黎祖堯，張艷華，張 雷，李 苑，孫婭東

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西 南昌330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省竹子種質(zhì)資源與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌330045；3.南京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江蘇 南京 210037）

厚竹Phyllostachys edulis‘Pachyloen’又稱厚壁毛竹，是江西省特有的毛竹P.edulis變異新品種，2008年獲植物新品種保護(hù)權(quán)［1］，2017年被審定為國(guó)家級(jí)優(yōu)良品種。厚竹因其稈壁厚度是等徑毛竹的1.8～2.0倍且性狀穩(wěn)定而得名［2］；生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性與毛竹相似，但生物量、竹筍中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量［1］、抗寒性［3］、 氮代謝水平和利用率［4－5］、 二氧化碳（CO2）和光能利用率［6－8］等均高于毛竹； 作為筍用和筍材兼用竹種，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、種質(zhì)價(jià)值、碳儲(chǔ)量和固碳能力［9－10］較高，推廣前景廣闊。內(nèi)源激素作為植物體內(nèi)重要的活性物質(zhì)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相互作用對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育起著非常重要的調(diào)節(jié)和控制作用［11－12］。何奇江等［13－14］、 胡超宗等［15］和黃堅(jiān)欽等［16］對(duì)雷竹Ph.praecox的內(nèi)源激素進(jìn)行了研究， 郭少玲等［17］研究了60Coγ輻射對(duì)毛竹種子萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)源激素的影響，丁興萃［18］和鄭郁善等［19］研究了毛竹筍期的內(nèi)源激素分布，方楷等［20］對(duì)厚竹展葉期竹稈內(nèi)源激素進(jìn)行了研究，張艷華等［21］研究了厚竹新竹中內(nèi)源激素對(duì)繁殖方式的響應(yīng)，吳興波等［22］研究了氯霉素對(duì)毛竹幼苗色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及葉綠素?zé)晒獾挠绊?。結(jié)果顯示，內(nèi)源激素對(duì)竹筍的生長(zhǎng)發(fā)育影響較大，竹子不同器官中及竹筍不同部位的內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，人為干預(yù)措施可以改變竹子中內(nèi)源激素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和分布。過(guò)去對(duì)竹子內(nèi)源激素的研究多集中于某一特定時(shí)期或單一器官，主要研究單一內(nèi)源激素。關(guān)于竹子孕筍成竹期內(nèi)源激素的分布和動(dòng)態(tài)變化，及各種內(nèi)源激素的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)竹子孕筍成竹的影響還值得深入研究。本試驗(yàn)通過(guò)分析厚竹從鞭芽萌動(dòng)到成竹過(guò)程中不同部位內(nèi)源激素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，研究厚竹孕筍成竹過(guò)程中內(nèi)源激素的分布特征和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，探索內(nèi)源激素對(duì)厚竹孕筍成竹的調(diào)控作用，為進(jìn)一步研究?jī)?nèi)源激素調(diào)控竹類植物生長(zhǎng)的機(jī)理和厚竹定向培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采樣林分：采樣地位于江西農(nóng)業(yè)大學(xué)竹類植物種質(zhì)園內(nèi)（28°45′24.1″N，115°49′50.2″E），海拔 49.5 m，低丘崗地，土壤為紅壤。采樣林分為厚竹純林，1995年從厚竹原產(chǎn)地（江西省萬(wàn)載縣高村鄉(xiāng)嚴(yán)田村，28°06′33.38″N， 114°26′24.78″E）引種繁育而成， 面積約為 0.5 hm2， 立竹胸徑為 4.0～7.0 cm， 立竹高度為6.0～10.0 m，竹林結(jié)構(gòu)合理，生長(zhǎng)正常。

采樣時(shí)間：2015年1月20日，筍芽膨大期，采集竹鞭潛伏芽、筍芽和冬筍樣品。2015年3月31日，竹筍快速生長(zhǎng)期，采集竹鞭潛伏芽和春筍樣品。2015年6月10日，新竹長(zhǎng)成期，采集新竹樣品。

采樣部位：潛伏芽整芽取樣。已經(jīng)萌動(dòng)的筍芽分芽肉和芽籜取樣。冬筍和春筍分筍籜及頂部、中部和基部筍肉取樣，春筍增加中部和基部筍肉的內(nèi)壁、外壁及筍根取樣。新竹分中上部竹稈、中下部竹枝、竹葉和篼根取樣。各取樣對(duì)象均選擇3個(gè)及以上作為重復(fù)，采集樣品量約1 g·部位－1。

