全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2013, 49 (6): 568~572568
收稿 2013-03-04　　修定 2013-04-27
资助 上海绿叶蔬菜产业技术体系项目和上海市科技攻关项目
(09391911400)。
* 通讯作者(E-mail: yy5@saas.sh.cn; Tel: 021-52235455)。
不结球白菜花芽分化分级及叶绿体色素含量的变化
王真真, 侯瑞贤, 李晓峰, 朱红芳, 朱玉英*
上海市农业科学院园艺研究所, 上海市设施园艺技术重点实验室, 上海201403
摘要: 以不结球白菜为试验材料, 通过制作石蜡切片和显微镜观察, 将花芽分化过程划分为6级: 生长锥伸展期、花原基分
化初期、花原基伸长期、花萼原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊和花瓣原基分化期。早抽薹材料09-1-328c叶片中叶绿
素和类胡萝卜变化趋势一致, 呈现缓慢升高, 抽薹期降低的趋势; 晚抽薹材料08-1P-89和中等耐抽薹材料08-1P-76色素变化
趋势一致, 在花芽分化时降低, 完成分化后升高, 抽薹期又下降。叶绿素a/b在早抽薹材料中呈现降低趋势, 在晚抽薹材料中
保持较稳定水平, 叶绿素(a+b)/类胡萝卜素在花芽分化时比值降低, 现蕾期又升高。
关键词: 不结球白菜; 花芽分化; 抽薹; 叶绿素; 类胡萝卜素
Flower Bud Differentiation Classification and Changes of Chloroplast Pigment
Contents in Non-Heading Chinese Cabbage
WANG Zhen-Zhen, HOU Rui-Xian, LI Xiao-Feng, ZHU Hong-Fang, ZHU Yu-Ying*
Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology, Horticultural Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural
Sciences, Shanghai 201403, China
Abstract: Non-heading Chinese cabbage (Brassica campestris ssp. chinensis Makino) was used as the test
material. By means of paraffin seations and optical microscope, the flower bud differentiation process was
divided into six classes: growth cone extension stage, the early stage of floral primordia differentiation, floral
primordia elongation stage, sepal primordium differentiation stage, stamen primordium differentiation stage,
pistil and petal primordium differentiation stage. The contents of chlorophyll and carotenoid in early bolting
material 09-1-328c leaves showed the same trend, increased slowly, fell at bolting stage. As for late bolting
material 08-1P-89 and secondary resistance to bolting marterial 08-1P-76, the trends were similar, chlorophyll
and carotenoid contents fell at flower bud differentiation, increased when the differentiation completed, but fell
at bolting stage. Chlorophyll a/b ratio presented a decreased tendency in early bolting material, and a
maintained stable level in late bolting materials. Chlorophyll (a+b)/carotenoid ratio fell in the process of flower
bud differentiation, increased at flower bud emergence stage.
