杨梅花芽分化期源激素的变化

杨梅花芽分化期源激素的变化

花芽分化是果实开花的基础。花芽分化的各个阶段几乎都受到激素的控制。激素对果树花芽分化的影响报道很多，但在杨梅中很少报道。杨梅(MyricarubraSieb.&Zucc.),系杨梅科(Myricaceae)杨梅属(MyricaL.)多年生常绿乔木,是中国的特产果树。杨梅栽培容易,经济效益高,果实可鲜食也可加工,还能治牙龈出血、痢疾等多种疾病;果汁具有潜在的抗肿瘤作用;核仁含有抗癌物质维生素B17,核仁提取液对体外培养的胃癌细胞有明显的杀伤抑制作用;树体可用于绿化也可用于保持水土。因此杨梅是集经济栽培、园林绿化、营养保健和加工功能于一身的优良树种。但杨梅大小年结果较明显,严重影响果农的经济收入,制约着杨梅产业的发展。迄今为止,尚未见有关研究杨梅花芽生理分化期内源激素GA3、IAA和ABA含量及其比例变化的报道。本研究通过测定杨梅花芽生理分化期内源激素含量的变化,了解杨梅花芽分化的生理基础,以期为杨梅花芽分化的进一步研究及探索克服杨梅大小年结果的有效途径提供实验数据和理论支持。1材料和方法1.1样品的采集试验在福建农林大学金山水土保持园进行。随机选取西南坡向、生长正常、长势相当的11棵7年生东魁杨梅树作为试验树,其中3棵用于环剥摘叶及芽体切片观察,其余8棵用于采集测定内源激素含量的样品,自2007年6月14日至7月24日,每隔10d采样一次,采样时间为早上5:00~6:00,样品取自树冠外围东、西、南、北方向各2根枝梢,从枝梢顶端算起第3~8片完全成熟且无病虫害危害的叶片,每株每次共取40枚叶片。叶片采后用铝箔包住装入自封袋中,再经液氮速冻1min后,放入装有冰块的泡沫箱中,带回实验室,置于-20℃低温保存。1.2冠黄叶子/叶片激素含量测定按照李三玉等介绍的方法,用环剥摘叶法和徒手切片法确定花芽生理分化期。自5月22日至9月7日,在同一植株树冠中部,选具短枝约30个的3~4年生粗枝,分成两组,一组摘叶,另一组不摘叶。摘叶组是去除枝上每个新梢顶端两张对生叶片以下的所有叶片,并在粗枝基部进行0.2~0.3cm宽的环剥,以阻止花芽分化的进行。以不摘叶的一组进行相同大小的环剥,作为对照。于2008年3月1日,调查试验树树冠内外东、西、南、北4个方位上具有10根短枝的粗枝上的花芽数及所有的芽数,计算花芽分化率,花芽分化率=(花芽数/总芽数)×100%。叶片激素含量测定参考曾建明等和曾庆钱等的方法,用液相色谱法测定。准确称取去除叶脉后的样品0.5g(精确到0.0001g)于研钵中,加入液氮快速研磨后,分次以80%甲醇清洗研钵后,倾入10mL离心管,冰水浴中遮光超声提取30min,4℃下以18800×g离心10min,上清液倾入30mL离心管中,残渣重复超声提取两次,合并上清液,加入PVPP0.2g,4℃避光摇匀30min后,再以18800×g离心10min,上清液过C-18小柱后,40℃恒温蒸干,以1mLpH=3.0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液溶解,乙酸乙酯等体积萃取3次,酯相蒸干后,用1mLHPLC级的甲醇溶解,过0.22mm微孔滤膜,滤液作为测定IAA、GA3和ABA的待测液。样品重复3次,并做试剂空白实验。色谱柱为Shim-packCLO-ODS150mm×6.0mm柱(日本SHIMADZU公司)。以乙腈∶水=16∶64(v/v)作为测定IAA和ABA的流动相,乙腈∶水=15∶85(v/v)作为测定GA3的流动相,流速均为0.8mL/min,柱温30℃,检测波长210nm,进样量为10μL。2结果与分析2.1花芽分化率的变化3株环剥树摘叶组和对照组的花芽分化率随时间的动态变化如图1所示。从图1可以看出,摘叶组植株6月14日的花芽分化率为0,6月24日的花芽分化率为12.1%,其后随着时间的推移,花芽分化率逐渐上升,至6月29日和7月10日花芽分化率分别增加到22.5%和28.8%,以后则基本上稳定在28.8%~33.8%之间。而对照组植株6月4日的花芽分化率即达30.9%,此后,花芽分化率逐渐增大,到7月10日达到最大值48.6%,此后渐趋稳定。因为摘叶环剥处理组的每个新梢顶端仅留两张对生叶片,且枝条的基部进行了环剥,故处理前新梢上的芽未分化为花芽,摘叶后无力继续花芽分化,而处理前已具花芽的新梢,则可以靠两张叶片维持分化。图1结果表明,6月24日摘叶环剥处理的东魁杨梅已开始花芽分化,说明6月24日为生理分化开始期。通过切片观察发现,6月24日以前芽的生长锥尖而狭小,为未分化期的叶芽状态;7月4日芽的生长锥已稍隆起,顶部略呈圆形,说明花芽即将进入形态分化;7月14日切片,生长锥已隆起,顶部圆形,呈宽锥体,标志花芽开始形态分化。