蝴蝶兰催花过程中叶片内源激素含量的动态变化

马晓华 刘洪见 张庆良 胡青荻 钱仁卷

摘要：為研究蝴蝶兰‘绿熊’在催花过程中的内源激素的动态变化，以2年生健康成熟的‘绿熊’为试验材料，测定其在花芽分化期、抽梗期、着苞期和开花期内的生长素（IAA）、赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）和玉米素核苷（ZR）的含量变化。结果表明，在催花15～45天（花芽分化期），IAA和GA开始大幅度降低，在45天时达到了花芽分化时期内的最低值；在抽梗期内IAA和GA开始迅速升高并在催花95天时达到最大，显著高于其他各时期的IAA和GA含量；催花195～240天（开花期）内两者均降低。ABA和ZR在催花15天（花芽分化期）时开始显著上升；抽梗期内ABA的含量下降，而ZR变化不显著；着苞期和开花期内两者均上升，ABA和ZR催花240天（开花期）时达最高值，分别为催花0天（花芽分化期）时的3.2倍和2.97倍。研究认为，内源激素变化对‘绿熊’的花芽分化花器官发育起着十分显著的调控作用，低浓度的IAA、GA和高水平的ABA、ZR有促进‘绿熊’花芽分化的作用，高浓度的IAA、GA和ZR有利于‘绿熊’花梗的伸长。

关键词：蝴蝶兰；催花；内源激素；生长素；动态变化

中图分类号：S682.31文献标志码：A论文编号：cjas2020-0135

基金项目：温州市种子种苗科技创新专项项目“耐低温型蝴蝶兰种质资源收集筛选及繁育推广”（Z20170007）。

Dynamic Changes of Endogenous Hormones in Leaves of Phalaenopsis amabilis During Flower Forcing Process

Ma Xiaohua， Liu Hongjian， Zhang Qingliang， Hu Qingdi， Qian Renjuan

（Institute of Subtropical Crops of Zhengjiang Province， Wenzhou 325005， Zhejiang， China）

Abstract： To study the dynamic changes of endogenous hormones of Phalaenopsis amabilis‘Green Bear’during the process of flower induction， the healthy and mature P. amabilis‘Green Bear’of 2 years was used as the test material to determine the contents of auxin （IAA）， gibberellin （GA）， abscisic acid （ABA） and zeatin riboside （ZR） at 0， 15， 30 and 45 days of the flower bud differentiation stage， the stalk period， the bud period and florescence. The results showed that during the flower bud differentiation period 15-45 d， IAA and GA decreased significantly， and reached the lowest value during the flower bud differentiation period at 45 d， IAA and GA rise rapidly during the stem picking period and reached the maximum at 95 d， which were higher than the IAA and GA content in other periods greatly， and then both decreased from 195 to 240 days during flowering period. ABA and ZR increased significantly at the flower bud differentiation period 15 d， and the ABA content decreased during the stemming period， while ZR did not change significantly， and then both increased in the budding stage and the flowering stage from 0 to 45 days， then reached the highest value at flowering stage 240 d， respectively， which were 3.2 times and 2.97 times as much as the content at flower bud differentiation stage 0 d. Therefore， it is concluded that the changes of endogenous hormones play a significant role in regulating the development of the floral organs and flower bud differentiation of P. amabilis‘Green Bear’.Low concentrations of IAA， GA and high levels of ABA and ZR can promote the differentiation of the flower buds of P. amabilis‘Green Bear’， while high concentrations of IAA， GA and ZR are conducive to the pedicel elongation of the P. amabilis‘Green Bear’.