Key words: non-heading Chinese cabbage; flower bud differentiation; bolting; chlorophyll; carotenoid
不结球白菜属于典型的低温长日照植物, 需
要经过一定的低温处理才能通过春化, 再遇到高
温长日照即可抽薹、开花。抽薹在花芽分化及发
育中途便开始 , 与花芽分化有着密不可分的关
系。因此, 从花芽的形成至抽薹过程是不结球白
菜由营养生长转向生殖生长非常重要的阶段, 这
个时期发育的好坏直接影响到后期的开花结实。
李曙轩和李式军(1964)曾对不结球白菜花芽
分化进行研究, 但只划分到花原基分化, 对于花器
官的分化顺序并无报道。关于其他十字花科植物
花芽形态分化的研究, 在萝卜(孙奇超等2010)、春
甘蓝(杨小明等2009)、榨菜(陈竹君等2000)、大白
菜(惠麦侠等2003)、菜心(梁承愈和关佩聪1983)等
作物上已有报道, 但是不同种类作物花芽分化顺
序不同, 级别划分也不统一。本试验对不结球白
菜的花芽形态分化进行了详细分级, 可为不结球
白菜花芽分化前后的生理生化代谢研究提供参
考。在不结球白菜开始花芽分化时, 叶色发生转
变, 这与叶肉细胞中的叶绿素和类胡萝卜素的代
谢密切相关, 这两大色素是植物进行光合作用的
基础, 同时也是植物衰老的参考指标。叶绿素和
王真真等: 不结球白菜花芽分化分级及叶绿体色素含量的变化 569
类胡萝卜素的含量与其光合能力、发育阶段和氮
素状况有较好的相关性, 常被用作评价植物长势
的重要指标(Filella和Penuelas 1994; Madeira等
2000)。因此, 在对花芽分化形态分级的基础上, 研
究其叶片中两大类色素含量及比值的变化, 为研
究花芽分化至抽薹过程的生理生化机制、抽薹调
控, 以便为制订合理栽培技术及高效生产管理措
施, 提供理论参考和指导。
材料与方法
1 试验材料
试验材料为3个抽薹性不同的不结球白菜
(Brassica campestris ssp. chinensis Makino)自交系:
晚抽薹自交系08-1P-89、早抽薹自交系09-1-328c
和抽薹性居中自交系08-1P-76。所有材料均由上
海市农业科学院园艺研究所青菜课题组提供。
2 春化处理
试验于2010年7~11月在上海市农业科学院园
艺研究所试验基地和生理实验室进行。2010年7
月用15 cm×15 cm的营养钵育苗, 每营养钵2棵, 待
长到5~6片真叶时, 移到光照气候箱低温春化: 光
期10 h, 10 ℃, 光照强度40 µmol·m-2·s-1, 暗期14 h, 4
℃, 春化处理40 d后取出放置于温室(白天28 ℃/夜
间18 ℃)内常规管理。
3 取样及测定
在人工春化前先取09-1-328c的3株幼苗的生
长点, 用FAA固定液(50%乙醇:冰醋酸:37%甲醛=
90:5:5)固定, 用针管抽气约3 min, 使材料沉入瓶底,
4 ℃冰箱保存。春化结束后每隔2 d取自交系09-1-
328c的顶端在解剖镜下观察花芽分化进展, 每次取
6个生长点用FAA固定液固定并保存。
春化结束后, 每隔2~6 d, 随机选取6株, 在解剖
镜下观察3个自交系花芽分化进展, 分别在营养生
长期(春化前)、花芽分化初期、花芽分化中期、
花芽分化完成、现蕾和抽薹期, 取第3片真叶, 清
水洗净后纱布擦干, 混样称重0.1 g, 3次重复, –80
℃冰箱保存备用。
叶绿素含量的测定方法采用丙酮乙醇法(李
得孝等2005), 将叶片浸入丙酮:乙醇:水(4.5:4.5:1)
的提取液中, 50 ℃水浴, 遮光浸提2 h后, 叶片发白,
取出冷却后定容至10 mL, 于紫外分光光度计测定
提取液在663、645和470 nm处的吸光值。
4 石蜡切片的制作
采用杨小明等(2009)的石蜡切片法, 稍作修
改。经过系列乙醇脱水后, 依次透明、浸蜡、包
