低溫誘導下煙株頂芽發(fā)育及激素含量的變化

低溫誘導下煙株頂芽發(fā)育及激素含量的變化

香煙的早熟開花是一種常見的生產現(xiàn)象。根據(jù)不同的地理位置，不同的年發(fā)生程度不同。在嚴重的情況下，每株植物可以減少5.6片樹葉，減少10%20%。據(jù)調查和研究表明,我國生產上煙草栽培品種多為中性或近短日性品種,對光周期的反應不敏感,而與每年的反常氣候關系密切,其中低溫是引起早花的重要因子之一。而有關誘導煙草早花機理的系統(tǒng)研究尚未見報道。本文針對低溫這一誘導因素,探討低溫誘導期間煙草頂芽內幾種激素的變化,為研究生產上出現(xiàn)煙草早花現(xiàn)象的機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28℃下催芽。采用格盤育苗,選萌發(fā)一致的種子播于經(jīng)甲醛消毒的基質內,于人工氣候箱內28℃下育苗,4片真葉出現(xiàn)后開始處理。1.2該項目的內部設計1.3試劑與試劑盒激素的測定:采用ELISA酶聯(lián)免疫法測定玉米素核苷(ZRs)、赤霉素(GA3)、生長素(IAA)、脫落酸(ABA),試劑盒由中國農業(yè)大學化控中心提供。組織鏡檢:OLYMPUS體視顯微鏡對頂芽進行解剖觀察,FAA固定液固定。2結果與分析2.1組織特征對比從4葉到10葉每一葉齡進行的解剖觀察發(fā)現(xiàn),各處理的頂端分生組織都處于營養(yǎng)分生組織階段,沒有明顯的組織特征差異。各處理后期的現(xiàn)蕾情況見表2。結果表明幼苗的低溫誘導可明顯促進頂芽發(fā)育,引起烤煙早花,4～7葉低溫誘導的處理葉片減少2～8片、4～8葉、4～9葉低溫誘導的處理葉片減少3～8片,4～10葉低溫誘導的處理葉片減少最多,達9～14片。2.2煙苗對低溫誘導的反應規(guī)律由表3的數(shù)據(jù)可知,煙草苗期頂芽內ZRs含量很低,對照只在10葉期檢測到ZRs含量,而其他低溫誘導處理在6、7、8、9葉期已可測到較低的數(shù)值,由此初步推測煙苗對低溫誘導從6葉期才有反應,但ZRs含量很低,規(guī)律不明顯。ZRs只是細胞分裂素的一種,而其他種類的細胞分裂素如異戊烯基腺嘌呤(iPA)、脫氫玉米素核苷(DHZRs),本文沒有測定,所以哪一類細胞分裂素對煙苗發(fā)育的作用更大或是總量的作用,還有待進一步研究。2.3低溫對煙苗頂芽內iaa含量的影響圖1為不同處理頂芽內IAA含量測定結果,結果表明常溫處理T1煙苗頂芽內IAA含量前期變化比較平穩(wěn),到10葉期才大幅升高。T2處理頂芽內IAA的變化趨勢與T1基本相似。T3、T4、T5、T6、T7處理在低溫誘導期間,頂芽內IAA含量低于對照,而在7葉期出現(xiàn)一個含量高峰,遠遠高于此期對照的含量,低溫誘導結束轉入常溫下后頂芽內IAA含量有大幅升高,這與苗相表現(xiàn)一致,低溫下生長的煙苗生長緩慢,苗株低,葉片濃綠肥厚,頂端優(yōu)勢較弱;常溫之下的煙苗生長快,苗高、葉色黃綠,葉片大而薄。由以上分析看出煙苗6葉之前對低溫不敏感,6葉時已開始有所反應,7葉是最敏感時期,表現(xiàn)為頂芽內IAA含量迅速升高,之后又快速下降,推測7葉期峰值的出現(xiàn)可能與煙苗頂芽生長發(fā)育狀態(tài)的轉變有一定關系,而低溫下較低的IAA含量抑制了煙苗營養(yǎng)生長,這與Bernier提出的低濃度生長素是花發(fā)生所必需的論點相一致。由圖1還可看出各個處理在10葉期時頂芽內IAA含量都大幅度升高,因此10葉期可能是煙苗轉向快速生長的關鍵時期,但不是低溫敏感時期。2.4低溫誘導的控制不同處理頂芽內GA3含量的測定結果表明(圖2),T1、T2、T3煙苗頂芽內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,且高于對照,之后就處于下降趨勢,8葉以后GA3含量都低于對照。