樣品處理：野外采集樣品后立即放入冰盒中，2 h內(nèi)轉(zhuǎn)入－85℃超低溫冰箱中冷凍。每一時(shí)期全部樣品采集后用干冰包埋送中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)分析。

1.2 樣品分析

內(nèi)源激素測(cè)定方法為酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA），每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，測(cè)定指標(biāo)為吲哚-3-乙酸（IAA）， 赤霉素（GA3）， 玉米素核苷（ZR）和脫落酸（ABA）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0分析軟件分析，用單因素方差分析和Duncan多重比較對(duì)厚竹孕筍成竹期鞭芽、竹筍和新竹不同部位中的內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和比值進(jìn)行差異性分析。采用Excel 2007統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 厚竹竹筍和新竹內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與分布特征

從表1看出：筍芽膨大期，所有部位內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為ABA＞IAA＞GA3＞ZR，由于此時(shí)竹林處于休眠期，內(nèi)源激素在不同部位間均無(wú)顯著差異。竹筍快速生長(zhǎng)期，潛伏芽和春筍的生命活動(dòng)旺盛程度不同，內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不相同，潛伏芽中ABA＞IAA＞ZR＞GA3，而春筍中IAA＞ABA＞ZR＞GA3，差異程度因部位而異。新竹抽枝展葉后，潛伏芽和竹葉中內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為ABA＞IAA＞ZR＞GA3，竹稈中內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)則是IAA＞ABA＞ZR＞GA3。

表1 不同時(shí)期竹筍和新竹內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Contents of endogenous hormones in shoots and new bamboos

進(jìn)一步分析冬筍、春筍和新竹不同部位的內(nèi)源激素。從表2看出：不同內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)因植株形態(tài)或部位不同而不同。冬筍所有部位均為ABA＞IAA＞GA3＞ZR，春筍所有部位為IAA＞ABA＞ZR＞GA3，新竹的竹枝和竹葉為ABA＞IAA＞ZR＞GA3，而竹稈和蔸根則為IAA＞ABA＞ZR＞GA3。

由表1和表2還可看出：同種內(nèi)源激素因發(fā)育時(shí)期或部位不同存在差異。筍芽膨大期，冬筍中促進(jìn)生長(zhǎng)類激素表現(xiàn)向基性增加；ABA則是筍尖和筍基部高，中部筍肉低，但潛伏芽、筍芽和冬筍之間及同一植株形態(tài)不同部位之間同種內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和內(nèi)源激素總量差異均不顯著。竹筍快速生長(zhǎng)期，潛伏芽和春筍的內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，春筍筍籜中各內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于筍肉，筍肉外壁中IAA，ZR和GA3呈向基性減少，但差異性未達(dá)到顯著程度。ABA主要在葉片中合成，新竹葉片中ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他部位，并呈向基性減少。

2.2 厚竹內(nèi)源激素比值分析

激素間的相互作用對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)和控制作用［9］，研究激素間交互作用對(duì)厚竹生長(zhǎng)發(fā)育的影響意義重大。研究認(rèn)為，促進(jìn)生長(zhǎng)類激素與抑制生長(zhǎng)類激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有重要的調(diào)控作用［23］。由表3可知：生長(zhǎng)中心的轉(zhuǎn)移和不同植株形態(tài)的生命活動(dòng)不同，厚竹在孕竹成筍過(guò)程中各內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值有較大差異，并且不同激素間的比值差異程度不同。從表4看出：冬筍同一部位不同內(nèi)源激素比值間存在顯著差異，但相同內(nèi)源激素比值在不同部位之間差異性均不顯著。春筍筍尖由于細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)活動(dòng)旺盛，其中ZR和GA3在內(nèi)源激素中的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著偏高，ZR/GA3也顯著偏高，說(shuō)明筍尖中細(xì)胞分裂活動(dòng)尤為旺盛。新竹葉片中ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著偏高，促進(jìn)生長(zhǎng)類激素與ABA的比值顯著低于其他部位，并呈顯著向基性升高；新竹中代謝活動(dòng)旺盛部位中的ZR/GA3顯著高于代謝活動(dòng)較弱的部位，而GA3/IAA值則相反。

