外源多胺對(duì)薄皮甜瓜花芽分化和花發(fā)育的影響

多胺是水體代謝過程中產(chǎn)生的含有少量氮的低量脂肪的含有量的堿，包括腐胺（put）、亞胺（spd）、精胺（spm）、壯胺（cf）等。它們廣泛存在于各種植物中，與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。植物的性別分化與激素和多胺有關(guān)，已經(jīng)在很多植物上得到證明。外源多胺能顯著促進(jìn)紅富士蘋果花芽分化（Altamura&Tomassi,1998），其中Put被認(rèn)為是形成花的主要多胺。也有人認(rèn)為，Put對(duì)板栗結(jié)實(shí)花分化有顯著抑制作用，而Spd對(duì)結(jié)實(shí)花分化有促進(jìn)作用（張新生等，2005）。在油菜中發(fā)現(xiàn)較低含量的多胺（主要是Put和Spd）有利于油菜花芽分化的起始，含量的增加有利于花芽的發(fā)育，抽薹越早的品種其體內(nèi)多胺含量越早達(dá)到較高水平（艾育芳等，2011）。開花時(shí)期，在花的萼片、花瓣和性器官中，多胺水平上升，子房中積累大量的Spm(deDiosetal.，2006）。高含量的Cad有利于甜瓜雄蕊的成熟，高含量的Spd可能有利于早期雌蕊的發(fā)育（張建農(nóng)和李計(jì)紅，2007）。在盛花期之前噴施Spm可以有效地延緩花的衰老（Seoetal.，2009）。目前，外源多胺對(duì)甜瓜花芽分化進(jìn)程和時(shí)期的影響還不明確，本試驗(yàn)通過外源噴施多胺，研究甜瓜葉片和花芽中內(nèi)源多胺和激素水平的變化，以期從生理水平上揭示外源多胺對(duì)內(nèi)源多胺和植物激素及甜瓜花芽分化的影響，也為甜瓜性別分化外源調(diào)控提供依據(jù)。1材料和方法1.1阿斯塔納的melol.va.makimakimakimachima供試材料為薄皮甜瓜（CucumismeloL.var.makuwaMakino）永甜3號(hào)，來自黑龍江省齊齊哈爾市永和甜瓜經(jīng)濟(jì)作物研究所。1.2取樣方法牛2008年8月播種，穴盤基質(zhì)育苗，每盤50株。8月14日子葉展開時(shí)開始噴施外源多胺（Sigma公司），設(shè)4個(gè)處理：T1,Put1×10-3mol·L-1;T2,Put1×10-4mol·L-1;T3,Spd1×10-3mol·L-1,T4,Spd1×10-4mol·L-1。以噴清水為對(duì)照（CK）。每處理3盤，3次重復(fù)。以后每7d噴施1次，共噴3次。子葉展開當(dāng)天開始取樣，每隔5d取1次樣。當(dāng)甜瓜幼苗4片真葉時(shí)，于9月4日定植于高效節(jié)能日光溫室，隨機(jī)區(qū)組排列，每5畦為1個(gè)小區(qū)，3次重復(fù)，高畦雙行栽培，株距40cm，黑色地膜覆蓋，滴灌，三蔓整枝，爬地栽培，田間管理與生產(chǎn)相同。1.3研究項(xiàng)目1.3.1花芽分化時(shí)期與電鏡觀察子葉展開時(shí)開始取樣（張多嬌等，2009），每隔5d取1次樣，常規(guī)石蠟切片法觀察花芽分化狀態(tài)與時(shí)期。結(jié)實(shí)花開花日期和節(jié)位：結(jié)實(shí)花開花當(dāng)天采用防落素噴花，并掛標(biāo)簽記錄開花日期及節(jié)位，統(tǒng)計(jì)第1結(jié)實(shí)花開花日期、初花期（30%結(jié)實(shí)花開放）和盛花期（70%結(jié)實(shí)花開放）。1.3.2苯甲酰氯的提取子葉展開時(shí)開始取樣，每隔5d取1次樣，取花芽和幼葉1.0g，液氮速凍后貯藏在-80℃冰柜中。