低溫誘導(dǎo)下煙株頂芽發(fā)育及激素含量的變化

低溫誘導(dǎo)下煙株頂芽發(fā)育及激素含量的變化

香煙的早熟開(kāi)花是一種常見(jiàn)的生產(chǎn)現(xiàn)象。根據(jù)不同的地理位置，不同的年發(fā)生程度不同。在嚴(yán)重的情況下，每株植物可以減少5.6片樹(shù)葉，減少10%20%。據(jù)調(diào)查和研究表明,我國(guó)生產(chǎn)上煙草栽培品種多為中性或近短日性品種,對(duì)光周期的反應(yīng)不敏感,而與每年的反常氣候關(guān)系密切,其中低溫是引起早花的重要因子之一。而有關(guān)誘導(dǎo)煙草早花機(jī)理的系統(tǒng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文針對(duì)低溫這一誘導(dǎo)因素,探討低溫誘導(dǎo)期間煙草頂芽?jī)?nèi)幾種激素的變化,為研究生產(chǎn)上出現(xiàn)煙草早花現(xiàn)象的機(jī)理及其防止提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1種子消毒和催芽供試烤煙(Nicotianatabacμm)品種為K326。0.1%CuSO4溶液進(jìn)行種子消毒20min,之后用流水沖洗干凈,在40℃溫水中浸種30min,再用冷水浸種24h,之后在人工氣候箱內(nèi)28℃下催芽。采用格盤(pán)育苗,選萌發(fā)一致的種子播于經(jīng)甲醛消毒的基質(zhì)內(nèi),于人工氣候箱內(nèi)28℃下育苗,4片真葉出現(xiàn)后開(kāi)始處理。1.2該項(xiàng)目的內(nèi)部設(shè)計(jì)1.3試劑與試劑盒激素的測(cè)定:采用ELISA酶聯(lián)免疫法測(cè)定玉米素核苷(ZRs)、赤霉素(GA3)、生長(zhǎng)素(IAA)、脫落酸(ABA),試劑盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)化控中心提供。組織鏡檢:OLYMPUS體視顯微鏡對(duì)頂芽進(jìn)行解剖觀察,FAA固定液固定。2結(jié)果與分析2.1組織特征對(duì)比從4葉到10葉每一葉齡進(jìn)行的解剖觀察發(fā)現(xiàn),各處理的頂端分生組織都處于營(yíng)養(yǎng)分生組織階段,沒(méi)有明顯的組織特征差異。各處理后期的現(xiàn)蕾情況見(jiàn)表2。結(jié)果表明幼苗的低溫誘導(dǎo)可明顯促進(jìn)頂芽發(fā)育,引起烤煙早花,4～7葉低溫誘導(dǎo)的處理葉片減少2～8片、4～8葉、4～9葉低溫誘導(dǎo)的處理葉片減少3～8片,4～10葉低溫誘導(dǎo)的處理葉片減少最多,達(dá)9～14片。2.2煙苗對(duì)低溫誘導(dǎo)的反應(yīng)規(guī)律由表3的數(shù)據(jù)可知,煙草苗期頂芽?jī)?nèi)ZRs含量很低,對(duì)照只在10葉期檢測(cè)到ZRs含量,而其他低溫誘導(dǎo)處理在6、7、8、9葉期已可測(cè)到較低的數(shù)值,由此初步推測(cè)煙苗對(duì)低溫誘導(dǎo)從6葉期才有反應(yīng),但ZRs含量很低,規(guī)律不明顯。ZRs只是細(xì)胞分裂素的一種,而其他種類(lèi)的細(xì)胞分裂素如異戊烯基腺嘌呤(iPA)、脫氫玉米素核苷(DHZRs),本文沒(méi)有測(cè)定,所以哪一類(lèi)細(xì)胞分裂素對(duì)煙苗發(fā)育的作用更大或是總量的作用,還有待進(jìn)一步研究。2.3低溫對(duì)煙苗頂芽?jī)?nèi)iaa含量的影響圖1為不同處理頂芽?jī)?nèi)IAA含量測(cè)定結(jié)果,結(jié)果表明常溫處理T1煙苗頂芽?jī)?nèi)IAA含量前期變化比較平穩(wěn),到10葉期才大幅升高。T2處理頂芽?jī)?nèi)IAA的變化趨勢(shì)與T1基本相似。