剑麻(Agave hybrid No.11648)花芽分化期内源激素水平变化的研究

李俊峰，陆军迎，张燕梅，周文钊

(1.中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东湛江 524091;2.海南省热带作物营养重点实验室(筹)，广东湛江 524091)

剑麻(Agave hybrid No.11648)是一种在热带、亚热带地区栽培的重要天然硬质纤维作物，其纤维不带静电、耐磨、高强度、防腐等优良性能是合成纤维不可替代的［1］。我国剑麻的面积和产量分别居世界第五位和第二位，而单位面积产量是世界平均水平的4倍以上，居世界第一位。我国在上世纪60年代首次引进剑麻H.11648，在我国试种表现出产量高、纤维质量好的优良特性。近五十年来剑麻H.11648一直是我国剑麻生产麻的唯一当家品种，近些年来，剑麻早花现象越来越普遍，剑麻品种退化现象凸显，剑麻产量受到严重损失。因此如何适当延迟剑麻开花成为提高剑麻产量的关键。1877年Askenasy首次报道了对酸樱桃花芽分化的研究，引起了各国学者对植物花芽分化的关注。前人研究表明除外界因素以外，影响植物花芽分化的内因非常复杂，其中养分是花芽分化的基础，基因表达是花芽分化的途径，而内源激素是花芽分化的关键［2］。本试验在对剑麻H.11648花芽形态分化进程进行观察的基础上，分析测定了剑麻H.11648分化期内源激素的含量的变化，以期为剑麻花芽分化的化学调控提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验材料取自广西农垦国有山圩农场，麻龄10年的剑麻H.11648。2009年3－7月，每隔15 d取一次样，每次取2 cm的茎尖10个。将一部分立即用60%FAA固定液固定，切片后在显微镜下观察花芽形态分化的时期，以掌握剑麻H.11648形态分化的进程;另一部分样品取样后立即放入冰盒带回实验室，经液氮冷冻干燥后，置于－80℃的低温冰箱保存。

1.2 方法

内源激素的提取、分离和纯化方法:称取0.5 g材料，加2 ml样品提取液研磨成匀浆，转入10 ml试管，再用2 ml提取液分次将研钵冲洗干净，一并转入试管中，摇匀后在4℃下提取4 h，3500 r/min离心8 min，取上清液。沉淀中加1 ml提取液，搅拌均匀，置于4℃下再提取1h，然后再次离心，合并上清液并记录体积，将残渣弃去。上清液通过C－18固相萃取柱过滤除杂。将过滤后的样品转入5 ml塑料离心管中，通过真空浓缩干燥或用氮气吹干，除去提取液中的甲醇，最后用样品稀释液定容至1 ml。内源激素的含量用酶联免疫法进行测定，每个样品重复3次。ELISA试剂盒购自中国农业大学作物化学控制实验室。

2 结果与分析

2.1 花芽形态分化进程与主要特征

经解剖观察剑麻H.11648花芽形成与分化过程的形态变化，结果显示:2月下旬，剑麻茎尖尖凸，周围包裹紧密的叶原基，未出现花芽分化(图1－A);3月中旬，剑麻茎尖逐渐变平，周围叶原基停止发育，花序原基开始形成(图1－B);3月下旬，剑麻茎尖变得圆滑肥大，呈半球形，开始分化出花被原基(图1－C);4月初，在花被原基继续生长发育的过程中，在花被原基内侧产生新的突起点，分化出雄蕊原基，花芽进入雄蕊分化期(图1－D);4月下旬，在雄蕊原基分化的过程中，在花芽原始体的中心部位分化出新的突起，形成雌蕊原基，进入雌蕊分化期(图1－E);5月中旬，花芽分化结束，茎尖恢复到未分化水平(图1－F)。

2.2 花芽分化期间内源激素含量变化

(1)ABA。如图2－A所示，2月－3月中旬花芽内的ABA含量持续升高，到3月中旬花序原基形成时达到最高峰(124.53 ng/g·Fw)，是花芽分化前的3倍多，之后逐渐降低直至花芽分化结束。

(2)GA3。如图2－B所示，GA3含量在分化阶段表现为先下降后上升再下降的波动趋势。在2月上旬花芽未分化时GA3含量比较高(约260 ng/g·Fw)，随着花芽分化的进行，其含量不断下降，直至3月下旬降至低谷(约147 ng/g·Fw)。随着花被原基的分化其值逐渐上升，直至4月下旬花芽分化结束时达到最高峰(约278 ng/g·Fw)，之后又逐渐下降。

