全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (4) : 599 - 604
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 07 - 08; 修回日期 : 2009 - 03 - 09
基金项目 : 广东省科技攻关项目 (2005B20901014, 2006A20101007)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: wangxj@ scnu1edu1cn)
外源 NH4 + 对非洲菊舌状花着色与生长的影响
黄志刚 1, 2 , 梁敏婷 1 , 邹德乐 1 , 高苏娟 1 , 王小菁 13
(1 华南师范大学生命科学学院 , 广东省植物发育生物工程重点实验室 , 广州 510631; 2 湖南农业大学生物科学技术学
院 , 植物激素与生长发育湖南省重点实验室 , 长沙 410128)
摘 　要 : 在非洲菊 (Gerbera hybrida) 舌状花离体培养条件下 , 研究了外源 NH4 +对花瓣着色与生长的
影响。结果表明 , 10100 mmol·L - 1NH4 +明显抑制舌状花花瓣的着色与展开 , 宽度、鲜样质量和干样质量
也明显下降。对照 (3%蔗糖溶液 ) 舌状花花色素苷含量在 36 h后开始缓慢增加 , 54～84 h快速积累 , 以
后增加较慢。在 36 h之内进行 NH4 +处理 , 可完全抑制着色与展开 , 而 36 h之后进行处理则抑制作用减
弱。NH4 +处理时间长于 12 h, 则抑制作用更加明显。NH4 +处理下 , 蔗糖含量的增加能够促进花色素苷的
积累 , 果糖、乳糖、麦芽糖和葡萄糖等不影响 NH4 +对着色的抑制作用。
关键词 : 非洲菊 ; 氨态氮 ; 舌状花 ; 着色 ; 花色素苷 ; 生长
中图分类号 : S 68211 + 1; Q 945　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0420599206
Effects of Exogenous Amm on ium on the P igm en ta tion and Growth in Gerbera
hybrida Ray Floret
HUANG Zhi2gang1, 2 , L IANG M in2ting1 , ZOU De2le1 , GAO Su2juan1 , and WANG Xiao2jing13
(1 College of L ife Sciences, South China N orm al U niversity, Guangdong Key Laboratory of B iotechnology for Plan t D evelopm ent,
Guangzhou 510631, Ch ina; 2 College of B ioscience and B iotechnology, Hunan A gricu ltura l U niversity, Hunan P rovincial Key
Labora tory of Phytohorm ones and Grow th D evelopm ent, Changsha 410128, China)
Abstract: Ray floret ( rf) petals detached from inflorescences of Gerbera hybrida were cultured in vitro
and the effects of exogenous ammonium on petal p igmentation and growth were investigated. NH4
+
of 10100
mmol·L - 1 obviously blocked petal p igmentation and the petal expansion, the width, fresh weight and dry
weight were also declined significantly. The anthocyanin content of the petals of ray floret cultured in vitro be2
gan to increase 36 h and accumulated greatly fast between 54 h and 84 h after the incubation, which was fol2
lowed by a gradually decline. The app lication of NH4
+
within 36 h was comp letely effective on the inhibition
of the p igmentation, while the effect was gradually decreased when NH4
+
was app lied after 36 h. Moreover,
stronger inhibition was observed when the working time of the NH4
+
was longer than 12 h. The anthocyanin
accumulation was p romoted by the increase of sucrose content in the p resent of NH4
+
. O ther sugars such as
fructose, lactose, maltose and glucose in the media had little effect on the NH4
+ 2induced inhibition of p igmen2
tation.