由此可見6葉以前煙苗對低溫不敏感,6葉以后低溫誘導峰值加大,各低溫誘導處理的煙苗GA3峰值出現(xiàn)的時期與對照一致,誘導時間的長短影響較大的是峰值的高低,峰值穩(wěn)定時間及峰值后的GA3含量,其中T2基本對誘導無反應,T3只是加大了6葉期峰值但不穩(wěn)定,變化趨勢與對照相似;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并不穩(wěn)定,而4～7葉間的低溫誘導就能有效保持下去,這說明:一是7葉期是低溫誘導的關鍵時期,二是低溫誘導必需有一定的時間保證。6～7葉頂芽內較高的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轉化有關,促進頂芽發(fā)育。2.5頂芽aba含量對不同處理煙苗頂芽內ABA含量測定結果表明(圖3),頂芽內ABA含量隨著煙苗的生長逐漸升高,在8葉期有一峰值。低溫誘導使煙苗頂芽內ABA含量升高,其中T2處理由于誘導時期早和時間短的關系,頂芽內ABA含量的變化并不大,變化趨勢與對照接近;T3處理在6葉期ABA含量大幅度提高,但隨后轉入常溫生長停止低溫誘導,ABA含量的變化恢復于對照的水平;T4、T5、T6、T7處理頂芽ABA含量在6葉期開始大幅度提高,直到9葉期都明顯高于對照。這個結果同樣表明,煙苗到6葉期對低溫才有反應,但此時短期的低溫誘導不能影響煙苗的生長發(fā)育,只有最少誘導到7葉期,低溫的誘導作用才能穩(wěn)定保持下去,之后轉入常溫下生長不會發(fā)生逆轉。3苗期低溫誘導對煙苗頂芽的影響據(jù)多年的調查統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),早春低溫年份常常發(fā)生煙草的早花現(xiàn)象,而苗期低溫冷害對煙草開花的影響報道并不一致。頂芽莖尖是低溫誘導的感受器官,也是生長轉換的中心部位,不同葉齡的不同低溫處理下頂芽內幾種激素含量的變化可在一定程度上反映出低溫對煙苗生長發(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)。本文研究結果表明,烤煙(K326)6片真葉之前對低溫不敏感,6葉之后才能感受低溫,這與駱啟章的報道一致。試驗還表明煙苗進入低溫敏感期后,低溫處理必需持續(xù)一定時間,持續(xù)到7葉后才能保持低溫誘導的結果,否則6葉后即停止低溫誘導,其誘導結果難于維持,隨后發(fā)生逆轉。苗期(4～10葉)低溫誘導在組織解剖上沒有明顯的特征差異,主要表現(xiàn)在激素含量的變化上。從上一世紀起,國內外對低溫誘導植物開花的現(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胞分裂素促進花芽分化,在幾種激素中起重要作用。而煙草苗期頂芽內ZRs含量很低,低溫誘導下ZRs的變化以及與煙草發(fā)育的關系有待研究。低溫誘導期間,頂芽內IAA含量低于對照,抑制營養(yǎng)生長,這與較低濃度IAA利于花芽分化的報道一致;而低溫誘導到7葉及7葉以后的各處理的煙苗頂芽內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胞生長狀態(tài)的轉變有關。Altamura等人研究指出,IAA在煙草薄層組織花芽分化過程中的作用是促進成花決定態(tài)的表達,未確定與成花決定態(tài)建立的關系。赤霉素在大多植物中參與成花轉變的信號轉導過程,但其具體作用因植物而異,多種情況下可加速成花轉變。McDaniel報道赤霉素對毒麥成花轉變的作用可能只是觸發(fā)成花決定態(tài)的表達,而與成花決定態(tài)的建立無關。本試驗表明低溫誘導下煙草頂芽內GA3含量8葉以前高于對照,之后低于對照,因此赤霉素在煙草成花上的作用需進一步探討。谷本靜史認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花需高水平的ABA和低水平的GA