全 文 ：园 艺 学 报 , 一
魂 扭 月。对 所
脂氧合酶对唐葛蒲籽球形成和膨大的影响
何秀丽 , 苑智华 , 徐 哲 , 义鸣放
中国农业大学观赏园艺与园林系
,
北京
摘 要 为探讨脂氧合酶
一 对唐葛蒲籽球形成和膨大的影响 , 以 ‘ ’ 和 ‘
’ ’ 两个品种为试材
,
研究了籽球的生长发育与
一 活性 , 内源茉莉酸甲醋
、 蔗糖
、
淀
粉和纤维素含量变化之间的关系。 结果表明 , 唐葛蒲叶片中检测不到
一 活性 , 甸甸茎中 一 活性和
内源 含量最高 , 籽球数量较多的品种 ‘ ’ 一 活性和 含量显著高于 ‘
’ , 说明 一 在唐富蒲籽球形成和膨大过程中起着重要作用
,
其作用途径可能是通过影响茉莉酸类化
合物 的生物合成对籽球的发生和生长进行调控 在唐富蒲籽球生长发育过程中 , 新球和籽球中蔗
糖
、
淀粉和纤维素含量都不同程度升高 , 并且 与 一 活性呈正相关
,
说明蔗糖
、
淀粉和纤维素对唐富蒲
新球和籽球的形成和膨大起着重要作用
关键词 唐富蒲 籽球 脂氧合酶 茉梨酸甲醋 碳水化合物
中图分类号 十 文献标识码 文章编号 一 一 一
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脂氧合酶 为茉莉酸类化合物 生物合成途径中的关键酶 , 故可通过调控 活性
来控制 的生物合成 , 从而调节植物的许多生理过程 , 。 在植物体中 主
要有 一 、 一 和 一 等 种同工酶类型 , 一 在块茎和根中特异性表达 , 一 只在廿十中
表达 , 一 在叶和根中表达 , , 。
等 的研究表明 一 转录与甸甸茎的形成以及块茎的发生和发育等密切相关 。
尸 一 是马铃薯中具有块茎专一性表达的
一 基因 , 转反义基因的马铃薯植株 , 其块茎的产量
收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一
基金项 目 国家自然科学基金项 目
通讯作者 一 ,。
园 艺
‘
学 报 卷
和质量明显下降。
一
的转录积累在甸甸茎顶端和亚顶端区域
, 尤其是在块茎膨大期间 , 细胞生长
最为活跃的薄壁组织的液泡中积累最多 , 。 对离体马铃薯
、
薯预
、
菊芋的
块茎形成和甘薯的块根以及大蒜 、 洋葱的鳞茎形成具有显著的促进效应 甘立军 等 , , 而
作为 生物合成的关键酶 , 可能同样参与了块茎的形成过程 , ,
,
,
唐葛蒲 门 劝 血、 为莺尾科 里 唐宫蒲属植物 , 是我国栽培面积最大的球根
花卉之一
、
实际生产中广泛应用的是种球繁殖技术 , 而种球是由籽球形成 丁 目前的研究已基本掌握露
地栽培条件下唐营蒲新球
、
甸甸茎和籽球的生长发育特性 陈菊和义鸣放 , , 但是对唐营蒲籽
球形成和膨大的生理机制尚缺乏全面系统的研究 。
本研究旨在探明 一 在唐曹蒲球茎形成和膨大过程中的调控作用 , 以期为籽球形成和膨大生
理机制的解析和实际生产中籽球发生
、
诱导及优质生产提供理论依据和实际指导 , 并为进一步运用基
因工程手段进行分子育种和品种改良奠定基础 。
材料与方法
,
材料
以籽球数量差异显著的唐营蒲品种 ‘ 叩 ’ 和 ‘ ’ 为试材 , 种球从荷兰进
口 , 周径 一 〔
·
,
试验在中国农业大学科学园进行 。 年 月 日定植 , 常规水肥管理 , 花茎抽出后去除花
序 , 保留叶片 。
测定方法
在唐营蒲新球
、
甸甸茎和籽球形成期 种植后第 一 周 , 每周取样 次 , 每次随机取样
株 , 进行生长发育变化和生理生化指标的测定 , 内源茉莉酸甲醋 含量每两周测定 次 , 重复
次 。
生长发育变化的测定 分割开新球
、 甸甸茎和籽球 , 去除外被皮膜 , 分别称鲜样质量 , 并统计籽
球数量 。
脂氧合酶 一 活性的测定 参照 等 的方法 。 分别称取 唐营蒲叶片
