低温春化与光周期调控对普通白菜抽薹性状的影响

黎黎 刘娟 阳梦瑶 王顺妮 艾辛

摘 要：以35份普通白菜和5份苗用白菜（快菜）为材料，发芽期进行人工低温春化处理，幼苗移栽至人工气候室穴盘栽培条件下进行光周期调控，以露地栽培自然春化为对照，探讨人工春化、光周期调控对普通白菜抽薹性状的影响。结果表明，普通白菜在4 ℃低温处理20 d、光照时长16 h·d-1的人工气候室穴盘栽培条件下品种间现蕾期变异系数为21.96%，露地低温春化条件下变异系数为17.13%，两者呈现极显著相关性，表明可以利用人工气候室穴盘栽培替代露地自然春化评价品种间的抽薹性能。在经过≥35 d低温处理和16 h·d-1光周期條件下不能现蕾的晚抽薹普通白菜优良株系，延长光照时间至24 h·d-1可以加速现蕾抽薹，提高了极晚抽薹普通白菜的育种效率，为选育光周期敏感型的晚抽薹普通白菜新品种提供了科学依据。

关键词：普通白菜;现蕾;抽薹;低温春化;光周期

中图分类号：S634 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）05-045-07

Effects of low temperature vernalization and photoperiod regulation on bolting characters of pakchoi

LI Li， LIU Juan， YANG Mengyao， WANG Shunni， AI Xin

（College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China）

Abstract： 35 pakchoi cultivars and 5 seedling cabbage cultivars were used as experimental materials， artificial low-temperature vernalization treatment was carried out during germination period， and seedlings were transplanted into artificial climate chamber for photoperiod regulation under cave-dish cultivation conditions in this research.The results showed that under the artificial climate cave-dish cultivation conditions of 20 days of 4 ℃ low temperature treatment and 16 h/d light condition， the variation coefficient was 21.96%， and under the open field low temperature vernalization condition， the variation coefficient was 17.13%， there was a very significant correlation between them， which indicated that the artificial climate cave-dish cultivation conditions could be used to replace the natural vernalization in order to evaluate the bolting traits. After more than 35 days of 4 ℃ low-temperature treatment and 16 h/d photoperiod， if ordinary cabbage couldnt bud， the bud could be accelerated by extending the light time to 24 h/d. These results could provide scientific basis for breeding new varieties of late bolting pakchoi which are photoperiod sensitive..

Key words： Pakchoi; Budding; Bolting; Vernalization; Photoperiod

普通白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.）Makino var. communis Tsen et Lee）在我国栽培历史悠久，由于南北饮食及地域气候的差异，白菜品种类型多样、丰富，各地需选择适宜品种才能实现周年生产满足市场需求。在白菜周年生产过程中，随着季节的变化，主要环境因子也发生很大变化，因此不同生产季节就需要不同的品种[1]。夏季和早秋播种的普通白菜品种需要很强的耐旱、抗热和抗病虫害能力[2]。越冬和早春容易发生未熟抽薹现象，需要耐低温春化和耐抽薹的品种[3-5]。研究表明，白菜可以通过春化路径、光周期路径、自主路径、赤霉素路径、年龄路径和环境温度路径等6种路径影响植株生长和抽薹开花[6-7]，低温春化是白菜开花的主要路径。白菜属于种子春化型，种子萌芽阶段进行0～13 ℃低温处理30 d左右即可完成春化作用[8]，根据白菜低温处理需要时间的长短，将品种分为弱冬性品种、强冬性品种，大部分弱冬性品种或材料春化20 d可通过春化，强冬性耐抽薹品种或材料春化40 d左右可通过春化[9-10]，且长日照的白菜更容易抽薹开花[11]。在白菜育种工作中，通过人工控制对育种材料进行低温春化，诱导普通白菜抽薹开花，可以达到增加植物繁殖世代数、加速育种进程的目的[12-13]。采用人工低温春化方法，利用气候室栽培环境和栽培措施缩短植物抽薹开花时间，在多种植物育种中取得了良好的效果[14-17]。对于有春化途径的植物来说，筛选低温春化耐受和发育迟缓的优良种质资源是选育晚抽薹品种的关键。现蕾期是白菜的耐抽薹性的重要评价指标，研究表明，现蕾期、抽薹期和开花期之间均呈显著正相关，能有效地将植物的耐抽薹能力进行分级[18-19]。有研究者注意到了春化温度和春化时间对白菜抽薹的品种差异和露地鉴定结果的影响，但未能深入分析室内品种抽薹差异与露地抽薹性能的相关性，也没有关注到在不完全春化条件下品种内株间耐抽薹能力的细微基因型差异，以及在室内进行小株选育的可行性。笔者通过对普通白菜在人工低温春化处理和人工气候室栽培条件下现蕾时间与露地种植条件下自然低温春化抽薹时间的相关性分析，建立鉴定和筛选晚抽薹材料的简单、快速、低成本的方法，以及低温春化和光周期组合处理对晚抽薹材料现蕾时间的影响，探讨加速晚抽薹材料育种进程的方法。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为不同抽薹特性的35份普通白菜和5份苗用白菜（快菜），共计40份，见表1。其中长沙晚抽薹0602株系、1604株系、1102株系等3份普通白菜来自于湖南省农业大学园艺学院十字花科蔬菜课题组自交的晚抽薹材料。

