不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹特性分析

王昱卜，陳 晨，杜 巍，甕振松，郝敬虹*

(1.北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室，北京 102206; 2.北京奕如鴻天科技發(fā)展有限公司，北京 102200)

隨人們生活水平的提高，葉用萵苣因其具有的較高營養(yǎng)價值及其多樣的食用方法受到消費(fèi)者的喜愛[1]。據(jù)研究表明其莖葉內(nèi)乳汁富含的營養(yǎng)物質(zhì)[2]及膳食纖維[3]對心腦血管[4]以及祛口臭等有輔助功能。但葉用萵苣具有喜冷涼的特點，其在溫度環(huán)境超30 ℃的環(huán)境下容易發(fā)生先期抽薹[5]，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此為實現(xiàn)葉用萵苣的周年生產(chǎn)，探討研究葉用萵苣抽薹過程中的生理學(xué)基礎(chǔ)有著重要意義[6]。

植物的抽薹開花是個復(fù)雜的過程，涉及到多種激素、酶、蛋白、糖乃至基因等多種物質(zhì)途徑的調(diào)控。目前，在植物抽薹開花特性中研究集中在蘿卜、大白菜、甘藍(lán)等二年生植物。認(rèn)為基本營養(yǎng)生長相[7]，低溫感應(yīng)相[8]以及高溫長日相[9]這3項調(diào)控了十字花科植物的抽薹特性，另有研究顯示光強(qiáng)和光質(zhì)對于植物抽薹開花也有影響[10,11]。本研究利用智能溫室模擬高溫環(huán)境加快半結(jié)球萵苣抽薹進(jìn)程，通過調(diào)查5種實驗室選留半結(jié)球葉用萵苣品種的耐抽薹性以及相關(guān)農(nóng)藝指標(biāo)的相關(guān)性分析，通過比較5個品種的抽薹性，確定易抽薹和耐抽薹品種，為后期深入探討抽薹過程中的生理代謝及驗證相關(guān)基因在抽薹中的生物學(xué)功能奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室選留半結(jié)球葉用萵苣品種GB-23、GB-25、GB-26、GB-30以及GB-31，于2019年5月在北京農(nóng)學(xué)院計算機(jī)溫室進(jìn)行。

每個品種各選取500粒飽滿無病害種子，用去離子水浸泡2 h后放入有浸濕濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，于18后黑暗環(huán)境下催芽，待種子80 %以上出現(xiàn)露白時，挑選出露白大小一致的種子播種于50孔穴盤內(nèi)，所用基質(zhì)配比為草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1，待80%以上幼苗長至4葉1心時進(jìn)行定植，定植于9 cm營養(yǎng)缽中，待80%幼苗長至6葉1心時，選取長勢一致的幼苗進(jìn)行高溫處理，智能溫室生長條件設(shè)定：光照強(qiáng)度設(shè)置為12 000 lx；溫度設(shè)定為33度設(shè)定為L(日/夜)；晝夜處理時間為14/10 h；相對濕度60 %～70 %。

處理當(dāng)天記為0 d，GB-23、GB-25分別在處理0、5 d、10 d、15 d、20 d、30 d、40 d、60 d進(jìn)行取樣觀察；GB-26、GB-30以及GB-31分別在處理0、5 d、10 d、15 d、20 d、30 d、40 d進(jìn)行取樣。

1.2 測定方法

不同取樣時期，每個品種隨機(jī)挑選10株，測量株高、莖長、地上部分鮮重以及葉片數(shù)，并拍照記錄，其中株高為根莖部到植株最高點的長度，莖長為根莖部到莖尖生長點下方的長度，采用直尺測量；地上部分鮮重為地上部植株的質(zhì)量，采用百分之一天平稱重；葉片數(shù)為真葉的數(shù)量。

莖尖細(xì)胞學(xué)顯微觀察：高溫處理后，在取樣時間時每個品種分別隨機(jī)取3株葉用萵苣的莖尖，采用甲苯胺藍(lán)染色法進(jìn)行石蠟切片進(jìn)行顯微觀察。

