全 文 ：植物生理学通讯 第 46 卷 第 9 期, 2010 年 9 月 939
收稿 2010-05-12 修定 　2010-07-16
资助 国家支撑项目(2 006BAI0 6A1 1-01 )、国家自然科学基
金(40961019)、广西科技攻关项目(桂科攻 5-2-2)、桂
林科技攻关项目(20 08 01 0 3-1)。
* 通讯作者(E-mail: xiyang0687@163.com; Tel: 0773-
3 5 5 0 1 0 3 )。
罗汉果花芽分化过程中内源激素的变化
覃喜军 1,2, 黄夕洋 1,*, 蒋水元 1, 李虹 1, 戴俊 1,2, 韦荣昌 1,3, 李锋 1,4
1 广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所, 广西桂林 541006; 2 广西师范大学生命科学学院, 广西桂林 541004; 3 广西大
学农学院, 南宁 530004; 4 广西科学院, 南宁 530003
提要: 采用酶联免疫吸附测定法(ELISA), 在花芽分化期对罗汉果雌株二级蔓上的腋芽(花芽)进行了植物内源激素生长素
(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)含量变化的研究。结果表明: 在罗汉果花芽分化进程中, 低水平的
IAA、GA3和高水平的ABA、ZR可能促进花芽分化; 在激素平衡中, ABA/GA3和 ZR/GA3比值的变化起主要的影响作用,
高比值的ABA/GA3和 ZR/GA3可能有利于罗汉果花芽分化。
关键词: 罗汉果; 花芽分化; 内源激素
Changes in Endogenous Hormones during Floral Bud Differentiation of Siraitia
grosvenorii (Swingle) C. Jeffrey
QIN Xi-Jun1,2, HUANG Xi-Yang1,*, JIANG Shui-Yuan1, LI Hong1, DAI Jun1,2, WEI Rong-Chang1,3, LI Feng1,4
1Guangxi Institute of Botany, Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences, Guilin, Guangxi 541006,
China; 2College of Life Sciences, Guangxi Normal University, Guilin, Guangxi 541004, China; 3College of Agriculture, Guangxi
University, Nanning 530004, China; 4Guangxi Academy of Sciences, Nanning 530003, China
Abstract: During flower bud differentiation of Siraitia grosvenorii, the dynamic variation in contents of plant
endogenous hormones IAA, ABA, GA3 and ZR in the female flower bud of second order vine were determined
with enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The results showed that in the developing process of flower
bud, low levels of IAA and GA3 and high levels of ABA and ZR could accelerate flower bud differentiation. The
changes in ratios of ABA/GA3 and ZR/GA3 played primary roles. High ratios of ABA/GA3 and ZR/GA3 also could
promote flower bud differentiation.
Key words: Siraitia grosvenorii; flower bud differentiation; endogenous hormones
花芽分化是植物从营养生长向生殖生长的重
要标志, 并关系列植物的产量。花芽的分化与植物
激素关系非常密切, 其在花芽分化中的作用已有很
多报道, 尤其在龙眼、柑桔、苹果、梨等中的研
