GA₃處理影響菠菜性別及其株型發(fā)育

張玉蘭 王麗穎 梁藝濤 陳寧 李書粉 高武軍

摘 要：赤霉素（gibberellic acids，GAs）是一種重要的植物激素，但其對菠菜生長發(fā)育的影響尚未系統(tǒng)報道.以菠菜亞屬PI647862為材料，研究了外源赤霉素（GA₃）處理后對菠菜的性別轉(zhuǎn)換、開花時間、花粉活力及植株發(fā)育等重要性狀的影響.結(jié)果表明，用質(zhì)量濃度為25 mg/L的GA₃對2葉期菠菜進行處理后，約13%的菠菜雌株轉(zhuǎn)換為雄株，且轉(zhuǎn)換株的花粉數(shù)目、形態(tài)及活力均和對照無顯著差異.但是，轉(zhuǎn)換雄株的開花時間顯著早于對照雄株.研究結(jié)果也表明，GA₃處理后菠菜植株的高度、葉面積及葉柄長度均顯著高于對照植株.進一步分析發(fā)現(xiàn)，株高的增加是由于節(jié)間細胞縱向伸長所導(dǎo)致的，葉面積的增加是葉細胞面積增加引起的.GA₃可誘導(dǎo)菠菜雌株發(fā)生雄性化轉(zhuǎn)變，促進菠菜早花，同時促使株高、葉面積和葉柄長度也顯著增加.研究結(jié)果為全面探究GA₃對于菠菜性別轉(zhuǎn)換和株型發(fā)育的影響奠定了基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：菠菜；GA₃；性別轉(zhuǎn)換；株型發(fā)育

中圖分類號：S636；Q945文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1000-2367（2024）02-0130-09

菠菜，藜科菠菜屬1至2年生雌雄異株植物，群體中雌雄比例接近1∶1^［1-2］.菠菜作為典型的雌雄異株代表植物，其性別決定和分化主要受遺傳調(diào)控，但也容易受到外源激素和環(huán)境等因素的影響^［3-4］.早期的研究表明，外源施加細胞分裂素、生長素和脫落酸，處理菠菜根部能夠促進菠菜群體中雌株比例的增加；赤霉素則促進菠菜群體中雄性比例的增加^［5］.2018年WEST等^［6］使用赤霉素處理菠菜幼苗發(fā)現(xiàn)，一定比例的植株發(fā)生了性別轉(zhuǎn)換，但是沒有明確的證據(jù)能夠證明性別轉(zhuǎn)換的方向.近年來研究人員通過深入分析菠菜雌雄基因組差異，發(fā)現(xiàn)了一些重要的性別連鎖分子標(biāo)記.T11A是一種雄性連鎖的分子標(biāo)記，其在菠菜雌雄植株中均能擴增出大小為810 bp的條帶，而特異地在雄株中擴增出一條320 bp 的條帶^［7］.SpoX是一個X特異的單核苷酸多態(tài)性分子標(biāo)記^［8］，能夠用于識別菠菜中的YY個體.這些分子標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)，為菠菜幼苗早期性別鑒定提供了分子支持.

赤霉素作為一種重要的植物激素，不僅影響植物性別，還參與種子萌發(fā)、株型建立、開花結(jié)實等多種重要的生長發(fā)育過程^［9-12］.已有文獻報道，外源赤霉素處理能增加苦蕎株高^［13］和大豆的莖粗^［14］，對萵筍株高、節(jié)間長度和產(chǎn)量也具有促進作用^［15］；赤霉素尤其是GA₄促使水稻節(jié)間的伸長使水稻適應(yīng)水淹^［16］.此外，外源赤霉素處理可以促使擬南芥等多種植物提前開花^［17］.使用赤霉素能促進草莓吐蕾提早開花^［18］；開花前10 d用赤霉素處理可以使“蜂后”葡萄提早開花^［19］.施加赤霉素可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生不同的形態(tài)和性狀變化，但尚未有人對外源赤霉素處理菠菜發(fā)生的表型變化，尤其是對不同性別的菠菜性狀產(chǎn)生的影響進行詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及結(jié)果分析.

