叶用莴苣高温抽薹过程中茎长和花芽分化的观察

李秉妍，张梦佳，李 凡，韩莹琰，刘超杰，范双喜，郝敬虹

(北京农学院植物科学技术学院/农业应用新技术北京市重点实验室/植物生产国家级实验教学示范中心，北京 102206)

叶用莴苣(LactucasativaL.)，俗称生菜，是菊科莴苣属莴苣种中的以叶片为产品器官的叶用类型蔬菜，其叶片形成期需要适宜的冷凉气候，生长适宜的温度约为15到20 ℃[1]，当生长温度超过30 ℃时，很容易出现先期抽薹，会提前进入生殖生长期，甚至会出现生长不良的状况，如干烧边、大面积腐烂等。

抽薹是在花芽分化过程中途开始，受到温度和日照长度等环境变化刺激，由分化的花芽发育起来而从莲座叶从中抽出花薹，从而引起植株变高的现象[2-4]，最终使得植株开花结种，在花芽分化以后，花茎从叶丛中伸长生长的现象，是进入生殖生长的形态标志[5-6]。随着全球气候变暖以及周年供应的需求，叶用莴苣种植业面临严峻挑战。高温逆境对叶用莴苣的影响更加突出[7]。叶用莴苣属于“非低温春化型”蔬菜，属于种子感应型植物，高温环境对叶用莴苣从种子发芽到花芽分化前以及到叶用莴苣的花芽形成都有涉及，进而影响到抽薹[8]。“非低温春化型”植物的抽薹与否与积温紧密相关。在连续高温下，积温达到一定程度，抽薹现象就会发生，对光照没有十分严格的要求，气温越高抽薹现象越早[9]。

近10年来，研究者对蔬菜类的花芽分化观察研究主要在“低温春化型”蔬菜上，如白菜[10]、甘蓝等，对于“非低温春化型”的蔬菜(如叶用莴苣)花芽分化时期的观察研究还比较少。本研究通过田间观察筛选到耐抽薹和易抽薹叶用莴苣品种，在前期对易抽薹叶用莴苣高温抽薹进程观察的基础上，对耐抽薹叶用莴苣高温抽薹过程中茎长和花芽分化进行分析，了解不同品种叶用莴苣抽薹期的差异，为今后探讨叶用莴苣高温抽薹的机理提供品种支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为农业应用新技术北京市重点实验室保存的耐抽薹叶用莴苣品种GB-4。

1.2 试验方法

1.2.1 材料处理 试验于2017年7—10月在北京农学院玻璃温室进行。取100粒选取大小一致、籽粒饱满的种子，去离子水浸泡1.5～2.0 h，放入铺有一层滤纸的培养皿，倒入适量去离子水，在15 ℃、黑暗状态下催芽；待种子露白，挑选根露白、萌发一致的种子，播种于72孔穴盘，待幼苗长至四叶一心时将植株分苗移栽到直径为15 cm的营养钵中，所用基质配比为草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1；待到植株生长至六叶一心时，挑选生长一致且生长情况良好的植株，放入智能人工生长箱中培养。

将植株分为高温处理组和常温对照组。高温生长条件，设置温度为33 ℃/25 ℃(日/夜)；常温生长条件，设置温度为20 ℃/13 ℃(日/夜)。两组光周期14 h/10 h(日/夜)，相对湿度60%±5%，光照强度12 000 lx/0 lx，常规栽培管理。高温处理后16、24、32、40、48、64 d分别从高温组和对照组取样，取样部位为茎尖生长点，将花芽放入FAA固定液中(FAA固定液：38%甲醇5 mL，冰醋酸5 mL，50%乙醇90 mL)固定，4 ℃保存用于花芽分化观察，同时测量茎长。共3次重复，每次重复取样6株。

1.2.2 茎长测量方法 用直尺测量幼苗根茎处至花芽的长度，并记录。

1.2.3 石蜡切片方法 常规石蜡切片方法，番红-固绿对染法：固定—7级脱水—二甲苯透明—浸蜡—包埋—切片—粘片—脱蜡—番红、固绿染色—保存。切片厚度为10 μm，显微镜观察并照相。

1.3 数据处理

采用Excel 2007进行数据处理，试验数据采用均数±标准差表示。使用SPSS20.0软件进行差异显著性分析，采用OriginPro9.0软件作图，每处理3次重复。

