低溫誘導(dǎo)對蝴蝶蘭花芽分化及碳、氮含量的影響

段九菊，張 超，曹冬梅，康黎芳，王云山

（山西省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，山西太原030031）

蝴蝶蘭（Phalaenopsis）為蘭科蝴蝶蘭屬多年生草本植物，由于其花形如蝶，色澤艷麗，品種繁多，被譽為“洋蘭皇后”[1-2]，是當今國際花卉市場上最受青睞、發(fā)展最快的花卉品種之一[3]。蝴蝶蘭消費主要集中在元旦、春節(jié)等重大節(jié)日，但其花期相對集中，且開花不整齊，花芽分化主要受溫度調(diào)節(jié)，成熟蘭株經(jīng)一定低溫（18～25℃）誘導(dǎo)才能產(chǎn)生花芽[4]。生產(chǎn)中，一般采用低溫催花技術(shù)進行周年生產(chǎn)，確保蝴蝶蘭如期上市[5]。與臺灣等地區(qū)相比，我國大陸地區(qū)蝴蝶蘭產(chǎn)業(yè)面臨著產(chǎn)品質(zhì)量低、特級花少、生產(chǎn)成本偏高的尷尬處境。因此，急需對蝴蝶蘭花芽分化機理及低溫催花技術(shù)進行深入研究，從而提高蝴蝶蘭成品花質(zhì)量，實現(xiàn)周年優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

本研究以蝴蝶蘭‘紅龍’為材料，通過解剖觀察其花芽分化進程，研究低溫誘導(dǎo)對花芽分化進程中碳、氮含量的影響，探討蝴蝶蘭感應(yīng)低溫誘導(dǎo)的關(guān)鍵時期，以期為花期調(diào)控技術(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗于2013年在山西省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所花卉智能溫室進行，室內(nèi)試驗在山西省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所實驗室進行。供試材料為蝴蝶蘭紅花品種‘紅龍’，苗齡2 a。栽培基質(zhì)為國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水苔。

1.2 試驗處理

選取健康、無病蟲害、生長一致的300株植株分成2組。處理組置于人工氣候箱（BIC-300）中培養(yǎng)：光照強度18 000 lx，12 h/d，日溫26℃/夜溫17℃，相對濕度70%；對照組置于智能溫室中：水簾-風機降溫系統(tǒng)，日溫29～31℃/夜溫20～22℃，光照強度約為18 000 lx。2個處理的其他管理均相同。

1.3 花芽分化顯微結(jié)構(gòu)觀察

從花芽萌出開始到現(xiàn)蕾期采集頂芽鮮樣，每3d采樣一次。每次取3個花芽（序）鮮樣，去離子水沖洗，剝?nèi)グ瑢㈨斞旷r樣用FAA固定液（70%酒精90 mL＋冰醋酸5 mL＋38%甲醛5 mL）固定，梯度酒精逐級脫水→二甲苯透明→浸蠟→石蠟包埋→切片（厚度10μm）→粘片→脫蠟→番紅染色→固綠染色→封片[6]。石蠟切片制作完成后，在解剖鏡及光學顯微鏡下鏡檢觀察，將典型制片顯微拍攝記錄。

1.4 全碳、全氮含量測定

花芽萌發(fā)前每10 d取樣一次，芽點萌出后根據(jù)花芽分化進程的觀察制定取樣時間。每次選取植株發(fā)育進程基本一致的植株3株，取自上而下第3片功能葉及根系，用去離子水沖洗，105℃殺青15min，75℃烘至恒質(zhì)量后粉碎磨樣過0.3 mm篩。全氮含量采用H2SO4消化，凱氏定氮法測定[7]；全碳含量采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法[7]測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel，SPSS軟件整理和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝴蝶蘭花芽分化外觀形態(tài)變化