1.2 方法

1.2.1 普通白菜低温春化试验 试验采用随机区组设计，每小区10株，3次重复，采用136孔穴盘种植。

試验于2019年3月11日在人工气候室进行。将40份试验材料分别取200粒左右饱满的种子温汤浸泡2 h后置于铺有湿润滤纸的培养皿中催芽，待90%以上的种子都露出胚根后置于4 ℃冰箱低温春化20 d和45 d。待低温处理结束后挑选较为壮硕的小苗移栽到穴盘中，在人工气候室进行正常的水肥管理，气候室设置为昼夜温度25 ℃/18 ℃，16 h光照时长，基础光强为196.26 μmol·m-2·s-1。露地自然春化试验于2018年1月8日至5月19日在湖南农业大学金山蔬菜试验基地进行，正常水肥管理。试验材料播种后利用ZDR-M20型温湿度记录仪实时记录温度变化，2018年1月至3月期间，长沙地区最高温度≤10 ℃的时间为26 d，≤5 ℃时间为8 d，≤ 0 ℃时间为1 d;其中最低温度≤10 ℃时间为52d，≤5 ℃时间为17 d，≤0 ℃时间为13 d，完全满足了普通白菜春化条件。每隔3 d观察试验材料的生长情况，记录始蕾期、现蕾期所需时间以及现蕾后薹高、开花情况等，人工气候室种植的材料移栽60 d后结束记录，露地春化材料至所有材料抽薹开花后结束记录[19]。

1.2.2 耐抽薹普通白菜的光周期调控试验 试验于2020年7月2日在人工气候室进行。选取表1中长沙晚抽薹1102株系（自交4代）种子，催芽后置于4 ℃冰箱分别低温春化处理20、35、50 d，春化结束后幼苗移栽至穴盘中，分别置于昼夜16 h/8 h和24 h全光照下，基础光强为196.26 μmol·m-2·s-1的光周期条件下，在人工气候室进行正常的水肥管理，T1、T2、T3分别为16 h长光照下的低温20、35、50 d处理;T4、T5、T6分别为24 h全光照下的低温20、35、50 d处理。试验采用随机区组设计，每小区30株，不设重复，每小区随机抽取10株，每隔3 d观察试验材料的生长情况，记录移栽后始蕾期、现蕾期所需时间以及移栽60 d的薹（茎）高、叶数、最大叶长、地上鲜质量。温度、水肥管理与前相同。

1.3 测定指标与方法

研究表明十字花科耐抽薹性状相关指标的抽薹时间与现蕾时间呈显著正相关[19]，本试验涉及品种数量较多，为避免受各品种间抽薹薹高发育特性的干扰和主观记录误差，抽薹性状评价的指标选择更加直观便于区别的现蕾指标，以现蕾所需4 ℃低温时间和移栽20 d后的抽薹情况将本试验中品种的耐抽薹性进行划分[20-21]。

