樸立喜 劉 娟 艾 辛戴思慧

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

藤蕹為旋花科甘薯屬蕹菜（Ipomoea aquatic Forsk）中不易開(kāi)花或不能開(kāi)花的品種類型，是華南、華東、西南及華中地區(qū)夏季主栽綠葉蔬菜之一（周淑榮 等，2014）。藤蕹一般不能開(kāi)花，個(gè)別年份雖然能在生長(zhǎng)晚期形成花蕾，但不能開(kāi)花結(jié)實(shí)，故生產(chǎn)中只能采用成熟的莖稈窖藏越冬留種（談敏等，2017）。由于藤蕹種莖窖藏技術(shù)復(fù)雜，環(huán)境不易控制，容易出現(xiàn)缺種、失種的情況。一般采用大棚越冬留種（殷武平 等，2017）、南繁早春漂浮留種（童輝 等，2017）和種苗組培快繁技術(shù)（楊博智 等，2014）等進(jìn)行藤蕹種苗繁殖，提高種苗繁殖效率。但是，長(zhǎng)期采用無(wú)性繁殖，容易導(dǎo)致藤蕹種性退化嚴(yán)重；同時(shí)，由于不能開(kāi)花結(jié)實(shí)，也限制了藤蕹種質(zhì)創(chuàng)新和新品種的選育。有性雜交育種是藤蕹種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育的最佳途徑，通過(guò)有性繁殖能夠?qū)崿F(xiàn)品種間、類型間優(yōu)良性狀基因的有效重組和聚合。開(kāi)展藤蕹雜交育種的前提是誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花，初步研究表明藤蕹為嚴(yán)格的短日照植物（龔明輝 等，2015），但有關(guān)藤蕹的光周期特性卻鮮見(jiàn)報(bào)道。短日照植物只有在日照長(zhǎng)度小于臨界日照長(zhǎng)度的條件下進(jìn)行光周期誘導(dǎo)才能成花（付建新，2014），但能否誘導(dǎo)成花還與植株大小、處理時(shí)間、光質(zhì)、溫度等多種因素有關(guān)。光周期對(duì)植物開(kāi)花調(diào)控的有效起始時(shí)間取決于植物幼齡期結(jié)束的時(shí)間，而終止時(shí)間則由限界性誘導(dǎo)光周期來(lái)確定（胡惠蓉 等，2007）。光周期誘導(dǎo)時(shí)間小于限界性光周期，已分化的花芽會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，在紫蘇（Lam &Leopold，1961）、大豆（Liu et al.，2009）中表現(xiàn)明顯。本試驗(yàn)以不開(kāi)花的長(zhǎng)沙藤蕹為試驗(yàn)材料，探討藤蕹開(kāi)花的光周期誘導(dǎo)特性，確定藤蕹的臨界光周期、幼齡期以及限界性光周期，建立藤蕹開(kāi)花誘導(dǎo)技術(shù)，為今后開(kāi)展藤蕹種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017～2018年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院人工氣候室進(jìn)行。試驗(yàn)材料為采集于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園基地的長(zhǎng)沙藤蕹，是長(zhǎng)沙地區(qū)種植歷史悠久的地方優(yōu)良品種，在長(zhǎng)沙地區(qū)不能進(jìn)行花芽分化和開(kāi)花結(jié)實(shí)。藤蕹的繁殖采用莖段扦插法，將老熟的藤蕹植株剪成2個(gè)莖節(jié)的莖段，扦插于裝滿基質(zhì)（園土∶草炭=2 V∶1 V）的直徑為25 cm的塑料盆中，放置在FYS-10型智能人工氣候室培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為光照強(qiáng)度270 μmol·m-2·s-1、晝/夜溫度30 ℃/26 ℃、光照時(shí)間15 h·d-1、空氣濕度70%；每隔2 d澆灌1次有機(jī)肥水。

