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文档简介
薄皮甜瓜花芽分化过程中矿质元素动态变化
花芽分化是通过瓜类蔬菜形成高品质花芽的先决条件。它也是提高生产力和品质的重要因素之一。因此研究作物的花芽分化规律,实现对作物花芽分化的调控,对于提高果实产量和品质具有十分重要的意义。园艺作物的花芽分化是一个复杂的生理生化过程,矿质营养元素在作物的花芽分化过程中起很大的作用,前人对果树花芽分化过程中矿质元素的变化做了相关研究,结果表明多种矿质元素,包括N、P、K、Ca等均在花芽分化过程中起作用。但是有关薄皮甜瓜花芽分化过程中体内矿质元素的含量和动态变化的研究尚少,并且关于薄皮甜瓜花芽分化的各阶段何种矿质元素对花芽分化起主要促进作用也还不明确。另外,对于C/N与薄皮甜瓜花芽分化之间的关系还未见报道。本研究在对薄皮甜瓜花芽分化的时间、分化过程及花芽形态详细观察的基础上,测定花芽分化期间叶片中6种矿质元素的动态变化,为进一步了解薄皮甜瓜花芽分化的生理基础、制定合理的栽培管理措施提供理论依据。1材料和方法1.1植株叶片的取样、化学计量供试薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品种为玉美人,取自中国长春市蜜世界西甜瓜研究所。试验于2006年3~5月在沈阳农业大学园艺科研基地节能型日光温室中进行。3月15日在育苗温室中播种,于3月18日(生理分化期)、3月21日(花芽分化始期)、3月31日(花萼原基分化期)、4月8日(花冠裂片原基分化期)、4月16日(雄蕊原基分化期)、4月22日(雌蕊原基分化期)、4月28日(雌蕊原基分化末期)、5月6日(花芽分化结束期)上午9时分别取样,每次取植株叶片8g,3次重复,最初取子叶,真叶出现后取子叶、第1片真叶和第2片真叶混合样。为防止叶片失水,取叶后迅速用塑料袋密封,带回实验室,用蒸馏水迅速洗净晾干后,一部分放入105℃的烘箱,杀酶20min后,降至70~80℃烘干至恒重,干燥的叶片研磨,混匀,然后装入纸袋中保存备用,用于测定矿质元素。另一部分液氮速冻后放入-80℃冰柜中保存备用,用于测定可溶性总糖和淀粉含量。用浓H2SO4-H2O2联合消煮后,以奈氏试剂比色法测定植株叶片中全N量,并计算全N的质量百分比;用钒钼黄比色法测定全P含量;以原子吸收分光光度法(TAS-986型原子吸收分光光度计)测定全K、全Ca、全Cu、全Zn含量。可溶性总糖用蒽酮法测定,淀粉用酸水解法测定。根据总C量(可溶性糖和淀粉)与全N量,计算C/N。采用Excel软件作图分析。2结果与分析2.1花芽分化过程中叶片p、ca含量的变化由图1a可以看出,3月21日之前,即花芽分化的生理分化期,叶片中全N量处于较高的水平,达4.01%,进入花芽形态分化后,叶片中全N量迅速下降,降至3.15%,3月31日进入花萼原基分化后,下降幅度较小,到4月22日进入雌蕊原基分化后略有回升,之后保持较稳定的水平。3月21日之前,叶片中P的含量急剧下降(图1b),3月21日进入花芽形态分化后,下降幅度仍然很大,降至9.99mg·g-1,从花萼原基分化期到雌蕊原基分化过程中叶片P的含量整体呈下降趋势,但变化幅度不大,4月28日之后,即花芽分化结束后,叶片中P的含量有所上升。3月21日之前,叶片中K的含量较高,且呈逐渐增加的趋势,从花萼原基分化期到雄蕊原基分化过程中叶片K含量呈快速下降的趋势,且花萼原基分化期叶片K含量降低幅度比较大,4月22日进入雌蕊原基分化期后稍有上升,随后呈大幅度下降的趋势。说明在花芽形态分化过程中,尤其花冠裂片原基分化期,消耗了大量的K,以满足花芽分化的需要。由图1c可以看出,叶片中Ca含量在整个花芽分化过程中呈上升趋势,在花芽分化的生理分化期,叶片中Ca含量小幅度上升,花芽分化始期迅速上升,但是从花萼原基分化期到雄蕊原基分化过程中叶片中Ca含量无明显变化,约为1.20mg·g-1。进入雌蕊原基分化后,急剧增加。