GA3、IAA、ZT和ABA等內(nèi)源激素含量測(cè)定采用高效液相色譜法（張建農(nóng)和李計(jì)紅，2007）。色譜條件：色譜柱SpherisorbC18，柱溫為25℃，洗脫液為甲醇∶水=64V∶36V，流速0.5mL·min-1，紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)230nm，進(jìn)樣量20μL，外標(biāo)法定量。提取方法：稱取植物材料0.5g，加入2mL預(yù)冷的5%HClO4研磨，研磨混合液在冰浴中放置1h后離心（0～4℃，48000×g,20min）。取上清液1mL，加入2mol·L-1的NaOH2mL和苯甲酰氯20μL，渦漩20s后30℃下保溫60min；加入飽和NaCl2mL和乙醚2mL混合萃取苯甲酸多胺，振蕩后1500×g離心5min。收集1mL醚相，熱氣流（50℃）蒸干，-20℃保存。高效液相色譜測(cè)定前用100μL甲醇溶解樣品，取20μL進(jìn)樣。用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定Spm、Spd和Put含量（郝建軍和劉廷吉，2001）。2結(jié)果與分析2.1噴藥對(duì)花芽分化進(jìn)程的影響外源多胺對(duì)薄皮甜瓜花芽分化進(jìn)程的影響見表1。8月14日未進(jìn)行多胺處理之前，各處理均為子葉展開，石蠟切片觀察，花芽未分化。經(jīng)過5d,8月19日取樣時(shí)，即噴施1次多胺后，各處理仍相同，均處于花芽分化初期。8月24日后，各處理花芽分化進(jìn)程產(chǎn)生差距，表現(xiàn)為T1和T4處理均進(jìn)入花冠裂片分化期；T3處理次之，進(jìn)入萼片分化期；而T2處理和CK仍停留在花芽分化初期。到9月3日時(shí)，仍是T1處理花芽分化最快，已經(jīng)發(fā)育形成結(jié)實(shí)花；T4處理其次，進(jìn)入雌蕊分化期；然后是T3處理，CK和T2處理花芽分化最慢。2.2不同處理對(duì)花率的影響由表2可以看出，經(jīng)過外源多胺處理后，T1和T4處理的花期基本相同或相近，第1結(jié)實(shí)花開花期比CK和其他兩個(gè)處理均早1～2d;T2處理花期最晚，盛花期比T1處理晚6d。CK與T3處理第1結(jié)實(shí)花開花期、初花期、盛花期均相同。T4處理的子蔓第1節(jié)位結(jié)實(shí)花率最高，T1處理次之，T3處理最低，僅為66.67%。由此可以看出，經(jīng)過不同濃度多胺處理后，T1和T4處理的花期最早，子蔓第1節(jié)位結(jié)實(shí)花率較高；CK與T3處理花期相同，子蔓第1節(jié)位結(jié)實(shí)花率較低；T2處理花期雖然最晚，但是子蔓第1節(jié)位結(jié)實(shí)花率極顯著高于CK和T3處理。2.3外源多胺對(duì)薄皮南瓜葉片中內(nèi)源素含量的影響2.3.1ga3含量在苗齡15d時(shí)從圖1-a可以看出，子葉展開未進(jìn)行多胺處理時(shí)，葉片中GA3含量較低，進(jìn)入花芽分化期后迅速升高，各處理在苗齡15～20d時(shí)均達(dá)到峰值，其中T4處理葉片GA3含量在苗齡15d時(shí)（即雄蕊分化期）達(dá)到峰值，為195.1μg·g-1(FW），顯著高于其他處理，但此后下降；其他處理在苗齡20d時(shí)達(dá)到峰值，CK和T1處理GA3含量低于其他處理。說明外源噴施多胺后，GA3含量產(chǎn)生變化，其中噴施1×10-4mol·L-1的Spd（即T4處理）后，GA3含量明顯高于其他處理，較早達(dá)到峰值，同時(shí)T4處理花芽分化速度快于其他處理。