1.2 藤蕹光周期處理方法

1.2.1 藤蕹臨界光周期的測(cè)定 將生長(zhǎng)在光照時(shí)間15 h·d-1條件下，長(zhǎng)勢(shì)整齊一致的藤蕹植株（8片真葉，平均株高30 cm）分別放置在10 L∶14 D、11 L∶13 D、12 L∶12 D、13 L∶11 D、14 L∶10 D的光周期條件下進(jìn)行處理，觀察記錄植株現(xiàn)蕾開(kāi)花情況，以全部植株出現(xiàn)花芽和開(kāi)花為確定光周期長(zhǎng)度的依據(jù)。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)10株。

1.2.2 藤蕹限界性光周期的測(cè)定 依據(jù)臨界光周期的測(cè)定結(jié)果，將11 h·d-1作為藤蕹限界性光周期測(cè)定的光周期長(zhǎng)度。將生長(zhǎng)在15 h·d-1條件下、長(zhǎng)勢(shì)整齊一致的藤蕹植株（8片真葉，平均株高30 cm）分別放置在光照時(shí)間11 h·d-1條件下處理1、4、7、10、13、16、19、22、25 d后，重新將植株遷移至15 h·d-1條件下培養(yǎng)，觀察記錄植株現(xiàn)蕾和開(kāi)花情況。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)10株。

1.2.3 藤蕹幼齡期的測(cè)定 分別將生長(zhǎng)在長(zhǎng)光照（15 h·d-1）條件下具有1、2、3、4、5、6、7、8片葉的藤蕹植株遷移至短光照周期11 h·d-1生長(zhǎng)4 d和7 d后，重新遷移至長(zhǎng)光照（15 h·d-1）條件下培養(yǎng)，觀察記錄植株現(xiàn)蕾開(kāi)花節(jié)位、時(shí)間。同時(shí)，選取在長(zhǎng)光照周期15 h·d-1生長(zhǎng)的葉數(shù)（莖節(jié)數(shù)）為0、2、4、6、8、10、12、14片的藤蕹植株，遷移至短光照周期11 h·d-1條件下培養(yǎng)直至開(kāi)花，觀察記錄植株現(xiàn)蕾及開(kāi)花節(jié)位和時(shí)間。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)10株。

1.2.4 藤蕹光周期暗夜光中斷試驗(yàn) 挑選長(zhǎng)勢(shì)整齊一致的藤蕹植株（8片真葉，平均株高30 cm）分別進(jìn)行4組處理：第1組，11 h·d-1光照處理；第2組，11 h·d-1光照并在暗夜時(shí)進(jìn)行強(qiáng)閃光處理；第3組，13 h·d-1光照處理；第4組，13 h光照/13 h黑暗處理。處理10 d后，觀察記錄植株現(xiàn)蕾開(kāi)花情況。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)10株。

2 結(jié)果與分析

2.1 藤蕹臨界光周期特性

從表1可以看出，藤蕹在光照時(shí)間≤12 h·d-1能現(xiàn)蕾開(kāi)花，光照時(shí)間＞12 h·d-1不能現(xiàn)蕾開(kāi)花，其臨界光周期為12 h光照/12 h黑暗；在12 h·d-1的光照條件下現(xiàn)蕾、開(kāi)花所需要時(shí)間較長(zhǎng)，與10、11 h·d-1處理的現(xiàn)蕾、開(kāi)花時(shí)間差異顯著，而10 h·d-1和11 h·d-1處理的現(xiàn)蕾、開(kāi)花所需時(shí)間均較短且差異不顯著。綜合考慮植株的生長(zhǎng)和現(xiàn)蕾開(kāi)花時(shí)間，誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花的最佳光周期為11 h·d-1。

表1 不同光周期處理對(duì)藤蕹現(xiàn)蕾、開(kāi)花時(shí)間的影響

2.2 藤蕹限界性光周期特性

從表2可以看出，短日照處理4 d以上的藤蕹植株現(xiàn)蕾率在53.3%以上，但短日照處理天數(shù)≤7 d植株分化的花蕾黃化死亡，不能成花；當(dāng)短日照處理10 d時(shí)，20.0%的植株可以開(kāi)花；短日照處理天數(shù)達(dá)到16 d時(shí)，植株的開(kāi)花率達(dá)到100.0%。由此確定藤蕹的限界性光周期為16 d。

