雷竹花芽形態分化過程中內源激素的變化規律

魯亞婷，袁曉亮，林新春，方 偉

(浙江農林大學 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安311300)

花芽分化指植物莖生長點由分生出葉片、腋芽轉變為分化出花序或花朵的過程，是營養生長向生殖生長轉變的生理和形態標志。花芽分化與植物的激素水平密切相關[1－4]，果樹成花受激素調控已經得到了廣泛的認可[5]。Hoad[6]通過研究認為:內源激素對果樹花芽分化的作用遠超過樹體的同化物。竹類植物開花周期長，且開花后通常成片死亡，其成花機制極為獨特[7]。喬士義等[8]觀察了毛竹Phyllostachys edulis的花芽分化過程，何奇江等[9]發現開花雷竹Ph.violascens的脫落酸(ABA)，赤霉素3(GA3)，細胞分裂素(CTK)含量都比未開花雷竹高，但有關竹子花芽分化過程中的激素變化尚未見報道。本研究測定了雷竹花芽形態分化過程中的吲哚乙酸(IAA)，異戊烯基腺苷(iPA)，ABA，赤霉素(GA)等內源激素，為了解竹子的花芽分化規律打下了一定的基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗樣地自然概況

試驗雷竹林位于浙江省臨安市錦城鎮的崇陽村，29°56′～30°23′N，118°51～119°52′E，海拔為 100～150 m，屬亞熱帶季風氣候區，年平均降水量為1 628 mm，年平均蒸發量為1 000 mm，全年平均日照時數為1 847 h，年平均氣溫16.4℃，無霜期230 d。試驗雷竹林面積約為3.5 hm2，1988年栽植，竹林每年均有不同程度的零星開花。

1.2 試驗材料

于3月12日選擇開花雷竹，花芽按 0～2，2～4，4～6，6～8，8～10，10～12，12～14，14～16，16～18，18～20，20～25 mm長度大小各采集0.5～1.0 g；順著開花植株的竹鞭尋找來源于同一竹鞭的未開花雷竹(從芽的形態可以判斷該竹株不會開花，采樣后繼續觀察，確定當年該竹株未開花)，于未開花雷竹采集大小混合芽0.5～1.0 g(此時葉芽很少且小)；將芽取下，迅速置于冰浴中，然后置于預先裝有3 mL體積分數為80%的甲醇的離心管中，用于激素測定。

1.3 試驗方法

激素測定采用間接酶聯免疫吸附分析法(ELISA)[10]，試劑盒購自南京農業大學。測定IAA，iPA，ABA，GA等4種主要內源激素的水平，按花芽不同長度的內源激素水平的變化繪成曲線并與未開花植株葉芽進行比較，分析花芽形態分化過程與內源激素的變化規律。

2 結果與分析

2.1 花芽形態分化過程中IAA質量摩爾濃度的動態變化

由圖1可知:雷竹花芽開始形成(0～2 mm)時，IAA質量摩爾濃度較高，達17.639 nmol°g－1，遠遠高于未開花植株(10.175 nmol°g－1)；隨著花芽進一步發育，IAA質量摩爾濃度迅速降低，到花芽長度為12～14 mm時達最低值(2.755 nmol°g－1)；隨后IAA質量摩爾濃度又開始回升，并維持在一個遠低于未開花植株的水平(4.900～5.600 nmol°g－1)。

2.2 花芽形態分化過程中iPA質量摩爾濃度的動態變化

雷竹花芽形態分化過程中iPA質量摩爾濃度的動態變化見圖2。與IAA變化規律相似，雷竹花芽形成(0～2 mm)時，iPA質量摩爾濃度較高，達874 pmol°g－1；隨著花芽的進一步發育，iPA質量摩爾濃度迅速下降到低點(150～190 pmol°g－1)，以后又開始回升且維持在一定水平(350～430 pmol°g－1)。值得注意的是，未開花植株iPA質量摩爾濃度極低(8 pmol°g－1)，遠遠低于開花植株各大小級別花芽iPA的質量摩爾濃度。

2.3 花芽形態分化過程中ABA質量分數的動態變化

從圖3中可以看出:雷竹花芽形態分化過程中ABA質量分數有一定的波動，開始從一個高于未開花植株的水平(10.408 μg°g－1)上升，到達較高值(12.275 μg°g－1)后下降，在花芽長度為 10～12 mm 時出現了最低峰值(5.114 μg°g－1)，以后逐漸上升，但在花芽長16～18 mm時又有所下降，接著又上升，到花芽長度為 18～20 mm 時達到最高峰值(13.179 μg°g－1)。除了花芽長度為 10～12 mm 時的最低峰值(5.114 μg°g－1)外，其余各長度花芽的ABA質量分數都比未開花植株(5.800 μg°g－1)峰值高。

