香草兰花芽分化期叶片内源激素含量的变化

庄辉发 顾文亮 王辉 罗明丰 赵青云 朱自慧 邢诒彰 宋应辉

摘 要 以香草兰花芽分化期叶芽、混合花芽和花芽的功能叶为对象，对功能叶内源植物激素含量变化及其差异进行探讨。结果表明，在香草兰花芽分化过程中，生长素IAA具有促进花芽分化的作用，玉米素核苷ZR和赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，脱落酸ABA具有先促后抑的作用。

关键词 香草兰 ；花芽分化 ；内源激素

中图分类号 S573 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.03.004

Abstract Functional leaves of leaf bud， mixed bud and floral bud of Vanilla （Vanilla planifolia Andrews） during the period of flower bud differentiation were observed to analyze their changes and differences in endogenous hormone content. The results showed that IAA could promote flower bud differentiation of vanilla， that ZR and GA could inhibit the flower bud differentiation， and that ABA could promote first and then inhibit the flower bud differentiation.

Keywords Vanilla planifolia Andrews ； flower bud differentiation ； Endogenous hormones

香草兰（Vanilla planifolia Ames）是兰科香草兰属的多年生热带藤本攀缘植物，有“食品香料之王”的称誉。香草兰作为高档配香原料，被广泛用于制作糕点、茶叶、酒和香水等[1]。国际上香草兰产品供不应求，在中国仅海南、云南和广东等热带地区有种植，产业小但取得了较高的经济效益[2]。目前，生产上出现花芽日益减少的现象，导致经济产量降低，影响了香草兰产业的持续发展。

植物花芽分化是指植物生长由叶芽状态转化为花芽状态，进而发育为花器官原基雏形的过程[3]，这一过程转变包含着形态学和生理学的复杂变化和多种因素的影响。内源激素是花芽分化的关键，养分是花芽分化的基础，基因表达是花芽分化的途径[4]。研究表明，IAA对花芽分化的作用还未有定论，ZR具有促进花芽分化的作用，GA具有抑制花芽分化的作用，ABA具有促进花芽分化的作用[5]。促花和抑花物质间的比例关系，也是影响花芽分化的重要因素，CTK/GA比例高可以促进花芽分化[6-7]。

至今，香草兰花芽分化方面的研究报道较少，仅针对香草兰花芽分化期糖类物质累积及矿质元素变化做了初步研究[8-9]。本研究拟通过分析功能叶内源植物激素在香草兰花芽分化过程中的变化特征，为香草兰促花栽培措施提供理论依据和技术方法。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料来自海南省万宁市香料饮料研究所试验示范基地，为正常开花2 a以上的‘热引3号香草兰植株，种植方式为标准化遮荫棚栽培，以牛粪为主要施用肥料，年施用量为135 m3/hm2，磷、钾肥为辅，分2次追施。

1.2 方法

1.2.1 试验设计与采样方法

选择长势良好且大小一致的香草兰植株，选取花芽分化不同阶段的香草兰叶芽（Vegetative-Bud，以下简称V-Bud）、混合花芽（Mixed-Bud，以下简称M-Bud）和花芽（Reproductive-Bud，以下简称R-Bud）旁的叶片作为功能叶。通过观测香草兰花芽分化期芽体组织分化过程，将花芽分化周期划分为6个时期，分别为花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）、花分化初期（Ⅵ）。在香草兰花芽分化的6个时期中分别采集花芽、混合花芽和叶芽旁的功能叶各6个待测样品，将采取的叶子用液氮快速冷冻后放入-80℃超低温冰箱中贮存。

1.2.2 内源激素含量的测定方法

采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）测定香草兰功能叶中生长素（IAA）、玉米素核苷（ZR）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）的含量，测定试剂盒为中国农业大学生产。

1.2.3 数据处理与统计方法

采用Excel 2010軟件处理实验数据与图表，采用SPSS 20.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 内源激素含量的变化

2.1.1 内源激素 IAA含量的变化

内源激素IAA含量的变化见图1。由图1可知，在香草兰花芽分化过程中，花芽分化初期（Ⅱ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花序分化初期（Ⅳ）和花序分化中期（Ⅴ）叶芽功能叶、花芽功能叶的IAA含量呈显著差异，但混合花芽功能叶和叶芽功能叶在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）无显著差异；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）叶芽功能叶、混合花芽功能叶和花芽功能叶的IAA含量均无显著差异。叶芽功能叶的IAA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）达到峰值，而后逐渐下降；混合花芽功能叶的IAA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值，而后逐渐下降；花芽功能叶的IAA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）达到峰值且比叶芽、混合花芽功能叶的IAA含量高出近1倍，而后逐渐下降。