本研究采用外源赤霉素處理受試菠菜植株，觀察處理前后雌雄性別、開花周期、花粉數(shù)目和活性以及菠菜株型如株高、莖節(jié)、葉面積等變化情況，用以探究GA₃促進菠菜性別分化和植株生長的組織學(xué)基礎(chǔ)，為菠菜進一步的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ).

1 材料和方法

1.1 實驗材料

菠菜（Spinacia oleracea L. subsp. Turkestanica，PI647862）種子去殼浸泡于單蒸水中，放置100 r/min，20 ℃的搖床中過夜培養(yǎng)后轉(zhuǎn)移于培養(yǎng)皿中，4 ℃條件下培養(yǎng)7 d，每天換水2次，生根后移栽到土壤（培養(yǎng)土、蛭石體積比為1∶1）中，并放置在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為20 ℃（16 h∶8 h，光暗比），濕度為70% RH，光照為14 400 lx.

1.2 實驗方法

1.2.1 菠菜幼苗早期性別的鑒定

使用超光速mix試劑盒快速提取菠菜幼苗DNA，取少量菠菜葉片進行研磨后加入裂解液并煮沸5 min，12 000 r/min離心，取上清作為模板用T11A引物進行PCR擴增，引物序列為T11A-F，5'-CCCTAATTAACTCCTCTTTACCCAA-3'；T11A-R，5'-TACAAGCCCCATTATCATAACAGTC-3'.

PCR反應(yīng)總體積為20 μL，包含1 μL模板DNA，10 μL PCR mix，1 μL T11A引物對和8 μL ddH₂O；其擴增程序為：預(yù)變性95 ℃ 3 min；95 ℃ 30 s，56 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，進行30個循環(huán)，72 ℃ 5 min.最后通過質(zhì)量分數(shù)0.8%瓊脂糖凝膠電泳觀察條帶，確定每株菠菜幼苗的性別并做標(biāo)記.待植株開花后根據(jù)花的結(jié)構(gòu)進一步判斷植株性別，確定T11A標(biāo)記的可靠性.

1.2.2 菠菜植株的GA₃處理

根據(jù)前期的研究結(jié)果^［20］，采用25 mg/L GA₃按照表1的處理時期及方式對菠菜進行噴施處理.對照組只噴水，且每個處理重復(fù)3次.根據(jù)早期性別鑒定及植株開花后性別的比較，統(tǒng)計菠菜性別出現(xiàn)轉(zhuǎn)換的時期、轉(zhuǎn)換率及對開花時間的影響.

1.2.3 GA₃處理后性別轉(zhuǎn)換株花粉活力檢測

在上午10點左右收集處理組雌轉(zhuǎn)雄株以及對照組雄株中3個成熟的未開裂的花藥收集花粉粒，用于花粉形態(tài)、數(shù)目和活力的分析.

I₂-KI染色：將收集的花藥，置于1.5 mL EP管中，并向其中加入500 μL I₂-KI染色液，在渦旋儀上短暫震蕩，以釋放花粉粒，離心機中短暫離心，收集花粉粒，吸取適量溶液于載玻片，加上蓋玻片，在光學(xué)顯微鏡下觀察.統(tǒng)計花粉的染色率.

Alexander染色：花藥轉(zhuǎn)于含有少量單蒸水EP管中，在渦旋儀上短暫離心，吸取底部花粉于載玻片上，并在上面滴加一滴Alexander染液，蓋上蓋玻片，之后在顯微鏡下觀察.