埋、切片、贴片、脱蜡、复水, 采用番红固绿染
色法, 最后用中性树胶封片。切片制作完成后, 在
光学显微镜下观察、拍照。
实验结果
1 不结球白菜花芽分化时期划分
通过制作石蜡切片和显微镜观察, 我们将自
交系09-1-328c在营养生长期(0级)之后的花芽分
化分为6级。0级: 营养生长期或花芽未分化期。
茎端生长锥扁平, 生长锥周缘不断有叶原基分化,
叶原基呈尖锥形(图1-A)。1级: 生长锥伸展期。茎
端生长锥伸长, 宽度和厚度同时增加, 顶端逐渐变
圆, 隆起呈半球状, 生长锥周缘仍有叶原基分化(图
1-B)。此时期为植株由营养生长向生殖生长的过
渡。2级: 花原基分化初期。茎端生长锥继续伸长
呈圆棒状, 其周缘分化出一个或几个半球状突起,
此突起即为花原基 , 周缘叶原基分化停止 (图
1-C)。这标志着植物由营养生长转向了生殖生
长。3级: 花原基伸长期。生长锥顶端分化的圆
球状突起开始伸长生长, 形成短棒状的花柄(图
1-D)。4级: 花萼原基分化期。花柄继续伸长, 主
茎第一花原基顶端周缘对称分化出新月形凸起,
即为花萼原基, 逐渐发育成4枚萼片(图1-E、F)。
5级: 雄蕊原基分化期。当花萼伸长包围整个花原
基时, 在花芽中心生长锥基部, 萼片腋间出现的对
称突起为雄蕊原基(图1-G、H)。6级: 雌蕊原基和
花瓣原基分化期。随着雄蕊原基的生长发育, 花
芽中心生长锥顶部凹陷, 四周呈现环状凸起, 从侧
面看呈“心”型, 即为雌蕊原基开始分化(图1-H、
I)。它渐渐向上伸长呈筒状, 上部伸长愈合。在雌
蕊原基分化的同时, 在花芽中心生长锥基部萼片
原基的内侧对称分化出4枚棒状突起, 即为花瓣原
基(图1-I)。之后逐渐发育成4枚舌状花瓣。花瓣原
基的分化晚于雌蕊原基, 但是分化速度快, 早于雌
蕊原基完成分化。
不结球白菜花芽分化先从主茎顶端开始, 然
后是靠近顶端的侧枝次之。当主茎顶端的花芽分
化进入到雄蕊原基分化时, 一级侧枝开始分化(图
1-J)。花芽分化完成后, 当遇到高温长日照时, 不
植物生理学报570
图1 不结球白菜花芽分化至抽薹的分级
Fig.1 The classification from flower bud differentiation to bolting in non-heading Chinese cabbage
A: 营养生长期(×100); B: 生长锥伸展期(×100); C: 花原基分化初期(×100); D: 花原基伸长期(×100); E: 花萼原基分化期(×100); F: 花萼
原基分化期(×200); G: 雄蕊原基分化期(×200); H: 雌蕊原基分化期(×200); I: 花瓣原基分化期(×200); J: 侧花原基分化期(×100); K: 现蕾; L:
抽薹。LP: 叶原基; FP: 花原基; SE: 花萼原基; ST: 雄蕊原基; PI: 雌蕊原基; PE: 花冠原基; SF: 侧花原基。
结球白菜就开始现蕾(图1-K)、抽薹(图1-L)。
2 叶绿素和类胡萝卜素含量的变化
在花芽分化至抽薹过程中, 不结球白菜叶片
内叶绿素a、b及类胡萝卜素的含量均发生了变化,
且不同自交系间的变化情况有所不同(图2)。早抽
薹自交系09-1-328c花芽分化开始时, 3种色素的含
量逐步缓慢上升, 开始抽薹时有所降低。而另2个
抽薹性较晚的自交系08-1P-76和08-1P-89, 在花芽
分化时叶绿素a、b及类胡萝卜素的含量均呈下降
趋势, 至分化完成后有所回升, 进入现蕾期后则又
开始下降。在花芽分化过程中, 不同抽薹性的植
株生长发育速度不同, 叶绿素和类胡萝卜含量的
变化规律也不同。
3 叶绿素a/b比值的变化
在花芽分化过程中, 不结球白菜叶片中叶绿
素a/b比值也发生较大变化, 不同材料间比值变化
王真真等: 不结球白菜花芽分化分级及叶绿体色素含量的变化 571
营养生长期比值较高, 可见叶绿素含量相对较高,
营养生长旺盛, 不断积累养分。开始花芽分化时,
