全 文 :园 艺 学 报 2006, 33 (6) : 1241~1245
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 12 - 05; 修回日期 : 2006 - 04 - 113 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: zhish@ njau1edu1cn)
源于大蒜花苞的生长素对蒜薹伸长的促进作用
叶梅荣 1, 2 甘立军 1 夏 凯 13
(1 南京农业大学生命科学学院 , 江苏南京 210095; 2 安徽科技学院生命科学学院 , 安徽凤阳 233100)
摘 要 : 研究源于大蒜花苞的生长素对蒜薹伸长生长的影响。结果表明 : 切去大蒜花苞 (去顶 ) 明显抑
制蒜薹的伸长生长 , 说明蒜薹的伸长受其上部的花苞控制。去顶后 , 在切口位置分别施用吲哚乙酸 ( IAA )
和赤霉素 ( GA3 ) , 均能提高去顶蒜薹的伸长率 ; 外源 IAA和 GA3 也能促进离体蒜薹切段的伸长 ; 在上述过
程中 IAA的促进作用高于 GA3。在不去顶的花苞基部施用生长素极性运输抑制剂 2, 3, 5 - 三碘苯甲酸 (2,
3, 52triiodobenzoic acid, TIBA) , 降低了下部蒜薹的伸长率 ; TIBA也能抑制离体蒜薹切段的伸长。内源激素分
析表明 , 去顶后蒜薹中 IAA和 GA1 + 3含量急剧下降 , 为正常留花苞蒜薹的 14100%和 13176% , 表明花苞是维
持蒜薹中高水平的 IAA和活性 GA所必需的。外源 IAA处理显著增加去顶蒜薹和离体蒜薹切段 GA1 + 3的含量。
说明来自花苞的 IAA能维持蒜薹中活性 GA的水平 , 由此共同发挥出调控蒜薹伸长的作用。
关键词 : 大蒜 ; 吲哚乙酸 ; 赤霉素 ; 蒜薹
中图分类号 : S 63314 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0621241205
Aux in D er ived from Inflorescence D om ina tes Garlic Bolt Elonga tion in
A llium sa tivum
Ye Meirong1, 2 , Gan L ijun1 , and Xia Kai13
(1 College of L ife Sciences, N an jing A gricu ltura l U niversity, N an jing, J iangsu 210095, Ch ina; 2 College of L ife Science, A nhui
Science and Technology U niversity, Fengyang, A nhui 233100, Ch ina )
Abstract: W e studied the effect of auxin derived from inflorescence on garlic bolt elongation in A llium
sa tivum L. The decap itation ( removing inflorescence) induced the decrease of garlic bolt elongation, indica2
ting that garlic bolt elongation was controlled by the inflorescence. After decap itation, app lication of exogenous
either IAA or GA3 at the excised site increased garlic bolt elongation rate significantly. Again, both exogenous
IAA and GA3 p romoted elongation of excised garlic bolt segments. IAA showed a stronger p romotion effect than
GA3 in these p rocesses. App lication of 2, 3, 52triiodobenzoic acid ( TIBA ) , a polar auxin transport inhibi2
tor, at the base of inflorescence decreased garlic bolt elongation rate. TIBA also inhibited elongation of excised
garlic bolt segments. A ssay of p lant hormones revealed that decap itation reduced both endogenous IAA and
GA1 + 3 content in garlic bolt to a level of 14100% and 13176% of the un2decap itated control, respectively,
which indicated that inflorescence should be important to maintain high level of IAA and active GA in garlic
bolt. App lied IAA increased GA1 + 3 content in both decap itated garlic bolt and excised garlic bolt segments
dramatically. A ll together, these data suggest that IAA derived from inflorescence dom inate garlic bolt elonga2
tion by maintaining content of active GA in garlic bolt.