2.4 花芽形態分化過程中GA質量分數的動態變化

由圖4可知:雷竹花芽形態分化過程中GA質量分數有一定的波動，總體上呈現先上升后下降再上升的趨勢(花芽長0～2 mm時測量數據丟失)，從花芽長2～4 mm時的較低水平(8.245 μg°g－1)上升到一定高度(10.000～11.000 μg°g－1)，并維持到花芽生長到長度為 8～10 mm 時，然后迅速下降(花芽長度為 10～16 mm)，但到花芽長度為 16～18 mm 時又開始回升，并穩定在一定的水平(8.500～9.700 μg°g－1)。

圖1 花芽形態分化期間IAA質量摩爾濃度變化Figure 1 IAA concentration during flower bud morphology differentiation

圖2 花芽形態分化期間iPA質量摩爾濃度變化Figure 2 iPA concentration during flower bud morphology differentiation

圖3 花芽形態分化期間ABA質量分數變化Figure 3 ABA concentration during flower bud morphology differentiation

圖4 花芽形態分化期間GA質量分數變化Figure 4 GA concentration during flower bud morphology differentiation

2.5 花芽形態分化過程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值的動態變化

結果見圖5～6。由圖可知:在雷竹花芽形態分化過程中iPA/IAA，ABA/IAA和GA/IAA比值都呈現出先上升后下降的趨勢，峰值均出現在花芽長12～14 mm時期，并且在這一時期之后，比值均高于花芽形態分化剛開始的時期。此外，未開花植株的ABA/IAA和iPA/IAA均低于開花植株，尤其是iPA/IAA；而未開花植株的GA/IAA高于花芽形態分化的起始時期(指花芽長2～4 mm，花芽長0～2 mm的GA測量數據丟失)，低于該曲線的最高點(花芽長12～14 mm)，而與開花植株的各時期花芽相差不大。

圖5 花芽形態分化期間iPA/IAA比值變化Figure 5 iPA/IAA value during flower bud morphology differentiation

圖6 花芽形態分化期間ABA/IAA比值變化Figure 6 ABA/IAA and GA/IAA value during flower bud morphology differentiation

3 小結與討論

大多數植物花芽分化的實驗取材通常選擇在植物開花前后按一定的時間間隔定期取樣。雷竹為零星開花竹種[11]，不同植株的花芽分化時間并不一致，即使是同一植株的不同部位的花芽發育也不同步。雷竹花芽的長度與分化程度密切相關(另文發表)，喬士義[8]關于毛竹的花芽分化的研究也有類似的結果，因此，本研究采集不同長度的花芽來研究花芽形態分化過程中內源激素的變化。

雷竹花芽形態分化起始期IAA質量摩爾濃度較高，之后隨著花芽的分化急劇下降，并保持在相對穩定的低水平，說明低水平的IAA有利于雷竹花芽形態分化。這與前人的研究結果一致。盛婧等[12]研究發現在小麥Triticum sestivum中低水平的IAA有利于增加小花分化數。這些結果都表明:IAA抑制花芽的分化。

雷竹花芽形態分化過程的iPA與ABA水平基本高于未開花植株，而花芽形態分化過程中的GA質量分數低于未開花植株，表明高水平的iPA與ABA有利于花芽的分化，而GA起抑制作用。盛婧等[12]認為較高水平的iPA有利于小麥的小花分化。邱學思等[13]在杏Prunus armeriaca花中發現高水平的ABA有利于花芽的分化。楊傳平等[14]發現高水平的GA不利于白樺Betula platyphylla雄花芽的發育。任佳杰等[15]發現在棉花Gossypium hirsutum中低水平的GA有利于花芽的分化，與我們的試驗結果一致。

雷竹花芽形態分化過程中的ABA/IAA和iPA/IAA均高于未開花植株，表明較高的ABA/IAA和iPA/IAA有利于雷竹花芽形態分化。隨著雷竹的花芽形態分化進程，ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA均呈現出先上升后下降的趨勢，與棉花[15]花芽分化過程中的相應的內源激素的比值變化規律基本一致。值得一提的是，三者比值的峰值均出現在雷竹花芽長度為12～14 mm的時期。解剖學研究表明:雷竹花芽長度小于4 mm時，處于花序主軸分化期；花芽長度為4～8 mm時，處于第一級側生假小穗及頂端小穗分化期；花芽長度為8～12 mm時，處于穎花原基分化期；花芽長度＞12 mm時，進入雌雄蕊形成期(另文發表)。ABA/IAA，GA/IAA和iPA/IAA的峰值正好出現在穎花原基分化期向雌雄蕊形成期轉變的時期(12 mm)，其相關性有待于進一步研究。

總之，植物花芽分化是一個復雜的過程，各種激素在花芽分化過程中起著非常重要的作用。實驗結果表明，在雷竹的花芽形態分化過程中各種激素相輔相成，相互制約又相互促進，不同含量、不同比例的激素處于一種動態的平衡狀態，共同調節雷竹的花芽形態分化過程。

[1]曹衛星，王兆龍，戴廷波.不同穗型小麥小花發育過程中幼穗和葉片內源激素水平的動態變化[J].植物學報，2000，42 (10): 1026－1032.CAO Weixing，WANG Zhaolong，DAI Tingbo.Changes in levels of endogenous plant hormones during floret development in wheat genotypes of different spike sizes [J].Acta Bot Sin，2000，42 (10): 1026－1032.