表2 植株體不同部位內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Contents of endogenous hormones in different parts of bamboo

表3 不同發(fā)育期竹筍和新竹內(nèi)源激素比值Table 3 Ratios among different endogenous hormones in bamboo shoots and new bamboos during different periods

2.3 厚竹孕筍成竹過(guò)程中內(nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化

2.3.1 潛伏芽?jī)?nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化 潛伏芽是指竹鞭上未分化發(fā)育成筍或鞭的細(xì)小鞭芽，與已萌發(fā)的筍芽或鞭芽相比，生長(zhǎng)極為緩慢或不生長(zhǎng)。對(duì)不同生長(zhǎng)期潛伏芽中的內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和比值進(jìn)行比較可知，筍芽膨大期潛伏芽中GA3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于竹筍快速生長(zhǎng)期和新竹長(zhǎng)成期；除GA3外，其他內(nèi)源激素的絕對(duì)量變化不大（圖1A）。不同內(nèi)源激素相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻有顯著變化，且動(dòng)態(tài)變化規(guī)律不同。由圖1B可知：ZR/ABA先增加后降低，不同生長(zhǎng)時(shí)期差異顯著；ZR/GA3和ZR/IAA隨成筍進(jìn)程顯著降低。由此證實(shí)從筍芽膨大期到快速生長(zhǎng)期，潛伏芽?jī)?nèi)GA3相對(duì)量增多，為打破潛伏芽休眠進(jìn)而分化為筍芽做好準(zhǔn)備；而竹筍快速生長(zhǎng)期，竹筍內(nèi)ZR相對(duì)量提高，有助于促進(jìn)細(xì)胞分裂。

2.3.2 厚竹孕筍成竹過(guò)程中內(nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化 圖2為厚竹不同形態(tài)下不同部位的內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值的變化。潛伏芽分化為筍芽，芽肉中GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著下降（圖2A），GA3/IAA顯著下降但ZR/GA3和ZR/IAA顯著升高（圖2B），說(shuō)明潛伏芽至筍芽的分化以細(xì)胞分裂為主。冬筍為了適應(yīng)低溫環(huán)境并有利于打破休眠，從筍芽芽肉發(fā)育后，冬筍筍肉中GA3/IAA顯著升高，而ZR/GA和ZR/IAA顯著降低。進(jìn)入竹筍快速生長(zhǎng)期，春筍筍肉ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)顯著降低（圖2A），GA3/IAA顯著降低而ZR/ABA，ZR/IAA和ZR/GA3均顯著升高（圖2B），可以認(rèn)為此時(shí)竹筍生長(zhǎng)以細(xì)胞數(shù)量增加為主。新竹抽枝展葉后，竹林的生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)入地下，新竹的細(xì)胞分裂活動(dòng)基本停止，故竹稈中ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，促進(jìn)細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的ZR和GA3的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低。潛伏芽至筍芽芽籜、冬筍筍籜、春筍筍籜、竹葉的內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)與筍肉相似（圖2C，圖2D），竹筍快速生長(zhǎng)期，筍（稈）籜生長(zhǎng)迅速，脫落也快，筍籜中ZR，IAA和ABA均保持較高水平。

表4 植株體不同部位內(nèi)源激素比值Table 4 Ratios of different endogenous hormones in different bamboo parts

圖1 潛伏芽?jī)?nèi)源激素及比值動(dòng)態(tài)變化Figure 1 Changes of endogenous hormones content and ratio in latent buds

綜合圖1和圖2可知：內(nèi)源激素對(duì)筍芽分化和竹筍生長(zhǎng)具有重要調(diào)控作用。較高的IAA和較低的ABA有利于竹筍的分化和生長(zhǎng)，較高的GA3有利于打破潛伏芽和冬筍的休眠，促進(jìn)筍芽分化和冬筍萌動(dòng)，而較高的ZR有利于促進(jìn)竹筍生長(zhǎng)。ZR/ABA，ZR/IAA，ZR/GA3及GA3/IAA比單一內(nèi)源激素的絕對(duì)量更能反映厚竹孕筍成竹過(guò)程的變化，說(shuō)明內(nèi)源激素間的交互作用對(duì)厚竹的孕筍成竹有顯著的調(diào)控作用。

圖2 孕筍成竹過(guò)程中內(nèi)源激素及比值動(dòng)態(tài)變化Figure 2 Changes of endogenous hormones content and ratio in bamboo shoots

