雷竹花芽形态分化过程中内源激素的变化规律

鲁亚婷，袁晓亮，林新春，方 伟

(浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安311300)

花芽分化指植物茎生长点由分生出叶片、腋芽转变为分化出花序或花朵的过程，是营养生长向生殖生长转变的生理和形态标志。花芽分化与植物的激素水平密切相关[1－4]，果树成花受激素调控已经得到了广泛的认可[5]。Hoad[6]通过研究认为:内源激素对果树花芽分化的作用远超过树体的同化物。竹类植物开花周期长，且开花后通常成片死亡，其成花机制极为独特[7]。乔士义等[8]观察了毛竹Phyllostachys edulis的花芽分化过程，何奇江等[9]发现开花雷竹Ph.violascens的脱落酸(ABA)，赤霉素3(GA3)，细胞分裂素(CTK)含量都比未开花雷竹高，但有关竹子花芽分化过程中的激素变化尚未见报道。本研究测定了雷竹花芽形态分化过程中的吲哚乙酸(IAA)，异戊烯基腺苷(iPA)，ABA，赤霉素(GA)等内源激素，为了解竹子的花芽分化规律打下了一定的基础。

1 材料与方法

1.1 试验样地自然概况

试验雷竹林位于浙江省临安市锦城镇的崇阳村，29°56′～30°23′N，118°51～119°52′E，海拔为 100～150 m，属亚热带季风气候区，年平均降水量为1 628 mm，年平均蒸发量为1 000 mm，全年平均日照时数为1 847 h，年平均气温16.4℃，无霜期230 d。试验雷竹林面积约为3.5 hm2，1988年栽植，竹林每年均有不同程度的零星开花。

1.2 试验材料

于3月12日选择开花雷竹，花芽按 0～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25 mm长度大小各采集0.5～1.0 g；顺着开花植株的竹鞭寻找来源于同一竹鞭的未开花雷竹(从芽的形态可以判断该竹株不会开花，采样后继续观察，确定当年该竹株未开花)，于未开花雷竹采集大小混合芽0.5～1.0 g(此时叶芽很少且小)；将芽取下，迅速置于冰浴中，然后置于预先装有3 mL体积分数为80%的甲醇的离心管中，用于激素测定。

1.3 试验方法

激素测定采用间接酶联免疫吸附分析法(ELISA)[10]，试剂盒购自南京农业大学。测定IAA，iPA，ABA，GA等4种主要内源激素的水平，按花芽不同长度的内源激素水平的变化绘成曲线并与未开花植株叶芽进行比较，分析花芽形态分化过程与内源激素的变化规律。

2 结果与分析

2.1 花芽形态分化过程中IAA质量摩尔浓度的动态变化

由图1可知:雷竹花芽开始形成(0～2 mm)时，IAA质量摩尔浓度较高，达17.639 nmol°g－1，远远高于未开花植株(10.175 nmol°g－1)；随着花芽进一步发育，IAA质量摩尔浓度迅速降低，到花芽长度为12～14 mm时达最低值(2.755 nmol°g－1)；随后IAA质量摩尔浓度又开始回升，并维持在一个远低于未开花植株的水平(4.900～5.600 nmol°g－1)。

2.2 花芽形态分化过程中iPA质量摩尔浓度的动态变化

雷竹花芽形态分化过程中iPA质量摩尔浓度的动态变化见图2。与IAA变化规律相似，雷竹花芽形成(0～2 mm)时，iPA质量摩尔浓度较高，达874 pmol°g－1；随着花芽的进一步发育，iPA质量摩尔浓度迅速下降到低点(150～190 pmol°g－1)，以后又开始回升且维持在一定水平(350～430 pmol°g－1)。值得注意的是，未开花植株iPA质量摩尔浓度极低(8 pmol°g－1)，远远低于开花植株各大小级别花芽iPA的质量摩尔浓度。

2.3 花芽形态分化过程中ABA质量分数的动态变化

从图3中可以看出:雷竹花芽形态分化过程中ABA质量分数有一定的波动，开始从一个高于未开花植株的水平(10.408 μg°g－1)上升，到达较高值(12.275 μg°g－1)后下降，在花芽长度为 10～12 mm 时出现了最低峰值(5.114 μg°g－1)，以后逐渐上升，但在花芽长16～18 mm时又有所下降，接着又上升，到花芽长度为 18～20 mm 时达到最高峰值(13.179 μg°g－1)。除了花芽长度为 10～12 mm 时的最低峰值(5.114 μg°g－1)外，其余各长度花芽的ABA质量分数都比未开花植株(5.800 μg°g－1)峰值高。