采用Excel 2019進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)處理，試驗數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。采用SPSS軟件單因素方差分析(P件單因素方，Duncan)對不同品種間數(shù)據(jù)的均值顯著性差異進(jìn)行比較；采用SigmaPlot12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹性分析

2.1.1 高溫下不同品種半結(jié)球葉用萵苣生長過程中莖長的變化 如圖1所示，GB-23在高溫環(huán)境下第30天莖長出現(xiàn)顯著增長，隨著時間增長，莖長勢粗壯；GB-25在高溫環(huán)境下莖增長緩慢，在處理第40天出現(xiàn)顯著增長變化，處理后期莖長勢粗壯；GB-26在高溫環(huán)境下處理后期莖長變化明顯，莖長勢細(xì)長；GB-30的莖長在高溫處理下增長迅速，在15 d時發(fā)生明顯增長隨后增長顯著，莖的長勢細(xì)長；GB-31在高溫環(huán)境下第20天莖長出現(xiàn)顯著增長，莖長勢細(xì)長且在后期有部分莖上部出現(xiàn)紫色變化。

2.1.2 高溫下不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹過程中花芽分化的變化 圖2所示，GB-23與GB-25在高溫環(huán)境下，處理第15天生長點由圓錐狀開始變平緩，處理第30天生長點變肥大，進(jìn)入花芽分化時期，處理40 d、60 d生長點逐漸繼續(xù)肥大，60 d生長點肥大明顯；GB-26與GB-31在高溫環(huán)境下，處理第10天生長點開始肥大進(jìn)入花芽分化時期，隨后生長點形成凸?fàn)铧c，周圍分化出鱗片，處理30 d進(jìn)入總苞鱗片期，而后鱗片繼續(xù)發(fā)育；GB-30在高溫環(huán)境下，生長點生長迅速，在處理第5天生長點出現(xiàn)肥大突起現(xiàn)象進(jìn)入花芽分化時期，隨后生長點肥大凸起，附近分化出鱗片，在處理30 d進(jìn)入總苞鱗片期，隨后鱗片繼續(xù)發(fā)育。

綜合莖長和花芽分化的變化，可以得知，在高溫處理后GB-23于第30天進(jìn)入抽薹期，GB-25于第40天進(jìn)入抽薹期，GB-26以及GB-31于第20天進(jìn)入抽薹期，GB-30于第15天進(jìn)入抽薹期。 得出五種半結(jié)球葉用萵苣的耐抽薹性強(qiáng)弱依次是GB25、GB23、GB-26、GB-31、GB-30，其中GB-25、GB-23為耐抽薹品種，GB-31、GB-30為易抽薹品種，GB-26介于兩者之間。

2.2 不同品種半結(jié)球葉用萵苣農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

如表1，本試驗表明了半結(jié)球葉用萵苣葉片數(shù)、株高、地上部分鮮重與抽薹性的相關(guān)性，其中開始花芽分化時間代表不同品種半結(jié)球葉用萵苣莖尖生長點開始肥大進(jìn)入花芽分化時期的處理天數(shù)；開始抽薹時間表示不同品種半結(jié)球葉用萵苣莖長顯著伸長進(jìn)入抽薹過程的處理天數(shù)；葉片數(shù)、株高以及地上部分鮮重分別是不同品種半結(jié)球葉用萵苣在最早開始抽薹的GB-30品種開始抽薹時的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。表1所示，GB-31株高最高達(dá)到12.27 cm，其開始花芽分化時間與開始抽薹時間較短，但其地上部分鮮重僅2.80 g；最早開始花芽分化以及抽薹的GB-30株高達(dá)到12.15 cm，且地上鮮重達(dá)到3.53 g，與其他品種差異極顯著；GB-25的株高與地上部分鮮重都是5個品種中的最小值，株高僅8.07 cm，地上部分鮮重僅1.13 g，其開始花芽分化與抽薹的時間也開始的最晚。

