任佳佳　于　磊　王　珺等

摘 要:通過對換錦花花芽分化過程中可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛、POD、SOD含量測定,發(fā)現可溶性蛋白和可溶性糖含量在整個花芽分化過程中均呈現先升高后降低再升高趨勢。丙二醛含量呈先升高后降低。POD含量逐漸降低,SOD變化趨勢與氣溫變化趨勢正相關。

關鍵詞: 花芽分化 生理生化 換錦花

換錦花 (Lycoris sprengeri) 是石蒜科石蒜屬多年生草本球根花卉。其葉呈狹線形,帶狀,葉寬1.0cm左右,葉端鈍,屬春出葉型[1],在江西,2月下旬~3月上旬開始出葉,5月下旬全部枯萎。花淡紫紅色,花瓣裂片頂端常帶藍色,倒披針形,長約4.5cm,寬約1cm,邊緣不皺縮,花被筒長1~1.5cm,花形似喇叭,姿色優(yōu)美,是優(yōu)良的地被和切花植物材料。本研究組曾對石蒜 (Lycoris radiate) 進行過花芽分化研究,并對其分化過程中的生理生化進行過探討[2],因石蒜是秋出葉型,為此有必要對春出葉型石蒜類植物進行探討。本文通過對換錦花花芽分化過程中相關酶和內含物的測定,分析換錦花鱗片中內含物的變化及酶的活性,探討換錦花花芽分化的發(fā)生及發(fā)育機制,為進一步揭示石蒜屬植物的生長發(fā)育規(guī)律和花期調控提供參考。

1 材料和方法

供試材料為換錦花(Lycoris.sprengeri),染色體數目為2n=22,種植于江西農業(yè)大學園林與藝術學院花卉基地。

選取生長健壯、無病蟲害且圍徑大于10cm的鱗莖。采樣日期從2007年2月下旬至6月下旬,隔3天采樣一次,均為上午采樣;每次取3~5個鱗莖,鱗莖解剖取出花芽后剩余鱗片保存在超低溫冰箱中待測,花芽用于測定分析花芽分化的不同時期。

采用石蠟切片方法將換錦花花芽分化時期劃分為7個時期(文章待發(fā)) , 即Ⅰ、花芽分化準備期(3月初至4月初);Ⅱ、花原基產生期(4月上旬);Ⅲ、花被片分化期(4月中旬);Ⅳ、雄蕊分化期(5月初));Ⅴ、心皮分化期(5月中旬);Ⅵ、雌蕊分化期(5月底);Ⅶ、花芽分化后期(6~7月),根據花芽分化過程中的7個時期,分別測定鱗片中可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等指標,其方法參照李合生的植物生理生化實驗原理與技術一書[3]。

2 結果與分析

2.1花芽分化過程中可溶性蛋白質含量

植物在進行花芽分化過程中,伴隨一系列的內含物含量變化與轉換,其中可溶性還原糖、可溶性蛋白質、丙二醛、超氧化歧化酶、過氧化物酶與其有密切關系。作為結構物質和能量物質的蛋白質在花芽分化過程中起著重要作用。由圖1可以看出,可溶性蛋白質含量在整個花芽分化過程中未呈現出規(guī)律性的變化,在花芽分化準備期,蛋白質含量呈增加的趨勢,這可能因為抽葉開始時進行養(yǎng)分積累,以應對花芽分化過程中對可溶性蛋白的需要。當花芽分化開始(即進入Ⅱ期)后可溶性蛋白含量的出現了下降趨勢,隨后又有所升高,再持續(xù)降低可能因為在Ⅲ期花被片分化過程中對可溶性蛋白質消耗降低。在進入花芽分化后期,其蛋白質含量又開始增高,可見,這于花芽分化即將結束,對可溶性蛋白質含量需求也降低的原因,此時換錦花地上部分已經枯萎,養(yǎng)分的積累也漸漸減少,必將促進從Ⅲ期到Ⅴ期的可溶性蛋白含量降低的過程。

