香草蘭花芽分化期葉片內源激素含量的變化

莊輝發 顧文亮 王輝 羅明豐 趙青云 朱自慧 邢詒彰 宋應輝

摘 要 以香草蘭花芽分化期葉芽、混合花芽和花芽的功能葉為對象，對功能葉內源植物激素含量變化及其差異進行探討。結果表明，在香草蘭花芽分化過程中，生長素IAA具有促進花芽分化的作用，玉米素核苷ZR和赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，脫落酸ABA具有先促后抑的作用。

關鍵詞 香草蘭 ；花芽分化 ；內源激素

中圖分類號 S573 文獻標識碼 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

香草蘭（Vanilla planifolia Ames）是蘭科香草蘭屬的多年生熱帶藤本攀緣植物，有“食品香料之王”的稱譽。香草蘭作為高檔配香原料，被廣泛用于制作糕點、茶葉、酒和香水等[1]。國際上香草蘭產品供不應求，在中國僅海南、云南和廣東等熱帶地區有種植，產業小但取得了較高的經濟效益[2]。目前，生產上出現花芽日益減少的現象，導致經濟產量降低，影響了香草蘭產業的持續發展。

植物花芽分化是指植物生長由葉芽狀態轉化為花芽狀態，進而發育為花器官原基雛形的過程[3]，這一過程轉變包含著形態學和生理學的復雜變化和多種因素的影響。內源激素是花芽分化的關鍵，養分是花芽分化的基礎，基因表達是花芽分化的途徑[4]。研究表明，IAA對花芽分化的作用還未有定論，ZR具有促進花芽分化的作用，GA具有抑制花芽分化的作用，ABA具有促進花芽分化的作用[5]。促花和抑花物質間的比例關系，也是影響花芽分化的重要因素，CTK/GA比例高可以促進花芽分化[6-7]。

至今，香草蘭花芽分化方面的研究報道較少，僅針對香草蘭花芽分化期糖類物質累積及礦質元素變化做了初步研究[8-9]。本研究擬通過分析功能葉內源植物激素在香草蘭花芽分化過程中的變化特征，為香草蘭促花栽培措施提供理論依據和技術方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料來自海南省萬寧市香料飲料研究所試驗示范基地，為正常開花2 a以上的‘熱引3號香草蘭植株，種植方式為標準化遮蔭棚栽培，以牛糞為主要施用肥料，年施用量為135 m3/hm2，磷、鉀肥為輔，分2次追施。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計與采樣方法

選擇長勢良好且大小一致的香草蘭植株，選取花芽分化不同階段的香草蘭葉芽（Vegetative-Bud，以下簡稱V-Bud）、混合花芽（Mixed-Bud，以下簡稱M-Bud）和花芽（Reproductive-Bud，以下簡稱R-Bud）旁的葉片作為功能葉。通過觀測香草蘭花芽分化期芽體組織分化過程，將花芽分化周期劃分為6個時期，分別為花芽特征分化期（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）。在香草蘭花芽分化的6個時期中分別采集花芽、混合花芽和葉芽旁的功能葉各6個待測樣品，將采取的葉子用液氮快速冷凍后放入-80℃超低溫冰箱中貯存。

1.2.2 內源激素含量的測定方法

采用酶聯免疫吸附測定法（ELISA）測定香草蘭功能葉中生長素（IAA）、玉米素核苷（ZR）、赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）的含量，測定試劑盒為中國農業大學生產。

1.2.3 數據處理與統計方法

采用Excel 2010軟件處理實驗數據與圖表，采用SPSS 20.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 內源激素含量的變化

2.1.1 內源激素 IAA含量的變化

內源激素IAA含量的變化見圖1。由圖1可知，在香草蘭花芽分化過程中，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）葉芽功能葉、花芽功能葉的IAA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和葉芽功能葉在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）無顯著差異；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）葉芽功能葉、混合花芽功能葉和花芽功能葉的IAA含量均無顯著差異。葉芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的IAA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的IAA含量高出近1倍，而后逐漸下降。

