‘阳光玫瑰’葡萄不同节位冬芽激素含量差异分析

李志成，田淑芬，王荣，王超霞，李洋，穆丁郁

（天津农学院/天津市葡萄遗传与育种重点实验室，天津 300384）

‘阳光玫瑰’葡萄具有甜度高、香味浓、抗病性强等优势，现已成为最受欢迎的葡萄品种之一。在我国多地均有种植[1-3]，目前已成为鲜食葡萄的主栽品种[4]。部分产区由于栽培措施不当，导致品质下降和严重减产减收[5-6]，因此提升‘阳光玫瑰’葡萄花芽分化质量成为亟待解决的问题。

植物的花芽分化通常受植物内部因子和外界环境因素共同调控。激素作为活性信号分子，在植物的整个发育过程中都起着非常重要的作用。吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）作为4种重要的植物内源激素，在葡萄成花的生理活动中呈动态变化，不同激素响应外界信号刺激，单独或协同作用于植物的特定部位，通过不同的信号通路控制开花基因（SOC1、LFY、FLC等）的表达，从而起到调节植物成花的作用[7]。Luckwill在1970年提出激素平衡假说[8]，CTK促进成花，GA抑制成花，CTK/GAS的比值与成花能力呈正相关，即该值高时促进形成大量花芽。也有学者从ABA/GA、(IAA+GA3+CTK)/ABA等激素比值反映植物成花趋势[9-11]。由于营养水平、激素供应或外界环境因子等的差异，植株不同部位形成的芽体存在明显的异质性，同一结果母枝不同节位的冬芽发育并不完全一致[12]。众多研究发现，不同节位冬芽内源激素含量差异明显，花芽分化时间存在差异[13-15]。但也有研究发现，虽然葡萄不同节位花芽间发育进程有差异，但最终会趋向一致[16]。

本研究从植物内源激素层面分析天津地区‘阳光玫瑰’葡萄不同节位间花芽分化的差异，探究4种激素与葡萄花芽分化的相关性，为实际生产提供一定的理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于天津市葡萄遗传育种重点实验室进行。供试材料为日光温室栽培的9年生‘阳光玫瑰’葡萄，株距1.5 m，棚架栽培。试验园位于39°27′N，117°07′E，属暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温12.1 ℃，日照时数2730 h，降水584.9 mm，年均无霜期216 d。

1.2 试验设计及样品处理

试验于2022年6月6日至10月5日进行。选择树势良好的‘阳光玫瑰’葡萄植株，对保留7个以上冬芽节位的枝条，每15 d左右取样一次，每次采集20组枝条，共采集9次。带回实验室，用刀片切下完整的冬芽，10组样品用于徒手切片，10组样品用于激素测定。用于激素测定的冬芽样品在处理后快速放入液氮中保存。

1.3 冬芽切片观察

对各时期不同节位冬芽进行纵切，置于体式解剖镜下观察，并拍照。

1.4 花芽率的测定

在切片中，将芽体饱满、鳞片状托叶顶部较为圆润、或能直接观察出花序原基结构的记为花芽；芽体不饱满、芽内鳞片状托叶顶部较尖、无明显花序结构记为叶芽。统计不同时期内花芽叶芽的数量，使用公式计算。

花芽率（%）=(花芽数量/总芽数)×100

1.5 激素含量的测定

本试验采用酶联免疫分析（ELISA）试剂盒测定植物内源激素IAA、ABA、CTK、GA3含量。

将葡萄冬芽从液氮中取出，放入预冷的研钵中快速研磨，称取0.05 g粉末至预冷的离心管中，加入0.45 mL PBS缓冲液（pH 7.4），涡旋30 s，保证样品充分混匀。以3000 r·min-1离心30 min，仔细收集上清液，分装，进行不同激素含量的测定。试验方法参照试剂盒说明书进行。每个样品3次重复。

酶联免疫试剂盒由武汉纯度生物公司提供，使用Spectra Max M5酶标仪在波长450 nm下测定标准样品及待测样品吸光度值，制作标准曲线，计算待测样品激素含量。

1.6 数据分析

采用SPSS 26软件进行方差分析（P＜0.05），Microsoft Excel 2019软件进行数据分析和图表制作。

2 结果与分析

2.1 冬芽形态观察

通过对冬芽的切片观察发现，葡萄冬芽随着物候期的变化不断成熟。图1可知，在6月6—21日，冬芽整体呈现嫩绿色，芽体内各部分分化程度较浅；在7月4日，着生在鳞片状托叶上呈绒毛状的毛被较为明显，芽体内呈现红褐色；随着冬芽生长发育，毛被逐渐增多，在生长后期，葡萄冬芽内花序原基逐渐发育变大。在10月5日时期，冬芽逐渐进入休眠。

图1 不同时期葡萄冬芽的形态Figure 1 Morphology of winter buds of grapevine at different times

同一时期，不同节位间芽存在明显的异质性。由图1可以看出，第2～6节位冬芽发育程度高，芽体饱满，且发育较快；第1节位发育程度低，且发育慢；第7节位冬芽发育程度较好，但是在发育后期，出现主芽坏死的情况。