2.2花芽分化過程中可溶性糖含量

由圖2可以看出,可溶性糖含量在整個花芽分化過程中表現升高再基本保持平穩(wěn),然后有所降低的趨勢。換錦花春季抽葉后,光合作用促使包括可溶性糖在內的營養(yǎng)物質積累,使之可溶性糖含量升高。這與胡曉輝[2]研究大致是一致的。開始進入花芽分化階段時,積累的糖分逐漸開始消耗,可能是有部分非還原糖轉化的原因,其含量的減少不明顯,從而養(yǎng)分的進出處于一種動態(tài)的平衡狀態(tài)。在整個花芽分化過程中,可溶性蛋白含量先逐漸升高再降低,完成花芽分化后又升高。從總體上來看,進入花芽分化過程后換錦花可溶性糖含量變化較為平緩,這可能與其鱗莖內淀粉較多和蛋白質及時轉化為可溶性糖以供生長發(fā)育所需有關。

2.3花芽分化過程中丙二醛(MDA)含量的變化

由圖3可以看出來,在整個花芽分化過程中,MDA含量變化呈現低-高-低的趨勢。外界環(huán)境溫度的降低(低溫)和升高(高溫)都會影響MDA含量的增加。前期溫度較低,由圖4可知13℃時MDA含量不斷增加,隨著溫度回升,達到19℃時溫度逐漸的接近換錦花的生長適宜溫度,低溫傷害降低,MDA含量逐漸開始減少,隨著溫度的升高,當超過21℃時,高溫傷害加大,直接導致膜質過氧化,引起MDA含量的增加。后期外界氣溫的上升幅度減緩,相應的傷害也就減緩,膜質過氧化產物的變化幅度也就減緩。同時地上部分逐漸枯萎,換錦花生理生化活動漸漸減弱,也促使其在心皮分化期后MDA含量降低。這可能與石蒜屬植物適應高溫天氣,地上部分枯萎而進入所謂休眠期有關。

2.4花芽分化過程中過氧化物酶(POD)的變化

由圖5可以看出,在花芽分化過程中,整體上POD含量表現為下降的趨勢,與這段時間正是換錦花生理生化最活躍的時期,也是最適合換錦花生長的時期相一致。隨著葉片逐漸衰老和氣溫的逐漸升高,換錦花慢慢進入休眠階段,體內產生的POD含量也處于一個低水平的動態(tài)平衡中。這可能與石蒜屬的生理特性有關系。POD酶與呼吸作用、光合作用等有密切關系,在植物的生長發(fā)育過程中,其活性不斷地發(fā)生變化。而且發(fā)現水仙花芽分化過程中POD活性變化[4]與溫度變化趨勢有相一致的現象,可能是因為氣溫下降使得花芽分化進程停滯,導致活性下降,也可能是由于溫度下降導致了POD活性下降,而抑制了花芽分化進程,還有待于進一步的研究。

2.5花芽分化過程中超氧化物歧化酶(SOD)的變化

研究表明:由圖4與圖6可見,花芽分化準備期SOD活性逐漸降低,可能因為隨著溫度上升到換錦花適宜的溫度,抗性逐漸減低有關。而隨后的各個時期波動變化,和氣溫變化趨勢相一致,可見,SOD活性與溫度呈正相關性。在其中SOD活性的增減體現了植物對外界環(huán)境因素的脅迫的適應性。

3 小結與討論

植物的生長發(fā)育是其基因在一定時間空間順序表達的結果。蛋白質是花器官形態(tài)建成的物質基礎?？扇苄蕴鞘趋[莖可以直接利用和運輸的養(yǎng)分存在形式,與花卉的生長發(fā)育有著密切的關系。可溶性蛋白質含量在整個花芽分化過程中均呈現先升高再降低再回升再降低并保持平穩(wěn)的趨勢。涂淑萍等對百合花芽分化期,鱗莖和莖葉內可溶性蛋白質含量進行測定發(fā)現總體呈上升趨勢[5],張艷紅[6]等對發(fā)現杜鵑花花芽分化過程中可溶性糖含量先升后降在回升的曲線變化。換錦花花芽分化過程中可溶性糖含量先升高然后有略微下降但不明顯,并保持穩(wěn)定,沒有出現大的波動?？赡苁怯捎诜沁€原性糖或鱗莖內大量的淀粉轉化的結果。花芽分化后期,養(yǎng)分一直處于消耗狀態(tài),養(yǎng)分的進出處于一種動態(tài)的平衡狀態(tài),而球根花卉鱗莖內能儲存大量的營養(yǎng)物質,這對養(yǎng)分的進出平衡起到極其關鍵的作用。從總體上來看,換錦花在進入花芽分化后可溶性糖含量變化較為平緩,這可能與其鱗莖內淀粉較多(文章待發(fā))和蛋白質及時轉化為可溶性糖以供生長發(fā)育所需有關。