按照许明宪等介绍的划分生理分化盛期和缓慢期的方法,经t检验,杨梅花芽生理分化盛期为6月29日至7月4日。从物候期上看,生理分化是在夏梢停止生长后开始的,与李三玉等和沈清标的报道相同。根据对其它8株未做环剥试验树的调查,计算出花芽分化率,以4号树的花芽分化率最高,达47.4%;其次是8号树,为33.4%;最低的是6号树,为21.1%。各试验树花芽分化率大小顺序依次为:4号(47.4%)>8号(33.4%)>1号(28.8%)>7号(26.1%)>5号(23.9%)>2号(23.4%)>3号(23.3%)>6号(21.1%)。2.2花芽生理和形态分化与叶片iaa含量的关系杨梅花芽生理分化期叶片内源激素含量变化趋势见图2。从图2可以看出:杨梅花芽生理分化期叶片GA3含量变化范围为160.0~288.7ng/g,生理分化开始时GA3含量从花芽生理分化前的257.8ng/g迅速下降到160.0ng/g,达显著差异水平(P<0.05),此后GA3含量逐渐升高,但未达显著水平。GA3含量最高峰在花芽形态分化期,含量为288.7ng/g,说明低含量的GA3有利于杨梅花芽生理分化,高含量的GA3有利于杨梅花芽形态分化。叶片IAA含量随着花芽生理分化的进行而增加,但差异不显著。未分化时IAA含量仅144.9ng/g,生理分化开始时含量增加到160.6ng/g,形态分化时含量则快速增加,从162.2ng/g剧增到218.8ng/g,说明杨梅花芽生理和形态分化都需要一定范围内高含量的IAA。ABA变化不显著,大致呈先升后降再升的变化趋势,含量最高值为7月24日形态分化期的469.2ng/g,最低值在生理分化结束期的7月14日,为363.2ng/g。2.3花芽生理分化由图3可见,生理分化期叶片ABA/IAA不断下降,从6月14日的2.72降到7月14日的1.66,说明ABA/IAA降低有利于花芽分化。GA3/IAA在花芽生理分化期开始时从1.78降到1.00,盛期后上升到1.25,生理分化结束时又降到1.10,呈“W”型变化。ABA/GA3在花芽生理分化期开始时从1.53上升到2.48,但进入花芽生理分化后则不断下降。值得注意的是,ABA/(GA3+IAA)在杨梅花芽生理分化结束前的平均值都在1左右,最高值在6月24日花芽分化开始时,比值为1.24,最低值在7月14日花芽生理分化结束时,比值为0.79。3讨论3.1调节叶片ga3含量试验结果表明杨梅花芽生理分化期叶片GA3含量先降后升,这与前人提到的GA3分阶段影响花芽分化的观点相似,即GA3的减少是生理分化所必需的,而在后期花器官发育时,GA3有促进作用。生理分化开始时,GA3的减少可能是从叶片转移到花芽内,导致叶片GA3含量降低,也有可能是因为淀粉水解,增加了可溶性糖和蔗糖含量,通过糖的变化调节GA3含量,进而调节营养生长与生殖生长。陈俊伟等综合前人的研究成果,认为糖与激素信号互作可能是植物整合内外环境与营养信号进而调控植物代谢活动以适应内外环境变化的一种主要方式。生理分化盛期后,叶片内的GA3含量逐渐升高,可能与GA3的信号刺激有关。Grochowska等认为,GA3抑制花芽孕育,可能是通过信号产生位点刺激IAA生物合成起作用。但低含量的GA3是否是作为花芽进入生理分化的启动信号开关而产生作用,生理分化开始后,含量随抑制作用的解除而升高,还有待进一步研究。3.2花芽分化防止糖代谢有关生长素对果树花芽分化的作用,目前还没有统一的认识,大都认为生长素的存在可能同营养的输入有关。梁立峰等认为常绿果树花芽内一定水平的IAA,有利于营养输入,促进分化。邓烈等认为锦橙花芽生理分化可能需要较低含量的IAA。本试验结果证实了这一点,花芽分化前低含量的IAA可以减少糖的损耗,增加淀粉的积累,为成花作准备。ABA在果树花芽分化中的作用尚无定论,前人在研究苹果、柑橘、芒果和荔枝等花芽分化期间内源激素的变化动态时,发现ABA都有一个短暂的上升过程。本试验结果也表明,杨梅花芽生理分化开始时ABA含量有个短暂的、变化不大的上升过程,这种过程可能与可溶性糖和蔗糖的积累有关,曾骧指出:ABA能引起枝条生长停止,促进CTK类物质、淀粉和糖的积累,有利于生殖生长。3.3不同理解+a、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、na、nb3+iaa的花芽生理分化的日变化植物体内存在着多种不同的激素,而且,它们出现的时间和含量不同,既有协同作用,也有拮抗作用,果树花芽分化也可能是多种激素平衡的结果。本试验结果表明ABA/IAA和GA3/IAA的变化趋势大致相同,都呈先下降后上升再下降再上升的“W”型变化,ABA/GA3和ABA/(GA3+IAA)则都呈先升后降再升的过程,特别是A