、
新球
、 籽球和甸甸茎 , 加人
· 一 ’ 提取缓冲液 「内含
· 一 ’乙二胺
四乙酸钠 一 , 吐温 一 , 甘油 〕和 聚乙烯毗咯烷酮 。 以
亚油酸为底物 , 以
· 一 ’硼酸 为缓冲液 , 测定 处 内的光吸收变化 。
以增加 。 作为 个酶活力单位 , 一 活性用 △
·
而 一 ’
· 一 ’ 表示 。
茉莉酸甲醋 含量的测定 采用间接 法 何钟佩 , 。 样品提取在本实验室进
行 , 测定在中国农业大学农学与生物技术学院化控室完成 。
碳水化合物含量的测定 唐曹蒲新球
、
籽球和甸甸茎中蔗糖含量采用磷钥蓝分光光度法 李利
军 等 , , 淀粉和纤维素含量采用葱酮一浓硫酸比色法 李合生 , 。
统计分析
采用 进行数据处理并作图 , 采用 数据处理系统进行各性状指标及生理生化指标的相关
性分析
结果与分析
唐葛蒲籽球生长发育的变化
由表 和图 可知 , ‘ 叩 ’ 种植后第 周 , 地上部叶龄为 枚 , 并开始形成甸甸茎
期 何秀丽等 脂氧合酶对唐营蒲籽球形成和膨大的影响
周基生叶发育完全 , 达到 枚 , 植株现蕾率达 巧 , 进入现蕾始期 周进人始花期 , 开始形成
籽球 周进人盛花期 周时 以上地上部植株枯黄 , 进了半枯期 。
‘ ’ 种植后第 周叶龄为 枚 周出现甸甸茎 周基生叶发育完全 , 达
枚 , 植株现蕾率达 巧 周出现籽球 周进人盛花期 周时进入半枯期 。
在整个生长发育过程中唐营蒲的籽球生长发育呈现出 “ 慢一快一缓 ” 的特点 , 即 叶期 周
至盛花期 周 , 籽球鲜样质量和数量增长极缓慢 , 为籽球形态建成初期 , 主要是甸甸茎的分枝和
伸长 盛花期后 , 进入籽球快速膨大期 , 籽球数量快速增加 , 新球和籽球体积快速膨大 , 鲜样质量急
剧增加 进人半枯期后 , 生长发育减缓 。
两品种在籽球生长发育进程和质量上存在明显差异 , ‘ ’ 籽球的生长发育均优于
‘ ’ 、
表 唐首蒲植株生长发育进程观测
勿 仪
种植后周数
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图 唐曹蒲新球 、 葡甸茎 、 籽球鲜重和籽球数量的变化
,
唐葛蒲籽球生长发育过程中 一 活性和茉莉酸甲醋 含量的变化
新曲从图 可知
, 唐营蒲地下变态器官形成和膨大过程中 一 活性变化显著 , ‘ 叩 ’
甸甸茎和籽球中 一 活性极显著高于 ‘ ’ , 其甸甸茎中 一 活性呈 “ 双峰 ”
、
球
园 艺 学 报 卷
线 , 而 ‘ ’ 只有一个明显的峰 , 且峰后一直处于 比较低的水平 。 周前
, ‘
’ 新球和甸甸茎中 一 活性缓慢 升 , 周后急剧升高 , 且在 周前甸甸茎中 一 活性
高于新球和籽球 , 达到峰值后快速下降 , 甚至低于新球和籽球 两 品种籽球中 一 活性从籽球形
成之 日起即持续升高。
两个品种 含量的变化趋势基本一致 , 整个生长发育过程中新球和甸甸茎中的 含量呈 “ 升
高一降低一升高 ” 的变化 , 即在 周 ‘ ’ 晚 周 达到最大值后开始下降 , 周后
又快速回升 。 同样 , 当新球和甸旬茎中 含量快速升高时籽球开始出现 , 且籽球中 含量随其生
长持续缓慢地上升 。
唐营蒲新球
、
甸甸茎
、
籽球中 一 活性变化基本上与 含量的变化相对应 , 只是甸旬茎中
一 活性从 周
‘ ’ 和 周 ‘ ’ 后低于新球和籽球 , 而甸甸茎中
含量始终高于新球和籽球 。
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甸甸茎 一
籽球
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图 唐葛蒲新球 、
一
籽球和葡旬茎中 一 活性和 」含量的变化