2.1.2 内源激素ZR含量的变化

内源激素ZR含量的变化见图2。由图2可知，在香草兰花芽分化过程中，在花序分化初期（IV）、花序分化中期（V）、花分化初期（VI）叶芽功能叶和花芽功能叶的ZR含量呈显著差异，但混合花芽功能叶和花芽功能叶在花分化初期（Ⅵ）无显著差异；在花芽分化中期（Ⅲ）叶芽功能叶和花芽功能叶的ZR含量呈无显著差异，但叶芽功能叶和混合花芽功能叶间呈差异显著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能叶、叶芽功能叶和花芽功能叶之间无显著差异。叶芽功能叶的ZR含量，在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值，且比花芽功能叶的ZR含量高出9倍，而后逐渐下降；混合花芽功能叶的ZR含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值且比花芽功能叶的ZR含量高出7倍，而后逐渐下降；花芽功能叶的ZR含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）达到峰值，而后逐渐下降。

2.1.3 内源激素GA含量的变化

内源激素GA含量的变化见图3。由图3可知，在香草兰花芽分化过程中，在花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）、花分化初期（Ⅵ）叶芽功能叶和花芽功能叶的GA含量呈显著差异，但混合花芽功能叶和花芽功能叶在花序分化中期（Ⅴ）无显著差异；在花芽分化中期（Ⅲ）叶芽功能叶和花芽功能叶的GA含量无显著差异，但花芽功能叶和混合花芽功能叶间呈差异显著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能叶、叶芽功能叶和花芽功能叶之间无显著差异。叶芽功能叶的GA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值，而后逐渐下降；混合花芽功能叶的GA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值，而后逐渐下降；花芽功能叶的GA含量在花芽分化前期处于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值且比叶芽、混合花芽功能叶的GA含量低很多，而后逐渐下降。

2.1.4 内源激素ABA含量的变化

内源激素ABA含量的变化见图4。由图4可知，在香草兰花芽分化过程中，在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）叶芽功能叶和花芽功能叶的ABA含量呈显著差异，但混合花芽功能叶和花芽功能叶在在花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）差异不显著；在花芽特征分化期（Ⅰ）叶芽功能叶和花芽功能叶的ABA含量呈无显著差异，但花芽功能叶和混合花芽功能叶间差异显著。叶芽功能叶的ABA含量在花芽分化前期处于高含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）达到峰值，而后逐渐下降；混合花芽功能叶的ABA含量在花芽分化前期处于高含量水平，到了花芽分化中期（Ⅲ）达到峰值，而后逐渐下降；花芽功能叶的ABA含量在花芽分化前期处于高含量水平，到了花芽分化初期（Ⅱ）达到峰值且比叶芽、混合花芽功能叶的ABA含量高很多，而后逐渐下降。

2.2 内源激素IAA、ZR、GA、ABA之间的相关性分析

内源激素含量间的相关性分析（表1）表明：内源激素ZR、GA与IAA，GA、ABA与ZR，GA与ABA呈正相关关系，其中ZR与GA呈极显著正相关，IAA与ZR呈显著正相关，其它含量间的相关关系不显著；IAA与ABA呈负相关关系。

3 讨论与结论

生长素ⅠAA在花芽分化中的作用，一直以来都争议不断，部分观点认为，具有抑制花芽分化的作用。但王世平等[10]研究发现，低含量的IAA对苹果花芽分化具有促进作用。Williams等[11]研究发现，用IAA对苹果进行蔬果，能够促进苹果花芽分化。王姗等[12]研究发现，IAA具有抑制凤梨花芽分化的作用。本试验结果表明，在花序分化初期（Ⅳ）功能叶需要较高含量的IAA促进香草兰花芽分化，因此IAA对香草兰而言是促花激素，但IAA与ZR相关性呈显著正相关，ZR含量的大小对IAA促花效果具有影响作用。

玉米素核苷ZR能够促进细胞分裂，防止核酸酶和蛋白酶的产生，促进核酸和蛋白质在植物体内的积累。曹尚银等[13]研究发现，ZR具有促进苹果花芽分化的作用。郑凯等[14]研究发现，在空气凤梨分蘖芽发育过程中的ZR含量逐渐降低。本试验结果表明，香草兰花芽分化期叶芽和混合花芽功能叶的ZR含量高于花芽功能叶，因此ZR对香草兰而言是抑花激素。ZR与GA呈极显著正相关，GA含量的大小对ZR抑花效果具有较强的影响作用。

