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。高溫逆境對(duì)葉用萵苣的影響更加突出[7]。葉用萵苣屬于“非低溫春化型”蔬菜，屬于種子感應(yīng)型植物，高溫環(huán)境對(duì)葉用萵苣從種子發(fā)芽到花芽分化前以及到葉用萵苣的花芽形成都有涉及，進(jìn)而影響到抽薹[8]?！胺堑蜏卮夯汀敝参锏某檗放c否與積溫緊密相關(guān)。在連續(xù)高溫下，積溫達(dá)到一定程度，抽薹現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生，對(duì)光照沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，氣溫越高抽薹現(xiàn)象越早[9]。

近10年來(lái)，研究者對(duì)蔬菜類的花芽分化觀察研究主要在“低溫春化型”蔬菜上，如白菜[10]、甘藍(lán)等，對(duì)于“非低溫春化型”的蔬菜(如葉用萵苣)花芽分化時(shí)期的觀察研究還比較少。本研究通過(guò)田間觀察篩選到耐抽薹和易抽薹葉用萵苣品種，在前期對(duì)易抽薹葉用萵苣高溫抽薹進(jìn)程觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)耐抽薹葉用萵苣高溫抽薹過(guò)程中莖長(zhǎng)和花芽分化進(jìn)行分析，了解不同品種葉用萵苣抽薹期的差異，為今后探討葉用萵苣高溫抽薹的機(jī)理提供品種支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存的耐抽薹葉用萵苣品種GB-4。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料處理 試驗(yàn)于2017年7—10月在北京農(nóng)學(xué)院玻璃溫室進(jìn)行。取100粒選取大小一致、籽粒飽滿的種子，去離子水浸泡1.5～2.0 h，放入鋪有一層濾紙的培養(yǎng)皿，倒入適量去離子水，在15 ℃、黑暗狀態(tài)下催芽；待種子露白，挑選根露白、萌發(fā)一致的種子，播種于72孔穴盤(pán)，待幼苗長(zhǎng)至四葉一心時(shí)將植株分苗移栽到直徑為15 cm的營(yíng)養(yǎng)缽中，所用基質(zhì)配比為草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1；待到植株生長(zhǎng)至六葉一心時(shí)，挑選生長(zhǎng)一致且生長(zhǎng)情況良好的植株，放入智能人工生長(zhǎng)箱中培養(yǎng)。

將植株分為高溫處理組和常溫對(duì)照組。高溫生長(zhǎng)條件，設(shè)置溫度為33 ℃/25 ℃(日/夜)；常溫生長(zhǎng)條件，設(shè)置溫度為20 ℃/13 ℃(日/夜)。兩組光周期14 h/10 h(日/夜)，相對(duì)濕度60%±5%，光照強(qiáng)度12 000 lx/0 lx，常規(guī)栽培管理。高溫處理后16、24、32、40、48、64 d分別從高溫組和對(duì)照組取樣，取樣部位為莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)，將花芽放入FAA固定液中(FAA固定液：38%甲醇5 mL，冰醋酸5 mL，50%乙醇90 mL)固定，4 ℃保存用于花芽分化觀察，同時(shí)測(cè)量莖長(zhǎng)。共3次重復(fù)，每次重復(fù)取樣6株。

1.2.2 莖長(zhǎng)測(cè)量方法 用直尺測(cè)量幼苗根莖處至花芽的長(zhǎng)度，并記錄。

1.2.3 石蠟切片方法 常規(guī)石蠟切片方法，番紅-固綠對(duì)染法：固定—7級(jí)脫水—二甲苯透明—浸蠟—包埋—切片—粘片—脫蠟—番紅、固綠染色—保存。切片厚度為10 μm，顯微鏡觀察并照相。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，采用OriginPro9.0軟件作圖，每處理3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉用萵苣高溫抽薹過(guò)程中莖長(zhǎng)的變化

由圖1可以看出，常溫條件下，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，莖長(zhǎng)變化不明顯。高溫生長(zhǎng)條件下，莖長(zhǎng)快速伸長(zhǎng)，第16天，高溫條件下莖長(zhǎng)比常溫條件下高約18%，之后隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，高溫條件下的莖長(zhǎng)伸長(zhǎng)速度加快。在第32天，高溫條件下的莖長(zhǎng)比常溫下高約57%，差異極顯著(P≤0.01)。

注：**表示達(dá)到1%的顯著水平，*表示達(dá)到5%的顯著水平。Note：**indicates significant difference at 1% level, *indicates significant difference at 5% level.圖1 葉用萵苣高溫處理過(guò)程中莖長(zhǎng)的變化Fig.1 Change of stem length of lettuce treated by high temperature