2.1.2 內源激素ZR含量的變化

內源激素ZR含量的變化見圖2。由圖2可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花序分化初期（IV）、花序分化中期（V）、花分化初期（VI）葉芽功能葉和花芽功能葉的ZR含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在花分化初期（Ⅵ）無顯著差異；在花芽分化中期（Ⅲ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ZR含量呈無顯著差異，但葉芽功能葉和混合花芽功能葉間呈差異顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能葉、葉芽功能葉和花芽功能葉之間無顯著差異。葉芽功能葉的ZR含量，在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值，且比花芽功能葉的ZR含量高出9倍，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的ZR含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值且比花芽功能葉的ZR含量高出7倍，而后逐漸下降；花芽功能葉的ZR含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化初期（Ⅳ）達到峰值，而后逐漸下降。

2.1.3 內源激素GA含量的變化

內源激素GA含量的變化見圖3。由圖3可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）、花分化初期（Ⅵ）葉芽功能葉和花芽功能葉的GA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在花序分化中期（Ⅴ）無顯著差異；在花芽分化中期（Ⅲ）葉芽功能葉和花芽功能葉的GA含量無顯著差異，但花芽功能葉和混合花芽功能葉間呈差異顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）、花芽分化初期（Ⅱ）混合花芽功能葉、葉芽功能葉和花芽功能葉之間無顯著差異。葉芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的GA含量在花芽分化前期處于低含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的GA含量低很多，而后逐漸下降。

2.1.4 內源激素ABA含量的變化

內源激素ABA含量的變化見圖4。由圖4可知，在香草蘭花芽分化過程中，在花芽分化初期（Ⅱ）、花序分化初期（Ⅳ）、花序分化中期（Ⅴ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ABA含量呈顯著差異，但混合花芽功能葉和花芽功能葉在在花芽分化中期（Ⅲ）、花分化初期（Ⅵ）差異不顯著；在花芽特征分化期（Ⅰ）葉芽功能葉和花芽功能葉的ABA含量呈無顯著差異，但花芽功能葉和混合花芽功能葉間差異顯著。葉芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花序分化中期（Ⅴ）達到峰值，而后逐漸下降；混合花芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花芽分化中期（Ⅲ）達到峰值，而后逐漸下降；花芽功能葉的ABA含量在花芽分化前期處于高含量水平，到了花芽分化初期（Ⅱ）達到峰值且比葉芽、混合花芽功能葉的ABA含量高很多，而后逐漸下降。

2.2 內源激素IAA、ZR、GA、ABA之間的相關性分析

內源激素含量間的相關性分析（表1）表明：內源激素ZR、GA與IAA，GA、ABA與ZR，GA與ABA呈正相關關系，其中ZR與GA呈極顯著正相關，IAA與ZR呈顯著正相關，其它含量間的相關關系不顯著；IAA與ABA呈負相關關系。

3 討論與結論

生長素ⅠAA在花芽分化中的作用，一直以來都爭議不斷，部分觀點認為，具有抑制花芽分化的作用。但王世平等[10]研究發現，低含量的IAA對蘋果花芽分化具有促進作用。Williams等[11]研究發現，用IAA對蘋果進行蔬果，能夠促進蘋果花芽分化。王姍等[12]研究發現，IAA具有抑制鳳梨花芽分化的作用。本試驗結果表明，在花序分化初期（Ⅳ）功能葉需要較高含量的IAA促進香草蘭花芽分化，因此IAA對香草蘭而言是促花激素，但IAA與ZR相關性呈顯著正相關，ZR含量的大小對IAA促花效果具有影響作用。

玉米素核苷ZR能夠促進細胞分裂，防止核酸酶和蛋白酶的產生，促進核酸和蛋白質在植物體內的積累。曹尚銀等[13]研究發現，ZR具有促進蘋果花芽分化的作用。鄭凱等[14]研究發現，在空氣鳳梨分蘗芽發育過程中的ZR含量逐漸降低。本試驗結果表明，香草蘭花芽分化期葉芽和混合花芽功能葉的ZR含量高于花芽功能葉，因此ZR對香草蘭而言是抑花激素。ZR與GA呈極顯著正相關，GA含量的大小對ZR抑花效果具有較強的影響作用。