现蕾：肉眼可见花蕾。

现蕾期：移栽穴盘后至50%植株现蕾的时间。

平均现蕾时间：品种内已现蕾的单株现蕾所需时间的平均值。

现蕾率：移栽穴盘后60 d内现蕾植株/总植株。

茎（薹）高：剥除叶片后子叶着生处到茎尖或花蕾顶部的高度。

最大叶长：最大叶片叶柄着生处到叶尖的长度。

叶片数：叶片长度>1 cm的叶片数。

地上部鲜质量：去除根部后植株的总质量。

1.4 数据分析

应用Excel 2010软件处理数据和绘图;使用SPSS 2.0进行数据统计分析各项抽薹相关性状指标，用单因素ANOVA进行方差分析和显著性分析，用Person相关进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 春化处理时间及方式对普通白菜现蕾期的影响

2.1.1 不同春化时间对普通白菜现蕾率的影响 由图1～2可以看出，40份白菜品种资源低温处理20 d和45 d后移栽至穴盘，其中24个品种经过20 d低温春化处理后移栽20 d就能现蕾，但经过低温春化处理45 d，现蕾时间普遍提早8.38 d。只有3个株系经过45 d低温春化处理后移栽20 d仍不能进入现蕾期。

由表2可以看出，供试品种中65%属于中等抽薹品种，20%为早抽薹品种，且均可通过20 d低温处理后进入现蕾期（观测期60 d内），而白梗白叶小白菜、晚抽薹上海五月慢、五月慢和3份选育的自交系材料经20 d低温处理后的6份材料未能进入现蕾期（观测期60 d内），属于晚抽薹品种或材料。晚抽薹品种需低温处理延长至45 d移栽一段时间可现蕾，而低温处理延长45 d移栽60 d后仍然有3份来自湖南省农业大学园艺学院十字花科蔬菜课题组自交的晚抽薹材料不能现蕾，表明此3份材料耐抽薹能力特别强，可作为优良的晚抽薹育种材料。

2.1.2 普通白菜品种不同低温春化间现蕾期的相关性 对35份普通白菜和5份苗用白菜（快菜）品种资源人工低温春化处理20、45 d与自然春化现蕾时间进行相关性分析（图3，表3～4），结果表明人工春化20 d与自然露地春化栽培的现蕾期呈极显著相关;春化处理45 d与露地自然春化栽培的现蕾期的相关性不显著，表明两者没有相关性，不能真实表达自然条件下品种间耐抽薹性的差异。从图3也可以明显发现，低温春化45 d处理组品种间播种至现蕾时间的起伏较小，而低温春化20 d处理组和自然春化组的起伏较大。

从表3～4可以看出，40份材料经20 d春化处理的平均现蕾期为46.53 d，经45 d春化处理的平均现蕾期为63.81 d，自然春化处理的平均现蕾期为75.93 d，他们的变异系数分别为21.96%、5.25%、17.13%，表明20 d春化处理与自然春化最为接近，春化20 d与自然春化均能充分表现出品种间耐低温春化的差异。

2.2 不同春化时间对普通白菜品种内单株间抽薹的影响

在观察各品种内植株抽薹性状时发现，除了B-01、B-32、B-46等品种变异系数随着低温春化时间的延长而增大，其他品种在春化20 d的标准差、现蕾持续时间、变异系数等数据均大于春化45 d的数据（表5）。将现蕾情况进行统计，结果表明，4 ℃低温春化处理20 d，标准差为1.72～12.19，其中标准差大于2的品种有33个;现蕾持续时间在4～32 d，现蕾持续时间大于10 d的品种有31个，变异系数为5.75%～46.51%，其中变异系数大于10.00%的品种有31个，分别占有效观测品种（观测期60 d内进入现蕾期的品种）的97.06%、91.18%、91.18%。4 ℃低温春化处理45 d，标准差为0～4.46，其中标准差大于2的品种有14个;现蕾持续时间在0～15 d，现蕾持续时间大于10 d的品种有6个;变异系数为0.00～16.74%，其中变异系数大于10.00%的品种有9个;分别占有效观测品种的37.84%、16.22%、24.32%。这表明在人工气候室的环境下，延长低温春化时间可以提高品种内抽薹的整齐度，就本试验材料而言，低温4 ℃处理20 d比低温4 ℃处理45 d更突出品种内单株抽薹性状的差异性，表明可以利用同一品种群体内单株间耐低温春化的微效基因差异，通过多代单株选择方法选育出优良的耐低温春化的株系。