2 结果与分析

2.1 叶用莴苣高温抽薹过程中茎长的变化

由图1可以看出，常温条件下，随着处理时间的延长，茎长变化不明显。高温生长条件下，茎长快速伸长，第16天，高温条件下茎长比常温条件下高约18%，之后随着处理时间的延长，高温条件下的茎长伸长速度加快。在第32天，高温条件下的茎长比常温下高约57%，差异极显著(P≤0.01)。

注：**表示达到1%的显著水平，*表示达到5%的显著水平。Note：**indicates significant difference at 1% level, *indicates significant difference at 5% level.图1 叶用莴苣高温处理过程中茎长的变化Fig.1 Change of stem length of lettuce treated by high temperature

2.2 叶用莴苣高温抽薹过程中花芽分化的变化

叶用莴苣GB-4在常温的生长条件下花芽的变化见图2。从第16天一直至第56天，生长锥始终明显突起，呈圆锥状，被包围在叶原基的中间，前后并未出现较大的明显变化。随着生长时间的延长，在第64天之后，生长锥顶端较之前有明显的突起状态，开始变宽变平，初步表现出花芽分化的迹象。整个过程处于花芽未分化时期。在常温的生长条件下，耐抽薹的叶用莴苣GB-4第64天才有了花芽分化的迹象。

高温处理后，叶用莴苣GB-4第16天，生长锥有明显的突起，呈圆锥状，随生长时间的增长，生长点逐渐开始变宽变大，第32天时，顶端变为扁平状，进入花芽分化起始期。第40天，花序的基部向上凸起，生长点四周形成凸起，分化出总苞原基，进入总苞鳞片分化初期，第64天分化出总苞片。

注：图中A1、B1、C1、D1、E1、F1为对照组第16天、第32天、第40天、第48天、第56天、第64天；A2、B2、C2、D2、E2、F2为高温处理组第16天、第32天、第40天、第48天、第56天、第64天，标尺为100 μm。Note: A1，B1，C1，D1，E1，F1 is 16，32，40，48，56，64 days in normal temperature；A2，B2，C2，D2，E2，F2 is 16，32，40，48，56，64 days in high temperature , Ruler is 100 μm.图2 叶用莴苣高温组与对照组茎尖花芽分化的对比Fig.2 The comparison of the flower bud differentiation of lettuce in high temperature group and control

3 讨 论

植物的抽薹受多种内外因素的调控，表现型和基因型之间存在复杂的关系，除光照、温度等环境因素调控以外，影响叶用莴苣花芽分化的内因极其复杂，其中包括各种碳水化合物、可溶性蛋白等[9]。此外，内源激素是调控植物花芽分化的重要物质，艾星梅等人研究发现，激素含量及比例都会影响花芽分化，如赤霉素、生长素促进叶用莴苣抽薹，多效唑、矮壮素可以抑制抽薹，ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/IAA、ZR/GA3比值的升高有助于花芽分化[11]。本试验主要探究高温对叶用莴苣抽薹形态变化的影响。

菊科植物花芽分化主要分为以下7个时期：花芽未分化期、生长点肥大期、总苞鳞片分化初期、总苞鳞片分化终期、小花原基分化初期、小花原基分化终期、花冠形成期[12]。本试验研究发现，高温处理后的叶用莴苣在花芽未分化期，茎尖生长点呈圆锥状，随着时间的变化，逐渐变扁平，分化成花托，此时花序基部向上凸起；花托外边缘逐渐分化出总苞片，这与李风童等[12]的研究结果相似。之后总苞片会包裹花序，逐渐分化出花瓣等花器官。而常温处理的叶用莴苣直到第64天才有了抽薹的迹象。结合茎的快速抽长，可以明确高温对叶用莴苣的花芽分化有很明显的促进作用。

叶用莴苣常因夏季高温引起先期抽薹现象，严重影响食用品质，使得周年生产困难，难以满足消费者需求。目前，本课题组采用易抽薹品种开展叶用莴苣高温抽薹的机理研究，取得一定的进展，本研究通过对叶用莴苣耐高温抽薹品种GB-4的观察分析，初步了解叶用莴苣花芽分化和茎长的形态学变化。可以为今后深入探讨叶用莴苣高温抽薹的相关机制提供耐抽薹品种加以验证。