急剧下降, 到现蕾、抽薹时又开始逐渐升高。在
现蕾期之后叶片中相对较高的叶绿素含量有利于
光合作用, 可能为下一阶段的开花结实积累营养
物质。
讨　　论
对于十字花科植物的花芽分化过程, 学者们
已做了大量研究。前人研究结果发现, 不同种类
作物单花器官的分化顺序不完全一样。梁承愈和
关佩聪(1983)认为菜心的雌蕊原基先分化, 然后是
雄蕊和花瓣原基分化。丁秀琦(1990)发现白菜型
春油菜按照花瓣、雄蕊、雌蕊的顺序分化。孙奇
超等(2010)对萝卜、陈竹君等(2000)对榨菜的花芽
分化研究则只观察到萼片分化期。本试验将不结
球白菜花芽分化进程分为6级, 认为单花器官的分
化顺序为: 雄蕊、雌蕊、花瓣原基, 但是花瓣原基
分化速度较快, 早于雄蕊和雌蕊完成分化。李曙
轩和李氏军(1964)对不结球白菜花芽分化的研究
图2 不结球白菜花芽分化至抽薹3种色素含量的变化
Fig.2 The changes of three pigment contents from flower bud
differentiation to bolting in non-heading Chinese cabbage
1: 营养生长期, 2: 花芽分化初期, 3: 花芽分化中期, 4: 花芽分
化完成, 5: 现蕾期, 6: 抽薹期; 下图同此。
也有差异(图3)。3个不结球白菜自交系叶片中叶
绿素a/b比值都是在花芽分化开始时上升, 随着进
一步的分化则开始下降。不同自交系间叶绿素a/b
变化情况有所不同, 早抽薹自交系09-1-328c和晚
抽薹自交系08-1P-89的变化幅度较为平缓, 而中早
抽薹性自交系08-1P-76在进入花芽分化中期下降
较快, 分化完成后又有所回升, 但随后也开始逐步
降低。可见进入生殖生长后, 叶绿素a比叶绿素b的
降解速度更快。
4 叶绿素(a+b)/类胡萝卜素比值的变化
从花芽分化开始前到抽薹期, 3个材料中叶绿
素(a+b)/类胡萝卜的变化趋势基本一致(图4)。在
图3 叶绿素a/b比值的变化
Fig.3 The changes of chlorophyll a/b
图4 叶绿素(a+b)/类胡萝卜素比值的变化
Fig.4 The changes of chlorophyll (a+b)/carotenoid
植物生理学报572
只划分到花原基分化 , 本研究结果对其做了补
充。本研究与春甘蓝(杨小明等2009)、大白菜(惠
麦侠等2003)的研究结果相一致。单花器官分化顺
序的不同可能与作物的进化及环境影响有关。
叶绿素是植物进行光合作用的物质基础, 叶
绿素含量高则间接反映植物的营养生长旺盛。较
晚抽薹的不结球白菜花芽分化时叶绿素含量降低,
表明植株的营养生长缓慢, 花芽正在发育, 叶片快
速向生长顶端转移营养物质, 影响了叶绿素和类
胡萝卜素的合成。这也与花芽分化时观察到的叶
片颜色泛白相吻合。花芽分化完成后, 营养物质
转移较慢, 叶片光合作用开始增强, 色素含量增加,
抽薹期是植株转向开花期的一个过渡, 叶片逐渐
衰老 , 叶绿素和类胡萝卜素含量降低。段俊等
(1997)发现杂交水稻在开花结实期间叶绿素有所
下降。尹金华等(2008)发现糯米糍荔枝在花芽诱
导期间叶片绿色逐渐减退, 叶绿素含量降低, 叶肉
细胞叶绿体内有大量白色淀粉粒, 其大量累积占
据叶绿体的大部分空间, 可能也加强了叶片的褪
绿。在同一物种中, 叶绿素含量的高低可作为判
断植物生长状况的指标(李倩等2009), 在分化过程
中, 早抽薹材料的叶绿素含量明显高于晚抽薹材
料, 这与其生长较快相一致。
类胡萝卜素在植物体内的功能是吸收和传
递光能, 保护叶绿素, 它能将吸收的光能传递给叶
绿素a, 是植物光合作用不可缺少的光合色素。
试验发现 , 类胡萝卜素变化趋势与叶绿素一致 ,
这有助于不结球白菜的光合作用。
由于叶绿素a分解的速度比叶绿素b快, 所以
叶绿素a/b的比值变化可作为植物的一个衰老指标