因为Ca属于不易移动的元素,随着叶片的成熟,必然累积越来越多的Ca,但是从花萼原基分化期到雄蕊原基分化过程中,叶片中Ca含量无明显变化,说明薄皮甜瓜花芽分化消耗了Ca,Ca可能参与了花芽分化过程。由图1d可以看出,3月31日之前,即花萼原基分化期之前,叶片中Cu含量急剧下降,萼片原基分化期下降较缓,随后呈上升趋势,雌蕊原基分化结束后,又大幅度下降。在花芽生理分化期,叶片中Zn含量迅速下降,在花芽分化始期,大幅度上升,花萼原基分化期又有所下降,之后稍有上升,达到花芽未分化时的水平,进入雌蕊原基分化后开始迅速下降,最终低于花芽未分化期叶片中Zn的含量。3月31日,Zn含量最高,达0.163mg·g-1。2.2花芽分化期全c、n的变化由图2可以看出,在薄皮甜瓜花芽分化过程中,叶片中可溶性糖含量先升高再降低,雌蕊原基分化期稍有回升,之后迅速下降,3月31日叶片中的可溶性糖含量最高,达32.15%。叶片中淀粉含量先呈上升趋势,直到雄蕊原基分化结束,并且从花萼原基分化期到雄蕊原基分化期上升幅度较大,之后呈大幅度下降的趋势,4月22日,叶片中淀粉含量最高,达29.4%。叶片中全C含量的变化趋势和淀粉含量的变化趋势相似。由图3可以看出,3月21日之前,即花芽分化的生理分化期,叶片中C/N缓慢升高,随着花芽形态分化的进行,C/N呈大幅度上升的趋势,直到雌蕊原基分化时C/N下降,花芽分化结束期C/N则急剧下降。由此表明,高水平的C/N有利于花芽前期形态分化,而雌蕊原基分化期需要低水平的C/N,雌蕊原基的分化不需要高水平的C/N。3矿质元素对花芽分化的作用试验结果表明,在薄皮甜瓜花芽分化过程中,叶片中矿质元素对花芽分化的不同时期所起的促进作用可能不同。薄皮甜瓜花芽生理分化期叶片中的N大量积累,P、K、Cu可能有利于花芽前期的形态分化,Zn可能有利于花芽后期的形态分化,Ca参与花芽分化过程,高水平的C/N有利于花芽前期形态分化,而雌蕊原基的分化不需要高水平的C/N。本研究表明,薄皮甜瓜花芽生理分化期和形态分化前期需要消耗大量的P,可能对花芽分化有很大的促进作用。而木奈花芽进入形态分化期后叶片中P含量才开始下降。也许P有利于花芽形态的形成,形态分化是一个极其复杂的过程,需要合成大量营养物质,P可能参与了此过程。薄皮甜瓜花芽在形态分化前期消耗大量的P,可能用于合成大量的营养物质,为花芽的形态分化提供能量。K在薄皮甜瓜花萼原基分化前和花冠裂片原基分化期被消耗较多,K可能有利于花芽前期形态分化。这与K促进光合作用、碳水化合物和蛋白质的合成等作用密切相关。但是也有不同的结论,丁兴萃发现K与竹子花芽分化和开花无直接的关系,也许是其他元素在此花芽分化中代替了K的作用。已有一些报道表明,Ca可能参与了一些植物的花芽分化过程。如Ca参与草莓的花芽分化,更确切地说与草莓花序原始体的分化有关。本试验中得到类似的结论,即Ca可能参与了薄皮甜瓜的花芽分化,进一步发现Ca从花萼原基分化期到雄蕊原基分化期可能起的促进作用较大。可能是由于Ca2+作为花芽形态分化过程中的细胞内外的第二信使,激活一系列的靶酶和非酶蛋白,从而触发一些细胞反应,进而调控花芽分化。总之,矿质元素在不同作物上及花芽分化的不同时期所起的作用不同,其作用机理还需进一步研究。碳水化合物既是结构物质又是能量的提供者,它的积累与花芽分化密切相关。本试验结果表明,叶片中可溶性糖含量先升高,在形态分化过程中降低,说明薄皮甜瓜的形态分化消耗大量的糖分,可见,碳水化合物的积累为花芽分化所需。但是芒果和宽皮橘叶片和枝条内高含量碳水化合物并不导致花芽分化。因此,并不是碳水化合物的含量越高越有利于花芽分化。植物体内含氮化合物与同化糖类含量的比例是决定花芽分化的重要因素之一,C/N的增加会促进植物的生殖生长。本试验结果表明,一定的C/N是薄皮甜瓜花芽分化所必需的,高水平的C/N有利于花芽前期形态分化,而雌蕊原基分化则不需要高水平的C/N。银杏上的研究也得到了类似的结论。因此,在薄皮甜瓜花芽分化过程中一定的氮素和碳水化合物都是必需的
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