1.2.4 GA₃對菠菜株高的影響

土培40 d后，對GA₃處理組及對照組的菠菜植株隨機選取30株進行株高、莖節(jié)數(shù)量、節(jié)間長度測量，從植株基部到最上層葉尖的長度為株高，2個莖節(jié)之間的長度為節(jié)間長度.并使用GraphPad Prism 5進行數(shù)據(jù)的處理分析；最后對顯著變化的莖節(jié)進行徒手切片，制臨時裝片，在光學(xué)顯微鏡下觀察節(jié)間細胞；同時將莖節(jié)細胞在掃描電鏡下觀察.對植株的莖節(jié)使用FAA固定（V_70%乙醇∶V_乙酸∶V_37%甲醛=90∶5∶5），將材料置于固定液中之后抽真空5～10 min，直至材料固定完全.2～6 h之后更換新的FAA固定液，4 ℃過夜.然后分別在50%、70%、80%、90%、100%、100%、100%乙醇中進行梯度脫水，每次20～30 min.轉(zhuǎn)移到叔丁醇處理20 min，其中5～10 min更換一次新的叔丁醇.最后將材料在液氮中速凍5～10 min之后轉(zhuǎn)移到真空冷凍干燥機干燥2～3 h，將干燥后的材料進行噴金處理，噴金時電流設(shè)為10 mA，每次噴金20 s，間隔1 min之后進行下一次噴金，可處理4～6次.處理好的材料在掃描電鏡下觀察.

1.2.5 GA₃處理對菠菜葉面積、表皮細胞大小及葉柄長度的影響

取處理組和對照組2葉期至10葉期成熟葉片，對表皮細胞進行染色，利用Image J軟件測量葉片的長度、寬度、葉面積和表皮細胞大小，采用軟尺測量葉柄長度，測量數(shù)據(jù)使用GraphPad Prism 5軟件進行處理分析，實驗重復(fù)3次.

2 結(jié)果與分析

2.1 菠菜幼苗早期性別的鑒定

為了明確區(qū)分開花前菠菜幼苗的性別，使用了雄性特異分子標(biāo)記T11A進行菠菜幼苗（圖1（a，b））早期性別的鑒定，由（圖1（e））可以看出，僅在810 bp處有一條帶的為雌株，同時有一條320 bp條帶的為雄株，100株菠菜幼苗早期和開花期性別的鑒定結(jié)果與植株開花后花器官表現(xiàn)的性別均一致（圖1（c-e）），其中雄株52株，雌株48株，雌雄比例接近1∶1，說明該方法確定的菠菜幼苗早期的性別是可靠的.

2.2 GA₃處理引起菠菜性別轉(zhuǎn)換時期的確定

表1結(jié)果表明，GA₃處理能夠引起菠菜發(fā)生雌株轉(zhuǎn)換為雄株的性別轉(zhuǎn)換，所有處理的平均轉(zhuǎn)換率為13.42%，且引起轉(zhuǎn)換的處理時期為2葉期.說明赤霉素處理菠菜使其性別發(fā)生轉(zhuǎn)換是由性別轉(zhuǎn)換關(guān)鍵期2葉期噴灑導(dǎo)致，而非多次噴灑積累導(dǎo)致.

2.3 GA₃處理對菠菜開花周期的影響

通過統(tǒng)計菠菜的開花時間可以看出，對照組雌（CK Female）和GA₃處理組雌（GA₃Female）的開花時刻差異不顯著，均是在第30 d左右開始開花（圖2（a，b））.而對照組雄（CK Male）和經(jīng)GA₃處理后由雌株轉(zhuǎn)換的雄株（female was treated with GA₃and than transformed into male，F(xiàn)GM）的開花時間顯著早于雌花，分別在第26 d和第22 d開花（圖2（c，d）），說明GA₃處理后不僅能引起菠菜雌株的雄性化轉(zhuǎn)換，也能促進開花.

2.4 GA₃對菠菜花粉活力的影響

為了檢測轉(zhuǎn)換雄株的花粉形態(tài)及功能是否正常，利用I₂-KI和Alexander對花粉染色后發(fā)現(xiàn)，相同稀釋比例下，轉(zhuǎn)換雄株的花粉量和對照雄株基本一致（圖3（a，e））.花粉形態(tài)近似球狀，花粉著色較深，說明轉(zhuǎn)換株的花粉形態(tài)正常（圖3（b，f））；其次，根據(jù)Alexander染色的結(jié)果可以看出，轉(zhuǎn)換株的花粉約85%被染成深紅色，表明其花粉原生質(zhì)體具有很好的活力（圖3（c，g））.用轉(zhuǎn)換株的花粉對正常雌株進行授粉后發(fā)現(xiàn)，其平均結(jié)實率為80%，和對照組實驗結(jié)果差異不顯著（圖3（d，h）），說明赤霉素處理引起的雌株轉(zhuǎn)換后的雄株花粉具有正常的授粉活性.