2.4 花芽形态分化过程中GA质量分数的动态变化

由图4可知:雷竹花芽形态分化过程中GA质量分数有一定的波动，总体上呈现先上升后下降再上升的趋势(花芽长0～2 mm时测量数据丢失)，从花芽长2～4 mm时的较低水平(8.245 μg°g－1)上升到一定高度(10.000～11.000 μg°g－1)，并维持到花芽生长到长度为 8～10 mm 时，然后迅速下降(花芽长度为 10～16 mm)，但到花芽长度为 16～18 mm 时又开始回升，并稳定在一定的水平(8.500～9.700 μg°g－1)。

图1 花芽形态分化期间IAA质量摩尔浓度变化Figure 1 IAA concentration during flower bud morphology differentiation

图2 花芽形态分化期间iPA质量摩尔浓度变化Figure 2 iPA concentration during flower bud morphology differentiation

图3 花芽形态分化期间ABA质量分数变化Figure 3 ABA concentration during flower bud morphology differentiation

图4 花芽形态分化期间GA质量分数变化Figure 4 GA concentration during flower bud morphology differentiation

2.5 花芽形态分化过程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值的动态变化

结果见图5～6。由图可知:在雷竹花芽形态分化过程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值都呈现出先上升后下降的趋势，峰值均出现在花芽长12～14 mm时期，并且在这一时期之后，比值均高于花芽形态分化刚开始的时期。此外，未开花植株的ABA/IAA和iPA/IAA均低于开花植株，尤其是iPA/IAA；而未开花植株的GA/IAA高于花芽形态分化的起始时期(指花芽长2～4 mm，花芽长0～2 mm的GA测量数据丢失)，低于该曲线的最高点(花芽长12～14 mm)，而与开花植株的各时期花芽相差不大。

图5 花芽形态分化期间iPA/IAA比值变化Figure 5 iPA/IAA value during flower bud morphology differentiation

图6 花芽形态分化期间ABA/IAA比值变化Figure 6 ABA/IAA and GA/IAA value during flower bud morphology differentiation

3 小结与讨论

大多数植物花芽分化的实验取材通常选择在植物开花前后按一定的时间间隔定期取样。雷竹为零星开花竹种[11]，不同植株的花芽分化时间并不一致，即使是同一植株的不同部位的花芽发育也不同步。雷竹花芽的长度与分化程度密切相关(另文发表)，乔士义[8]关于毛竹的花芽分化的研究也有类似的结果，因此，本研究采集不同长度的花芽来研究花芽形态分化过程中内源激素的变化。

雷竹花芽形态分化起始期IAA质量摩尔浓度较高，之后随着花芽的分化急剧下降，并保持在相对稳定的低水平，说明低水平的IAA有利于雷竹花芽形态分化。这与前人的研究结果一致。盛婧等[12]研究发现在小麦Triticum sestivum中低水平的IAA有利于增加小花分化数。这些结果都表明:IAA抑制花芽的分化。

雷竹花芽形态分化过程的iPA与ABA水平基本高于未开花植株，而花芽形态分化过程中的GA质量分数低于未开花植株，表明高水平的iPA与ABA有利于花芽的分化，而GA起抑制作用。盛婧等[12]认为较高水平的iPA有利于小麦的小花分化。邱学思等[13]在杏Prunus armeriaca花中发现高水平的ABA有利于花芽的分化。杨传平等[14]发现高水平的GA不利于白桦Betula platyphylla雄花芽的发育。任佳杰等[15]发现在棉花Gossypium hirsutum中低水平的GA有利于花芽的分化，与我们的试验结果一致。

雷竹花芽形态分化过程中的ABA/IAA和iPA/IAA均高于未开花植株，表明较高的ABA/IAA和iPA/IAA有利于雷竹花芽形态分化。随着雷竹的花芽形态分化进程，ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA均呈现出先上升后下降的趋势，与棉花[15]花芽分化过程中的相应的内源激素的比值变化规律基本一致。值得一提的是，三者比值的峰值均出现在雷竹花芽长度为12～14 mm的时期。解剖学研究表明:雷竹花芽长度小于4 mm时，处于花序主轴分化期；花芽长度为4～8 mm时，处于第一级侧生假小穗及顶端小穗分化期；花芽长度为8～12 mm时，处于颖花原基分化期；花芽长度＞12 mm时，进入雌雄蕊形成期(另文发表)。ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA的峰值正好出现在颖花原基分化期向雌雄蕊形成期转变的时期(12 mm)，其相关性有待于进一步研究。

总之，植物花芽分化是一个复杂的过程，各种激素在花芽分化过程中起着非常重要的作用。实验结果表明，在雷竹的花芽形态分化过程中各种激素相辅相成，相互制约又相互促进，不同含量、不同比例的激素处于一种动态的平衡状态，共同调节雷竹的花芽形态分化过程。

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