李俊峰，陸軍迎，張燕梅，周文釗

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江 524091;2.海南省熱帶作物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)，廣東湛江 524091)

劍麻(Agave hybrid No.11648)是一種在熱帶、亞熱帶地區(qū)栽培的重要天然硬質(zhì)纖維作物，其纖維不帶靜電、耐磨、高強(qiáng)度、防腐等優(yōu)良性能是合成纖維不可替代的［1］。我國(guó)劍麻的面積和產(chǎn)量分別居世界第五位和第二位，而單位面積產(chǎn)量是世界平均水平的4倍以上，居世界第一位。我國(guó)在上世紀(jì)60年代首次引進(jìn)劍麻H.11648，在我國(guó)試種表現(xiàn)出產(chǎn)量高、纖維質(zhì)量好的優(yōu)良特性。近五十年來(lái)劍麻H.11648一直是我國(guó)劍麻生產(chǎn)麻的唯一當(dāng)家品種，近些年來(lái)，劍麻早花現(xiàn)象越來(lái)越普遍，劍麻品種退化現(xiàn)象凸顯，劍麻產(chǎn)量受到嚴(yán)重?fù)p失。因此如何適當(dāng)延遲劍麻開(kāi)花成為提高劍麻產(chǎn)量的關(guān)鍵。1877年Askenasy首次報(bào)道了對(duì)酸櫻桃花芽分化的研究，引起了各國(guó)學(xué)者對(duì)植物花芽分化的關(guān)注。前人研究表明除外界因素以外，影響植物花芽分化的內(nèi)因非常復(fù)雜，其中養(yǎng)分是花芽分化的基礎(chǔ)，基因表達(dá)是花芽分化的途徑，而內(nèi)源激素是花芽分化的關(guān)鍵［2］。本試驗(yàn)在對(duì)劍麻H.11648花芽形態(tài)分化進(jìn)程進(jìn)行觀察的基礎(chǔ)上，分析測(cè)定了劍麻H.11648分化期內(nèi)源激素的含量的變化，以期為劍麻花芽分化的化學(xué)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料取自廣西農(nóng)墾國(guó)有山圩農(nóng)場(chǎng)，麻齡10年的劍麻H.11648。2009年3－7月，每隔15 d取一次樣，每次取2 cm的莖尖10個(gè)。將一部分立即用60%FAA固定液固定，切片后在顯微鏡下觀察花芽形態(tài)分化的時(shí)期，以掌握劍麻H.11648形態(tài)分化的進(jìn)程;另一部分樣品取樣后立即放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)液氮冷凍干燥后，置于－80℃的低溫冰箱保存。

1.2 方法

內(nèi)源激素的提取、分離和純化方法:稱取0.5 g材料，加2 ml樣品提取液研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入10 ml試管，再用2 ml提取液分次將研缽沖洗干凈，一并轉(zhuǎn)入試管中，搖勻后在4℃下提取4 h，3500 r/min離心8 min，取上清液。沉淀中加1 ml提取液，攪拌均勻，置于4℃下再提取1h，然后再次離心，合并上清液并記錄體積，將殘?jiān)鼦壢?。上清液通過(guò)C－18固相萃取柱過(guò)濾除雜。將過(guò)濾后的樣品轉(zhuǎn)入5 ml塑料離心管中，通過(guò)真空濃縮干燥或用氮?dú)獯蹈桑ヌ崛∫褐械募状?，最后用樣品稀釋液定容? ml。內(nèi)源激素的含量用酶聯(lián)免疫法進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)3次。ELISA試劑盒購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)作物化學(xué)控制實(shí)驗(yàn)室。

2 結(jié)果與分析

2.1 花芽形態(tài)分化進(jìn)程與主要特征

經(jīng)解剖觀察劍麻H.11648花芽形成與分化過(guò)程的形態(tài)變化，結(jié)果顯示:2月下旬，劍麻莖尖尖凸，周圍包裹緊密的葉原基，未出現(xiàn)花芽分化(圖1－A);3月中旬，劍麻莖尖逐漸變平，周圍葉原基停止發(fā)育，花序原基開(kāi)始形成(圖1－B);3月下旬，劍麻莖尖變得圓滑肥大，呈半球形，開(kāi)始分化出花被原基(圖1－C);4月初，在花被原基繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，在花被原基內(nèi)側(cè)產(chǎn)生新的突起點(diǎn)，分化出雄蕊原基，花芽進(jìn)入雄蕊分化期(圖1－D);4月下旬，在雄蕊原基分化的過(guò)程中，在花芽原始體的中心部位分化出新的突起，形成雌蕊原基，進(jìn)入雌蕊分化期(圖1－E);5月中旬，花芽分化結(jié)束，莖尖恢復(fù)到未分化水平(圖1－F)。

2.2 花芽分化期間內(nèi)源激素含量變化

(1)ABA。如圖2－A所示，2月－3月中旬花芽?jī)?nèi)的ABA含量持續(xù)升高，到3月中旬花序原基形成時(shí)達(dá)到最高峰(124.53 ng/g·Fw)，是花芽分化前的3倍多，之后逐漸降低直至花芽分化結(jié)束。