2.5 GA₃處理對菠菜株高的影響

從圖4中可看出，GA₃處理后菠菜植株的高度顯著高于對照植株（圖4（a））.為了分析株高的增加是節(jié)間數(shù)量的增加還是節(jié)間長度的增加，統(tǒng)計處理組和對照組節(jié)間數(shù)量及長度后發(fā)現(xiàn)，處理組植株所有節(jié)間的長度均出現(xiàn)增加，但是第3、4和第6節(jié)間的長度增加達到極顯著水平，其他莖節(jié)也呈現(xiàn)增加的趨勢但未存在明顯的統(tǒng)計學(xué)差異（圖4（b，c））.進一步通過徒手切片和掃描電鏡觀察顯著增加的第3、4莖節(jié)中節(jié)間細胞的形態(tài)發(fā)現(xiàn)，節(jié)間的伸長是由節(jié)間細胞縱向長度增加所導(dǎo)致的（圖4（d，e））.

2.6 GA₃對菠菜葉面積和表皮細胞大小的影響

葉面積和菠菜產(chǎn)量及質(zhì)量密切相關(guān)，通過對處理組和對照組2葉期至10葉期的成熟葉片的葉面積比較發(fā)現(xiàn)，除10葉期的葉片長度和葉面積與對照組無顯著差異外，其余時期的葉片長度和葉面積均顯著大于對照組.其中葉片長度差異最明顯的是2葉期和4葉期，分別是對照組的1.27倍和1.38倍.葉面積差異最明顯的也是2葉期和4葉期，分別是對照組的1.22倍和1.28倍.但處理組葉片的寬度與對照相比差異較小（圖5（a））.說明GA₃處理促使菠菜葉片長度的增加從而引起葉面積的增大.

對處理組和對照組2葉期和4葉期的表皮細胞進行染色，通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，處理組2葉期表皮細胞平均大小為1 914.4 μm²，對照組為1 186.8 μm²，即處理組表皮細胞大小為對照的1.61倍，而處理組4葉期表皮細胞大小為對照組的1.63倍（圖5（e，f））.這說明赤霉素引起菠菜葉面積增加的主要原因是葉細胞大小的增加.

2.7 GA₃對菠菜葉柄長度的影響

葉柄長度是菠菜株型的重要指標(biāo)之一，通過對2葉期至10葉期的葉柄長度進行比較，結(jié)果表明，GA₃處理后，除8葉期和10葉期葉柄長度與對照組無顯著差異外，其余時期葉柄長度均顯著增長（圖6（a））.其中葉柄長度差異最明顯的為2葉期和4葉期，分別為對照組的1.57倍和1.49倍（圖6（b）），說明噴灑赤霉素可以促進菠菜葉柄伸長.