2.3 不同低温时间和光照时长对优良晚抽薹白菜1102株系抽薹性状的影响

由图4可以看出，长沙晚抽薹1102株系低温春化处理20 d、35 d、50 d后移栽至16 h光照条件下生长60 d均未现蕾。在24 h长光照条件下，长沙晚抽薹1102低温春化处理20 d未现蕾;长沙晚抽薹1102低温春化处理35 d移栽34 d后现蕾，现蕾期为52 d，现蕾率为60%;长沙晚抽薹1102低温春化处理50 d移栽30 d后现蕾，现蕾期为43 d，现蕾率为96%。

从图5可以看出，在16 h光照条件下，低温处理20 d与低温处理50 d植株移栽60 d平均叶数和平均地上部鲜质量均有显著差异，3处理间平均薹高和平均最大叶长无显著差异。在24 h光照条件下，不同低温春化处理间植株移栽60 d平均薹高和平均最大叶长均有显著差异，低温处理时间越长平均薹高越高，平均最大叶长越小;3处理间植株平均叶数和平均地上部鲜质量无显著差异。

3 讨论与结论

低温春化是十字花科等植物从营养生长转化至生殖生长的必要过程，利用人工春化处理替代露地种植筛选晚抽薹品种和晚抽薹优良單株，对提高晚抽薹品种育种效率具有极大的意义[22-23]，但前提是人工春化处理要真实反映普通白菜的露地抽薹特性，这是进行耐抽薹品种选育的基础。

本试验结果表明，早抽薹或中等抽薹材料人工春化20 d处理更能体现品种间的抽薹性状差异，与露地自然春化抽薹性状表现呈显著相关，可用于实验室模拟露地品种间抽薹情况差异比较和选择。超长时间人工低温春化处理适宜于极晚抽薹品种的选育，即人工春化处理45 d以上不能抽薹的品种和优良单株。选择合适的春化处理时间是实现在室内条件下筛选晚抽薹品种和晚抽薹优良单株的关键。在以晚抽薹性状作为主要育种目标时，多以低温时间及花芽分化速度做为判断标准。春化时间越长往往可以促进抽薹，开花期集中，但从整个生育期看，增加处理时间并不一定能缩短播种至抽薹的时间[12]，对于这些材料建议考虑采取变温处理、光周期处理、绿体春化处理[24-25]和赤霉素处理相结合，可以促进植物抽薹开花[26-28]。

本试验结果表明，长沙晚抽薹1102株系为自交4代后选育的优良株系，在4 ℃低温春化处理20、35、50 d后，光周期为16 h·d-1，基础光强为196.26 μmol·m-2·s-1的光周期条件下均无现蕾抽薹，但这些株系在延长光周期至24 h·d-1后，低温春化处理≥35 d的植株能够现蕾抽薹，且随着低温春化时间的延长，长光周期促进植株现蕾抽薹的效果越明显，这与萝卜现蕾抽薹的研究结果相似[21]。说明利用低温春化和光周期相结合的方法处理晚抽薹材料可以对筛选出来的极晚抽薹品种或单株加速抽薹开花，缩短繁殖周期，提高极晚抽薹普通白菜育种效率。试验中还发现长沙晚抽薹1102株系株间对长光周期的敏感性存在基因型的差异，仍然有部分植株现蕾抽薹很晚甚至不能现蕾抽薹，表明1102株系的基因型纯合度还不高，这种基因型差异是由于晚抽薹材料选育的方法和选育标准中未进行光周期选择造成的。1102株系内株间对光周期敏感度的差异，对选育耐低温春化又对长光周期敏感和对低温春化、长光周期都不敏感的新型晚抽薹育种材料，以及进一步深入研究普通白菜现蕾抽薹的机制提供了新的启示，是我们今后研究的重点。

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