Key words: A llium sa tivum L. ; Indole232acetic acid ( IAA) ; Gibberellin ( GA3 ) ; Garlic bolt
大蒜 (A llium sa tivum L. ) 蒜薹和鳞茎的生长受内源激素水平的调控 , 但对其作用的内在规律尚
欠系统研究。李亚男等〔1〕报道 , 在大蒜鳞茎膨大初期喷施脱落酸 , 能明显促进蒜薹的伸长。袁灵恩
等〔2〕在大蒜 6叶期喷施 10~20μL·L - 1多效唑能提高蒜薹和鳞茎产量。在大蒜鳞茎开始膨大时叶面
喷施茉莉酸甲酯可明显促进鳞茎膨大〔3〕, 大蒜鳞茎膨大和内源水杨酸 ( SA ) 含量有关 , 外源喷施水
杨酸对鳞茎膨大有强烈促进作用〔4〕。
园 艺 学 报 33卷
生长素 ( auxin) 和赤霉素 ( gibberellin, GA ) 都促进茎伸长 , 两者之间相互作用的研究一直受到
关注。早期理论认为 GA可促进生长素含量的增加〔5〕, 近来 Ross等〔6〕发现在豌豆茎伸长的节间 , 生
长素通过促进活性 GA (即 GA1 ) 的生物合成、并抑制其失活来维持高水平的 GA1 , 从而促进茎节的
伸长。我们也发现 , 去除大蒜花苞后 , 蒜薹的伸长生长明显受到抑制。因此本文探讨花苞和蒜薹之间
生长素和活性 GA的作用关系。在理论上以期探索不同器官间不同激素信号分子互作 , 从而调控发育
过程 , 同时也为生产实践中提高大蒜蒜薹的产量提供化学调控的依据。
1 材料与方法
供试大蒜材料为 ‘成都二水早 ’, 蒜瓣用自来水浸种 24 h后 , 于 2004年 9月底定植大田中 , 进
行常规栽培管理。吲哚乙酸 ( IAA) 和赤霉素 ( GA3 ) 购自美国 Sigma公司 , 2, 3, 5 - 三碘苯甲酸
(2, 3, 52triiodobenzoic acid, TIBA) 购自上海试剂一厂。以去离子水为对照。
选择从蒜薹叶鞘顶端到花苞基部长度为 8~10 cm、生长一致的大蒜植株 , 该时期蒜薹正值快速
伸长期。去顶处理 : 用刀片切去花苞 , 在顶端立即套上 115 mL Eppendof管 , 管底部的脱脂棉内含有
各种处理溶液 , 每 12 h换液 1次 ; 外源 TIBA处理 : 将浸过 TIBA溶液的脱脂棉环绕在紧靠花苞下方
的蒜薹上 , 脱脂棉外侧覆盖以封口膜 , 以防水分蒸发。每 12 h换液 1次。
离体蒜薹处理 : 选取从蒜薹叶鞘顶端到花苞基部长度为 2~4 cm、生长一致的大蒜植株 , 切取基
部幼嫩的 10 cm切段 (预备试验中该部位伸长量最大 ) , 放在长 15 cm的塑料盒里 , 加入 50 mL 1 /15
mol·L - 1 PBS (pH 6124) 配置的各种处理液。置于 20~23℃恒温培养箱中 , 每 12 h换液 1次。
取各处理的蒜薹和花苞样品 500 mg左右 , 测定 IAA和 GA1 + 3的含量〔7~9〕。每个处理测定 3个样
品 , 每个样品 3次重复。蒜薹 (切段 ) 的净伸长率 ( % ) = 〔 (处理后长度 -处理前长度 ) /处理前
长度 〕 ×100。每处理 10株 , 重复 3次。
2 结果与分析
211 去顶对大蒜蒜薹伸长的抑制效应
切去花苞 (去顶 ) 对蒜薹伸长影响的时间曲
线见图 1。去顶明显降低蒜薹的净伸长率 , 去顶
24 h后蒜薹净伸长率为 16109% , 显著低于留花
苞的蒜薹净伸长率 (26177% )。此效应随着时间
的延长更加明显 , 去顶后 48 h的蒜薹净伸长率仅
为留花苞蒜薹的 50%。上述结果说明大蒜蒜薹的
伸长受控于花苞 , 揭示花苞可能向蒜薹提供了控
制伸长的某种 (些 ) 成分。
212 去顶对蒜薹内源 IAA和 GA1 + 3含量的影响
表 1的结果显示 , 去顶 48 h后 , 蒜薹内源
IAA含量急剧下降 , 为留顶蒜薹的 14100% ; 去
顶后蒜薹内源 GA1 + 3水平也大幅度降低 , 仅为留
顶蒜薹的 13176% ; 提示花苞是维持蒜薹中高 IAA
和 GA1 + 3水平所必需的。此外 , 花苞中的 IAA含
量是蒜薹中的 3193倍 , 而花苞中 GA1 + 3含量比蒜
薹中高出 26115% ; 提示花苞可能是 IAA的主要
合成部位 , 通过极性运输提供给蒜薹 , 这符合
IAA具有顶端分生组织合成且极性向下运输的特
图 1 去顶对蒜薹伸长生长影响的时间效应