[2]曹尚銀，張俊昌，魏立華.蘋果花芽孕育過程中內源激素的變化[J].果樹科學，2000，17(4):244－248.CAO Shangyin，ZHANG Junchang，WEI Lihua.Studies on the changes of endogenous hormones in the differerntiation period of flower bud in apple trees [J].J Fruit Sci，2000，17 (4): 244－248.

[3]黃羌維.龍眼內源激素變化和花芽分化及大小年結果的關系[J].熱帶亞熱帶植物學報，1996，4(2):58－62.HUANG Qiangwei.Changes in endogenous hormone contents in relation to flower bud differentiation and on-year or offyear fruiting of longan [J].J Trop Subtrop Bot，1996，4 (2): 58－62.

[4]黃迪輝，黃輝白.柑橘成花機理的研究 (I)與內源激素的關系[J].果樹科學，1992，9(1):13－18.HUANG Dihui，HUANG Huibai.Studies on the mechanism of citrus flower bud formation [J].J Fruit Sci，1992，9(1): 13－18.

[5]MONSELISE S P，GOLDSCHMIDT E E.Alternate bearing in fruit tree [J].Hortic Rev，1982，4: 128－173.

[6]HOAD G V.Hormonal regulation of fruit-bud formation in fruit tree [J].Acta Hortic，1984，49: 13－23.

[7]LIN X C，CHOW T Y，CHEN H H，et al.Understanding bamboo flowering based on large-scale analysis of expressed sequence tags [J].Genet Mol Res，2010，9 (2): 1085－1093.

[8]喬士義.毛竹開花生物學特性的觀察[J].竹類研究，1984(2):20－24.QIAO Shiyi.Observations on the biological characteristics of flowering hairy bamboo [J].Bamboo Res，1984 (2): 20－24.

[9]何奇江，汪奎宏，華錫奇，等.雷竹開花期內源激素、氨基酸和營養成分含量變化[J].林業科學，2005，41(2):169－173.HE Qijiang，WANG Kuihong，HUA Xiqi，et al.Change of endogenous hormones，amino-acid and nutrition in flowering stage of Phyllostachys praecox f.prevernalis [J].Sci Silv Sin，2005，41 (2): 169－173.

[10]李宗霆，周夔.植物激素及其免疫檢測技術[M].南京:江蘇科學技術出版社，1996:80－298.

[11]林新春，袁曉亮，林繞，等.雷竹開花生物學特性研究[J].福建林學院學報，2010，30(4):333－337.LIN Xinchun，YUAN Xiaoliang，LIN Rao，et al.Studies on floral biology of Phyllostachys praecox [J].J Fujian Coll For，2010，30 (4): 333－337.

[12]盛婧，封超年，郭文善，等.小麥幼穗內源激素含量與小花發育的關系[J].江蘇農業研究，2001，22(4):5－8.SHENG Jing，FENG Chaonian，GUO Wenshan，et al.Relation of endogenous hormone contents in spikes to floret development of wheat[J].Jiangsu Agric Res，2001，22 (4): 5－8.

[13]邱學思，劉國成，呂德國，等.杏花芽分化期葉片內源激素含量的變化[J].安徽農業科學，2006，34(9):1798－1800.QIU Xuesi，LIU Guocheng，Lü Deguo，et al.Dynamic changes of endogenous hormone in leaf during the period of flower bud differentiation of apricot[J].J Anhui Agric Sci，2006，34 (9): 1798－1800.

[14]楊傳平，劉桂豐，姜靜.白樺雄花發育過程中內源激素含量的變化[J].東北林業大學學報，2002，30(4):1－4.YANG Chuanping，LIU Guifeng，JIANG jing.Changes of endogenous hormones in Betula platyphylla during the male flower development[J].J Northeast For Univ，2002，30 (4): 1－4.

[15]任桂杰，陳永哲，董合忠，等.棉花花芽分化及部分內源激素變化規律的研究[J].西北植物學報，2000，20(5): 847－851.REN Guijie，CHEN Yongzhe，DONG Hezhong，et al.Studies on endogenous hormone changes in the stem terminal of Gossypium hirsutum during flower bud differentiation [J].Acta Bot Boreali-Occident Sin，2000，20 (5): 847－851.