墨兰花芽形态分化及生理特性研究_黄洁衔.pdf

北方园艺 （）：园林花卉第一作者简介：黄洁衔（），女，硕士研究生，研究方向为观赏 植 物 种 质 资 源、遗 传 育 种 与 生 物 技 术。：责任作者：张建霞（），女，博士，副研究员，现主要从事植 物 遗 传 育 种 等 研 究 工 作。：基金项目：广东省自然科学基金资助项目（）；广州市科技计划资助项目（）。收稿日期：墨兰花芽形态分化及生理特性研究黄 洁 衔，李 腾 基，黄 紫 钦，逯 有 法，张 建 霞（华南农业大学 林学与风景园林学院，广东省森林植物种质创新与利用重点实验室，广东 广州 ）摘要：以墨兰 企剑白墨 花芽分化期的花芽和功能叶为试材，通过研究花芽分化的形态建成，分析花芽 分 化期 其功能叶 淀 粉、可溶 性 糖、可 溶 性 蛋 白 质 含 量 和 过 氧 化 氢 酶（）、过氧化物酶（）活性及内源激素的动态变化过程，以期为墨兰成花调控机理提供参考依据。结果表明：企剑白墨 花芽分化可分为个时期，未分化期、花序原基分化期、小花原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期以及合蕊柱及花粉块原基分化期。在花芽分化过程中，功能叶中淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白质含量均呈上升下降上升趋势；和 活性处于较高水平；赤霉素（）含量整体呈下降趋势，而生长素（）含量持续增加并保持稳定水平，脱落酸（）总体呈上升趋势。综上所述，碳水化合物和可溶性蛋白质的积累有利于诱导花芽形成，花芽的形态建成需要消耗大量糖分和可溶性蛋白质；高活力 和 可保障花芽分化顺利进行；低水平 和高水平 及 利于诱导花芽的发育，高含量、和 对花被片原基的分化起重要作用。关键词：墨兰；花芽分化；营养代谢；抗氧化酶；内源激素中图分类号：文献标识码：文章编号：（）墨兰（）是兰科兰属植物，其叶宽厚浓绿，花型千态万状，花香沁人心脾，花期恰逢中国传统节日春节，又称“报岁兰”，深受消费者青睐。花朵作为墨兰重要的观赏部位之一，花芽的数量和质量直接影响花卉的观赏价值。花芽分化指植物生长到一定阶段时由叶芽生理和组织状态转化为花芽生理和组织状态，随后发育为花器官雏形，即为花芽分化过程，其既是花卉植物发育的关键阶段，也是决定花芽数量和质量的基础。花芽分化不仅拥有复杂的形态建成过程，更伴随着复杂的生理生化变化过程。近年 来 大 多 数 学 者 对 蝴 蝶 兰、大 花 蕙兰、香草兰、兜兰 及国兰中的春兰 和寒兰 等兰科植物开展有关花芽分化方面的研究，主要探究花芽形态建成与成花进程中相关代谢产物含量变化的关系，结果表明兰科植株体内营养物质、抗氧化酶和内源激素等基础物质相互协作共同调控花芽分化。“墨者其名，白者其实”，作为被古往今来众多文人墨士用来吟诗作曲的对象，企剑白墨 是传统粤产墨兰中的无上上品，拥有久远的文化历史背景和不俗的花容花貌，一直以来深受人们的喜爱与欣赏。目前，随着生活质量的逐步提高，人们在精神上的追求也越来越丰富，典则俊雅的 企剑白墨 符合人们心中对高品位的追求，市场需求也随之不断地扩大，但对于墨兰花芽分化及相关代谢产物的研究较少。该研究以墨兰 企剑白墨 为试材，拟通过观测花芽分化的形态变化，分析其相关碳水化合物、可溶性蛋白质、活性、活性及内源激素的动态变化过程，以探究 企剑白墨 花芽分化期物质的变化规律，为研究墨兰成花机理与促花栽培管理提供参考依据。材料与方法 试验材料供试材料为生长健壮、大小一致的三年生墨兰 企剑白墨，花朵为玉白色素花。试验方法试验于 年 月，在中国科学院华南植物园温室大棚中进行，按照墨兰常规栽培模式进行养护管理。从月中旬花芽芽点陆续出现开始，每隔采样次，每次采集个花序，至 月完成采样。材料置于 固定液中抽气固定，随后经过脱水与透明、浸蜡与包埋、切片与粘片、染色、脱蜡、透明与封片完成石蜡切片的制作，最后显微镜观察并拍照。项目测定以离所采花芽最近的健康叶为功能叶，用液氮速冻处理冷藏。通过切片观察确定特定分化时间点，将其对应叶片样品根据不同生理指标的测定方法进行试验。