丙二醛(MDA)的積累量反映的是過量的活性氧對細胞膜系統(tǒng)造成的傷害程度。在逆境條件下,過多的電子從光合和呼吸電子傳遞鏈傳遞給氧,產生過量的活性氧物質,啟動膜脂過氧化,產生丙二醛,致使MDA含量增加[7-9]外界環(huán)境溫度的變化都會影響MDA含量的增加。前期隨著溫度的回升,溫度逐漸的接近換錦花的生長適宜溫度,低溫傷害降低,MDA含量逐漸的減少,隨著溫度的升高,高溫傷害加大,直接導致膜質過氧化,引起MDA含量的增加。后期外界氣溫的上升幅度減緩,并且地上部分枯萎逐漸進入休眠期,生理生化作用的減弱,相應的傷害也就減緩,膜質過氧化產物的變化幅度也就減緩。

過氧化物酶(POD)是細胞內活性氧清除系統(tǒng)的重要成員。換錦花進入正常的生長階段,體內產生的活性氧就會處于一個低水平的動態(tài)平衡中,為增加適應性,POD的活性也就會相應的處于一個不斷降低的水平,這可能與換錦花的生理特性有關。POD活性持續(xù)的降低并維持在較低水平上表示正處在花芽分化進程中,抗性較弱,環(huán)境適合換錦花的生長發(fā)育。隨著活性持續(xù)下降意味著花芽分化進程逐漸的停滯。

超氧化物歧化酶(SOD)是植物體內防御活性氧毒性的保護酶,能清除超氧物陰離子,生成分子氧和過氧化氫[10],減少對細胞膜的破壞作用,提高植物的抗逆性[11]。SOD活性在花芽分化過程中發(fā)生了明顯的變化,說明在此過程中確實發(fā)生了活性氧的毒害作用。在花芽分化前期SOD活性的降低,可能是由于環(huán)境溫度逐漸適合換錦花生長發(fā)育,相應的抗性有所下降。而后期的波動與氣溫低有密切關系,并呈現一定的正相關性?？梢?溫度對換錦花的SOD影響較大。

在換錦花整個花芽分化過程中,保護酶(POD、 SOD)的活性均出現不同程度的降低,而且變化的幅度都比較大,可以認為是換錦花植物對外界氣溫變化的一種主動的防衛(wèi)反應和自身在生理生化方面的適應,同時跟其夏季休眠也有必然的聯系,這與胡曉輝等[2]人對石蒜花芽分化研究結果相似規(guī)律。有關換錦花植物體內的保護酶活性與花芽分化之間關系的研究有待進一步研究。

參考文獻

[1] 中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志(第十六卷第一分冊).北京:科學出版社,1989,16~17

[2] 胡曉輝.石蒜花芽分化過程及其生理生化因子的研究:[碩士學位論文].南昌:江西農業(yè)大學,2007.5

[3] 李合生.植物生理生化實驗原理與技術,1999

[4] 陶萌春,潘良鎮(zhèn). 中國水仙花芽分化期POD活性的變化[J]. 1998.27(3)312-315

[5] 涂淑萍,穆鼎,劉春.不同百合品種花芽分化期的生理生化變化,中國農學通報,2005,21(7):207~209

[6] 張艷紅,楊東霞等.杜鵑花花芽分化期可溶性糖和葉綠素含量的變化[J].遼東學院學報(自然科學版) 2007,6(2)64~66

[7] 方允中,鄭榮梁.自由基生物學的理論與應用,科學出版社,2002

[8] 余望.滲透脅迫對杧果葉片活性氧傷害的影響,亞熱帶植物科學,2002,31(1):32~34

[9] 李富生,何麗蓮.植物對非生物脅迫的生理響應及甘蔗抗旱抗寒性的研究進展,甘蔗.2004,11(1):31~37

[10]柯世省,王克滿.刺梨汁及SOD其同功酶的活力測定與定位染色,浙江農業(yè)大學學報,2001,13(3):176~178

[11] 屈姝存,劉選明等.百合鱗片細胞形態(tài)發(fā)生中生理生化特性研究[J].生命科學研究,1998,2(4):288~294