春化有效積溫對結球甘藍春化相關物質的影響

栗延茹， 于錫宏， 蔣欣梅， 馬啟友， 連子豪

(1.東北農業大學農業部東北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150030；2.黑龍江省寶清縣農業技術推廣中心，黑龍江寶清 155600)

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2014—2015年在東北農業大學設施中心和農業部東北地區園藝作物生物學與種質創制重點實驗室進行，為2年重復試驗。試驗材料為早熟結球甘藍品種8398和中熟結球甘藍品種京豐一號，均由中國農業科學院蔬菜花卉研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 播種育苗與春化處理 將試驗材料播種于育苗盤中，待1～2張真葉時進行分苗，在整個育苗期間對幼苗所處狀態進行調節，保持結球甘藍生長的環境溫度白天不低于(25±1) ℃，夜間不低于(17±1) ℃，苗期正常管理，當長至7張真葉時，取大小一致的幼苗進行春化處理，處理溫度分別為平均7 ℃[晝/夜(9±1) ℃/(5±1) ℃]、11 ℃[晝/夜為(13±1) ℃/(9±1) ℃]、15 ℃[晝/夜為(17±1) ℃/(13±1) ℃]，光照時長12 h，光照度4 000 lx，為保證光照一致，定時調換擺放位置，植株完成春化，即觀察到花芽分化臨界期[8]時停止處理，以上各處理代碼分別為T7、T11、T15。本試驗對照溫度(CK)設為19 ℃[晝/夜為(21±1) ℃/(17±1) ℃]。

1.2.2 春化結束期的確定 利用OLYMPUS SZH-IL-LD BO71型實物解剖顯微鏡(60倍)來觀察確定各處理植株通過春化的具體時間[9]。處理時間為植株完成春化為止，即觀察到花芽分化臨界期(花芽分化臨界期表現為生長錐逐漸突起變平加寬，其體積和表面積都增大，葉原基幾乎包裹不住，在葉原基內側出現突起痕跡)。

1.2.3 春化有效積溫基數與有效積溫的計算 筆者所在實驗室前期研究確定出甘藍春化有效積溫的基數為24 ℃(即所謂的春化相對零度)，各個春化溫度與24 ℃之間的差值為春化有效溫度，當春化有效溫度達到一定量時則完成春化，這就是春化有效積溫。因此，綠體的植株每天春化有效溫度分別為17、13、9、5 ℃，春化有效積溫(℃)=每天春化有效溫度×完成春化天數。

1.2.4 相關指標測定 不同處理的結球甘藍植株放入光照培養箱的當天開始第1次取樣，春化過程中取樣5次，最后在完成春化當天再取1次樣，共取樣7次，取樣間隔時間根據綠體春化完成的時間來確定。根據預備試驗得出如下取樣方案：結球甘藍8398于7張真葉期在7、11、15 ℃春化溫度處理時完成春化的時間分別為27.0、37.0、53.3 d，為此，處理T7、T11、T15間隔取樣的時間分別為5、7、10 d；結球甘藍京豐一號于7張真葉期在7、11、15 ℃春化溫度處理時完成春化的時間分別為39.0、50.3、72.0 d，為此，處理T7、T11、T15間隔取樣的時間分別為7、10、14 d，取樣時每次取靠近植株莖尖的 1～4 張真葉，切碎混合后隨機取樣進行各種生理生化指標的測定，試驗進行3次重復。其中可溶性糖含量測定采用改進的蒽酮法[10]，可溶性蛋白質含量測定采用改進的考馬斯亮藍G-250法[11]，硝酸還原酶(NR)活性測定采用離體法[10]，酯酶活性(EST)測定參照文獻[11]的方法。方差分析采用新復極差(SSR)法。

2 結果與分析

2.1 結球甘藍不同春化處理下的春化有效積溫

同一品種在不同春化溫度時，春化有效積溫差異不顯著；不同品種在同一春化溫度時，春化有效積溫表現為8398低于京豐一號，8398品種在T7處理下春化有效積溫為(459.0±9.8) ℃，而京豐一號T7處理下春化有效積溫為(663.0±17.0) ℃，說明8398要求的春化有效積溫明顯低于京豐一號，由此推測中熟品種要求的春化有效積溫較高(表1)。

表1 結球甘藍不同春化處理下的春化有效積溫

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 春化有效積溫對結球甘藍春化過程中可溶性糖和可溶性蛋白質含量的影響

由圖1至圖4可知，不同春化溫度處理時，隨著春化有效積溫的不斷增加，3個處理可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均明顯上升，T7上升幅度最大，T11次之，T15幅度最小，并且達到最大值時也同樣是T7最大，T11次之，T15幅度最小。

隨著春化有效積溫的不斷增加，處理植株幼苗體內可溶性糖含量和可溶性蛋白含量明顯升高，在植株春化作用結束時達到最大值，而CK植株幼苗體內可溶性糖含量呈逐漸下降的趨勢，可溶性蛋白含量則呈緩慢的上升趨勢，并且含量都明顯低于處理植株(圖1至圖4)；由此推測，結球甘藍體內可溶性糖和可溶性蛋白的大量積累有利于其通過春化。