究较多(黄羌维 1996; 黄迪辉和黄辉白 1992; 曹尚
银等 2000; 李秉真等 2000)。但目前罗汉果和其他
葫芦科植物有关花芽分化过程中内源激素动态变化
的报道很少。
罗汉果是葫芦科罗汉果属多年生草质藤本植
物, 为雌雄异株, 是我国特有的传统出口商品之一。
罗汉果应用于医药已有近百年的历史, 有良好的营
养价值和药用功能, 而且果实中还含有一种低热量
且甜度极高的物质——罗汉果甜苷, 它是一种理想
的天然甜味剂, 可作为肥胖症和糖尿病患者理想的
糖替代品。近年来, 随着罗汉果组培苗大面积的推
广使用, 出现了雌株不开花、开花延迟或者光开花
不坐果的现象, 严重影响了产量。由于雌株的二级
侧蔓是主要的结果枝条, 因此, 我们选择二级侧蔓
上的花芽作为研究对象, 对罗汉果花芽分化过程中
内源激素的动态变化进行了研究, 旨在探讨内源激
素含量的变化趋势和引起花芽分化的激素水平, 以
期了解激素控制罗汉果花芽分化的基本规律, 为今后
化学调控和解决罗汉果的开花坐果提供理论依据。
材料与方法
实验在广西植物研究所罗汉果试验田内进
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行。供试材料为桂林亦元生现代生物技术有限公
司培育的苗。选取长势一致的罗汉果[S ir a i t i a
grosvenorii (Swingle) C. Jeffrey]雌株 10株, 在 2009
年 7 月 6日对罗汉果一级侧蔓进行打顶时, 同时取
打顶部分的腋芽; 并在7月10日取一级侧蔓上即将
发育为二级侧蔓的腋芽稍; 之后随着二级侧蔓的生
长, 每隔 2 d 取不同二级侧蔓的中部及顶部的腋芽
(花芽)作为实验材料, 直至 7 月 20 日花蕾出现为
止。材料取回后用液氮速冻, 并放入 1.5 mL 离心
管中, 于 -20 ℃保存待测。
提取、分离和纯化时, 准确称取 0.5 g 实验材
料, 分 3次加入 2 mL 80%甲醇提取液, 在冰浴下研
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, 摇匀后放置在
4 ℃冰箱中; 以1 000×g离心15 min, 取上清液; 沉淀
中加 1 mL提取液, 搅匀, 置4 ℃下再提取1 h, 离心,
合并上清液并记录体积, 残渣弃去; 上清液过C18固
相萃取柱进行纯化后待测。
测定激素含量时, 采用酶联免疫吸附测定法
(ELISA), 试剂盒由中国农业大学提供。每个样品
重复测定 3 次。
结果与讨论
1 罗汉果花芽形态分化进程的观察
根据高春燕(2006)的观察, 罗汉果花芽分化阶
段约从苗上棚后分生出二级侧蔓并肉眼可见叶腋开
始, 直至花蕾出现为止; 再结合我们对花芽石蜡切
片的观察, 可确定在 7 月 6~22 日实验期间, 7 月 18
日是花芽分化到成花的转折点, 7月20日即一级侧
蔓打顶后的第14天罗汉果的花芽已基本完成分化
并形成花蕾, 所以罗汉果花芽从开始分化到完成约
在半个月内。
2 罗汉果花芽分化过程中内源激素含量的变化
目前关于生长素(IAA)对花芽分化作用的研究
结果尚不一致。有研究认为 IAA 含量降低有利于
花芽的分化(曹尚银等 2000; 任桂杰 2000), 也有人
认为高含量 I A A 可能促进花芽分化(史继孔等
1999)。本文结果显示, 在罗汉果一级侧蔓打顶时,
该蔓上的顶芽或腋芽IAA处于较高水平, 为296.03
ng·g-1 (FW), 而打顶后二级侧蔓上的腋芽(花芽) IAA
含量迅速降低, 并在 7 月 18 日即 12 d 后达到最低
的 230.57 ng·g-1 (FW)。可见, 打顶后随着花芽形
态的分化, IAA 含量的变化呈下降的趋势。但在 7
月20日花芽分化已完成并出现花蕾时, IAA含量却
明显增加, 上升幅度较大并达到最高值, 之后下降
(图 1-A)。根据 IAA 的变化趋势可认为, IAA 含量
逐渐降低有利于促进罗汉果的花芽分化。
在多数果树的花芽分化研究中, 认为赤霉素
(GA)抑制花芽分化(曹尚银等2003), 然而, GA种类
很多, 随着研究的深入, 研究者发现不同的 GA 对
植物花芽分化的作用不同, 如GA3对苹果开花有抑
制作用, 而 GA4 反而有促进作用(曹仪植和宋占午
1997)。在罗汉果花芽分化的过程中, GA3 含量的
动态变化(图 1-B)趋势和 IAA相似。在一级侧蔓打
顶时GA3 含量较高, 为 45.35 ng·g-1 (FW), 随着二级
侧蔓上的腋芽(花芽)分化, GA3含量缓缓下降, 也在
7月 18日即 12 d后达到最低, 为 33.93 ng·g-1 (FW)。
此后, 在形成花蕾时又急剧上升和下降, 这可能与