Keywords： Phalaenopsis amabilis； Flower Forcing； Endogenous Hormones； Auxin； Dynamic Change

0引言

蝴蝶兰（Phalaenopsis amabilis）是兰科蝴蝶属的一种附生兰，全世界约包含70多个原生种，原产大洋洲热带和亚热带地区，是目前世界上最受花迷们喜爱、栽培最广泛兰科植物之一[1-2]。因花型优美、风姿迷人、色彩多变、花期长等特点，一直享有“洋兰皇后”的美称，在国内外花卉产业中占有十分重要的地位，也是国内花卉市场上最受欢迎的中高档盆花之一[3]。

蝴蝶兰的生长及开花对环境的需求极高，喜爱温暖潮湿的环境。但研究表明，蝴蝶兰需要经过低温的刺激才能完成花芽分化，在三亚等热带地区蝴蝶兰的自然花期在春季（3—5月），部分品种在其他亚热带地区花期可延长至7月[4]。在中国蝴蝶兰一直作为年销花卉，为满足消费者的需求，人工调控蝴蝶兰的花期使之按时开花、按需开花，是蝴蝶兰产业发展的关键技术之一。近年来，研究人员展开了大量蝴蝶兰内源激素及催花动态过程的研究。孙纪霞等[5]研究了矮壮素等植物生长延缓剂对蝴蝶兰叶片内源激素的影响，发现矮壮素、多效唑能明显降低蝴蝶蘭植株体内赤霉素的含量，提高脱落酸含量。王桂兰等[6]研究发现，在蝴蝶兰催花及开花过程中其器官中可溶性蛋白含量变化规律各异，其中根系中的可溶性蛋白在花苞期时达最高值。还有研究表明，不同浓度的赤霉素涂抹、喷施蝴蝶兰花蕾或茎基部可促使其提前开花10天左右，且在使用赤霉素时加入等量的吲哚丁酸和吲哚乙酸，可减少花畸形的发生[7]。曾新萍等[8]研究发现，低温诱导蝴蝶兰成花的临界期为第15天，且在第15天时内源激素和多胺含量表现出显著的消长规律。

目前蝴蝶兰的内源激素及成花动态相关研究很多，但不同的蝴蝶兰品种差异十分显著，且蝴蝶兰花卉品种繁多，依然有大量的品种尚未有明确报道。笔者研究‘绿熊’蝴蝶兰在催花过程中叶片内源激素的动态变化，探索蝴蝶兰在催花过程中的内部激素调节响应，以期为蝴蝶兰花卉品质的提升和管理提供的一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验时间、地点

研究田间试验于2018年8月10日浙江省温州市（119？37’—121？18’E，27？06’—28？36’N）潘桥试验基地进行，室内试验在温州景山浙江省亚热带作物研究所生物实验室内进行。

1.2试验材料

选择长势良好、健康无病虫害的2年生蝴蝶兰‘绿熊’正常生长的植株，采用适宜的温湿度及关照条件管理，做好催花前准备。

1.3试验设计

目前蝴蝶兰的生产中大多采用温室控温的方法进行催花，可分为4个时期。（1）花芽分化期，该时期生产上多采用昼夜温差加大的方法对成熟的蝴蝶兰植株进行低温诱导，不同的品种所需时间不同，在温州地区‘绿熊’约需45～50天。（2）抽梗期，指蝴蝶兰花梗抽出、伸长，但未长出花苞的时期，‘绿熊’约需48～50天。（3）着苞期，‘绿熊’通常在花梗伸长至30～35 cm后开始着苞，该时期需进行正常的温度管理，约为45天。（4）开花期，指花梗上的第一朵花苞开放至第一朵花凋谢的时期，这也是生产中所指的蝴蝶兰的花期，‘绿熊’是花期较长的蝴蝶兰品种之一，约为90～105天。

试验分别在‘绿熊’催花过程中的4个时期采样，即花芽分化期、抽梗期、着苞期和开花期。每个时期各采样4次，每次间隔15天，即在蝴蝶兰催花过程中共计采样12次，分别为花芽分化期（0、15、30、45天）、抽梗期（65、80、95、110天）、着苞期（130、145、160、175天）、开花期（195、210、225、240天）。采样时各时期均选择同一叶位的叶片，即从基部开始约第4～5叶位的叶片，进行各激素含量的测定分析。