Fig . 1 T im e course of garlic bolt elonga tion after decap ita tion
表 1 去顶、留顶蒜薹和花苞中 IAA和 GA1 + 3的含量
Table 1 IAA and GA1 + 3 con ten t in decap ita ted and in tact garlic
bolt and inflorescence (pmol·g - 1 FM)
处理 Treatment IAA GA1 + 3
去顶蒜薹 Decap itated 5117 ±23137 28312 ±3512
留顶蒜薹 Intact 36916 ±6415 2 05716 ±17312
花苞 Inflorescence 1 45217 ±15417 2 59514 ±15614
2421
6期 叶梅荣等 : 源于大蒜花苞的生长素对蒜薹伸长的促进作用
点〔10〕; 蒜薹中 GA1 + 3可能是来自于花苞的输送 ,
也可能是蒜薹自身所合成。
213 IAA和 GA3 处理对去顶蒜薹伸长的恢复效应
去顶后 , 在切口处施用外源系列浓度 IAA处
理 48 h后 , 对去顶蒜薹净伸长率的影响见表 2。与
对照处理的蒜薹净伸长率仅为 21153%相比 , 所用
3种浓度的 IAA均促进去顶蒜薹伸长率 , 其中以
250μmol·L - 1 IAA的效应最显著 , 其使去顶蒜薹
净伸长率达到 53173% , 持平或略超过留顶蒜薹的 表 2 IAA、GA3 处理 48 h后去顶蒜薹的净伸长率Table 2 Net elonga tion ra te of decap ita ted garlic bolt trea ted w ithIAA and GA3 for 48 h ( % )IAA(μmol·L - 1 ) 净伸长率 Netelongation rate GA3(μmol·L - 1 ) 净伸长率 Netelongation rate 0 21153 ±4166 0 22183 ±318310 40158 ±4135 30 23145 ±310150 43186 ±5174 150 30170 ±3147250 53173 ±5115 750 26164 ±2113留顶植株Intact p lant 50118 ±5147 留顶植株Intact p lant 51128 ±4108
净伸长率 (50118% )。该结果说明 , 外源生长素具有替代花苞 , 维持去顶蒜薹伸长的作用。提示在
蒜薹正常伸长过程中 , 来自于花苞的 IAA是一个重要的控制因子。
同样去顶后 , 在切口处施用外源系列浓度 GA3 处理 48 h后 , 与对照处理的蒜薹净伸长率相比 ,
GA3 150μmol·L - 1时才显示出促进去顶蒜薹伸长的作用 , 使去顶蒜薹净伸长率达到对照的 1135倍 ,
但仍明显低于留顶蒜薹的净伸长率。也说明从切口处施用外源 GA3 不能完全恢复去顶的效应 , 来自
花苞的活性 GA可能不是控制下部蒜薹伸长的关键因子。高 (750μmol·L - 1 )、低 (30μmol·L - 1 )
浓度 GA3 处理对去顶蒜薹的伸长无显著影响。
214 T IBA对蒜薹伸长的抑制效应
在花苞基部施用 300μmol·L - 1 TIBA, 处理后 48 h明显抑制了蒜薹的伸长生长 , 其净伸长率为
未处理蒜薹的 71164% (表 3)。该结果说明 , 抑制花苞中 IAA向蒜薹的极性运输 , 即可降低蒜薹的
伸长生长 , 进一步揭示了源自于顶部 (花苞 ) 的 IAA是蒜薹伸长的主控因子。
215 外源 IAA、GA3 和 T IBA对离体蒜薹切段伸长的效应
如表 3所示 , 取大蒜蒜薹基部 10 cm切段 , 浸于 IAA、GA3 和 TIBA溶液 48 h。与对照 ( PBS溶
表 3 花苞基部施用 T IBA 48 h后对大蒜蒜薹伸长和离体切段伸长的效应
Table 3 Effect of T IBA trea ted a t the ba se of inflorescence on garlic bolt elonga tion for 48 h ( % )
处理
Treatment(μmol·L - 1 )
蒜薹净伸长率
Net elongation rate
处理
Treatment(μmol·L - 1 )
切段的净伸长率
Net elongation rate of segments