2.3 藤蕹幼齡期特性

由圖1可見(jiàn)，4片葉以上的藤蕹植株能感受短光照的誘導(dǎo)產(chǎn)生花蕾，但4片葉時(shí)現(xiàn)蕾率低于50%；植株越大現(xiàn)蕾率越高，8片葉植株處理4 d的現(xiàn)蕾率達(dá)到88.89%，處理7 d現(xiàn)蕾率達(dá)到100.00%。但由于處理時(shí)間沒(méi)有達(dá)到藤蕹限界性光周期，所有的花蕾都不能發(fā)育成花。

表2 不同短日照誘導(dǎo)時(shí)間對(duì)藤蕹現(xiàn)蕾、開(kāi)花的影響

從表3可以看出，不同大小的藤蕹植株在11 h光照/13 h黑暗條件下培養(yǎng)直至開(kāi)花，現(xiàn)蕾時(shí)間、開(kāi)花時(shí)間以及現(xiàn)蕾起始節(jié)位均具有顯著性差異，但現(xiàn)蕾率無(wú)差異。隨著葉片數(shù)的增加，現(xiàn)蕾、開(kāi)花時(shí)間逐漸減少，8片葉以后現(xiàn)蕾時(shí)間差異不顯著；現(xiàn)蕾起始節(jié)位在4片葉以前趨于穩(wěn)定，4片葉以后顯著增加。由于藤蕹是在每個(gè)節(jié)位上開(kāi)花，因此衡量藤蕹幼齡期的標(biāo)準(zhǔn)是最小現(xiàn)蕾起始節(jié)位的最短時(shí)間所對(duì)應(yīng)的葉片數(shù)目。

綜上，藤蕹植株在4片真葉時(shí)幼齡期結(jié)束。

圖1 植株大小和短日照誘導(dǎo)天數(shù)對(duì)藤蕹現(xiàn)蕾的影響

表3 短日照條件下植株大小對(duì)藤蕹現(xiàn)蕾、開(kāi)花的影響

圖2 不同光照處理對(duì)藤蕹開(kāi)花的影響

2.4 光周期暗夜光中斷對(duì)藤蕹開(kāi)花的影響

長(zhǎng)日植物的開(kāi)花誘導(dǎo)過(guò)程主要取決于日照長(zhǎng)度，而短日植物的開(kāi)花誘導(dǎo)過(guò)程主要取決于暗期長(zhǎng)度，只要達(dá)到暗期長(zhǎng)度則可現(xiàn)蕾開(kāi)花。從圖2可以看出，當(dāng)暗夜長(zhǎng)度為11 h，藤蕹不能成花；當(dāng)暗夜長(zhǎng)度為13 h，即使延長(zhǎng)光照時(shí)間，藤蕹也可以成花，但如果在暗夜期間進(jìn)行強(qiáng)閃光處理則不能成花。說(shuō)明藤蕹為短日植物，暗期長(zhǎng)度是藤蕹成花的關(guān)鍵。

3 結(jié)論與討論

植物對(duì)光周期的響應(yīng)特性分為兩種類型，一種對(duì)光周期的響應(yīng)是兼性或量性的，即誘導(dǎo)條件可以促進(jìn)開(kāi)花，但非誘導(dǎo)條件下也能開(kāi)花；另一種對(duì)光周期的響應(yīng)屬于專性或質(zhì)性的，即只能在誘導(dǎo)條件下才能開(kāi)花（Evenari & Gutterman，1966）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在光照時(shí)間≤12 h·d-1的光周期條件下藤蕹都可以現(xiàn)蕾開(kāi)花，而光照時(shí)間＞12 h不能誘導(dǎo)藤蕹現(xiàn)蕾開(kāi)花，說(shuō)明藤蕹的光周期臨界日長(zhǎng)為12 h光照/12 h黑暗，屬于專性短日植物或質(zhì)性短日植物；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，藤蕹在暗期長(zhǎng)度為13 h時(shí)可以快速響應(yīng)短日照誘導(dǎo)，植株生長(zhǎng)健壯，確定誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花的最佳光照時(shí)間為11 h·d-1。