(于龙凤等2009)。早抽薹自交系在花芽分化至抽
薹过程中, 叶绿素a/b比值逐渐下降, 可见植株向衰
老过渡。段留生等(1998)认为生殖或储藏器官的
发育和充实促进叶片的衰老。晚抽薹材料因生长
缓慢, 衰老速度也较慢, 因此叶绿素a/b比值维持在
一个稳定水平。叶绿素(a+b)/类胡萝卜素比值在营
养生长期较高, 此时大量合成的叶绿素正在促进
营养物质的积累, 花芽分化期, 叶绿素(a+b)/类胡萝
卜素比值与叶绿素a/b比值的趋势一致, 可见叶绿
素在这个阶段不断分解, 且叶绿素a比叶绿素b的分
解速度更快, 这与由营养生长转入生殖生长相吻
合。抽薹期, 叶绿素(a+b)/类胡萝卜素比值升高, 这
与李春刚发现的大白菜花茎伸长时此比值升高基
本一致。抽薹也是生长较旺盛的一个时期, 需要
为开花结实积累一定的营养物质, 因此叶绿素的
降解速度更慢, 有利于光合作用。在对花芽分化
形态分级的基础上, 研究相应分化时期叶片中叶
绿体色素含量的变化, 可了解其代谢机制, 为制订
合理栽培技术及高效生产管理措施, 提供理论参
考和指导。
参考文献
陈竹君, 陈迪锋, 汪炳良, 陈学军(2000). 榨菜花芽分化早期形态发
育及细胞超微结构探讨. 浙江大学学报(农业与生命科学版),
26 (1): 79~84
丁秀琦(1990). 白菜型春油菜花芽分化研究. 作物学报, 16 (1):
83~89
段俊, 梁承邺, 黄毓文(1997). 杂交水稻开花结实期间叶片衰老. 植
物生理学报, 23 (2): 139~144
段留生, 韩碧文, 何钟佩(1998). 器官间关系对叶片衰老的影响. 植
物学通报, 15 (1): 43~49
惠麦侠, 巩振辉, 张鲁刚, 柯桂兰, 张明科(2003). 大白菜花芽形态分
化的研究. 园艺学报, 30 (6): 731~733
李得孝, 郭月霞, 员海燕, 张敏, 龚小艳, 穆芳(2005). 玉米叶绿素含
量测定方研究. 中国农学通报, 21 (6): 153~155
李倩, 肖建忠, 李志斌, 白霄霞(2009). 高山杜鹃花芽分化临界期生
理生化研究. 河北农业大学学报, 32 (1): 47~50
李曙轩, 李式军(1964). 白菜的花芽分化与叶球形成. 中国农业科
学, 6: 36~40
梁承愈, 关佩聪(1983). 菜心生长发育及产品器官形成的研究——
花芽形态建成. 园艺学报, 10 (3): 183~186
孙奇超, 杨延杰, 陈宁, 林多(2010). 萝卜花芽分化进程中形态特征
与碳氮比变化的研究. 北方园艺, 17: 47~49
杨小明, 李成琼, 宋洪元, 任雪松, 司军(2009). 春甘蓝花芽分化至抽
薹过程中生理生化指标的变化. 中国蔬菜, 24: 19~23
尹金华, 陆洁梅, 黄旭明, 罗诗, 赖永超(2008). 糯米糍荔枝花芽诱导
期间叶片色素和结构的变化. 果树学报, 25 (2): 258~261
于龙凤, 孙海桥, 安福全(2009). 不同大豆品种叶片叶绿素变化规律
的研究. 黑龙江农业科学, (2): 32~34
Filella D, Penuelas J (1994). The red edge position and shape as in-
dicators of plant chlorophyll content, biomass and hydric status.
Int J Remote Sens, 15 (7): 1459~1470
Madeira AC, Mentions A, Ferreira ME, Taborda MDL (2000). Rela-
tionship between spectroradiometric and chlorophyll measure-
ments in green beans. Commun Soil Sci Plant Anal, 31 (5-6):
631~643