图1 剑麻花芽分化进程Fig.1 Process of flower bud differentiation in Agave hybrid No.11648

(3)ZT。剑麻H.11648中ZT的动态变化趋势如图2－C所示。ZT的含量在2月份含量较低，2月下旬－3月中旬快速上升，并于3月中旬花序原基形成时达到最高峰(约256 ng/g·Fw)，之后就持续下降，在3月底以后维持在相对低的水平。

(4)IAA。由图2－D显示，IAA在花芽分化过程中是呈先升后降的趋势。IAA含量在2月上旬－3月中旬缓慢上升，3月中旬花序原基形成时达最大值，之后快速下降，在3月底以后维持在较低水平。从IAA含量变化趋势推断，低水平的IAA环境对剑麻H.11648花芽分化是有利的。

图2 花芽分化期间剑麻H.11648茎尖各内源激素含量Fig.2 Contents of endogenous hormones in the shoot tips during the period of flower bud differentiation

2.3 花芽分化期间内源激素比例的变化

根据上述实验数据计算ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA并制成图3。如图3所示，在剑麻H.11648花芽分化期ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA比值均为先升高后降低，直至花芽分化结束保持在相对较低值。ZT/GA3和ABA/GA3的峰值出现在3月中旬花序原基开始形成期，ZT/IAA和ABA/IAA的峰值出现在3月底花被原基形成之前。

图3 花芽分化期间剑麻H.11648茎尖ABA/GA3、ABA/IAA、ZT/GA3、ZT/IAA值Fig.3 Values of ABA/GA3，ABA/IAA，ZT/GA3 and ZT/IAA in the shoot tips during the period of flower bud differentiation

3 讨论

3.1 内源激素与花芽分化的关系

植物体中根、茎、叶、果实、种子都可以合成ABA［3］。前人研究表明，内源ABA促进芒果［4］、苹果［5］、荔枝［6］、柑橘［7］、棉花［8］等成花。但也有报道认为，内源 ABA 会抑制油橄榄［9］、苹果［10］、龙眼［11］等成花。本研究剑麻H.11648在花序原基形成时内源ABA达到最大值，所以支持前一种观点。

大量研究表明，内源 GA3 是许多植物主要的抑制成花激素［12，13，14，15］，但也有学者认为内源GA3能促进植物成花［9，16，17］。本研究结果表明，剑麻H.11648整个花芽分化过程中GA3含量均比较低，直至花芽分化结束才达到峰值，低GA3含量可能有利于花芽由营养状况向生殖状况转变，支持内源GA3抑制成花的观点。

大多数学者认为 CTK 有促进花芽分化的作用［1，10，18，19，21］。本实验结果表明，高 ZT 含量有利于剑麻H.11648花芽由营养状况向生殖状况转变，有利于剑麻H.11648的花芽分化，也支持这个观点。

IAA对植物花芽分化的影响目前还未取得一致的看法。王磊认为相对高的IAA含量有利于石蒜花芽的分化，而相对低的IAA含量有利于花形态的形成［22］。但刘胜辉等认为低水平IAA有利于菠萝的花芽分化，而高水平的IAA有利于花形态的形成［23］。本试验支持王磊的观点。

3.2 激素平衡与花芽分化的关系

植物花芽分化是一个非常复杂的过程，内源激素对花芽分化的作用，不仅仅取决于单一的激素，而是依赖于内源激素的动态平衡。Grochowska等认为，苹果短枝内CTK/GAs比值越大，花芽孕育数就越多，保花措施提高了CTK/GAs比值［10］。罗羽洧等研究发现高比率的ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/GA3及ZR/IAA有利于无花果的花芽分化［1］。曹尚银等也认为，在苹果花芽分化过程中，如果提高ABA/IAA、ABA/GAs、ZR/GAs和ZR/IAA值有利于促进花芽分化，反之，则抑制成花［24，25］。本研究表明，高 ZT/GA3、ABA/GA3、ZT/IAA 值及 ABA/IAA 值可能有利于剑麻 H.11648花芽由营养状况向生殖状况转变，促进花芽分化。

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