3 討 論

已有研究表明，赤霉素作為一種重要的植物生長調(diào)節(jié)激素能夠參與植物花器官的形成或性別發(fā)育.如毛白楊（Populus tomentosa）雄花中赤霉素相關(guān)基因的表達量高于雌花，且比雌花中表達時期要早^［21］，暗示赤霉素具有促進毛白楊雄性化的作用，而用赤霉素抑制劑處理雌雄異株植物番木瓜（Carica papaya）能夠促進雄花的心皮發(fā)育^［22］.同樣在雌雄同株異花植物黃瓜花中也發(fā)現(xiàn)雄花中內(nèi)源赤霉素含量比雌花的更高^［23］.這說明赤霉素具有促使單性花雄性化發(fā)育的作用.在菠菜性別發(fā)育過程中，赤霉素通常被認為是重要的生理調(diào)控因子^［24］.從菠菜形成第二對真葉至花序發(fā)育期間，對其進行外源GA₃的噴灑處理，結(jié)果78%的植株表現(xiàn)為雄株^［5］，證明了赤霉素的雄性化作用.其他相關(guān)的菠菜研究中，均從幼苗早期進行外源激素處理，并表明菠菜發(fā)育早期階段對其性別分化是關(guān)鍵的^{［6，22，25］}，但菠菜群體水平雌雄比例的改變，無法支持在單株水平上進行性別轉(zhuǎn)換的形態(tài)觀察和機制研究.本文建立了菠菜雄性特異標(biāo)記與雌雄花形態(tài)的穩(wěn)定性關(guān)系，最終確定了外源 GA₃誘導(dǎo)菠菜雌株發(fā)生性別轉(zhuǎn)換的時期為2葉期.

赤霉素通過抑制負調(diào)控因子DELLA蛋白來調(diào)控擬南芥的開花時間，并與其他主要的開花遺傳途徑協(xié)同影響開花^［26］.本研究中處理組雌株的開花時間與對照組雌株的開花時間相比無明顯提前，而雌轉(zhuǎn)雄植株的開花時間則明顯提前，且早于正常的雄株.此結(jié)果一方面提示了赤霉素促進開花的作用，另一方面也暗示了菠菜開花時間與性別之間的相關(guān)性.此外，研究還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換后雄株的花粉具有與對照組雄株相同的活力和授粉結(jié)實能力，說明赤霉素對菠菜的有性生殖尤其是雄性發(fā)育具有積極的影響.

株高和葉片大小是決定植物株型的重要參數(shù).由于每株植物的參數(shù)不完全相同，導(dǎo)致植物的株型出現(xiàn)多樣性.外源施加GA₃可調(diào)節(jié)細胞的分裂或伸長，影響植物的節(jié)間數(shù)目和長度，進而促進植株生長^［27］.葉面噴施GA₃可以促進黃瓜植株莖的伸長和增粗^［28］，用赤霉素處理草莓后其葉柄長度和葉面積均有明顯增加^［18］.我們通過對GA₃處理后的菠菜株型變化如株高、莖節(jié)、細胞數(shù)目和大小，葉面積、葉片長度和葉柄長度等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，確定了經(jīng)GA₃處理，菠菜株高的增加伴隨著節(jié)間細胞的縱向伸長，葉面積增加表現(xiàn)為表皮細胞的增大.

4 結(jié) 論

外源GA₃處理可誘導(dǎo)菠菜性別發(fā)生轉(zhuǎn)換，且菠菜性別轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期為2葉期，平均性別轉(zhuǎn)換率約為13.42%.GA₃誘導(dǎo)的雌轉(zhuǎn)雄植株開花時間比雄株的開花時間提前，二者均早于雌株，且雌轉(zhuǎn)雄植株與雄株的花粉活性和授粉結(jié)實能力相似.GA₃促進植株增高是通過節(jié)間細胞伸長導(dǎo)致節(jié)間伸長引起的，葉面積的增加是葉細胞增大引起的.

參 考 文 獻

［1］KHATTAK J Z K，TORP A M，ANDERSEN S B.A genetic linkage map of Spinacia oleracea and localization of a sex determination locus［J］.Euphytica，2006，148（3）：311-318.

［2］SATHER D N，GOLENBERG E M.Duplication of AP1 within the Spinacia oleracea L.AP1/FUL clade is followed by rapid amino acid and regulatory evolution［J］.Planta，2009，229（3）：507-521.

［3］MITCHELL C H，DIGGLE P K.The evolution of unisexual flowers：morphological and functional convergence results from diverse developmental transitions［J］.American Journal of Botany，2005，92（7）：1068-1076.

［4］董偉欣，張迎迎.赤霉素對擬南芥非生物逆境響應(yīng)的研究［J］.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2019，53（2）：236-243.