去顶 Decap itation + H2O 18130 ±2191 对照 Control 18100 ±2147
去顶 Decap itation + IAA 250 46140 ±4122 IAA 10 40120 ±3131
去顶 Decap itation + GA3 150 27112 ±4186 GA3 30 25100 ±2139
留顶 Intact p lant + TIBA 300 31176 ±4119 TIBA 200 14110 ±3112
留顶植株 Intact p lant 44133 ±3188
液处理 ) 蒜薹切段净伸长率仅为 1810%相比 ,
IAA和 GA3 均增加了蒜薹切段的净伸长率 , 分别
达到 4012%和 2510%。 IAA促进蒜薹切段伸长的
效应显著大于 GA3。TIBA则抑制了蒜薹切段的伸
长 , 净伸长率仅为 1411%。离体蒜薹切段试验的
结果印证了上述整体植株的试验结果。
216 外源 IAA 和 GA3 处理对蒜薹内源 IAA 和
GA1 + 3水平的影响
去顶后 , 在切口部位施用 IAA 和 GA3 48 h
后 , 对下部蒜薹内源 IAA和 GA1 + 3的含量进行分
析 , 结果见图 2。与对照 (去顶后切口部位用去
离子水处理 ) 相比 , 外源 IAA处理不仅使蒜薹内
图 2 蒜薹切口处施用外源 IAA和 GA3 48 h后
内源 IAA和 GA1 + 3含量的变化
Fig. 2 Effect of exogenous IAA and GA3 supplied at the excised site
on con ten t of endogenous IAA and GA1 + 3 in garlic bolt for 48 h
3421
园 艺 学 报 33卷
源 IAA含量增加 19187倍 (也高于不去顶的蒜薹 ) , 而且使内源 GA1 + 3的含量增加到对照的 3186倍。
结果表明 , 切口处饲喂的 IAA能极性向下运输到蒜薹内 , 并引起蒜薹内活性 GA的水平升高 , 暗示顶
源生长素能促进下部蒜薹中活性赤霉素的生物合成和 (或 ) 维持其活性。
另一方面 , 在切口部位施用外源 GA3 对内源 IAA没有影响 , 但使内源 GA1 + 3含量增加到对照的 4
倍。这可能是外源 GA3 虽然能促进去顶蒜薹的伸长 , 但其效应却低于外源 IAA的原因。
3 讨论
Haga等〔11〕对豌豆节间和玉米胚芽鞘的研究发现 , 去顶或在顶端正下方使用 IAA极性运输抑制剂
萘基邻氨甲酰苯甲酸 (N212naphthylphthalam ic acid, NPA) , 会抑制豌豆节间和玉米胚芽鞘伸长 ; 而直
接在去顶部位施加外源 IAA, 能恢复豌豆节间和玉米胚芽鞘伸长 , 揭示了在顶端分生组织合成 , 并按
极性运输下运到胚芽鞘或节间的 IAA是维持豌豆节间或胚芽鞘正常伸长生长的必需因子。Jouve等〔12〕
对拟南芥研究也得到同样的结果。同样在本试验中 , 去顶后显著降低蒜薹的伸长生长 , 且蒜薹中 IAA
含量急剧下降 , 外源施用 IAA恢复蒜薹的正常伸长 ; 此外 , 在花苞下方外源 TIBA处理来抑制 IAA的
极性运输 , 也能抑制蒜薹的伸长 ; 表明来源于花苞的 IAA是控制蒜薹伸长的主控因子。
对烟草〔13〕、豌豆〔6〕和大麦〔14〕进行的深入研究发现 , 顶源 IAA能维持下部节间伸长的原因之一在
于 , IAA能够促进节间 GA1 (生理活性 GA ) 的合成 , 催化 GA20生成 GA1 的酶由 PsGA3ox1基因 (又
叫 L E) 编码 , 该酶催化赤霉素的活化步骤 , 即使 GA20分子的 3β位羟基化转变为具生理活性的
GA1
〔15〕; 并且在大麦中该酶还催化 GA5 到 GA3 的转化〔14〕。原因之二在于 IAA抑制 GA1 的失活降解 ,
即 GA1 向 GA8 的转化 , 催化这步失活途径的酶是由基因 GA2ox1编码〔16〕。因此 , IAA通过这种双重
效应使节间能持续合成活性 GA , 并维持其水平恒定 , 以满足其伸长生长的需要〔17〕。本试验对蒜薹的
研究也表明 , IAA处理明显增加 GA1 + 3含量 , GA3 处理对 IAA含量影响不大 , 提示其他植物中 IAA和
活性 GA在控制伸长中的相互关系在大蒜中同样存在。至于在蒜薹伸长过程中 , IAA是促进 GA1 + 3合
成还是抑制其失活 , 是一个值得研究的问题。
