不同外源激素對香草蘭花芽分化的影響

王輝+顧文亮+莊輝發+趙青云+朱自慧+宋應輝

摘 要 為探究香草蘭花芽分化調控措施及相關機理，在花芽分化前期，以分別噴施細胞分裂素（6-BA）、脫落酸（ABA）、生長素（IAA）和赤霉素（GA）為處理，以清水為對照，分析各處理條件下功能葉內源激素和營養物質含量變化，并統計各處理對花芽分化率的影響。結果表明：6-BA和ABA處理均能增加功能葉中玉米素核苷（ZR）和ABA含量，提高其在花芽分化過程中的蛋白質、可溶性糖和淀粉含量；IAA處理能提高花芽分化中后期功能葉IAA、ABA、ZR和 GA含量，卻降低整個分化過程中蛋白質、可溶性糖和淀粉的含量；GA處理降低了ZR和ABA含量，對蛋白質和淀粉含量影響不大；除GA處理外，6-BA、ABA、IAA處理均在一定程度上提高了花芽分化率，以6-BA最為顯著，可參考在生產上施用。

關鍵詞 香草蘭 ；花芽分化 ；外源激素 ；內源植物激素

中圖分類號 Q946.885 文獻標志碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.11.015

Abstract To investigate the regulation measures on vanilla flower bud formation and related mechanism， the plants were sprayed with water（CK）， 6-Benzylaminopurine（6-BA）， abscisic aci（ABA）， auxin（IAA） and gibberellin（GA）individually before the onset of floral induction. The results showed that the treatment of 6-BA increased the contents of zeatin riboside（ZR）， ABA ， protein， soluble sugar and starch of functional leaves ， and so did the treatment of ABA. The treatment of IAA increased the hormone contents of IAA， ABA， ZR and GA in the late stages of floral differentiation， but it reduced the contents of protein， soluble sugar and starch at full flowering stage. Spraying GA reduced the contents of ZR and GA. The treatments of 6-BA， ABA， IAA could enhance the ratio of flower bud formation， 6-BA treatment got the most significant effect， which could be applied in production.

Keywords Vanilla planifolia Andrews ； Flower bud differentiation ； Plant external hormones ； Endogenous plant hormones

香草蘭（Vanilla planifolia Andrews）是蘭科（Orchidaceae）香草蘭屬（Vanilla）多年生熱帶藤本植物。其鮮豆莢加工后被廣泛用于調制各種高級香煙、名酒、特級茶葉、高檔香水和糕點，被譽為“天然食品香料之王”。全世界香草蘭總面積約8萬hm2，鮮豆莢年產量約9 000 t[1]。我國海南、云南和四川等地均有一定面積的種植。

作為熱帶地區附加值較高的作物之一，產量不穩定在一定程度上制約了香草蘭產業的快速發展。有研究表明，相對于授粉成功率、保莢率和單莢重等產量構成因素，花芽分化對香草蘭產量的影響是最大、最實際的[2]。因此，不少科研工作者開展了相關研究，對香草蘭花芽分化時期、過程中物質累積和內源激素變化等生理特性做了探討和分析[3-4]，而關于其花芽分化調控的研究尚未見報道。本文擬通過研究不同外源激素對香草蘭花芽分化及相關生理生化特性的影響，以期為探索促花栽培措施提供理論依據和技術方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在中國熱帶農業科學院香料飲料研究所高龍試驗基地進行，供試植株為2012年定植的‘熱引3號香草蘭，所有供試的香草蘭植株均為蔭蔽條件下露地栽培。

1.2 方法

1.2.1 處理與采樣

設3個試驗小區，各小區內隨機設置處理，每個處理選30株（15條攀緣柱）長勢良好、大小一致的香草蘭為供試植株，每株標記8～10個節間為取樣和觀測莖段，于2015年12月4日（花芽分化前）進行不同外源激素噴施處理。處理1（T1）噴施100 mg/L的6-BA（T1），處理2（T2）噴施100 mg/L的ABA（T2），處理3（T3）噴施100 mg/L的IAA（T3），處理4（T4）噴施100 mg/L的GA（T4）[5]，清水對照，噴施程度以全株葉片滴水為止。激素噴施處理后第20天開始，每隔13～15 d取樣，分別于花芽分化前期（2015年12月25日及2016年1月11日）、花芽分化中期（2016年1月25日及2016年2月5日）、花芽分化后期（2016年2月19日及2016年3月5日）共6次從標記莖段采集功能葉，經液氮處理后，-80℃超低溫冰箱中保存。于 2016 年4月6日分別統計各處理花芽數量并計算花芽分化率。

1.2.2 測定方法

樣品中IAA、GA、ZR和ABA含量采用酶聯免疫吸附測定法（ELISA）測定[6]，植物激素含量測定試劑盒購自中國農業大學；蛋白質含量測定用考馬斯亮藍 G-250比色法；可溶性糖和淀粉含量測定采用硫酸-蒽酮比色法[7]；開花中后期統計標記莖段的花芽數和總芽數，每個重復統計3株，計算各重復平均花芽分化率。

1.2.3 數據處理與統計方法

采用Excel 2010軟件處理實驗數據與圖表，采用SPSS 20.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 外源激素對香草蘭內源激素含量的影響