因此，外源多胺通過影響GA3含量影響了花芽分化，外源噴施多胺后GA3含量增高，花芽分化加快。2.3.2不同苗齡對(duì)花芽分化期葉片中iaa含量的影響由圖1-b可知，子葉展開時(shí)葉片中IAA含量處于較高水平，為8.817μg·g-1(FW）；在苗齡5d時(shí)，各處理均進(jìn)入花芽分化初期，葉片中IAA含量急劇降低；苗齡10d時(shí)，各處理IAA含量均有所上升，升高幅度不同，T1和T4處理顯著高于其他處理，此時(shí)正值第1片真葉展開，植株生長(zhǎng)迅速，石蠟切片顯示T1和T4處理正進(jìn)入花冠裂片分化期，快于其他處理；到苗齡20d時(shí)，各處理IAA含量均有所下降。因此，外源噴施多胺后對(duì)IAA含量變化影響不大，IAA含量變化可能與植株生長(zhǎng)速度有關(guān)。2.3.3不同苗齡及苗齡時(shí)zt含量的變化由圖1-c可知，葉片中ZT含量在整個(gè)花芽分化期呈下降的趨勢(shì)，子葉展開時(shí)ZT含量處于較高水平，為26.178μg·g-1(FW），苗齡5d時(shí)進(jìn)入花芽分化初期，各處理ZT含量變化幅度較小，苗齡10～15d時(shí)，各處理ZT含量均有所下降，其中T1和T4處理下降幅度較大，在苗齡15d時(shí)T1和T4處理ZT含量到達(dá)最低值，苗齡20d時(shí)ZT含量有所上升，而其他3個(gè)處理均在苗齡20d時(shí)到達(dá)最低值，這可能與多胺處理后花芽分化速度和進(jìn)程有關(guān)。T1和T4處理較其他3個(gè)處理提前進(jìn)入雄蕊分化期。因此，外源多胺處理影響葉片中ZT含量，外源噴施1×10-3mol·L-1的Put(T1）和1×10-4mol·L-1的Spd(T4）使葉片中ZT含量降低，花芽分化速度快于其他處理。2.3.4苗齡和苗齡時(shí)各處理aba含量的變化由圖1-d可知，各處理葉片中ABA含量變化幅度較小，子葉展開時(shí)ABA含量處于相對(duì)較低水平，苗齡5～15d時(shí)各處理ABA含量均有所上升，其中T1和T4處理在苗齡10d時(shí)到達(dá)峰值，此后下降；而其他3個(gè)處理均在苗齡15d時(shí)到達(dá)峰值，此后下降。因此葉片中ABA含量變化與外源噴施多胺后花芽分化進(jìn)程有關(guān)，T1和T4處理花芽分化速度較快。2.4不同處理對(duì)花芽分化進(jìn)程的影響由圖2-a可知，子葉展開當(dāng)天，即花芽分化的生理分化期時(shí)，花芽中內(nèi)源Put含量處于相對(duì)較高水平，為736.324nmol·g-1(FW），說明花芽分化開始前需要積累大量的內(nèi)源Put。此后花芽分化開始，各處理內(nèi)源Put含量迅速下降，在花芽分化初期（苗齡5d和10d）各處理的內(nèi)源Put含量下降到最低值，其中CK在苗齡10d時(shí)內(nèi)源Put含量?jī)H為14.087nmol·g-1(FW），苗齡10～15d時(shí)各處理內(nèi)源Put含量均呈上升趨勢(shì)，苗齡15～20d期間CK、T1和T3處理內(nèi)源Put含量均保持上升趨勢(shì)，而T2和T4處理有下降趨勢(shì)。這可能與多胺處理后花芽分化進(jìn)程不同有關(guān)，結(jié)合石蠟切片的花芽分化進(jìn)程發(fā)現(xiàn)，雄蕊分化期時(shí)內(nèi)源多胺的含量普遍較低，花芽分化后進(jìn)入花器官分化期時(shí)內(nèi)源多胺的含量相對(duì)較高。