如表2，將不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹性相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，其中開始花芽分化時間與開始抽薹時間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，說明通過開始花芽分化時間與開始抽薹時間其中之一即可判斷半結(jié)球葉用萵苣的耐抽薹性；株高與開始花芽分化時間以及開始抽薹時間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，說明可以通過株高來判斷半結(jié)球葉用萵苣的抽薹性，耐抽薹性越強(qiáng)的品種其株高越短；地上部分鮮重與株高呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，與開始抽薹時間以及開始花芽分化時間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)但相關(guān)性不顯著，地上部分鮮重不能作為判斷半結(jié)球葉用萵苣耐抽薹性的指標(biāo)；葉片數(shù)與開始抽薹天數(shù)以及開始花芽分化時間相關(guān)性極不顯著，同樣不能作為判斷半結(jié)球葉用萵苣耐抽薹性的指標(biāo)。

表1 不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹性相關(guān)農(nóng)藝性狀鑒定Tab.1 Identification of bolting related agronomic characters of different varieties of lettuce

表2 不同品種半結(jié)球葉用萵苣抽薹性相關(guān)農(nóng)藝性狀相關(guān)系數(shù)Tab.2 Correlation coefficient of bolting related agronomic characters of different varieties of semi heading leaf lettuce

3 討論和結(jié)論

花芽分化是植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L轉(zhuǎn)變的第一跡象。抽薹是指植物完成花芽分化后莖節(jié)間開始伸長呈花莖的生物學(xué)現(xiàn)象[12]。在大白菜的相關(guān)性分析中得出抽薹期、現(xiàn)蕾期以及開花期呈極顯著正相關(guān),其中現(xiàn)蕾期的觀測最為簡單可靠[13]。通過相關(guān)性分析表示半結(jié)球葉用萵苣開始花芽分化的時間與開始抽薹的時間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，說明根據(jù)二者之一均可判斷半結(jié)球葉用萵苣的耐抽薹性。

余陽俊等在調(diào)查大白菜晚抽薹性鑒定方法時發(fā)現(xiàn)，耐抽薹性越強(qiáng)的大白菜品種其在開花時植株的葉片數(shù)越多[14]。陳青君[15]等在結(jié)球葉用萵苣大田調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，葉形的加寬有利于葉用萵苣的結(jié)球，推遲抽薹；以及抽薹越晚的品種，其植株在收獲期時質(zhì)量越大且中心柱長越短。在本試驗中，半結(jié)球葉用萵苣株高與其開始抽薹時間以及開始花芽分化時間呈顯著負(fù)相關(guān)，說明株高可以作為判斷半結(jié)球葉用萵苣抽薹性的一項農(nóng)藝指標(biāo)，耐抽薹越強(qiáng)的半結(jié)球葉用萵苣，其株高變化越不明顯；地上部分鮮重與抽薹時間也呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，地上部分鮮重可能是因為植株隨著莖長的變化，莖長越長的植株其地上部分鮮重也相對增加，地上部分鮮重與株高顯著正相關(guān)也說明證實了這一點。相反葉片數(shù)與抽薹時間并沒有呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性，這一點與余陽俊在大白菜上得到的結(jié)論并不一致[14]。在試驗后期的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)葉用萵苣基部葉片會隨著生長衰老而出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，所以葉片數(shù)作為調(diào)查半結(jié)球葉用萵苣耐抽薹性的農(nóng)藝指標(biāo)并不嚴(yán)謹(jǐn)。同時在后期的觀察中，耐抽薹性品種GB-25以及GB-23植株形態(tài)表現(xiàn)較易抽薹品種GB-30以及GB-31的更加緊實，這與楊小明等認(rèn)為的甘藍(lán)的緊實度與抽薹率呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)[16]即越耐抽薹的甘藍(lán)品種其葉球緊實度越高的結(jié)果相似，認(rèn)為后期可以更加系統(tǒng)的調(diào)查半結(jié)球葉用萵苣的抽薹性與其葉球緊實度的關(guān)系。

結(jié)合觀察莖尖花芽分化情況以及記錄莖長快速伸長時期，得出五種半結(jié)球葉用萵苣的耐抽薹性強(qiáng)弱依次是GB25、GB23、GB-26、GB-31、GB-30，其中GB-25、GB-23兩種品種為耐抽薹品種，GB-31、GB-30為易抽薹品種，GB-26介于兩者之間。半結(jié)球葉用萵苣的株高與抽薹性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，耐抽薹性越強(qiáng)的半結(jié)球葉用萵苣其株高增長的越遲緩。