Key words: Gerbera hybrida; ammonium; ray floret; anthocyanin; growth
花色和花形是观赏类植物的两个重要品质特性 , 其形成受植物本身发育信号、营养水平及诸如
光、温度和病原体侵染等环境因素的调节 (W eiss, 2000; W inkel2Shirley, 2002; Dela et al. , 2003)。
深入开展花着色与生长的调控研究 , 对实践应用中通过改变关键因素而改变花色与花形、获得新的花
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园 　　艺 　　学 　　报 36卷
卉品种具有重要意义。
氮素是植物的重要营养元素 , 广泛参与植物的生长发育过程。花色主要成分花色素苷的积累也受
氮源的调节 , 但相关的报道几乎都是以悬浮培养的植物细胞为材料 ( Kanabus et al. , 1986; Konczak2
Islam et al. , 2001; Kim & Kim, 2002) , 与完整植株的正常花色素苷积累相差甚远。Huang等 (2008)
的研究表明 , 在非洲菊花序与舌状花离体培养过程中 , NH4 NO3中的 NH4 +通过代谢形成谷氨酰胺 ,
从而抑制非洲菊花色素苷的积累和花瓣的展开。本研究在此基础上 , 进一步研究 NH4 +抑制作用的有
效浓度和时间、NH4 +作用的普遍性以及糖类的影响等 , 旨在为阐明非洲菊花色与花瓣形态形成的生
理生化及分子机理奠定基础。
1　材料与方法
111　试材及取样
试验于 2006年 11月 —2007年 4月进行。供试的非洲菊 (Gerbera hybrida) 品种为 S5 (金黄色 )、
F3 (桃红色 )、F4 (黄色 )、F30 (红色 ) 和 F39 (粉色 )。除特殊指定外 , 均使用 S5为材料。将非
洲菊种植于华南师范大学生命科学学院实验基地温室大棚 , 昼 /夜温度为 ( 26 ±2) / ( 18 ±2) ℃,
湿度为 65% ～80%。参照 Meng和 W ang ( 2004) 的方法把非洲菊花发育的整个过程分为 6个时期。
试验均采用 P115期 ( P1与 P2期之间 ) 花序 , 此时花序直径为 (115 ±013) cm, 舌状花花瓣高出盘
状花 (013 ±011) cm, 长度为 (016 ±011) cm。
112　离体培养
采集新鲜花序 , 用 75%酒精表面消毒 45 s后 , 加入 1% NaClO处理 10 m in, 无菌水冲洗后 , 移
至超净工作台已灭菌的滤纸上吸干水分 , 取最外轮舌状花接种到直径 10 cm的培养皿中。培养皿底部
预先垫放两层平铺的载玻片 , 上面铺一张直径 9 cm的圆形滤纸 , 每个培养皿分装 9 mL对照培养基
(3%蔗糖溶液 , pH 518) , 接种舌状花 20～24朵 , 每种处理至少接种 4个培养皿 , (25 ±1) ℃下暗培
养 215 d作为预处理。预处理后 , 将舌状花转移至含有不同浓度 NH4 Cl、蔗糖或不同糖类的新鲜培养
基上进行光照培养。一是在 NH4 +处理 12、24、36和 48 h时再转移至对照培养基上进行培养。二是
在光照培养 12、24、36、48和 60 h时转移至添加有 NH4 +的培养基上进行培养。除特殊指定外 , 均
使用 10100 mmol·L - 1 NH4 +和 3%蔗糖。培养条件为 14 h光照 /10 h黑暗 , 光源采用 40 W 冷光型国
产白色荧光灯 , 光照强度为 40μmol·m - 2 ·s- 1。在光照培养 7 d后观察测量花瓣生长情况以及花色
素苷的相对含量。
113　花色素苷含量的测定
按照 Meng和 W ang (2004) 的方法进行。每 100 mg舌状花花瓣浸泡在 2 mL 1%盐酸甲醇溶液中 ,
移置 4℃冰箱中抽提过夜 , 8 000 r·m in - 1离心 2 m in, 取上清液 , 测量 530 nm、657 nm处的吸收光
值。3次重复。利用公式 △A =A530 - 1 /4A657校正提取液中叶绿素的吸收量 , 计算花色素苷的相对含
量 , 结果以 △A·g- 1 FW表示。
114　舌状花花瓣长度、宽度、鲜样质量及干样质量的测定
长度的测定 : 舌状花花瓣至少取自 3个培养皿 , 每处理 15朵。测量花瓣纵向垂直的最大长度与
宽度。花瓣用吸水纸吸干 , 通过 EPSON扫描仪扫描原物 , 用 Photoshop 810软件进行测量。