(2)GA3。如圖2－B所示，GA3含量在分化階段表現(xiàn)為先下降后上升再下降的波動(dòng)趨勢(shì)。在2月上旬花芽未分化時(shí)GA3含量比較高(約260 ng/g·Fw)，隨著花芽分化的進(jìn)行，其含量不斷下降，直至3月下旬降至低谷(約147 ng/g·Fw)。隨著花被原基的分化其值逐漸上升，直至4月下旬花芽分化結(jié)束時(shí)達(dá)到最高峰(約278 ng/g·Fw)，之后又逐漸下降。

圖1 劍麻花芽分化進(jìn)程Fig.1 Process of flower bud differentiation in Agave hybrid No.11648

(3)ZT。劍麻H.11648中ZT的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)如圖2－C所示。ZT的含量在2月份含量較低，2月下旬－3月中旬快速上升，并于3月中旬花序原基形成時(shí)達(dá)到最高峰(約256 ng/g·Fw)，之后就持續(xù)下降，在3月底以后維持在相對(duì)低的水平。

(4)IAA。由圖2－D顯示，IAA在花芽分化過(guò)程中是呈先升后降的趨勢(shì)。IAA含量在2月上旬－3月中旬緩慢上升，3月中旬花序原基形成時(shí)達(dá)最大值，之后快速下降，在3月底以后維持在較低水平。從IAA含量變化趨勢(shì)推斷，低水平的IAA環(huán)境對(duì)劍麻H.11648花芽分化是有利的。

圖2 花芽分化期間劍麻H.11648莖尖各內(nèi)源激素含量Fig.2 Contents of endogenous hormones in the shoot tips during the period of flower bud differentiation

2.3 花芽分化期間內(nèi)源激素比例的變化

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA并制成圖3。如圖3所示，在劍麻H.11648花芽分化期ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA比值均為先升高后降低，直至花芽分化結(jié)束保持在相對(duì)較低值。ZT/GA3和ABA/GA3的峰值出現(xiàn)在3月中旬花序原基開(kāi)始形成期，ZT/IAA和ABA/IAA的峰值出現(xiàn)在3月底花被原基形成之前。

圖3 花芽分化期間劍麻H.11648莖尖ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA值Fig.3 Values of ABA/GA3，ABA/IAA，ZT/GA3 and ZT/IAA in the shoot tips during the period of flower bud differentiation

3 討論

3.1 內(nèi)源激素與花芽分化的關(guān)系

植物體中根、莖、葉、果實(shí)、種子都可以合成ABA［3］。前人研究表明，內(nèi)源ABA促進(jìn)芒果［4］、蘋(píng)果［5］、荔枝［6］、柑橘［7］、棉花［8］等成花。但也有報(bào)道認(rèn)為，內(nèi)源 ABA 會(huì)抑制油橄欖［9］、蘋(píng)果［10］、龍眼［11］等成花。本研究劍麻H.11648在花序原基形成時(shí)內(nèi)源ABA達(dá)到最大值，所以支持前一種觀點(diǎn)。

大量研究表明，內(nèi)源 GA3 是許多植物主要的抑制成花激素［12，13，14，15］，但也有學(xué)者認(rèn)為內(nèi)源GA3能促進(jìn)植物成花［9，16，17］。本研究結(jié)果表明，劍麻H.11648整個(gè)花芽分化過(guò)程中GA3含量均比較低，直至花芽分化結(jié)束才達(dá)到峰值，低GA3含量可能有利于花芽由營(yíng)養(yǎng)狀況向生殖狀況轉(zhuǎn)變，支持內(nèi)源GA3抑制成花的觀點(diǎn)。

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 CTK 有促進(jìn)花芽分化的作用［1，10，18，19，21］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高 ZT 含量有利于劍麻H.11648花芽由營(yíng)養(yǎng)狀況向生殖狀況轉(zhuǎn)變，有利于劍麻H.11648的花芽分化，也支持這個(gè)觀點(diǎn)。

IAA對(duì)植物花芽分化的影響目前還未取得一致的看法。王磊認(rèn)為相對(duì)高的IAA含量有利于石蒜花芽的分化，而相對(duì)低的IAA含量有利于花形態(tài)的形成［22］。但劉勝輝等認(rèn)為低水平IAA有利于菠蘿的花芽分化，而高水平的IAA有利于花形態(tài)的形成［23］。本試驗(yàn)支持王磊的觀點(diǎn)。

3.2 激素平衡與花芽分化的關(guān)系

植物花芽分化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，內(nèi)源激素對(duì)花芽分化的作用，不僅僅取決于單一的激素，而是依賴于內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)平衡。Grochowska等認(rèn)為，蘋(píng)果短枝內(nèi)CTK/GAs比值越大，花芽孕育數(shù)就越多，?；ù胧┨岣吡薈TK/GAs比值［10］。羅羽洧等研究發(fā)現(xiàn)高比率的ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/GA3及ZR/IAA有利于無(wú)花果的花芽分化［1］。曹尚銀等也認(rèn)為，在蘋(píng)果花芽分化過(guò)程中，如果提高ABA/IAA、ABA/GAs、ZR/GAs和ZR/IAA值有利于促進(jìn)花芽分化，反之，則抑制成花［24，25］。本研究表明，高 ZT/GA3、ABA/GA3、ZT/IAA 值及 ABA/IAA 值可能有利于劍麻 H.11648花芽由營(yíng)養(yǎng)狀況向生殖狀況轉(zhuǎn)變，促進(jìn)花芽分化。

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