2.2 花芽率调查

葡萄冬芽花芽率整体随着生长发育逐渐升高，多数节位在6月21日—7月19日花芽率大幅升高（图2）。在7月19日，第3节位花芽率最先达到100%，第2节位在8月18日达到100%，但第1节位在9月2日花芽率稳定在80%，第7节位花芽率在10月5日降低。

图2 不同节位各时期花芽率Figure 2 Flower bud rate at different nodes and stages

2.3 不同节位冬芽中IAA含量的动态变化

如图3所示，从6月6日—10月5日，‘阳光玫瑰’葡萄冬芽中IAA含量在63.85～137.119 mmol·g-1范围内变化。不同时期，第1～7节位冬芽中IAA含量呈下降-升高-下降-升高-下降的变化趋势。在6月6—21日，IAA含量下降，结合花芽分化情况，此时的第1、4、5、6节位冬芽花芽分化不活跃，花芽率增长缓慢。在7月4日，IAA含量出现一个峰值，在6月21日至7月19日期间，第2、3、4、5、7节位冬芽分化迅速，花芽率迅速提高；在7月19日至9月2日，各节位冬芽IAA含量逐渐升高，第1、2、6、7节位冬芽花芽率也随之升高。

图3 不同节位各时期IAA含量Figure 3 IAA content at different nodes and periods

在6月21日，第2节位冬芽中IAA含量最低，显著低于其他6个节位。7月4日，第2节位和第3节位冬芽中IAA含量较高；8月3日，第1节位冬芽IAA含量显著高于其他节位。

2.4 不同节位冬芽中ABA含量的动态变化

如图4所示，从6月6日至10月5日，‘阳光玫瑰’葡萄冬芽中ABA含量在325.87～593.01 ng·g-1范围内变化。不同时期，第1～7节位冬芽中ABA含量呈升高-下降-升高-下降的变化趋势。整个时期中，葡萄冬芽在6月6日ABA含量最低；在6月6日—7月19日，ABA含量升高，此时期第2、3、4、5、7节位冬芽花芽率升高；各节位冬芽在9月2日时ABA含量达到最大值，在525.44～593.01 ng·g-1，第2、4节位在此时期花芽率也达到100%。随着果实的进一步成熟，各节位ABA含量逐步降低。

图4 不同节位各时期ABA含量Figure 4 ABA content at different nodes and periods

整个生理分化时期中，在6月6日，各节位冬芽间ABA含量差异不显著；在9月2日，第6节位ABA含量最高，第5节位最低。随着果实进一步成熟，到9月21日第1节位冬芽ABA含量最高，为466.22 ng·g-1，显著高于第4～7节位冬芽。

2.5 不同节位冬芽中CTK含量的时期变化

如图5所示，从6月6日至10月5日，‘阳光玫瑰’枝条冬芽中CTK的含量在162.33～280.86 ng·g-1范围内变化。不同时期，第1～7节位冬芽中CTK含量呈下降-升高-下降的变化趋势。6月6日—7月19日葡萄冬芽中CTK含量低于8月3日—10月5日。在8月3日，第1～7节位冬芽CTK含量迅速升高，在9月2日达到最大值。

图5 不同节位各时期CTK含量Figure 5 CTK content at different nodes and periods

在整个生理分化时期中，6月21日—7月19日，第1～7节位冬芽CTK含量降低，不同节位间差异不显著。在9月2日，第1～7节位冬芽CTK含量最高，其中，第1、2节位含量较高，分别为280.86、278.33 ng·g-1，显著高于其他5个节位。在9月21日，第1节位冬芽CTK含量最高，为270.32 ng·g-1，显著高于其他节位。

2.6 不同节位冬芽中GA3含量的动态变化

如图6所示，从6月6日至10月5日，‘阳光玫瑰’葡萄冬芽中GA3含量在529.43～838.71 pmol·g-1范围内变化。不同时期，第1～7节位冬芽中GA3含量呈升高-下降-升高-下降的变化趋势。在6月6日，第1～7节位冬芽GA3含量最低。在6月21日，不同节位冬芽GA3含量升高，且较高节位达到最高。在7月4—19日，第1～7节位冬芽GA3含量整体呈现下降趋势。在9月2日，较低节位冬芽GA3含量最高。

在整个生理分化时期，GA3含量在6月6日最低，其中第4节位GA3含量最低，第2～7节位GA3含量显著低于第1节位。在6月21日，第3、4节位冬芽GA3含量显著低于第5、7节位。7月19日之后，第1～7节位冬芽GA3含量迅速升高；在9月2日，第1、2节位冬芽GA3含量在整个时期达到最高值，显著高于其它5个节位。在9月21日，第4节位冬芽GA3含量显著低于其他节位。