鲜样质量的测定 : 用吸水纸吸干花瓣 , 以 5个为 1组在电子天平上称量 , 每种处理至少 3组。
干样质量的测定 : 把花瓣放在烘箱里烘干至恒重 , 以 8个为 1组在电子天平上称量 , 每种处理至
少 3组。试验至少 3次重复 , 结果取其平均值。
115　数据处理与分析
试验数值以平均数 ±标准偏差表示 , 采用 M icrosoft Excel软件作图 , 并用 DPS系统进行统计分析。
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2　结果与分析
211　不同浓度 NH4 +对舌状花花色素苷含量的影响
在所试验的 NH4 +浓度下 , 非洲菊 ( S5品种 ) 舌状花的着色都有所下降 , 且随着浓度的增大 ,
着色越来越浅 (图 1)。
图 1　 NH4 +对非洲菊 ( S5品种 ) 舌状花花瓣着色的影响
F ig. 1　Effects of NH4 + on the p igm en ta tion of the ray floret peta ls in S5 of G erbera hybrida
培养基中 NH4 +浓度增至 2100 mmol·L - 1时 , 花色素苷的含量下降显著 , 10100 mmol·L - 1时仅
为对照的 2514% (图 2)。
选用 10100 mmol·L - 1 NH4 +培养基 , 对其他 4个不同颜色的非洲菊品种舌状花进行培养 , 发现
NH4
+的抑制作用依然存在。花色素苷含量下降率最高的是深色系 F30, 达 7816% , 其次是 F3, 下降
了 5415% , 浅色系的 F4与 F39也分别下降了 4310%和 3710% , 处理与对照的差异都达到了显著水平
(图 3)。
212　NH4 +对舌状花生长的影响
NH4
+浓度低于 2100 mmol·L - 1时并不影响舌状花的正常展开 , 但增至 10100 mmol·L - 1时 , 除
了显著抑制舌状花的着色外 , 对舌状花展开的抑制也非常明显 (图 1)。
如表 1所示 , 在添加 10100 mmol·L - 1 NH4 +进行培养后 , 舌状花花瓣的宽度、鲜样质量和干样质
量都受到明显的影响 , 与对照的差异都达到了显著水平 , 而舌状花的长度无显著差异。
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表 1　NH4 +对非洲菊舌状花花瓣生长的影响
Table 1　Peta l growth in respon se to NH4 + in Gerbera ray florets
处理
Treatment
长度 / cm
Length
宽度 / cm
W idth
鲜样质量 /mg
Fresh weight
干样质量 /mg
D ry weight
对照 Control 1126 ±0113 a 0146 ±0109 a 18164 ±2117 a 1186 ±0142 a
NH4 + 10 mmol·L - 1 1125 ±0113 a 0138 ±0107 b 13124 ±1135 b 1133 ±0112 b
　　注 : 不同字母表示在 5%水平上差异显著。
Note: D ifferent letters mean significant difference at 5% level.
213　舌状花着色的时间进程
如图 4所示 , 对照的舌状花花色素苷含量在
36 h开始缓慢增加 , 54 h到 84 h间花色素苷积累
显著增加 , 而添加 10100 mmol·L - 1 NH4 +进行培
养的舌状花在整个培养期间均保持低水平。
214　NH4 +处理时间对舌状花着色的影响
离体培养的舌状花在照光之后的不同时间转
移至添加有 NH4 + 的培养基上进行培养 , 以无
NH4
+的培养作为对照。结果表明 , 照光培养 60 h
内进行 NH4 +处理 , 舌状花花色素苷的积累水平
都比较低 , 与对照的差异都达到显著水平。36 h
图 4　NH4 +对舌状花花瓣花色素苷积累进程的影响
F ig. 4　Effects of NH4 + on the tim e course of
an thocyan in accum ula tion in ray floret peta ls
内进行处理 , 舌状花不能正常着色 , 但推后进行处理 , 舌状花表现出不同程度的着色与展开 ; NH4 +