2.3 春化有效積溫對結球甘藍春化過程中NR和EST活性的影響

由圖5至圖8可知，不同春化溫度處理時，隨著春化有效積溫的不斷增加， 3個處理硝酸還原酶活性和酯酶活性均明顯上升，T7上升幅度最大，T11次之，T15幅度最小，并且達到最大值時也同樣是T7最大，T11次之，T15幅度最小。

春化初期，硝酸還原酶活性和酯酶活性無明顯變化，隨著春化有效積溫的不斷增加，達到一定量(8398春化有效積溫達到300 ℃左右，而京豐一號達到400 ℃左右)時，幼苗體內硝酸還原酶活性和酯酶活性才開始大幅度提高，并在春化完成時達到最大值，而CK植株則呈緩慢的上升趨勢，并且活性明顯低于處理植株(圖5至圖8)。

3 結論與討論

成花過程是植物個體發育的重要環節，而植物成花誘導過程則是植物個體發育的核心問題之一[4]。根據對春化作用的研究，目前對于春化作用的完成主要以植物主莖生長點的形態變化的早晚——花芽分化為基本標記[12]。筆者認為植株春化有效積溫增加的過程與其體內生理代謝相關，所以對可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、相關酶活性3個植物生命活動中比較重要的方面與結球甘藍春化有效積溫的關系作以探討， 以明確結球甘藍春化有效積溫與春化作用或春化啟動的關系。

本研究發現，同一品種結球甘藍在春化有效積溫增加過程中，其植株幼苗體內可溶性糖和可溶性蛋白含量變化一致，先持續上升，分別于春化有效積溫增加結束時達到最大值；NR活性和EST活性變化一致，在春化初期不明顯，當春化有效積溫達到一定閾值時，酶活性才開始急劇升高，在春化有效積溫增加結束時達到最大值，并于春化有效積溫增加結束時完成春化。中熟品種在春化有效積溫較高時，各項指標才達到最大值并通過春化。本試驗春化完成時各指標的變化與前人研究[13-16]相符合。根據研究結果推測，同一品種具有相同的春化有效積溫，不同品種間相比，熟性越晚要求春化有效積溫越高。因此，不難看出春化有效積溫確定的正確性及重要性，以往研究春化對生理指標造成的影響都是以天數為計算單位，過于籠統和模糊，而本研究中春化有效積溫涉及到具體溫度，這為以后研究春化作用提供了更好的基礎。

本研究表明，早熟品種8398和中熟品種京豐一號在7張真葉期時，不同春化溫度處理下春化有效積溫量差異不顯著，中熟品種比早熟品種要求春化有效積溫量高，可溶性糖含量和可溶性蛋白含量在春化處理過程中表現為逐漸增加，并在春化結束時達到最大值；NR和EST活性表現為春化初期無明顯變化，但隨著春化有效積溫的增加，其活性開始急劇增加，并于春化結束時達到峰值。

參考文獻：

[1]徐 磊，林碧英，林義章. 春化作用與甘藍類蔬菜的生育障礙(綜述)[J]. 亞熱帶植物科學，2002，31(4)：73-76.

[2]王淑芬，徐文玲，何啟偉，等. 春化深度對蘿卜抽薹的影響及抽薹過程中GA3和IAA含量的變化[J]. 山東農業科學，2003(6)：20-21.

[3]劉文寶. 積溫對作物的影響[J]. 吉林農業，2000，7(12)：11.

[4]王鳳嬌. 春化有效積溫對結球甘藍春化作用的影響[D]. 哈爾濱：東北農業大學，2011.

[5]尹 鈞，任江萍，潘登奎，等. 小麥春化發育相關蛋白質同工酶的研究[J]. 麥類作物學報，2002，22(1)：33-38.

[6]李月芳. 結球甘藍春化作用與體內碳、氮代謝的關系[D]. 哈爾濱：東北農業大學，2006.

[7]凌 俊，林振武. 春化對油菜葉片硝酸還原酶活性的影響[J]. 植物生理學通訊，1993，29(2)：90-93.

[8]蔣欣梅. 低溫對結球甘藍花芽分化及相關生理指標的影響[D]. 哈爾濱：東北農業大學，2004.

[9]關佩聰，梁承愈. 結球甘藍花球形態建成的研究[J]. 園藝學報，1992，19(2)：147-150.

[10]鄒 琦. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：中國農業出版社，2000：131-135.

[11]王晶英. 植物生理生化實驗技術與原理[M]. 哈爾濱：東北林業大學出版社，2003：22-23，35-38.

[12]胡 巍，侯喜林，史公軍. 植物春化特性及春化作用機理[J]. 植物學通報，2004，21(1)：26-36.

[13]孔小平. 大白菜春化特性及其生理生化指標的研究[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2007：22-23.

[14]劉生財，蔣欣梅，于錫宏. 青花菜綠體春化過程中同工酶變化研究[J]. 東北農業大學學報，2009，40(10)：32-36.

[15]Corbesier L，Lejeune P，Bernier G. The role of carbohydrates in the induction of flowering inArabidopsisthaliana：comparison between the wild type and a starchless mutant[J]. Planta，1998，206(1)：131-137.

[16]Teraoka H. Crop diagnostic study and its application in vernalization in winter wheat caused by proteinase[J]. Bull Natl Inst Agrio Ser A，1967，20：1-6.