3 討論與結(jié)論

筍芽膨大期，竹林處于休眠狀態(tài)，冬筍及鞭芽?jī)?nèi)抑制生長(zhǎng)類激素（如ABA）質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于促進(jìn)生長(zhǎng)類激素，抑制了筍芽和冬筍的快速生長(zhǎng)，以應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境。竹筍進(jìn)入快速生長(zhǎng)期后，促進(jìn)細(xì)胞分裂的激素顯著增加，抑制生長(zhǎng)類激素顯著減少，此時(shí)可見(jiàn)筍尖ZR質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加，并且顯著高于竹筍的中部和基部；ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低，GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)在竹筍各部位差異不顯著，說(shuō)明進(jìn)入速生期后，竹筍生長(zhǎng)以細(xì)胞分裂為主。新竹長(zhǎng)成后，竹葉中的ZR和GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于筍尖，提示厚竹抽枝展葉后，地上系統(tǒng)的細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)基本停止，地下竹鞭已經(jīng)成為竹林系統(tǒng)的生長(zhǎng)中心。

春筍筍肉中促進(jìn)生長(zhǎng)類激素的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于潛伏芽，特別是筍尖內(nèi)ZR/IAA，ZR/ABA，GA3/IAA及GA3/ABA顯著高于其他植株體或部位，新竹長(zhǎng)成后，竹林系統(tǒng)生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)入地下，新竹中促進(jìn)生長(zhǎng)類激素與抑制生長(zhǎng)類激素的比值呈顯著向基性遞增，生命活動(dòng)相對(duì)旺盛的葉片和蔸根中的GA3/IAA顯著低于竹稈和竹枝，但ZR/GA3則剛好相反，表明內(nèi)源激素的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)厚竹生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響，較高比例的ZR有利于碳水化合物的合成和器官的生長(zhǎng)，促進(jìn)竹筍和及篼根生長(zhǎng)，而較高比例的GA3則有利于打破潛伏芽休眠，促進(jìn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及纖維素和木質(zhì)素的形成，說(shuō)明內(nèi)源激素間的協(xié)調(diào)或拮抗作用對(duì)厚竹孕筍成竹有重要的調(diào)控作用，但其作用機(jī)理還有待于深入研究。

鄭郁善等［19］研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源激素在毛竹春筍中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為激動(dòng)素（KT）＞赤霉素（GA3）＞IAA，在新竹葉片中表現(xiàn)為GA3＞IAA＞KT；王波等［23］發(fā)現(xiàn)無(wú)論筍或新竹葉片，均表現(xiàn)為GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于IAA；方楷等［24］研究發(fā)現(xiàn)：毛竹竹筍和新竹各個(gè)部位中，均表現(xiàn)為GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于玉米素（ZT）。本研究發(fā)現(xiàn)：厚竹春筍和新竹各個(gè)部位，均表現(xiàn)為IAA＞ZR＞GA3，其中IAA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于ZR和GA3。厚竹中促進(jìn)細(xì)胞壁形成和蛋白質(zhì)合成的IAA及促進(jìn)細(xì)胞分裂的ZR質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較少，有利于竹壁的橫向增長(zhǎng)，可能是造成厚竹竹壁變厚的原因之一。

厚竹中不同內(nèi)源激素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在較大差異，且不同部位的差異程度不同，從潛伏芽到新竹抽枝展葉，內(nèi)源激素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值均發(fā)生顯著變化。潛伏芽和冬筍中GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，春筍中ZR質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，說(shuō)明不同的內(nèi)源激素對(duì)厚竹生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用不同，較高的GA3質(zhì)量分?jǐn)?shù)有利于促進(jìn)筍芽分化和冬筍萌動(dòng)，較高的ZR質(zhì)量分?jǐn)?shù)則會(huì)促進(jìn)細(xì)胞分裂，有利于促進(jìn)竹筍的生長(zhǎng)。在厚竹孕筍成竹過(guò)程中，ZR/GA3，ZR/IAA和GA3/IAA變化顯著，且與厚竹的生長(zhǎng)發(fā)育活動(dòng)關(guān)系密切，表明ZR，GA3和IAA之間的協(xié)調(diào)或拮抗作用對(duì)厚竹的孕筍成竹有重要的調(diào)控功能。