試驗期間，對照組新生根數(shù)量明顯多于處理組，新葉生長迅速，始終處于旺盛的營養(yǎng)生長階段；處理組葉片增厚，色澤加深，根系生長減慢。花芽分化外觀形態(tài)變化如圖1所示。蝴蝶蘭花芽從葉片基部長出，三角錐狀（圖 1-a1，a2），花芽生長迅速，剝開外層苞片，可見頂端周圍有小突起（圖1-b1，b2）。花梗抽出4 cm左右，花芽外觀上產(chǎn)生分節(jié)，花序形成（圖1-c1，c2）；花梗長達17 cm左右，剝開苞片外觀，可見分化出多個小突起，蝴蝶蘭進入花器官分化期（圖1-d1，d2）；花梗伸長至26 cm左右，剝?nèi)グ庥^，可見小突起明顯增大，尖端變紅（圖1-e1，e2）；花梗長達36 cm左右，小花各器官發(fā)育基本成熟，剝?nèi)ネ鈱影煽匆娦』ɡ伲▓D1-f1，f2）。

2.2 蝴蝶蘭花芽分化進程

參考蝴蝶蘭‘V31’[8]和卡特蘭‘Green World’[9]花芽分化標準，將蝴蝶蘭‘紅龍’花芽分化的進程分為幾個階段：（1）花芽未分化期。花芽芽點自葉腋處萌出，莖端生長錐平滑（圖2-1）。（2）花序原基分化期。芽點萌出1～2 cm左右，莖端生長錐變得圓滑肥大，向上隆起，呈半球形，生長錐周緣苞片略向外凸出，花序原基開始形成（圖2-2）。（3）花原基分化期。花芽萌發(fā)4 cm左右，生長錐繼續(xù)膨大，形成總狀花序的頂花原基。生長錐周緣分化出一個或數(shù)個圓球狀小突起，即為花序的側(cè)花原基（圖2-3）。花原基的出現(xiàn)，標志著植株已由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長。（4）花萼原基分化期。芽點萌出17 cm左右，花原基進一步變寬增大，繼而從邊緣分化出3個突起，即為花萼原基，每個突起逐漸發(fā)育成為1個萼片。側(cè)花花萼原基生長較快，其分化速度快于頂花分化速度（圖2-4）。（5）花瓣原基分化期。花芽萌發(fā)26 cm左右，花萼原基不斷分化生長，其內(nèi)側(cè)產(chǎn)生3個新突起，即為花瓣原基，其中2片花瓣原基中央有1片高度進化的花瓣為唇瓣原基（圖2-5，6）。（6）蕊柱及花粉塊分化期。花瓣原基內(nèi)側(cè)繼續(xù)分化出新的突起即合蕊柱原基，合蕊柱是蘭科植物花中雌蕊和雄蕊相互愈合所成的器官，合蕊柱不斷伸長生長，其頂端分化出2個花粉塊，隨著花粉塊的逐漸增大，花萼、花瓣基本形成，唇瓣覆蓋于合蕊柱之上（圖2-7，8）。合蕊柱和花粉塊大約分化1個月左右。至此，蝴蝶蘭花芽分化過程結(jié)束。

2.3 低溫誘導(dǎo)對蝴蝶蘭全碳含量的影響

由圖3可知，試驗期間蝴蝶蘭根系的全碳含量高于葉片的全碳含量。從葉片來看，對照組全碳含量在試驗期間基本維持穩(wěn)定，處理組全碳含量在10 d后開始下降，并且顯著低于對照，40 d時又上升至對照水平，之后與對照維持在同一水平。從根系來看，處理組的全碳含量除10 d時顯著高于對照外，其余時間與對照間均無明顯差異。

2.4 低溫誘導(dǎo)對蝴蝶蘭全氮含量的影響

由圖4可知，對照組葉片和根系的全氮含量變化趨勢基本一致，均呈先下降后升高再下降的變化趨勢。處理初期，葉片和根系全氮含量與對照相比無明顯差異，20 d后迅速上升，顯著高于對照，40 d時下降，且顯著低于對照，之后維持在這個水平，至處理末期時又高于對照。

2.5 低溫誘導(dǎo)對蝴蝶蘭碳/氮的影響

由圖5可知，對照組的根系C/N大于葉片C/N，且葉片與根系C/N變化趨勢基本一致。處理初期，葉片和根系C/N與對照相比，無明顯差異，20 d后顯著低于對照，40 d后高于對照，處理末期時又降至對照水平以下。