本试验揭示的 IAA和活性 GA在蒜薹伸长生长中的相互作用在蒜薹生产中具有参考价值。目前在
生产中 , 为了提高蒜薹的提早抽薹和提高蒜薹的产量 , 在蒜薹快速伸长前普遍大量喷施 GA3 , 部分地
区 GA3 高达 300~600μmol·L - 1。根据本研究结果 , 在 GA3 的溶液中配合一定量的生长素 , 则有可
能在降低 GA3 用量的同时达到显著增产 ; 并可减轻因使用 GA3 过量导致的小蒜头的副作用。
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收稿日期 : 2006 - 03 - 12; 修回日期 : 2006 - 07 - 143 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: llp2sx@1631com)
木瓜芳香物质固相微萃取 GC - M S分析
刘拉平 史亚歌 岳田利 赵锁劳 3 (西北农林科技大学食品科学与工程学院 , 陕西杨凌 712100)
Ana lysis of Aroma tic Com ponen ts in C haenom eles sinensis ( Thou in) Koehne
by SPM E - GC - M S
L iu Lap ing, Shi Yage, Yue Tianli, and Zhao Suolao3 ( College of Food Science and Engineering, N orthw est A & F
U niversity, Yangling, Shaanxi 712100, China)
关键词 : 木瓜 ; 芳香物质 ; 固相微萃取 ; GC - MS分析
中图分类号 : S 66116 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0621245202
木瓜 [ Chaenom eles sinensis ( Thouin. ) Koehne ] 新鲜果实所特有的芳香物质组成研究较少。固相微萃取方法
( SPME) 对园艺产品挥发性成分分析〔1, 2〕有着广泛的应用前景。为了阐明木瓜芳香物质化学组成及合理开发利用木瓜
资源 , 本试验采用固相微萃取技术并结合 GC - MS法对木瓜挥发性芳香物质进行了分析研究。
光皮木瓜 (C. sinensis) 2005年 10月分别取自陕西杨凌及陕西白河 , 新鲜成熟果实 , 冷藏保存。
手动固相微萃取 ( SPME) 进样器 , 100μm PDMS萃取头 (美国 Supelco公司 ) , 使用前先将萃取头在气相色谱仪
的进样口 250℃老化 30 m in, 取 2~3个木瓜置于密封的纸箱中 , 室温平衡 1 h。将老化微萃取器直接插在纸箱上 , 吸
附 1 h后插入气相色谱仪进样口 , 于 250℃解析 2 m in。GC - MS分析条件 : TRACE DSQ GC - MS联用仪 (美国 Finni2
gan公司 ) , DB2WAX (30 m ×0125 mm ×110μm) 弹性石英毛细管柱 , 程序升温 60℃, 保持 215 m in, 以 4℃ /m in升
至 210℃, 保持 5 m in; 进样口 250℃; 传输线 230℃; 载气 He, 流速 110 mL /m in; 不分流进样。电离方式 E I, 70 eV;
离子源温度 250℃, 质量扫描范围 10~400 amu; 发射电流 100μA, 检测电压 114 kV。各组分经过 N IST02标准谱库检
索及资料分析〔3〕, 按面积归一化法计算含量。
根据 SPME - GC - MS分析 , 从两种产地木瓜中共分离鉴定 54种主要组分 (表 1) , 所鉴定出的化合物含量分别
占其提取物总量的 87157%及 84195%。
两种木瓜芳香物质构成种类基本相同 , 都以萜烯类物质及酯类、内酯类化合物为主 , 这与其它果实芳香物质构成
类型〔3, 4〕基本类似 , 但木瓜中α -法呢烯以及较长链的辛酸酯、己酸酯、丁酸酯、癸 (烯 ) 酸酯等酯类物质含量较高 ,
这说明α -法呢烯、辛酸酯、己酸酯等物质对于构成木瓜特征香气具有重要作用 ; 同时 , 受生长环境条件及栽培管理
措施等因素影响 , 取自不同产地的两种木瓜中芳香物质含量分布存在明显差异。
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