T3、T4、T5、T6、T7處理在低溫誘導(dǎo)期間,頂芽?jī)?nèi)IAA含量低于對(duì)照,而在7葉期出現(xiàn)一個(gè)含量高峰,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此期對(duì)照的含量,低溫誘導(dǎo)結(jié)束轉(zhuǎn)入常溫下后頂芽?jī)?nèi)IAA含量有大幅升高,這與苗相表現(xiàn)一致,低溫下生長(zhǎng)的煙苗生長(zhǎng)緩慢,苗株低,葉片濃綠肥厚,頂端優(yōu)勢(shì)較弱;常溫之下的煙苗生長(zhǎng)快,苗高、葉色黃綠,葉片大而薄。由以上分析看出煙苗6葉之前對(duì)低溫不敏感,6葉時(shí)已開(kāi)始有所反應(yīng),7葉是最敏感時(shí)期,表現(xiàn)為頂芽?jī)?nèi)IAA含量迅速升高,之后又快速下降,推測(cè)7葉期峰值的出現(xiàn)可能與煙苗頂芽生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)的轉(zhuǎn)變有一定關(guān)系,而低溫下較低的IAA含量抑制了煙苗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),這與Bernier提出的低濃度生長(zhǎng)素是花發(fā)生所必需的論點(diǎn)相一致。由圖1還可看出各個(gè)處理在10葉期時(shí)頂芽?jī)?nèi)IAA含量都大幅度升高,因此10葉期可能是煙苗轉(zhuǎn)向快速生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期,但不是低溫敏感時(shí)期。2.4低溫誘導(dǎo)的控制不同處理頂芽?jī)?nèi)GA3含量的測(cè)定結(jié)果表明(圖2),T1、T2、T3煙苗頂芽?jī)?nèi)GA3含量在6葉期出現(xiàn)峰值,之后下降至8葉期又回升,T3處理的峰值高于對(duì)照。T4、T5、T6、T7處理都在6～7葉出現(xiàn)穩(wěn)定的峰值,且高于對(duì)照,之后就處于下降趨勢(shì),8葉以后GA3含量都低于對(duì)照。由此可見(jiàn)6葉以前煙苗對(duì)低溫不敏感,6葉以后低溫誘導(dǎo)峰值加大,各低溫誘導(dǎo)處理的煙苗GA3峰值出現(xiàn)的時(shí)期與對(duì)照一致,誘導(dǎo)時(shí)間的長(zhǎng)短影響較大的是峰值的高低,峰值穩(wěn)定時(shí)間及峰值后的GA3含量,其中T2基本對(duì)誘導(dǎo)無(wú)反應(yīng),T3只是加大了6葉期峰值但不穩(wěn)定,變化趨勢(shì)與對(duì)照相似;而T4、T5、T6、T7都是在6～7葉有一高而平穩(wěn)的波峰,之后下降。所以6葉期以前短期的低溫誘導(dǎo)并不穩(wěn)定,而4～7葉間的低溫誘導(dǎo)就能有效保持下去,這說(shuō)明:一是7葉期是低溫誘導(dǎo)的關(guān)鍵時(shí)期,二是低溫誘導(dǎo)必需有一定的時(shí)間保證。6～7葉頂芽?jī)?nèi)較高的GA3含量和隨之較低的含量可能與煙苗頂端分生組織的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化有關(guān),促進(jìn)頂芽發(fā)育。2.5頂芽aba含量對(duì)不同處理煙苗頂芽?jī)?nèi)ABA含量測(cè)定結(jié)果表明(圖3),頂芽?jī)?nèi)ABA含量隨著煙苗的生長(zhǎng)逐漸升高,在8葉期有一峰值。低溫誘導(dǎo)使煙苗頂芽?jī)?nèi)ABA含量升高,其中T2處理由于誘導(dǎo)時(shí)期早和時(shí)間短的關(guān)系,頂芽?jī)?nèi)ABA含量的變化并不大,變化趨勢(shì)與對(duì)照接近;T3處理在6葉期ABA含量大幅度提高,但隨后轉(zhuǎn)入常溫生長(zhǎng)停止低溫誘導(dǎo),ABA含量的變化恢復(fù)于對(duì)照的水平;T4、T5、T6、T7處理頂芽ABA含量在6葉期開(kāi)始大幅度提高,直到9葉期都明顯高于對(duì)照。