3 討論與結(jié)論

蝴蝶蘭‘紅龍’花芽分化的解剖學觀察表明，其花芽分化進程可分為6級：0級，花芽未分化期；1級，花序原基分化期；2級，花原基分化期；3級，花萼原基分化期；4級，花瓣原基分化期；5級，蕊柱及花粉塊分化期。這與韋莉等[8]采用‘V31’為材料進行花芽分化觀察的結(jié)果基本一致。蝴蝶蘭花芽萌出后，相繼分化出花序原基、花原基，二原基的出現(xiàn)標志著蝴蝶蘭已由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變，花芽外觀形態(tài)上產(chǎn)生分節(jié)，將其作為花芽分化早期的一個外觀指標。之后分化出花萼原基和花瓣原基，最后開始合蕊柱的發(fā)育，隨著合蕊柱頂端2個花粉塊的分化形成，蝴蝶蘭花芽分化基本結(jié)束。花芽分化進程的劃分可為蝴蝶蘭催花時間的確定提供理論參考。

Saehs[10]提出，生殖階段發(fā)育比營養(yǎng)生長需要更多的能量，植物通過改變體內(nèi)的“能量分配”關(guān)系來改變同化物質(zhì)在各器官的供應(yīng)。植物體內(nèi)具有自動調(diào)節(jié)代謝的功能，在花芽形態(tài)分化階段，葉片作為“源”，花芽作為“庫”。本試驗中，蝴蝶蘭‘紅龍’感應(yīng)低溫的成花誘導(dǎo)階段是在低溫處理40 d左右。低溫誘導(dǎo)初期，蝴蝶蘭葉片全碳含量低于對照組，是植株感受低溫誘導(dǎo)含碳化合物向頂端分生組織轉(zhuǎn)移的結(jié)果，從而滿足花芽分化、花序軸伸長的能量需求。同時葉片和根系全氮含量高于對照組，用于合成蛋白質(zhì)，為花芽分化作準備。低溫誘導(dǎo)40 d后，隨著處理組花芽分化開始、花序軸的抽出和伸長，葉片含碳量又回升至對照水平。花芽分化要消耗蛋白質(zhì)，葉片中含氮化合物分解后轉(zhuǎn)移到花序軸中為花序軸的伸長、花器官的分化作物質(zhì)保證，使得此時低溫處理組的全氮含量低于同期對照組含氮量，花芽分化結(jié)束時又恢復(fù)至對照水平。

氮是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素等物質(zhì)的有效成分，既影響光合作用，又影響物質(zhì)與養(yǎng)分的吸收、運輸和積累[11]。葉片內(nèi)碳水化合物含量會影響到植物的花芽分化進程[12]。植物開花的碳氮比理論認為，促進開花的因素不是某種物質(zhì)的絕對含量，而是碳與氮的比例關(guān)系，當碳水化合物的含量高于含氮化合物時，生殖生長趨于優(yōu)勢；反之，營養(yǎng)生長占優(yōu)勢，推遲開花[13]。高的C/N已被認為是許多植物成花轉(zhuǎn)變過程中的主要決定因素之一[14]。本試驗中，低溫誘導(dǎo)初期，蝴蝶蘭處理組葉片及根系C/N低于對照組，可能是處理組結(jié)構(gòu)建成的需要使葉片中蛋白質(zhì)大量積聚，同時作為能源物質(zhì)的糖類大量消耗，并向頂端分生組織轉(zhuǎn)移的緣故[15]。當?shù)蜏卣T導(dǎo)40 d左右，花芽分化開始，C/N迅速上升，高于對照組，試驗?zāi)┢冢幚斫MC/N低于對照水平。

綜上所述，蝴蝶蘭‘紅龍’感應(yīng)低溫誘導(dǎo)是在低溫處理40 d左右，由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長，高水平的C/N值有利于蝴蝶蘭花芽分化的完成。C/N值有其自身的變化規(guī)律，但也受栽培技術(shù)措施的影響。所以，應(yīng)根據(jù)C/N值在蝴蝶蘭不同發(fā)育時期的變化特點，采取適宜的栽培措施，如在抽梗期需要高的C/N值，這時施用低氮高磷鉀肥，可以提高其花芽分化率，達到優(yōu)質(zhì)周年生產(chǎn)的目的。

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