圖2-b中，在花芽分化的生理分化期時(shí)，內(nèi)源Spd含量處于較低水平，花芽分化初期各處理內(nèi)源Spd含量變化幅度較小，進(jìn)入花芽形態(tài)分化期后內(nèi)源Spd含量有不同幅度上升，苗齡10d時(shí)T1和T4處理內(nèi)源Spd含量達(dá)到峰值，而其他3個(gè)處理在苗齡15d時(shí)才達(dá)到峰值，這可能與外源噴施多胺后花芽分化速度有關(guān)，T1和T4處理花芽分化速度快于其他處理，但在兩性分化期時(shí)T1和T4處理內(nèi)源Spd含量均有所下降，苗齡20d時(shí)T1和T4處理的內(nèi)源Spd含量高于其他處理，這可能與花芽分化進(jìn)程有關(guān)，此時(shí)T1和T4處理完成花芽分化，已進(jìn)入花器官分化期。因此，外源噴施多胺后影響內(nèi)源Spd含量變化，T1和T4處理的內(nèi)源Spd含量較早達(dá)到高峰。由圖2-c可知，花芽中內(nèi)源Spm含量變化呈下降趨勢(shì)，在花芽分化的生理分化期時(shí)內(nèi)源Spm含量處于較高水平，進(jìn)入花芽形態(tài)分化期后內(nèi)源Spm含量有下降趨勢(shì)，苗齡5～15d時(shí)內(nèi)源Spm含量變化不規(guī)律，但T2處理的內(nèi)源Spm含量高于其他處理。外源多胺對(duì)內(nèi)源Spm含量影響不大。葉片中3種內(nèi)源多胺的變化趨勢(shì)與花芽中的大致相同，但花芽中3種內(nèi)源多胺的含量遠(yuǎn)高于葉片中，其中花芽中內(nèi)源Put含量約為幼葉中的100倍，葉片中的多胺可能大量運(yùn)往花芽中以供給花芽分化。并且，外源噴施不同多胺后，內(nèi)源多胺含量在大部分時(shí)期高于對(duì)照，可能是噴施外源多胺增加了內(nèi)源多胺的含量。3結(jié)論和討論3.1增加核桃花比例不同濃度、不同種類的外源多胺對(duì)薄皮甜瓜花芽分化影響不同。外源噴施Put和Spd處理均能顯著增加核桃的結(jié)實(shí)花數(shù)量，提高雌雄花比例（徐繼忠等，2004）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，外源噴施高濃度Put(1×10-3mol·L-1）和低濃度Spd(1×10-4mol·L-1）有利于提高甜瓜子蔓第1節(jié)位結(jié)實(shí)花率，促進(jìn)花芽分化，使結(jié)實(shí)花花期提前。3.2外源污染物對(duì)蘋果梨花芽分化的影響植物激素與花芽分化關(guān)系密切。GA3與第1結(jié)實(shí)花的發(fā)育有關(guān)（汪俏梅和曾廣文，1997）;IAA可能是黃瓜性別發(fā)育的關(guān)鍵性激素（陳學(xué)好等，2002），外源噴施Spd和Spm可提高內(nèi)源IAA含量（桂仁意等，2003）;ZT有助于甜瓜的性器官分化及發(fā)育（李計(jì)紅，2006）；不同內(nèi)源ABA含量在花芽分化不同時(shí)期對(duì)蘋果梨的影響不同（李秉真等，2000）；在花芽分化期莖尖IAA、GA含量保持較低的水平和適宜的PAs含量有利于花芽分化（王廷芹和楊暹，2008）。通過本試驗(yàn)可得出，外源噴施多胺使葉片中GA3含量增高，花芽分化加快。噴施高濃度Put(1×10-3mol·L-1）和低濃度Spd(1×10-4mol·L-1）后，葉片中IAA含量高于其他處理，ZT含量降低，ABA含量提前達(dá)到峰值，這與兩處理的花芽分化速度快于其他處理有關(guān)。3.3外源多胺對(duì)花芽分化作用外源噴施一定濃度的Put和Spd后，內(nèi)源多胺的含量也隨之受到影響，從而影響花的性別分化和花發(fā)育（汪俏梅和曾廣文，1997；徐繼忠等，2004）。前人對(duì)荔枝花芽分化研究時(shí)發(fā)現(xiàn)花芽和葉片的Spd和Spm比值在1～3范圍，說明成熟組織也合成多胺，而且