1.4试验方法

激素的测定采用高效液相色谱法（HPLC），分析纯试剂，Sigma公司产品为标样，参照曾新萍[8]、杨途熙等[9]的方法并略微调整。色谱条件：分离柱为Allsphere ODS-25u，柱温25℃，流动相水：甲醇（35：65），流速1.0 mL/min，测定波长210 nm，10μL进样量。

1.5数据分析

数据分析采用SPSS 16.0软件统计处理，运用Duncan检验法进行多重比较。

2结果与分析

2.1‘绿熊’叶片内源IAA含量的变化

如图1所示，‘绿熊’叶片的内源IAA在催花过程的各时期变化十分显著，每个时期之内也随着时间的变化而发生显著变化。在催花0～45天（花芽分化期），IAA出现了先升高又降低的趋势，且在降低的幅度较大；在催花65～95天（抽梗期）又开始迅速升高并达到最高值，是花芽分化期0天的1.82倍，但在催花至95天（抽梗期）时又迅速回落；至催化130天（着苞期）继续下降，而后开始升高，在催花过程160天（着苞期）时升高，此时的内源IAA含量与催花过程15天（花芽分化期）和65天（抽梗期）时相比差异不显著。随后叶片的内源IAA含量继续下降，至催花240天（开花期）达到最低值，仅为最高值95天（抽梗期）时的42.9%。

2.2‘绿熊’叶片内源GA含量的变化

由图2可知，‘绿熊’叶片的内源GA在催花15天（花芽分化期）之后开始大幅度降低，在催花45天时达到了花芽分化时期内的最低值，是催花15天时的55.6%。在催花65～95天（抽梗期）内GA开始迅速升高并在95天（抽梗期）时达到最大，显著高于其他各时期的GA含量，然后在催花至110天（抽梗期）时下降，催花130～175天（着苞期）内继续降低，195～240天（开花期）内依然继续降低，且在催花240天（开花期）时降至各时期的最低值，为最高值催花95天（抽梗期）的21.8%。

2.3‘绿熊’叶片内源ABA含量的变化

如图3所示，‘绿熊’叶片的内源ABA在催花15天（花芽分化期）时开始显著上升，至45天时达到花芽分化期的最大值，是催花15天时的3.76倍；催花65～95天（抽梗期）时ABA的含量下降，至95天时降至抽梗期内的最低值，而后從催花至110天（抽梗期）时开始逐渐升高；催花130～175天（着苞期）时继续上升，195～ 240天（开花期）上升幅度继续增加，至催花240天（开花期）时达到各时期内的最高值，是催花0天（花芽分化期）时的3.2倍。

2.4‘绿熊’叶片内源ZR含量的变化

由图4可知‘，绿熊’叶片的内源ZR催花15天（花芽分化期）时开始上升至45天（花芽分化期）时，上升至第一个小高峰，此时ZR含量是催花15天（花芽分化期）时的3.2倍；催花65～110天（抽梗期）时，ZR的含量均维持在较高水平；催花130～175天（着苞期），ZR含量逐渐升高；开花期内继续升高，且在催花225（开花期）、240天（开花期）时达到各时期的最高值，分别为催花0天（花芽分化期）时的2.96、2.97倍，但催花225（开花期）、240天（开花期）时的ZR含量差异不显著。

3结论

催花过程是蝴蝶兰生长发育过程中的一个高度复杂的生理生化和形态变化过程，激素是该过程的关键，各激素都会在催花过程中发生变化并呈现一定的规律。本研究对‘绿熊’催花过程中叶片内源激素含量变化进行研究，表明在‘绿熊’的催花过程中，其内源激素在各时期均发生显著变化，IAA、GA在抽梗期的含量显著高于其他时期，在开花期含量较低，表明在蝴蝶兰抽梗期需要高浓度的IAA、GA进行内部调控，而ABA在蝴蝶兰的着苞期和开花期含量显著升高，表明高浓度的内源ABA对‘绿熊’的着苞及开花有促进作用，而ZR含量在蝴蝶兰抽梗期和开花期显著高于其他时期，表明高浓度的内源ZR有利于‘绿熊’花梗的伸长并促进蝴蝶兰的开花。