处理的时间越晚 , 花色素苷的积累水平越高 , 花瓣的着色情况也越好 (图 5)。
舌状花经黑暗预培养 215 d后 , 转入添加有 NH4 +的培养基进行培养 , 培养不同时间后再转为对
照培养。结果如图 6所示 , NH4 +处理超过 12 h时 , 舌状花花瓣花色素苷的积累都受到明显的抑制 ,
处理时间越长 , 花色素苷的含量越低。
215　蔗糖浓度与其它种类糖对 NH4 +抑制作用的影响
对于舌状花的离体培养来说 , 蔗糖必不可少。在添加 NH4 +的培养基中将蔗糖浓度分别提高至
6%和 12% , 则花色素苷积累水平较 3%时有所增加 (图 7) , 但仍然都比无 NH4 +对照含量明显要低 ;
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此外 , 花色素苷较多地积累在下表皮 , 而非正常着色的上表皮 (结果未显示 )。
在非洲菊舌状花离体培养过程中加入 3%的果糖、乳糖、麦芽糖和葡萄糖等均不影响 NH4 +对着
色的抑制作用 (图 8)。当以半乳糖作为碳源时 , 舌状花会褐化死亡。
3　讨论
在葡萄的组织与细胞悬浮培养中 , 缺少 NO3 - 而只供给 60 mmol·L - 1 NH4 +时花色素苷的积累量
增加 ( Kim & Kim, 2002)。而马铃薯的细胞悬浮培养过程中 , 高浓度氮素 (40 mmol·L - 1 ) 会抑制
花色素苷的产生 ( Konczak2Islam et al. , 2001)。本研究发现 , 在非洲菊舌状花的离体培养中 , NH4 +
对花瓣花色素苷的积累具有抑制作用 ; 在不同非洲菊品种中 , NH4 +的抑制作用均存在 (图 3) , 表明
NH4
+抑制非洲菊舌状花花瓣花色素苷积累是一种普遍的现象。对照培养条件下不同品种花瓣花色素
苷积累的差异较大 , 主要是因为深色系花中决定花色的主要是花色素苷。不仅花瓣的着色受 NH4 +的
影响 , 舌状花花瓣的生长也受其抑制 (表 1)。NH4 +单盐毒害症状已有诸多报道 ( Findenegg, 1987;
Kronzucker et al. , 1999; Guo et al. , 2002) , 但 NH4 +对舌状花着色的抑制并非由 NH4 +盐毒害所引起
(Huang et al. , 2008)。
对照培养条件下 , 舌状花花色素苷含量在照光培养 36 h时开始缓慢增加 , 而 NH4 +处理下花色素
苷含量一直较低 (图 4) ; 舌状花在照光培养 36 h后再进行 NH4 +处理时 , 舌状花可出现不同程度的
着色 (图 5) , 表明 NH4 +的关键作用时间应在此之前。这一时间点的确定为进一步研究 NH4 +的作用
机理奠定了基础 , 如筛选差异表达基因、相关基因的表达分析等的取样应在照光培养 36 h之内。
NH4
+显著抑制舌状花着色的有效浓度较高 (图 2) , 并且需要持续较长的时间 (图 6) , 暗示 NH4 +并
非作为信号参与该过程 , 这与 NH4 +通过代谢形成谷氨酰胺 , 从而抑制非洲菊花色素苷的积累和花瓣
展开的报道 (Huang et al. , 2008) 相一致。
在离体培养的大花草原龙胆和玫瑰中 , 提高培养介质中蔗糖的浓度可以促进花色素苷的积累水平
( Kuiper et al. , 1991; Kawabata et al. , 1995)。在矮牵牛花冠花色素苷合成中 , 糖也具有代谢性功能
(Moalem et al. , 1997)。在 NH4 +处理下 , 蔗糖浓度的提高虽能提高舌状花花瓣花色素苷的积累水平
(图 7) , 但并未促进正常的着色。不同糖类型对花发育及着色的影响也不同 , 如蔗糖、葡萄糖和果糖
可促进矮牵牛花中 CHS基因的表达和花色素苷积累 , 而甘露醇和山梨醇无此作用 (Moalem et al. ,
1997; Neta et al. , 2000)。在非洲菊中 , 代谢性的蔗糖、葡萄糖和果糖对花瓣花色素苷的积累有效
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(孟祥春 等 , 2005) , 有蔗糖存在时 , 光强烈诱导 CHS、D FR基因的表达 (孟祥春 等 , 2007)。但本
试验所用的 5种糖都不能明显影响 NH4 +的抑制作用 (图 8)。
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