由圖1可知，與對照相比，T1和T2處理降低了香草蘭花芽分化前期葉片內IAA含量，并降低了整個分化過程中葉片內GA含量，其中T2處理條件下GA含量在花芽分化中期顯著低于對照；T1和T2處理提高了整個花芽分化過程中ZR和ABA含量，其中ABA含量提高顯著，在高峰期比對照分別高94.12%、77.28%。

在花芽分化前期，T3處理葉片內IAA和ABA含量低于對照，而在花芽分化中后期，該處理條件下兩種內源激素的含量又高于對照，且后期（2016年2月19日）達顯著水平，IAA和ABA含量分別比對照高11.26%和32.22%。圖1-B、圖1-C表明，相對于對照，T3處理條件下ZR和GA含量在花芽分化前期有所提高而后期有所降低。

縱觀整個花芽分化過程，T4處理提高了各個時期功能葉IAA和GA含量，但總體上差異不顯著；與對照相比，T4處理降低了ZR和ABA含量，在花芽分化中后期高峰時表現顯著，分別降低34.32%和37.63%。

2.2 外源激素對香草蘭營養物質含量的影響

2.2.1 對蛋白質含量的影響

由圖2可知，T1處理能提高各時期葉片蛋白質含量，6次取樣分別比對照高19.18%、21.20%、9.22%、22.09%、33.12%和29.17%，中后期（2月5日和2月19日）提高顯著；T2處理也能提高各時期葉片蛋白質含量，中期（1月25日和2月5日）比對照分別顯著提高22.21%和21.12%；T3處理降低了各時期蛋白質含量；T4處理降低了前5次取樣葉片中蛋白質含量，顯著時（2月5日）比對照降低20.30%。

2.2.2 對可溶性糖含量的影響

由圖3可知，T1和T2處理能提高葉片可溶性糖含量，且前中期提高顯著，高峰期分別比對照提高19.76%和30.57%；T3處理各時期葉片可溶性糖含量均低于對照，高峰期比對照降低13.95%；T4處理可溶性糖含量也略高于對照。

2.2.3 對淀粉含量的影響

與對照相比，T1、T2處理能提高各時期葉片淀粉含量，T3處理則相反，而T4處理對淀粉含量影響不大（圖4）。其中，T1處理在前中期增加顯著；T2處理在整個花芽分化過程中淀粉含量均顯著高于對照、T3和T4處理；在花芽分化后期（3月5日）分別比對照、T3、和T4處理高19.49%、26.41%和20.32%。

2.3 外源激素對香草蘭花芽分化率的影響

由表1可知，T1、T2和T3處理對香草蘭花芽分化有促進作用。其中T1、T2處理花芽分化率達到58.62%和55.56%，比對照分別提高19.33%和16.27%；T3處理花芽分化率僅比對照提高2.09%；而T4處理花芽分化率降低了5.96%。方差分析結果表明：T1處理顯著高于對照和T4處理，T2處理顯著高于T4處理，其他處理之間差異不顯著。

3 討論與結論

本研究探討了外源激素調控香草蘭花芽分化的措施及相關機理。初步研究結果表明：在生產上施用一定濃度的6-BA可調控香草蘭花芽分化。

花芽分化是作物在一定遺傳背景控制下，從營養生長進入生殖生長的一個高度復雜的生理生化和形態建成過程。在這個過程中，作物內源激素含量變化和營養物質的積累運轉均起著重要的調控作用[8]。利用外源激素是目前生產者為調節花期、保證花的質量而常采用的手段，但外源激素對作物生長發育的調控作用十分復雜。本研究通過施用幾種外源激素，分析各處理對香草蘭花芽分化影響及相關生理機制。結果表明：有利于花芽分化的6-BA和ABA處理都提高了香草蘭花芽分化期功能葉ZR和ABA含量，并降低了其GA含量。說明在花芽生理分化期，ZR和ABA含量的提高有利香草蘭成花，而GA對香草蘭又是一種抑花激素。上述結果與前人研究一致[9-11]。

蛋白質是植物生長發育中重要的結構物質，其含量的高低是植物體總代謝水平的重要指標。許多研究表明，蛋白質的大量積累是成花的重要物質基礎。碳水化合物的供應是否充足，對花芽分化質量優劣也起決定性作用[12]。本研究表明：6-BA和ABA 能提高功能葉蛋白質、可溶性糖和淀粉含量，說明上述處理加強了碳水化合物的調運和分配能力，有利于花芽分化；GA處理降低了功能葉蛋白質含量，從而在一定程度上降低了花芽分化率，亦符合前期研究結果[3]。

多數研究認為，IAA處理抑制花芽分化[13-15]。從本研究結果來看，IAA處理雖然也提高了花芽分化中后期內源IAA的含量，但對香草蘭花芽分化率影響很小，這可能與生產管理上養分供應充足有關。

綜上，外源激素處理影響了香草蘭功能葉的內源激素和營養物質，它們均與花芽分化表現一定的相關性，然而同一生理信號在不同植物或同一植物不同時期的作用可能不同，例如有些生理信號在香草蘭的成花轉變中起促進作用，但可能抑制花的發育，因此，要了解不同激素對香草蘭花芽分化的作用和機理，除了需進一步開展不同激素、濃度和配比處理實驗外，還應深入開展分子水平和信號轉導方面的研究，以便從不同角度、不同層次來揭示其機理。

參考文獻

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