4讨论

植物激素是影响植物生长发育各阶段的关键物质之一，内源激素的含量变化与植物的自身发育周期息息相关，且在植物成花过程中起到十分重要的作用[10-11]。大量研究表明，生长素通常集中在植物生长比较旺盛的部位，其极性运输使其特异地调控植物的生长、发育等生理过程，且不同的植物种类、植物组织对其浓度的反应存在差异[12]。GA显著影响落叶果树芽的休眠与萌发，其可在一定浓度下抑制芽的休眠，并促进种子萌发[13-15]。ABA普遍被认为是植物生长抑制类的激素，并与其他的植物生长促进类激素形成拮抗作用[16]。玉米素核苷具有促进植物细胞分裂，抑制细胞内蛋白酶和核酸酶，增强蛋白质和核酸分子积累的作用[17]。植物的催花过程是一个高度复杂的生理生化及形态变化过程中，需要各内源激素相互调节、相互作用共同完成。

万友名等[18]研究发现丁香成花过程中内源激素IAA、GA及ABA等含量变化呈现不同的规律。Oka等[19]研究拟南芥突变体和pin-1突变体，认为内源IAA的运输体系对花器官的形成有较强的作用。本研究也发现，在蝴蝶兰‘绿熊’的催花过程的4个时期中，内源IAA和GA的变化十分显著，催花开始15天（花芽分化期）后其含量显著降低，在催花65～95天（抽梗期）含量显著上升，催花160（着苞期）～240天（开花期）持续降低。这与庄辉发等[17]对香草兰的研究结果相似，表明蝴蝶兰在催花过程中的花芽分化期通过降低内源IAA和GA的浓度促进花芽分化的进行，在抽梗期提高内源IAA和GA含量促进其花梗的延长，而在着苞及花期维持较低的IAA和GA含量，有利于促进蝴蝶兰开花。李秉真等[20]在苹果梨及刘宗莉等[21]对枇杷的研究中也得到了类似的结果。Mullins[22]对葡萄藤的研究也发现，赤霉素可以通过控制葡萄原基和卷须生长的方向而抑制其形成花序原基。本研究发现，在蝴蝶兰‘绿熊’的催花过程中，内源ABA和ZR在催花开始15～45天（花芽分化期）内浓度显著上升，但在催花65～95天（抽梗期）时ABA含量显著降低，ZR依然维持了高浓度水平，而从催花110天（抽梗期）经着苞期和开花期两者含量均逐步升高。这与罗羽洧[23]对无花果的研究结果相似，表明ABA是一种来自叶片的促花激素，在蝴蝶兰的着苞期及开花期维持较高的浓度有利于其开花过程的进行，而抽梗期高浓度的ZR促进了蝴蝶兰的细胞分裂，有利于花梗的伸长。许欢等[24]通过对紫薇花器官分化的研究也得出相似的结论。蝴蝶兰催化过程中着苞期及开花期高水平的内源ZR，表明ZR也是一定程度上的内源促花激素。这与曹尚银等[25]、喻雄等[26]、曾新萍等[8]的结果相似。

植物的催花与成花是一个高度复杂的生殖生长和形态发育过程，激素在这个过程中起到十分关键的调控作用，不同的激素在不同植物种类或不同时期均会起到一定的作用并呈现出各不相同的规律[21]。本研究系统地研究了蝴蝶兰催花过程的各时期内源激素的连续性动态变化，为今后研究蝴蝶兰开花过程中内源及外源激素的相互作用及花期调控提供了一定的理论基础。

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