淀粉和可溶性糖含量测定采用蒽酮浓硫酸法；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法；过氧化氢酶（）活性测定采用分解法，以每分钟内 减少 为个酶活力单位（）；过氧化物酶（）活性测定采用愈创木酚法，以每分钟内 增加 为个酶活力单位（）；内源激素（赤霉素、生长素、脱落酸 ）含量由江苏科特生物科技有限公司，采用酶联免疫吸附测定法检测。数据分析试验数据均用 软件进行数据计算整理，采用 软件进行数据相关性分析，新复极差法进行差异显著性检验（），利用 软件进行图表绘制。结果与分析 花芽分化时期及形态变化墨兰 企剑白墨 从营养生长期向生殖生长期转变，最终 完成 花 器 官 分 化，需 经 历 个 发 育阶段。未分化期（）：花芽芽点从假鳞茎基部腋芽处萌发，生长锥表面平滑，无明显凸起，顶端细胞排列紧凑（图）。花序原基分化期（）：该阶段是生殖生长的开始，生殖生长锥的变化是其标志。生长锥凸起，并向上伸长，呈不规则半圆形，形态学上端细胞排列密集，且体积较小，形态学下端细胞排列疏松，体积偏大。随着生长锥的伸长，其下部出现新的突起，表明花序原基在分化发育（图）。小花原基分化期（）：随着生长锥的伸长生长，其基部逐渐有新的凸起形成长圆锥形，即小花原基，此后分化发育为各朵小花（图）。花萼原基分化期（）：小花原基分化完后开始单朵小花的花器官分化发育。在小花原基的两端出现个突起，为花萼原基。萼片原基向上弯曲生长并包裹着小花原基（图）。花瓣原基分化期（）：随着萼片原基的发育，其内侧有新的突起形成，为花瓣原基。花瓣原基分化较快，在其内侧靠近花序轴出现唇瓣原基（图）。合蕊柱及花粉块原基分化期（）：随着花瓣原基的分化，在远离花序轴花瓣原基内侧出现凸起，为合蕊柱原基。合蕊柱原基逐渐伸长，体积变大，在其上部形成向内弯曲凸起的花帽原基，下部渐渐出现凸起，为蕊喙原基，花帽原基和蕊喙原基中间即为花药原基。随后花药原基膨大，唇瓣原基内侧下部也出现凸起，为柱头原基，其逐渐向蕊喙原基靠近生长。该阶段分化历时较长，至此，整个花芽分化完成（图）。花芽分化过程中营养物质含量变化 淀粉含量淀粉作为营养物质的主要贮藏形式之一。由图 可知，叶片中淀粉含量变化趋势为上升下降上升下降上升，从未分化期进入花序原基分化期淀粉含量不断升高，在花序原基分化期达第第期期 北方园艺注：未分化期；花序原基分化期；小花原基分化期；花萼原基分化期；花瓣原基分化期；合蕊柱及花粉块原基分化期；生长锥；花序原基；小花原基；花萼原基；花瓣原基；合蕊柱原基；唇瓣；柱头；花粉块；蕊喙。：；图墨兰 企剑白墨 花芽分化过程 北方园艺月月（上上）注：未分化期、花序原基分化期、小花原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱及花粉块原基分化期；不同小写字母表示差异显著（）。下同。：，；（）图墨兰 企剑白墨 花芽分化期叶片中淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质含量的变化 ，到最高值，进入小花原基分化期后，其含量下降较多，随着花萼原基的分化，淀粉含量稍微上升，在进入花瓣原基分化期时，淀粉含量下降趋势较大，随后合蕊柱及花粉块原基逐渐分化，淀粉含量快速上升。可溶性糖含量可溶性糖由淀粉降解产生，是可直接利用的养分形式之一。由图 可以看出，叶片中可溶性糖含量呈先上升后下降再上升的变化趋势，从未分化期到花萼原基分化期，可溶性糖含量呈上升趋势，随着花瓣原基的分化，其含量逐渐降至最低，进入合蕊柱及花粉块原基分化期后，其含量逐渐升高并出现最高值。可溶性蛋白质含量由图 可知，叶片中可溶性蛋白质含量变化呈上升下降上升趋势，从未分化期到小花原基分化期可溶性蛋白质含量逐渐升高，并达到最高值，随着花萼原基和花瓣原基的分化其含量逐渐下降至最低值，进入合蕊柱及花粉块原基分化期后，其含量增加。花芽分化过程中 和 活性变化由图可知，叶片中过氧化氢酶（）活性呈上升趋势，从未分化期到合蕊柱及花粉块原基分 化 期 活 性 持 续 升 高，并 达 到 峰 值（图）。