2.2 葉用萵苣高溫抽薹過(guò)程中花芽分化的變化

葉用萵苣GB-4在常溫的生長(zhǎng)條件下花芽的變化見(jiàn)圖2。從第16天一直至第56天，生長(zhǎng)錐始終明顯突起，呈圓錐狀，被包圍在葉原基的中間，前后并未出現(xiàn)較大的明顯變化。隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，在第64天之后，生長(zhǎng)錐頂端較之前有明顯的突起狀態(tài)，開(kāi)始變寬變平，初步表現(xiàn)出花芽分化的跡象。整個(gè)過(guò)程處于花芽未分化時(shí)期。在常溫的生長(zhǎng)條件下，耐抽薹的葉用萵苣GB-4第64天才有了花芽分化的跡象。

高溫處理后，葉用萵苣GB-4第16天，生長(zhǎng)錐有明顯的突起，呈圓錐狀，隨生長(zhǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，生長(zhǎng)點(diǎn)逐漸開(kāi)始變寬變大，第32天時(shí)，頂端變?yōu)楸馄綘?，進(jìn)入花芽分化起始期。第40天，花序的基部向上凸起，生長(zhǎng)點(diǎn)四周形成凸起，分化出總苞原基，進(jìn)入總苞鱗片分化初期，第64天分化出總苞片。

注：圖中A1、B1、C1、D1、E1、F1為對(duì)照組第16天、第32天、第40天、第48天、第56天、第64天；A2、B2、C2、D2、E2、F2為高溫處理組第16天、第32天、第40天、第48天、第56天、第64天，標(biāo)尺為100 μm。Note: A1，B1，C1，D1，E1，F(xiàn)1 is 16，32，40，48，56，64 days in normal temperature；A2，B2，C2，D2，E2，F(xiàn)2 is 16，32，40，48，56，64 days in high temperature , Ruler is 100 μm.圖2 葉用萵苣高溫組與對(duì)照組莖尖花芽分化的對(duì)比Fig.2 The comparison of the flower bud differentiation of lettuce in high temperature group and control

3 討 論

植物的抽薹受多種內(nèi)外因素的調(diào)控，表現(xiàn)型和基因型之間存在復(fù)雜的關(guān)系，除光照、溫度等環(huán)境因素調(diào)控以外，影響葉用萵苣花芽分化的內(nèi)因極其復(fù)雜，其中包括各種碳水化合物、可溶性蛋白等[9]。此外，內(nèi)源激素是調(diào)控植物花芽分化的重要物質(zhì)，艾星梅等人研究發(fā)現(xiàn)，激素含量及比例都會(huì)影響花芽分化，如赤霉素、生長(zhǎng)素促進(jìn)葉用萵苣抽薹，多效唑、矮壯素可以抑制抽薹，ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/IAA、ZR/GA3比值的升高有助于花芽分化[11]。本試驗(yàn)主要探究高溫對(duì)葉用萵苣抽薹形態(tài)變化的影響。

菊科植物花芽分化主要分為以下7個(gè)時(shí)期：花芽未分化期、生長(zhǎng)點(diǎn)肥大期、總苞鱗片分化初期、總苞鱗片分化終期、小花原基分化初期、小花原基分化終期、花冠形成期[12]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，高溫處理后的葉用萵苣在花芽未分化期，莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)呈圓錐狀，隨著時(shí)間的變化，逐漸變扁平，分化成花托，此時(shí)花序基部向上凸起；花托外邊緣逐漸分化出總苞片，這與李風(fēng)童等[12]的研究結(jié)果相似。之后總苞片會(huì)包裹花序，逐漸分化出花瓣等花器官。而常溫處理的葉用萵苣直到第64天才有了抽薹的跡象。結(jié)合莖的快速抽長(zhǎng)，可以明確高溫對(duì)葉用萵苣的花芽分化有很明顯的促進(jìn)作用。

葉用萵苣常因夏季高溫引起先期抽薹現(xiàn)象，嚴(yán)重影響食用品質(zhì)，使得周年生產(chǎn)困難，難以滿足消費(fèi)者需求。目前，本課題組采用易抽薹品種開(kāi)展葉用萵苣高溫抽薹的機(jī)理研究，取得一定的進(jìn)展，本研究通過(guò)對(duì)葉用萵苣耐高溫抽薹品種GB-4的觀察分析，初步了解葉用萵苣花芽分化和莖長(zhǎng)的形態(tài)學(xué)變化?？梢詾榻窈笊钊胩接懭~用萵苣高溫抽薹的相關(guān)機(jī)制提供耐抽薹品種加以驗(yàn)證。