研究表明，植物在適合的光周期下誘導(dǎo)一定時(shí)間后終止光周期誘導(dǎo)，仍然可以啟動(dòng)花芽分化，花芽能繼續(xù)發(fā)育并最終完成開(kāi)花，但也有些植物如短日植物茼蒿（Chrysanthemum morifolium）在15 d短日誘導(dǎo)之后，移入長(zhǎng)日條件下，花序的花芽發(fā)生了逆轉(zhuǎn)不能成花；如果延長(zhǎng)短日照處理天數(shù)則分化的花芽不會(huì)被逆轉(zhuǎn)（Battey & Lyndon，1990）。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，藤蕹在短日照誘導(dǎo)少于16 d時(shí)，所分化的花芽能被長(zhǎng)日照逆轉(zhuǎn)，花芽停止發(fā)育，黃化死亡，這種現(xiàn)象在大豆（李曉梅 等，2005）和裂葉矮牽牛（King & Evans，1969）上也同樣存在，說(shuō)明這些植物誘導(dǎo)成花需要最低限的光周期誘導(dǎo)周期數(shù)（常以天為單位），稱為限界性誘導(dǎo)光周期（Damann，1993）。根據(jù)環(huán)境因素、成花決定的程度與成花逆轉(zhuǎn)的關(guān)系，植物成花逆轉(zhuǎn)有3種類型，第1種是成花決定一旦啟動(dòng)就不會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)；第2種是成花決定在開(kāi)花的任何時(shí)候都能發(fā)生逆轉(zhuǎn)；第3種是成花決定完成之前可發(fā)生逆轉(zhuǎn)，成花決定完成后不能逆轉(zhuǎn)（白素蘭 等，2000）。藤蕹的花芽分化不在其生長(zhǎng)點(diǎn)的頂端，每個(gè)葉腋著生1個(gè)花芽或花序，花芽分化隨著植株生長(zhǎng)持續(xù)進(jìn)行，其成花節(jié)位數(shù)與短日照光周期誘導(dǎo)時(shí)間呈正相關(guān)，從低節(jié)位至高節(jié)位順序開(kāi)花。藤蕹花芽成花與成花逆轉(zhuǎn)的第3種情況相似，在完成成花決定之前可逆轉(zhuǎn)，但花芽逆轉(zhuǎn)的方式與其他植物不同，花芽不會(huì)轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而是黃化死亡。藤蕹在花芽分化完成后，需要持續(xù)的短光周期處理，才能完成成花決定，否則已分化的花芽會(huì)停止發(fā)育，說(shuō)明藤蕹的花芽分化和成花是可以通過(guò)光周期調(diào)控進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的。長(zhǎng)沙藤蕹的限界性光周期為16 d，但處理16 d時(shí)開(kāi)花數(shù)較少，不足10朵。為了保證有足夠多的節(jié)位開(kāi)花結(jié)實(shí)，建議將藤蕹置于持續(xù)的短日照下20 d以上，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，這也增加了藤蕹誘導(dǎo)開(kāi)花的成本。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花的光周期特性進(jìn)行研究，確定了誘導(dǎo)藤蕹啟動(dòng)花芽分化的臨界光周期、誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花的最佳光周期、限界性光周期，確定了4葉期以上的植株才能感受短日照光周期誘導(dǎo)。通過(guò)調(diào)控光周期，成功地解決了藤蕹有性繁殖的難題，為開(kāi)展藤蕹種質(zhì)創(chuàng)新和遺傳育種奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。誘導(dǎo)藤蕹開(kāi)花既可以在設(shè)施條件良好的人工氣候室進(jìn)行，也可以考慮冬季在海南三亞南繁，三亞11月下旬至翌年1月中旬（大約60 d）的光照時(shí)間少于12 h，很接近長(zhǎng)沙藤蕹的臨界光周期，理論上長(zhǎng)沙藤蕹在三亞是可以開(kāi)花的，但缺少實(shí)證，能否在海南三亞順利開(kāi)花還有待進(jìn)一步試驗(yàn)。