2.7 不同节位冬芽发育中ABA/GA3比值变化

如图7所示，第1～7节位冬芽ABA/GA3比值整体较为稳定，在0.51～0.92范围内变化。在6月21日，第3、4节位ABA/GA3比值首先升高，显著高于其他节位。而同时期第6、7节位比值低，其中第6节位最低。冬芽发育至7月19日，第3、4、5节位ABA/GA3的比例升高，其中第3节位比值最大。在8月18日至9月2日，ABA/GA3比值整体随节位升高而增加。

图7 不同节位各时期ABA/GA3Figure 7 ABA/GA3 at different nodes in different periods

2.8 不同节位冬芽发育中CTK/GA3比值变化

如图8所示，第1～7节位冬芽CTK/GA3比值呈现降低-升高的趋势，在0.24～0.41范围内变化。6月21日至7月19日，第1～7节位冬芽CTK/GA3比值较其他时期低；在6月21日，第2、3节位比值最高；在7月4日，第2节位最高；7月19日至8月3日，各节位CTK/GA3比值逐渐升高；在8月3日，低节位冬芽的CTK/GA3比值较高。

图8 不同节位各时期CTK/GA3Figure 8 CTK/GA3 at different nodes in different periods

2.9 不同节位冬芽发育中(IAA+GA3+CTK)/ABA比值变化

如图9所示，第1～7节位冬芽(IAA+GA3+CTK)/ABA比值呈现下降-上升-下降趋势，在1.59～2.74范围内变化。第3、5节位在7月19日降至最低值，其中第5节位(IAA+GA3+CTK)/ABA比值最低，第6、7节位在8月18日—9月2日降至最低。

图9 不同节位各时期(IAA+GA3+CTK)/ABAFigure 9 (IAA+GA3+CTK)/ABA at different nodes in different periods

3 讨论

植物的成花是多种激素在一定的比例下对植物进行的调控[17]。在不同物种间，相同的激素对花芽分化的调控作用并不一致。

目前，IAA与花芽分化间的关系存在争议，高水平的IAA能够促进侧柏成花[18]；而在枇杷中，低水平的IAA促进成花[19]。李秉真等[20]在对苹果梨研究中发现，短枝生长停止后，较低的IAA含量有利于芽体进入生理分化，而较高的IAA含量有利于进入形态分化期；在形态分化期，较低的IAA含量有助于形态分化各时期的完成。Zhang等[21]的研究中发现，IAA信号参与花柄和花冠伸长且均有略微延迟开花的作用；鲁荣海[22]在对葡萄二次开花结果的研究中发现，高含量的IAA促进葡萄花芽分化。本研究中，在生理分化时期，中部节位IAA含量较高，说明IAA促进葡萄的花芽分化，这与王海波等[23]的研究一致。

吴志祥等[24]在研究中发现：GA3促进了营养枝的伸长从而影响荔枝的花芽分化，低水平的GA3有利于荔枝的花芽分化。谭巍[25]的研究中发现，GA可以提高蝴蝶兰的抽薹率，促进早花。通常，GA对于非诱导条件下的开花、需低温抽薹的开花及日中性不需低温的园艺植物起促进开花的作用，对于多年生果树、林木的成花起抑制作用。在本研究中，分化初期冬芽内GA3含量较低，并且中部节位GA3含量较低，验证了GA3对于葡萄花芽分化的抑制作用。

目前，ABA对花芽分化的研究还不完善。吴志祥等[24]对荔枝的研究中发现，ABA能够促进果树的成花，且上部枝条的花芽分化程度也好于下部枝条。但在鲁荣海[22]的研究中，低含量的ABA促进‘夏黑’葡萄花芽分化，说明ABA抑制成花。本研究中，在分化前期，中部节位ABA含量高，说明ABA对葡萄花芽起促进作用。有研究证明，在生理分化期，高水平的CTK促进植物花芽分化[26]，这与本研究结果一致。

果树的花芽分化是由多种激素共同调控。张瑞等[27]在对紫斑牡丹研究中发现，较高ZR/IAA、ZR/GA3、ABA/GA3、ZR/IAA比值有利于花芽分化，(GA3+IAA+ZR)/ABA与(IAA+ZR)/GA3比值减小分别促进重瓣花朵花瓣原基和雄蕊原基的形成。李志娟等[28]研究发现，低水平的ABA/GA3值均有利于萱草从营养生长转向生殖生长，较高水平的ZR/GA3、(GA3+IAA+ZR)/ABA值有利于萱草花器官原基的形态建成。在本研究中，(GA3+IAA+CTK)/ABA比值小有利于葡萄成花。CTK/GA3、ABA/GA3比值越大，越有利于成花。

4 结论

在生理分化后期，第1节位冬芽花芽率为80%，第2～6节位冬芽花芽率均能达到100%；在整个生理分化时期，第1～3节位葡萄冬芽IAA、ABA、CTK含量整体较高，且第2、3节位GA3含量较低；在花芽分化前期，第2、3节位冬芽的CTK/GA3、ABA/GA3比值整体较高，且第1～3节位(IAA+GA3+CTK)/ABA比值较低，说明第2、3节位冬芽的分化质量好且花芽率高。综上，在天津双街地区‘阳光玫瑰’葡萄冬剪建议保留3个冬芽。