很多实验表明，赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，是一种抑花激素[15-17]。梁武元等[18]研究发现，荔枝结果枝老熟后，GA含量降低才开始分化花芽。邓烈[19]研究发现，环割和控水等技术措施能明显促进花芽分化，同时降低结果枝GA含量。本试驗结果表明，香草兰花芽分化期叶芽和混合花芽功能叶的GA含量高于花芽功能叶，因此GA对香草兰而言是抑花激素。

脱落酸ABA在大多数研究结果里具有促进花芽分化的作用，是一种重要的促花激素。吴尚等[20]研究发现，在文冠果花芽分化的过程中，ABA含量的多少决定能否正常成花。牛辉陵等[21]研究发现，在枣的花芽分化过程中，需要较高含量的ABA。本试验结果表明，香草兰花芽分化期叶芽、混合花芽和花芽功能叶的ABA含量都处于较高的水平，具有明显的先促后抑的特征，因此ABA在香草兰花芽分化过程中前期具有促进花芽形成的作用，后期具有抑制花芽形成的作用。

参考文献

[1] 王庆煌，宋应辉，陈封宝，等.香草兰丰产栽培技术研究[J].热带农业科学，1994（2）：50-57.

[2] 王 华，王 辉，赵青云，等.槟榔不同朱行距间作香草兰对土壤养分和微生物的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（4）：988-994.

[3] 曾 辉，杜丽清，邹明宏，等. 澳洲坚果花芽分化期间内源激素的变化[J].安徽农业科学，2008，36（34）：14 949-14 953.

[4] 樊卫国，刘国琴，安华明，等.刺梨花芽分化期芽中内源激素和碳、氮营养的含量动态[J].果树学报，2003，20（1）：40-43.

[5] Buban T. Flower bud induction in apple trees：Internal control and differtiation[J]. Hort Rev，1982， 4： 174-220.

[6] Luckwill L C. In proceedings of the XIX international horticultural congrass[J]. J Hort Sci，1974， 11： 169-177.

[7] Luckwill L C，Silva J M. The effects of daminozide and gibberelic acid on flower， growth and fruiting of apple cv. Golden Delious[J]. J Hort Sci， 1979， 54（3）：217-223.

[8] 趙秋芳，陈娅萍，顾文亮，等.香草兰花芽分化期蛋白质及碳水化合物变化研究[J].热带作物学报，2015，36（6）：1 053-1 058.

[9] 赵秋芳，陈娅萍，顾文亮，等.香草兰花芽分化期叶片矿质元素变化研究[J]. 热带农业科学，2015，35（2）：8-12.

[10] 王世平，许明宪，孙云蔚. 苹果顶芽中内源激素动态与成花关系的研究[J]. 果树科学，1989，6（3）：137-142.

[11] Williams M W， Edergton L J. Fruit thining of apples and pears with chemicals[J]. U S Dpel Agr Information Bull， 1998： 289.

[12] 王 姗，张荣良，郝 霞，等.凤梨花芽分化时期叶片内源激素含量的变化[J]. 中国农学通报，2013，29（22）：142-146.

[13] 曹尚银，张俊昌，魏立华.苹果花芽分化期内源激素的变化研究[J]. 果树科学，2000，17（4）：244-248.

[14] 郑 凯，丁久玲. 空气凤梨分蘖芽发育过程中内源激素含量变化分析[J]. 浙江农业科学，2016，57（11）：1869-1871.

[15] 马焕普.果树花芽分化与激素的关系[J].植物生理学通讯，1987，1：1-6.

[16] 周学明，马焕普，王凤珍，等.不同时期苹果花芽和叶芽中内源激素、脱落酸和细胞分裂素活性的变化[J].中国农业科学，1988，21（3）：41-45.

[17] 李天红，黄卫东，孟昭清.苹果花芽孕育机理的探讨[J]. 植物生理学报，1996，22（3）：251-257.

[18] 梁武元，梁立峰，季作梁，等. 荔枝花芽分化过程中内源激素和吲哚乙酸的含量动态[J]. 园艺学报，1987，14（3）：145-151.

[19] 邓 烈. 柑桔花芽分化与内源激素及淀粉酶活性的关系[J]. 西南农业大学学报，1991，13（1）：85-91.

[20] 吴 尚，马履一，段 劼，等.文冠果花期和果期内源激素的动态变化规律[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版），2017，45（4）：111-118.

[21] 牛辉陵，张洪武，边 媛，等. 枣花芽分化发育过程及其内源激素动态研究[J]. 园艺学报，2015，42（4）：655-664.