枝条变粗变大、节间伸长、花芽成花有关。由
此可知, 与 IAA 一样, GA3 含量逐渐降低有利于促
进罗汉果的花芽分化。
脱落酸(ABA)对植物花芽分化的作用说法不
一。Koshita等(1999)指出, ABA含量增加有利于温
州蜜柑花芽的形成; 也有研究认为ABA具有双重作
用, 一方面可以与 GA 拮抗引起枝条停止生长, 使
CTK、淀粉和糖积累而促进花芽分化, 而另一方面
又可以诱导休眠而不能成花(曾骧 1992)。罗汉果
植株在一级侧蔓打顶时, 其花芽ABA含量为533.30
ng·g-1 (FW), 打顶后二级侧蔓上的腋芽(花芽) ABA
含量急剧下降, 到 7 月 12 日即 6 d 后 ABA 含量处
于最低水平的 452.04 ng·g-1 (FW); 之后, 随着花芽
的分化其含量又逐渐上升, 在7月16日后一直保持
较高水平的 508.97~538.72 ng·g-1 (FW) (图 1-C)。
说明保持较高水平的ABA有助于罗汉果花芽分化。
玉米素核苷(ZR)是细胞分裂素的一种, 大部分
学者认为细胞分裂素对植物成花有促进作用
(Bangerth 2009)。根据高春燕(2006)对于罗汉果花
芽分化时间的经验和大概划分, 可认为 ZR 含量的
增加是与形态分化同步的, 因为 ZR 含量增加有助
于细胞数量的增加以及细胞体积的增大(李秉真等
2000)。在罗汉果花芽分化过程中, ZR 含量在 7 月
12 日前变化不大, 在 243.48~264.53 ng·g-1 (FW)之
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间, 稍有下降; 此后含量逐渐上升, 在7月18~20日,
ZR 水平急剧上升到峰值 367.62 ng·g-1 (FW), 之后
又急剧下降(图 1-D)。可见, 较高水平的 ZR 也有
利于罗汉果的花芽分化。
3 花芽分化期激素比例的变化
由图2可见, ABA/GA3的比值在罗汉果一级侧
蔓打顶后至 7 月 12 日逐步下降, ZR/GA3 的比值则
变化不大, 在此之后两者的比值增大, 尤其在 7 月
18 日均出现了一个峰值, 比值达到最大, 到 7 月 20
日出现花蕾时又开始下降; 而 ABA/IAA、ZR/
IAA、ABA/ZR的比值在花芽分化的进程中均保持
稳定。说明高比值的ABA/GA3和ZR/GA3与成花有
关。
前人的研究表明, 不同种类植物激素有相互促
进和相互拮抗的生理效应, 因此植物激素间的平衡
关系对植物生长发育的调节作用更为重要。早在
1974 年 Luckwill 提出了植物体内激素的某种平衡
能够调控花芽孕育的假说, 而激素如何使基因活化
是基因调节成花的关键, 激素的平衡可导致与成花
有关的基因解除阻遏(马月萍和戴思兰 2003)。由
本文结果可知, 高比率的 ABA/GA3、ZR/GA3 是有
利于罗汉果花芽分化的, 这在一部分上也支持了
Luckwill 的激素平衡假说。激素平衡控制花芽孕
育假说提出了花芽孕育所需的条件或激素环境, 在
理论和实践上都很有意义。
总之, 植物花芽分化是一个复杂的过程, 激素
是花芽分化的关键, 各个激素都会对花芽分化起一
定的作用并呈现一定的规律。而且植物的成花并
图 1 罗汉果花芽分化过程中内源激素含量的变化
Fig.1 Changes in endogenous hormone contents during flower bud differentiation of S. grosvenorii
图 2 罗汉果花芽分化过程中 ABA/IAA、ABA/GA3、
ZR/IAA、ZR/GA3、ABA/ZR 的变化
Fig.2 Changes in ratios of ABA/IAA, ABA/GA3, ZR/IAA,
ZR/GA3 and ABA/ZR during flower bud
differentiation of S. grosvenorii
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不是单独某种激素变化的结果, 它们不是孤立地对
花芽分化过程发生作用, 而是与激素平衡相关, 是
各个激素相互作用、相互制约、相互促进的结
果。由此可见, 激素间的平衡对成花的影响比单项
内源激素的水平更为重要。对罗汉果雌株花芽分
化过程中内源激素含量变化的研究结果, 说明内源
激素间的平衡关系及其变化动态在罗汉果的花芽分
化过程中起着重要的调控作用, 从而使我们在今后
有望更好地调控罗汉果的开花。
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