过氧化物酶（）活性呈现先升高后略微下 降 再 升 高 的 变 化 趋 势，随 着 花 芽 分 化，活性逐渐上升，而在花萼原基分化时 活性稍 微 下 降，随 后 逐 渐 增 加，并 达 到 最 高 值（图）。花芽分化过程中内源激素变化由图可知，叶片中赤霉素（）含量呈先下降后上升再下降趋势，从未分化期进入花序原基分化期含量剧烈下降，随着花芽分化的进行，含量逐渐上升至花萼原基分化期并达到峰值，随后又逐渐下降至花芽分化完成（图）。生长素（）含量随着花芽的分化逐渐升高，并第第期期 北方园艺图墨兰 企剑白墨 花芽分化期叶片中 和 活性的变化 图墨兰 企剑白墨 花芽分化期叶片中内源激素含量的变化 处于平稳变化趋势（图）。脱落酸（）在花芽分化初期含量略微升高但处于较低水平，在进入花萼原基分化期则逐渐升高，在花瓣原基分化期达到最高值，随即呈下降趋势（图）。讨论与结论随着芽原基从营养生长期向生殖生长期发生转变，花芽分化进入了复杂的生理生化和形态变化的分化过程。弄清花芽形态变化及生理变化对植株的栽培管理具有重要意义。该研究运用石蜡切片法，将墨兰 企剑白墨 花芽分化时期分为个时期：未分化期、花序原基分化期、小花原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期以及合蕊柱 及 花 粉 块 原 基 分 化 期。与 寒 兰、文 心兰、蝴蝶兰、竹叶兰、黄花美冠兰 等的花芽分化时期划分类似。植物在花芽分化过程中需要消耗大量营养物质，作为重要基础物质的碳水化合物和可溶性蛋白质，其积累与花芽分化密切相关。碳水化合物包括淀粉和可溶性糖，在植物中淀粉常作为主要的储藏性营养物质，在花芽分化时淀粉可水解为可溶性糖供花芽利用，且淀粉的降解有利于花瓣分化与发育生长。钟晓红等 对奈李花芽分化进行研究，发现叶片中可溶性糖在生理生北方园艺月月（上上）化期表达水平最高，但进入形态分化期随即降至最低，说明奈李在花芽形态建成过程需要消耗大量糖分。该研究发现花芽进入分化期后叶片中碳水化合物含量增加，进入小花原基分化期后淀粉表达水平较低，在花瓣原基分化期淀粉和可溶性糖呈最低水平，分化后期有所回升，同时发现可溶性糖含量始终高于淀粉含量，说明碳水化合物的积累有利于诱导 企剑白墨 花芽形成，并且花瓣原基的分化需要消耗大量碳水化合物。可溶性蛋白质是花器官形态建成的物质基础，植物体内一些蛋白酶将组合蛋白分解为大量可溶性蛋白质供花芽发育。常钟阳等 研究发现德国鸢尾顶芽中可溶性蛋白质含量在花芽分化前期呈上升趋势，到分化中后期含量逐渐减少，蝴蝶兰、杂交兰 黄金小神童、百合 中可溶性蛋白质的变化趋势与之相似；而寒兰 叶片中可溶性蛋白质含量与之相反，呈先下降后上升，说明可溶性蛋白质在不同植物中变化趋势存在差异。该研究发现，叶片中可溶性蛋白质除了在花萼原基和花瓣原基分化期水平较低，在其它分化时期表达水平均较高，表明在 企剑白墨 中可溶性蛋白质的持续增加有利于花芽发育，当花芽进入形态分化后，大量可溶性蛋白质由叶片转进花芽，以满足花器官的形态建成。抗氧化酶是植物体内的重要保护酶，在植物遭受逆境时，为避免体内活性氧积累导致一系列氧化胁迫现象发生，过氧化氢酶（）和过氧化物酶（）提高活性而使活性氧被清除，从而保障细胞内氧自由基的产生和消除处于动态平衡状态，对植物进行正常的代谢活动、生长发育具有重要意义，。和 分别与植物的抗逆性和抗病性相关 ，同时发现 参与成花诱导因子乙烯的生物合成。该试验结果表明在墨兰花芽分化过程中，叶片中 和 活性呈上升趋势，并在合蕊柱及花粉块原基分化期达到最大值，说明在新陈代谢旺盛的花芽分化期，高活力的 和 可以更好清除生物自由基，并促进花芽分化顺利进行。西红花在花芽分化过程中，叶片 和 活性也呈逐渐递增状态；而杂 交兰 黄金小神童 叶片 和 活性随花芽分化进程呈先下降后上升的趋势，活性在小花原基分化期降至最低，活性却在花萼原基分化期水平最低；在碗莲莲叶中 活 性 随 着 花 芽 的 分 化 而 逐 渐 增 强，活性也呈上升趋势，并在花萼原基分化期达到峰值后下降。众多学者研究结果表明在不同植物不同花芽分化时期酶活性有较大差异。赤霉素（）在成花诱导中的作用不太明确，部分学者认为 参与成