村 入 ,
唐葛蒲籽球生长发育过程中碳水化合物含量的变化
由图 可见 , 新球
、
甸甸茎和籽球中蔗糖含量变化均表现为前期增加 , 后期降低 。 周之前 ,
新球和葡甸茎中的蔗糖含量缓慢上升 , 之后随着籽球快速膨大期的临近快速升高 , ‘ 叩 ’
在 周达到峰值 , ‘ ’ 比 ‘ ’ 晚 周 , 此后两品种新球和甸甸茎中蔗糖含
期 何秀丽等 脂氧合酶对唐暮蒲籽球形成和膨大的影响
量不同程度下降 。 籽球中蔗糖含量从 周开始快速上升 , 两品种分别在第 周和第 周达到峰值
后下降 。 两品种甸甸茎中的蔗糖含量差异不大 , 但是生长 周后 ‘ ’ 新球和籽球内蔗
糖含量均高于 ‘ ’ 。
两品种新球内淀粉含量变化趋势一致 , 即 巧 周前缓慢上升 , 此后持续快速增加 籽球内淀粉含
量则不断升高 。 新球内淀粉含量在盛花期之前高于籽球 , 因为新球生长发育进程早于籽球 。 此后随着
籽球生长发育速度的加快 , ‘ ’ 从第 周开始籽球中的淀粉含量超过新球 , ‘
’ 晚 周 。 甸甸茎中淀粉含量较低 , 整个生长发育过程中变化较缓 。
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图 唐首蒲新球 、 籽球和葡甸茎中蔗糖 、 淀粉和纤维素含量的变化
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园 艺 学 报 卷
两品种新球和籽球内纤维素含量持续增加 , 同样在盛花期 周 之后籽球内纤维素含量超过
新球 。 甸甸茎中纤维素含量则呈 “ 上升一下降一回升 ” 的变化趋势 , 两品种分别在 周和 周达
到峰值后下降 , 至 周降到最低点后又有所回升 。 两品种甸甸茎的纤维素含量均在 周前高于新球
和籽球 , 此后大幅下降
,
低于新球和籽球 。
结论与讨论
唐曹蒲当年形成的地下变态器官有新球
、
甸甸茎和籽球 新球由母球顶芽萌发的植株基部的短缩
茎膨大而来 , 是甸旬茎和籽球形成的基础 。 甸甸茎是一种水平生长的地下茎 , 由新球基部鞘叶叶腋间
的腋芽发育而来 , 其伸长至一定长度后顶端膨大形成籽球 。 籽球是 目前唐富蒲种球的唯一商品化繁殖
材料 , 是切花生产的基础 。
唐营蒲籽球的生长发育进程可 以分为籽球形态建成初期和籽球快速膨大期 钱树林和义鸣放 ,
。 本试验中
,
籽球形态建成初期对应于地上部 叶龄期 周 至盛花期 周
, 以甸甸茎
生长发育为主 。 籽球快速膨大期对应于地上部盛花期 周 至地 忆部衰老期 周 , 籽球数量
和体积迅速增加 表 。
本试验表明 , 一 活性 , 内源 含量和蔗糖
、
淀粉和纤维素的含量变化与唐营蒲地下变态器
官的形成和膨大密切相关 , 尤其是对籽球的形态建成和发育起着重要的调控作用 。
唐营蒲籽球形态建成初期 , 叶片中检测不到 一 活性 , 但是随着地下新球中 一 活性升高
开始出现甸甸茎 , 此后随着新球和甸旬茎中 一 活性急剧上升
,
诱 导了籽球的形成 , 而 且甸甸茎
一经形成其
一 活性就高于新球 图 、。 籽球快速膨大期
,
甸甸茎中 一 活性于 周达到峰
值后快速下降 , 而新球和籽球中 一 活性还在逐渐上升甚至超过甸甸茎
, 从图 甸甸茎鲜样质量
在 周后不再增加的状况表明 , 一 对甸甸茎分枝的诱导 已经 基本完成 , 所以活性大大降低 。
‘ ’ 新球鲜样质量与其 一 活性之间相关系数为
’ ‘
籽球数量与 一 活性之
间相关系数为 ” 籽球鲜样质量与 一 活性之间相关系数为 ” 籽球形态建成初
期 , 甸甸茎鲜样质量与
一 活性之间相关系数为 “ 。 ‘ 。们
’
中性状指标与 一
活性之间的相关性与 ‘ 叩 ’ 相似 。 另外
,
唐营蒲新球和籽球中内源 含量与 一 活性