DONG W X，ZHANG Y Y.Study on the response of GA to abiotic stress tolerance in Arabidopsis［J］.Journal of Henan Agricultural University，2019，53（2）：236-243.

［5］CHAILAKHYAN M K，KHRYANIN V N.Effect of growth regulators and role of roots in sex expression in spinach［J］.Planta，1978，142（2）：207-210.

［6］WEST N W，GOLENBERG E M.Gender-specific expression of gibberellic acid insensitive is critical for unisexual organ initiation in dioecious Spinacia oleracea［J］.The New Phytologist，2018，217（3）：1322-1334.

［7］AKAMATSU T，SUZUKI T，UCHIMIYA H.Determination of male or female of spinach by using DNA marker［J］.Sakata no tane KK，Japan，1998.

［8］WADLINGTON W H，MING R.Development of an X-specific marker and identification of YY individuals in spinach［J］.Theoretical and Applied Genetics，2018，131（9）：1987-1994.

［9］GOLENBERG E M，WEST N W.Hormonal interactions and gene regulation can link monoecy and environmental plasticity to the evolution of dioecy in plants［J］.American Journal of Botany，2013，100（6）：1022-1037.

［10］MOON J，SUH S S，LEE H，et al.The SOC1 MADS-box gene integrates vernalization and gibberellin signals for flowering in Arabidopsis［J］.The Plant Journal，2003，35（5）：613-623.

［11］SUN T P.The molecular mechanism and evolution of the GA-GID1-DELLA signaling module in plants［J］.Current Biology，2011，21（9）：338-345.

［12］VERA-SIRERA F，GOMEZ M D，PEREZ-AMADOR M A.DELLA proteins，a group of GRAS transcription regulators that mediate gibberellin signaling［M］.Amsterdam：Elsevier，2016：313-328.

［13］王強，向達兵，魏威，等.赤霉素對苦蕎生長、結(jié)實和產(chǎn)量的影響［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2022，53（2）：441-450.

WANG Q，XIANG D B，WEI W，et al.Effects of gibberellin on the growth，fruiting and yield of Tartary buckwheat［J］.Journal of Southern Agriculture，2022，53（2）：441-450.

［14］韓毅強，石英，高亞梅，等.赤霉素及烯效唑?qū)Υ蠖剐螒B(tài)、光合生理及產(chǎn)量的影響［J］.中國油料作物學(xué)報，2018，40（6）：820-827.

HAN Y Q，SHI Y，GAO Y M，et al.Effects of gibberellins and uniconazole on morphology，photosynthetic physiology and yield of soybean［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2018，40（6）：820-827.

［15］楊佳文，李浩，王強，等.直播萵筍噴施赤霉素時期和濃度的探討［J］.四川農(nóng)業(yè)科技，2022（2）：54-55.

YANG J W，LI H，WANG Q，et al.Discussion on the period and concentration of gibberellin spraying on direct-seeding lettuce［J］.Sichuan Agricultural Science and Technology，2022（2）：54-55.

［16］KUROHA T，NAGAI K，GAMUYAO R，et al.Ethylene-gibberellin signaling underlies adaptation of rice to periodic flooding［J］.Science，2018，361（6398）：181-186.

［17］YAMAGUCHI N，WINTER C M，WU M F，et al.Gibberellin acts positively then negatively to control onset of flower formation in Arabidopsis［J］.Science，2014，344（6184）：638-641.

［18］譚國華，趙統(tǒng)利，李榮花，等.赤霉素對溫室草莓生育狀況的影響［J］.北方果樹，1996（1）：10-11.

TAN G H，ZHAO T L，LI R H，et al.Effect of gibberellin on strawberry growth in greenhouse［J］.Northern Fruits，1996（1）：10-11.

［19］唐丁，溫騰建，盧龍，等.赤霉素處理對峰后葡萄開花期的影響及其分子機理［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，20（6）：92-98.

TANG D，WEN T J，LU L，et al.Effects of gibberellin treatment on flowering-time of 'Fenghou'grapevine and its molecular mechanisms［J］.Journal of China Agricultural University，2015，20（6）：92-98.

