苧麻內源乙烯含量的時空分布研究

摘 要：采用氣相色譜法測定苧麻莖尖、上花芽(上部花芽)、中花芽(中部花芽)、下花芽(下部花芽)、上葉、中葉、下葉、雌花，雄花的乙烯含量及不同時期莖尖乙烯含量，結果表明：乙烯在苧麻體內分布總趨勢是自上而下依次減少，上中部器官乙烯含量大于下部器官，其中莖尖和葉片乙烯含量大于花芽，性別表現為雌性的苧麻在莖尖、葉和花芽中的乙烯含量都大于性別表現為兩性的苧麻，乙烯在雌花中的含量高于在混合花和雄花中的含量，不同部位花器官乙烯含量分布趨勢與葉片的分布趨勢相同，都是上部高，下部低，二麻期苧麻莖尖的乙烯含量大于三麻期，而性別決定前期的苧麻莖尖乙烯含量小于性別決定后期，最后對乙烯與苧麻的性別決定進行了討論。

關鍵詞：苧麻；乙烯：分布

中圖分類號：S563.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007－7847(2007)03－0279－04

乙烯在植物生長發育過程中起多種作用，通過研究噴施乙烯抑制劑硝酸銀和AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸)對苧麻性別及植物學性狀的影響表明AVG和AgNO₃，都可以抑制雌性花的形成，但是以AVG處理的效果較好，AVG對苧麻的正常生長沒有產生不利影響，經AVG100mg/L處理后，植株生長速度減緩，葉片變薄黃化，花芽生長較快，這說明乙烯與苧麻性別分化有關，因而研究乙烯在苧麻體內分布及消長動態對研究苧麻性別決定的形成機制有一定意義，筆者對乙烯在苧麻體內的分布及其與性別的關系作了初步探索，以期為進一步研究乙烯在苧麻生長發育中的作用提供理論依據。

1 材料與方法

1．1 材料

供試品種為苧麻種質GBN-08和GBN-09型，這兩個苧麻材料開花不受溫度光照限制，三季麻都開花，但是GBN-08性別表現為植株上部為雌花，下部為雄花，中間為混合花，而GBN-09只開雌花，實驗Eth(乙烯)用標樣為化學純級。

1．2 方法

試驗于2006年在中國農業科學院麻類所國家種質長沙苧麻圃進行，按照趙立寧的研究苧麻的性別決定應該發生在花芽小于等于0.5cm的時期內，而大于1cm的花芽性別已經決定，可以肉眼分辨，因此我們在二麻花芽小于0.5cm，即二麻性別決定初期；二麻花芽大于1cm，即二麻性別決定后期；三麻花芽小于0.5cm，即三麻性別決定初期；三麻花芽大于1cm三麻性別決定后期4個時期的取樣測定苧麻體內乙烯，測定樣品分別為：莖尖，上花芽、上葉(26～28節)，中花芽、中葉(15～17節)，下花芽、下葉(4～7節)，雌花(19～21節)，雄花(9～11節)，混合花(13～14節)，每類材料取0.5～1g，先加入兩滴蒸餾水保濕到青霉素瓶再放人材料，蓋蓋子，用封口膜封口，裝入黑色塑料袋，放置12h，取25μL，氣相色譜測定乙烯含量，標準曲線法定量，重復3次，乙烯測定在中國科學院亞熱帶農業生態研究所進行，將4個時期測定的結果求平均值，繪成圖標。

氣相色譜條件：Agilent6890型氣相色譜儀；色譜柱：HP-5((毛細管柱)Phenyl Methyl SiloxaneCapillary 30.0m×320μm×0，2μm nominal)，FID檢測器，柱溫100℃：氫離子火焰檢測器(FID)，檢測器溫150℃；載氣為氮氣，流速50mL/min；燃氣為氫氣，流速50mL/min；空氣流速40mL/min；保留時間為2.5min，用進樣針進25μL乙烯樣品在色譜儀上測定，氣樣進樣流速為1.5mL/min，重復測定3次。