這個(gè)結(jié)果同樣表明,煙苗到6葉期對(duì)低溫才有反應(yīng),但此時(shí)短期的低溫誘導(dǎo)不能影響煙苗的生長(zhǎng)發(fā)育,只有最少誘導(dǎo)到7葉期,低溫的誘導(dǎo)作用才能穩(wěn)定保持下去,之后轉(zhuǎn)入常溫下生長(zhǎng)不會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。3苗期低溫誘導(dǎo)對(duì)煙苗頂芽的影響據(jù)多年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),早春低溫年份常常發(fā)生煙草的早花現(xiàn)象,而苗期低溫冷害對(duì)煙草開(kāi)花的影響報(bào)道并不一致。頂芽莖尖是低溫誘導(dǎo)的感受器官,也是生長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的中心部位,不同葉齡的不同低溫處理下頂芽?jī)?nèi)幾種激素含量的變化可在一定程度上反映出低溫對(duì)煙苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響,為初步探討煙草的低溫敏感性和低溫感受期及成花決定態(tài)建立提供一些理論依據(jù)。本文研究結(jié)果表明,烤煙(K326)6片真葉之前對(duì)低溫不敏感,6葉之后才能感受低溫,這與駱啟章的報(bào)道一致。試驗(yàn)還表明煙苗進(jìn)入低溫敏感期后,低溫處理必需持續(xù)一定時(shí)間,持續(xù)到7葉后才能保持低溫誘導(dǎo)的結(jié)果,否則6葉后即停止低溫誘導(dǎo),其誘導(dǎo)結(jié)果難于維持,隨后發(fā)生逆轉(zhuǎn)。苗期(4～10葉)低溫誘導(dǎo)在組織解剖上沒(méi)有明顯的特征差異,主要表現(xiàn)在激素含量的變化上。從上一世紀(jì)起,國(guó)內(nèi)外對(duì)低溫誘導(dǎo)植物開(kāi)花的現(xiàn)象就做了大量研究。Sedgley、李秉真、李秀菊、田如男等的研究指出細(xì)胞分裂素促進(jìn)花芽分化,在幾種激素中起重要作用。而煙草苗期頂芽?jī)?nèi)ZRs含量很低,低溫誘導(dǎo)下ZRs的變化以及與煙草發(fā)育的關(guān)系有待研究。低溫誘導(dǎo)期間,頂芽?jī)?nèi)IAA含量低于對(duì)照,抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),這與較低濃度IAA利于花芽分化的報(bào)道一致;而低溫誘導(dǎo)到7葉及7葉以后的各處理的煙苗頂芽?jī)?nèi)IAA含量在7葉期出現(xiàn)一顯著高峰,這一峰值可能與頂芽組織細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變有關(guān)。Altamura等人研究指出,IAA在煙草薄層組織花芽分化過(guò)程中的作用是促進(jìn)成花決定態(tài)的表達(dá),未確定與成花決定態(tài)建立的關(guān)系。赤霉素在大多植物中參與成花轉(zhuǎn)變的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程,但其具體作用因植物而異,多種情況下可加速成花轉(zhuǎn)變。McDaniel報(bào)道赤霉素對(duì)毒麥成花轉(zhuǎn)變的作用可能只是觸發(fā)成花決定態(tài)的表達(dá),而與成花決定態(tài)的建立無(wú)關(guān)。本試驗(yàn)表明低溫誘導(dǎo)下煙草頂芽?jī)?nèi)GA3含量8葉以前高于對(duì)照,之后低于對(duì)照,因此赤霉素在煙草成花上的作用需進(jìn)一步探討。谷本靜史認(rèn)為中性植物的成花主要受ABA控制,Tsao發(fā)現(xiàn)典型的水生短日植物微青萍的開(kāi)花需高水平的ABA和低水平的GA