［20］朱紅偉.GA₃引起菠菜性別轉(zhuǎn)換的表型及分子機制研究［D］.新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué)，2021.

ZHU H W.The phenotypic and molecular mechanisms of GA₃induced on sex conversion in Spinacia oleracea［D］.Xinxiang：Henan Normal University，2021.

［21］SONG Y P，MA K F，CI D，et al.Sexual dimorphic floral development in dioecious plants revealed by transcriptome，phytohormone，and DNA methylation analysis in Populus tomentosa［J］.Plant Molecular Biology，2013，83（6）：559-576.

［22］KUMAR A，JAISWAL V S.Sex reversal and fruit formation on male plants of Carica Papaya L by ethrel and chlorflurenol［J］.Proceedings：Plant Sciences，1984，93（6）：635-641.

［23］陳學(xué)好，曾廣文，曹碚生.黃瓜花性別分化和內(nèi)源激素的關(guān)系［J］.植物生理學(xué)通訊，2002，38（4）：317-320.

CHEN X H，ZENG G W，CAO B S.Relationship between sex differentiation of cucumber flowers and endogenous hormones［J］.Plant Physiology Journal，2002，38（4）：317-320.

［24］AKAGI T，HENRY I M，OHTANI H，et al.A Y-encoded suppressor of feminization arose via lineage-specific duplication of a cytokinin response regulator in kiwifruit［J］.The Plant Cell，2018，30（4）：780-795.

［25］DIGGLE P K，DI STILIO V S，GSCHWEND A R，et al.Multiple developmental processes underlie sex differentiation in angiosperms［J］.Trends in Genetics：TIG，2011，27（9）：368-376.

［26］BAO S J，HUA C M，SHEN L S，et al.New insights into gibberellin signaling in regulating flowering in Arabidopsis［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2020，62（1）：118-131.

［27］鄧惠惠，白龍強，于賢昌，等.日光溫室早春黃瓜葉片噴施赤霉素對生長和生理及產(chǎn)量的影響［J］.園藝學(xué)報，2016，43（5）：983-990.

DENG H H，BAI L Q，YU X C，et al.Effects of foliar-applied GA₃on physiological characteristics，yield and quality of early spring cucumber in greenhouse［J］.Acta Horticulturae Sinica，2016，43（5）：983-990.

［28］PAROUSSI G，VOYIATZIS D G，PAROUSSIS E，et al.Growth，flowering and yield responses to GA₃of strawberry grown under different environmental conditions［J］.Scientia Horticulturae，2002，96（1/2/3/4）：103-113.

GA₃treatment affects sex expression and plant architecture in spinach

Zhang Yulan， Wang Liying， Liang Yitao， Chen Ning， Li Shufen， Gao Wujun

（College of Life Sciences， Henan Normal University， Xinxiang 453007， China）

Abstract： Gibberellic acids（GAs） play an important role in plant growth regulation. To explore the effects of GAs on sex expression and plant architecture of spinach， we studied the effects of exogenous GA₃on sex conversion， flowering time， pollen viability， and other key traits of spinach inbred PI647862. After being treated with 25 mg/L GA₃， about 13% of the female spinach plants underwent masculinization， and the pollen morphology and vitality of the converted plants were similar as those of the control males. However， the converted male plants flower significantly earlier than male plants. Additionally， the height， leaf area， and petiole length of spinach plants treated with GA₃were significantly higher than control plants. Further analysis showed that plant height was increased as a result of longitudinal elongation of internode cells， and leaf area increased due to an increase in leaf cells area. 25 mg/L GA₃induced a higher frequency of masculinization conversion in female spinach plants at the two-leaf stage and promoted flowering. The converted males had the same morphology and function as normal males and increased the plant height， leaf area， and petiole length significantly. The results laid the foundation for a comprehensive exploration of the effects of GA₃on sex conversion and plant architecture in spinach.

Keywords： spinach; GA₃; sex conversion; plant architecture

［責(zé)任編校 劉洋 楊浦］