乙烯標準曲線的繪制：據PV=nRT可以算出在溫度為25℃時，乙烯的密度是1.15g/L，取不同體積的乙烯，換算出乙烯的質量，進行氣相色譜分析后，根據得到的峰面積可以計算出線性方程y(乙烯質量)=0.00000528x(峰面積)，測定樣品乙烯含量(μg/g)=乙烯質量／樣品重量。

2 結果與分析

2．1 苧麻花芽、葉片和莖尖乙烯含量分布分析

圖1表明，乙烯在苧麻體內分布總趨勢是自上而下依次減少，上中部器官乙烯含量大于下部器官，其中莖尖和葉片乙烯含量大于花芽，GBN-08的花芽乙烯含量以中部最高，上部次之，下部最低，而葉片乙烯含量是上葉》中葉》下葉；GBN-09的乙烯含量分布為上葉》中葉》上花芽》下葉》中花芽》下花芽，對于莖尖乙烯含量則GBN-09》GBN-08，性別表現為雌性的苧麻GBN-09在莖尖、葉和花芽中的乙烯含量都大于性別表現為兩性的苧麻GBN-08。

2．2 苧麻花器官乙烯含量分布分析

由圖2可以看出，不同節位GBN-09都表現為雌花，而GBN-08則表現為雄花、混合花和雌花，這兩個苧麻相同節位花器官的乙烯含量都是雌花中的含量高于混合花和雄花中的含量，從整個植株來看不同部位花器官乙烯含量分布趨勢與葉片的分布趨勢相同，都是上部高，下部低。

2．3 不同時期苧麻莖尖乙烯含量分析

圖3表明，二麻期苧麻莖尖的乙烯含量大于三麻期，而性別決定前期的苧麻莖尖乙烯含量小于性別決定后期，不論那個時期都是GBN-09的莖尖乙烯含量高于GBN-08。

3 討論

苧麻是雌雄同株異花作物，雄花在植株的下部，雌花與雄花的中間段為混合花，雌花在植株的上部，本試驗對苧麻乙烯體內分布研究表明，乙烯在苧麻各器官中的含量自下而上逐步升高，乙烯在雌花中的含量高于在混合花和雄花中的含量，在雌株中的含量高于兩性株，這可能是因為乙烯在性別分化和雌性器官發育中起著重要作用，對性別決定前期和后期產生乙烯的比較說明，乙烯可能參與苧麻的性別決定。

趙立寧等報道了GA可以促進雌性苧麻的雄性化，黃森等用GA處理柿果實的研究表明GA能顯著地抑制ACC的積累，降低EFE的活性，從而顯著降低了內源乙烯的生成，這是否能說明GA通過減低乙烯的含量來調節苧麻的性別決定，這方面需要進行深入的研究，按照現在分子生物學的研究表明GA通過調節DELLA蛋白來控制植物雄花的發育，而乙烯調節著植物的諸多發育過程，DELLA蛋白在乙烯調節的植物發育過程中扮演著重要的角色，乙烯信號途徑的激活可以延緩DELLA蛋白降解過程，這與苧麻性別的決定有何關系還需要進一步研究。

劉宏偉等報道乙烯釋放量的變化與小麥雄性不育有直接關系，利用乙烯合成抑制劑(AVG)處理細胞核質互作雄性不育系后，內源乙烯釋放速率降低，育性得到部分恢復，李德紅等報道光敏核不育水稻幼穗的育性與乙烯的生成密切相關，乙烯參與育性轉換的調控并可能起著重要作用，劉志勇等也報道了油菜育性轉換與乙烯釋放量的關系，乙烯釋放量的增加可以導致油菜雄性不育，這些結論表明乙烯在植物性別決定過程中起關鍵作用，一定量的乙烯導致植物雄性不育，但是對于苧麻雌性的形成可能需要更多的乙烯，這是否是乙烯合成酶或乙烯氧化酶發生變異所致還需要進一步研究。

作者簡介：邢虎成(1978－)，男，內蒙古包頭人，博士研究生；揭雨成(1966－)，男，湖南桃源人，博士，研究員，博士生導師，通訊作者，主要從事生理生化、生物技術與品種資源科研工作。