变化相对应 , 即其含量随着 一 活性提高而增加 , 或减弱而降低 , 但是甸旬茎中的内源 含量始
终高于新球和籽球的 、。 以上试验结果说明 , 一 在唐葛蒲籽球形成和膨大过程中起着重要作用 , 其
作用途径可能是 唐营蒲籽球形态建成初期 , 通过甸甸茎中 一 的产生和活性提高 , 从而启动
的生物合成 , 促进甸甸茎分枝 籽球快速膨大期 , 通过不断促进内源 合成和含量的增加诱导甸甸
茎分枝顶端的膨大从而形成籽球 。
地下变态器官的形成受多种因素的影响 , 其中激素是很 重要 的因素之一 。 钱树林和义鸣放
对唐营蒲新球和籽球内源 。
、 、
和 变化进行了分析 , 认为 飞在籽球形态建成
初期对籽球形成起抑制作用 , 在籽球快速膨大期起促进作用 。 已有研究表明
, 、 能诱导 的
形成 , 从而诱导细胞分裂并使其进行加粗生长
, “ 吸引 ” 营养物质向 所在的部位移动 , 刺激地下
变态器官的形成 , 。 结合本文的结果 , 是直接对唐营蒲球茎的形成和膨大
起作用还是通过调控其它的植物激素起间接作用还需要进一步的试验来证实
蔗糖是离体培养条件下最常用的碳源 ,
· 一 ’蔗糖显著增加了唐营蒲籽球诱导数 一
, 。 唐营蒲籽球形成前后发生新球 、 葡甸茎和籽球之间源库关系的不断重新建立 , 伴随着
淀粉的大量积累 陈菊 , 。 盯 等 也发现 能促进马铃薯块茎碳水化合物积累 。
本试验中
,
甸甸茎中蔗糖和淀粉含量在整个生长发育过程中都很低 , 说明甸甸茎可能只起营养物质从
新球到籽球运输的作用 , 而不是作为贮存器官 。 ‘ 叩 ’ 新球和籽球内蔗糖
、
淀粉和纤维素
期 何秀丽等 脂氧合酶对唐葛蒲籽球形成和膨大的影响
含量都不同程度升高 , 籽球形态建成初期 , 新球高于籽球 , 籽球快速膨大期则相反 图 , 与
一 活性呈正相关 , 相关系数分别为 “
、 “ 和 ”和 ’ ‘ 、 ’ ‘ 和
” 。 甸甸茎中纤维素含量在籽球形态建成初期快速升高 , 籽球快速膨大期波动下降 , 与 一
活哇呈正相关 , 相关系数为 ‘
’ 。 ‘ 〔 ’ 与 ‘ 叩 ’ 变化相似 。 这进一步说
明唐营蒲籽球细胞膨大可能是由于 一 活性的升高促进了 的生物合成 , 从而调动新球中的营养
物质通过甸甸茎向籽球运输 , 其中蔗糖积累导致渗透压增加以及细胞壁结构变化 , 使其伸展性增加 ,
纤维素的合成起了重要作用 , 这与在马铃薯上的研究结果 。 。 , 相一致 。
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陈 菊 唐营蒲子球生长发育及其影响因素的研究 硕十论文 〕北京 中国农业大学
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唐营蒲种球种植期对甸甸茎和籽球生长发育的影响 园艺学报
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何钟佩 农作物化学控制实验指导 北京 北京农业大学出版社 一
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李合生 植物生理生化实验原理和技术 北京 高等教育出版社 一
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李利军 , 孔红星 , 何 云 , 赖学寨 , 张家仁 蔗汁中蔗糖含量的分光光度法测定 分析测试学报 一
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钱树林 , 义鸣放 不同生长发育时期唐茸蒲籽球内源激素变化的分析 河北农业大学学报 , 一
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