很多實驗表明，赤霉素GA具有抑制花芽分化的作用，是一種抑花激素[15-17]。梁武元等[18]研究發現，荔枝結果枝老熟后，GA含量降低才開始分化花芽。鄧烈[19]研究發現，環割和控水等技術措施能明顯促進花芽分化，同時降低結果枝GA含量。本試驗結果表明，香草蘭花芽分化期葉芽和混合花芽功能葉的GA含量高于花芽功能葉，因此GA對香草蘭而言是抑花激素。

脫落酸ABA在大多數研究結果里具有促進花芽分化的作用，是一種重要的促花激素。吳尚等[20]研究發現，在文冠果花芽分化的過程中，ABA含量的多少決定能否正常成花。牛輝陵等[21]研究發現，在棗的花芽分化過程中，需要較高含量的ABA。本試驗結果表明，香草蘭花芽分化期葉芽、混合花芽和花芽功能葉的ABA含量都處于較高的水平，具有明顯的先促后抑的特征，因此ABA在香草蘭花芽分化過程中前期具有促進花芽形成的作用，后期具有抑制花芽形成的作用。

參考文獻

[1] 王慶煌，宋應輝，陳封寶，等.香草蘭豐產栽培技術研究[J].熱帶農業科學，1994（2）：50-57.

[2] 王 華，王 輝，趙青云，等.檳榔不同朱行距間作香草蘭對土壤養分和微生物的影響[J].植物營養與肥料學報，2013，19（4）：988-994.

[3] 曾 輝，杜麗清，鄒明宏，等. 澳洲堅果花芽分化期間內源激素的變化[J].安徽農業科學，2008，36（34）：14 949-14 953.

[4] 樊衛國，劉國琴，安華明，等.刺梨花芽分化期芽中內源激素和碳、氮營養的含量動態[J].果樹學報，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，陳婭萍，顧文亮，等.香草蘭花芽分化期蛋白質及碳水化合物變化研究[J].熱帶作物學報，2015，36（6）：1 053-1 058.

[9] 趙秋芳，陳婭萍，顧文亮，等.香草蘭花芽分化期葉片礦質元素變化研究[J]. 熱帶農業科學，2015，35（2）：8-12.

[10] 王世平，許明憲，孫云蔚. 蘋果頂芽中內源激素動態與成花關系的研究[J]. 果樹科學，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 姍，張榮良，郝 霞，等.鳳梨花芽分化時期葉片內源激素含量的變化[J]. 中國農學通報，2013，29（22）：142-146.

[13] 曹尚銀，張俊昌，魏立華.蘋果花芽分化期內源激素的變化研究[J]. 果樹科學，2000，17（4）：244-248.

[14] 鄭 凱，丁久玲. 空氣鳳梨分蘗芽發育過程中內源激素含量變化分析[J]. 浙江農業科學，2016，57（11）：1869-1871.

[15] 馬煥普.果樹花芽分化與激素的關系[J].植物生理學通訊，1987，1：1-6.

[16] 周學明，馬煥普，王鳳珍，等.不同時期蘋果花芽和葉芽中內源激素、脫落酸和細胞分裂素活性的變化[J].中國農業科學，1988，21（3）：41-45.

[17] 李天紅，黃衛東，孟昭清.蘋果花芽孕育機理的探討[J]. 植物生理學報，1996，22（3）：251-257.

[18] 梁武元，梁立峰，季作梁，等. 荔枝花芽分化過程中內源激素和吲哚乙酸的含量動態[J]. 園藝學報，1987，14（3）：145-151.

[19] 鄧 烈. 柑桔花芽分化與內源激素及淀粉酶活性的關系[J]. 西南農業大學學報，1991，13（1）：85-91.

[20] 吳 尚，馬履一，段 劼，等.文冠果花期和果期內源激素的動態變化規律[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2017，45（4）：111-118.

[21] 牛輝陵，張洪武，邊 媛，等. 棗花芽分化發育過程及其內源激素動態研究[J]. 園藝學報，2015，42（4）：655-664.