全 文 ：武汉植物学研究 1999, 17 (2) : 178～ 180
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
钙和钙调素在梨花芽分化中的动态研究Ξ
彭抒昂　罗　充　章文才
(华中农业大学园艺系　武汉　430070)
STUD IES ON THE CHANGES OF CALC IUM AND CAM
D UR ING FLOW ER D IFFERENT IAT ION OF PEAR
Peng Shu’ang　L uo Chong　Zhang W encai
(D ep artm en t of H orticu ltu re, H uaz hong A g ricu ltu ra l U n iversity　W uhan　430070 )
关键词　钙, 钙调素, 梨, 花芽分化
Key words　Calcium , Calmodulin, Pear, F low er differen tia t ion
花芽分化是果树最重要的生理过程之一, 而有关钙离子 (Ca2+ ) 和钙调素 (CaM ) 的研究是当今生理
学研究的热点。许多的研究表明, Ca2+ 在植物生理代谢的过程中起着越来越重要的调控作用, 而它的这
些作用是通过CaM 来实现的。当细胞受到内外因素的刺激之后, 细胞的 Ca2+ 浓度会增加, 然后与 CaM
结合, 使得一系列酶系统活化, 将刺激的信息转化为具体的生理生化反应, 从而左右着代谢的方向〔1～ 3〕。
已有一些报道表明, Ca2+ 和 CaM 可能参与了一些植物的花芽分化过程〔4～ 7〕, 但目前直接将 Ca 与 CaM
结合起来研究植物花芽分化的报道还不多, 尤其是多年生的果树上还未见报道。彭抒昂等用电子显微镜
的定位标记方法研究得出, 日本梨在花芽分化之前, 细胞内 Ca2+ 很少; 随着花芽分化发端期的临近,
Ca2+ 逐渐增多, 但只局限分布在质体中; 在花芽分化的发端期, Ca2+ 大量出现在芽体细胞, 特别是在细胞
核中; 发端期过后Ca2+ 迅速下降了, 从而表明Ca2+ 可能参与了花芽分化的启动过程〔8〕。但这只是局限在
生长点若干层细胞观察的结果, 而作为整个花芽分化的芽体, 它的 Ca2+ 动态以及Ca2+ 与CaM 的关系等
则还未见有研究的报道。因此, 本研究以梨为试材, 分析和探讨了Ca 和CaM 在花芽分化过程中的动态。
1　材料与方法
供试试材: 以 6 年生的黄花梨 (Py rus py rif olia N akai)为试材, 已有 4 年的结果年限。试验于 1996 年
在华中农业大学附属农场果园进行。选树冠大小和树势相对一致的单株进行采样。
采样: 以花芽极易分化的短果枝芽为花芽, 而以同节位的新梢芽作为对照的营养芽, 定期 (7～ 10 d)
采样贯穿花芽分化期。采样时将试样区分为短果枝芽和新梢芽、短果枝叶和新梢叶。新梢的采样部位大
致与短果枝的节位相同。短果枝和新梢取自树冠外围大体相同的部位。
花芽分化进程的确定: 对部分芽样进行剥芽并统计鳞片数, 然后用环氧树脂包埋、半薄切片观察〔8〕,
以确定花芽分化的形态和进程。Ξ 收稿日: 1998201223, 修回日: 1998205225。第一作者: 男, 1957 年出生, 博士, 从事果树形态和生理方面的研究。国家自然科学基金资助项目 (批准号 39570502)。
Ca 的测定: 采样时将试样区分为芽和叶, 烘干后磨碎, 干燥器中保存。Ca 的分析测定依照原子吸收
法〔9〕进行, 在原子吸收分光光度计 (北京瑞利分析仪器公司产,W FX210 型)读数测定。
CaM 的测定: 采样时将试样区分为芽和叶, 每次重复 3 次, 采后立即放入冰瓶, 用液氮处理后置于
低温冰箱 (≤- 20℃)保存, 芽体在磨样称量前剥去褐色的粗鳞片。CaM 测定采用 EL ISA 法进行〔10〕。在
酶联免疫测定仪 (国营南京电子管厂, D G23200A 型)上进行读数, 测定波长为 490 nm。
2　结果与分析
2. 1　花芽发育的进程与阶段
1996 年从萌芽到花芽分化完成大致可分为 4 个阶段: 5 月中下旬以前为短枝抽生及顶芽形成期;
6 月上旬至 6 月下旬为鳞片分化期; 7 月上旬生长点开始膨大隆起, 接着花序的小花原基开始分化, 为花
芽分化发端期; 7 月下旬萼片原基形成开始, 为原基分化期。
图 1　黄花梨在花芽分化过程中的Ca 含量的变化
F ig11　Changes of Ca con ten t during the course of
flow er differen tiation of H uanghua pear
(B ras show standard erro r)
　
2. 2　Ca 在花芽分化过程中的变化
由图 1 可见, Ca 在花芽分化前的鳞片分化期, 即
6 月10 日～ 6 月 18 日的含量较低; 而在鳞片分化完成之
后, 芽体 Ca 含量达到高峰, 为 3. 54% 左右; 但在花芽分
化发端期以后却下降至 2. 94% , 并保持在 2. 65～
2198% 之间。而叶片Ca 含量则是随着叶片的成熟, 呈增
加的趋势。但在花芽分化发端期的 7 月 6 日, Ca 的上升
趋于缓慢或有所回落, 而以后的原基分化期又恢复上
升。
2. 3　CaM 在花芽分化过程中的变化
从 5 月 30 日鳞片开始分化之后至 6 月 28 日分化
图 2　黄花梨在成花过程中的CaM 含量的变化
F ig12　Changes of the CaM conten t during the course
of flow er differen tiation of H uanghua pear
(B ras show standard erro r)
完成, 短枝芽的CaM 含量明显高于新梢芽的, 一直保持
在 40～ 60 Λgög FW 之间的水平, 到了 7 月 6 日花芽
分化的发端期, CaM 含量突然成倍增加到 140 Λgög
FW , 形成一个高峰。此后随着生长点伸长速度减慢,
在原基分化期CaM 含量回落到原来水平。而新梢芽
的 CaM 含量在 5 月 30 日形成高峰达 80 Λgög FW
之后迅速下降至 6 Λgög FW , 并且一直保持在很低
的水平上, 与短枝芽的波幅相比, 则几乎没有什么变
化 (图 2: A )。
与芽的 CaM 含量相比较, 叶的 CaM 含量要高
得多。并且短果枝叶与新梢叶的CaM 有着相近的变
化趋势 (图 2: B )。但在花芽分化前后的整个时期, 短
果枝叶的 CaM 含量要明显高于新梢叶的, 而且在
7 月6 日短果枝叶的 CaM 含量回升形成一个峰, 而
后便与新梢叶的CaM 含量变化趋于一致。新梢叶的
CaM 含量自 6 月 18 日下降至谷底之后, 在花芽分化
期没有明显地变化, 直至原基分化期时与短果枝趋
于一致 (图 2: B )。
3　讨论
对短枝芽所含 Ca 的测定结果, 从整体上看, Ca
在花芽分化的前期有一个积累过程, 随着花芽分化
971　第 2 期　　　　　　　　彭抒昂等: 钙和钙调素在梨花芽分化中的动态研究
的开始Ca 含量逐渐降低 (图 1)。通过对Ca2+ 的定位标记, 它的密度高峰却在生长点膨大时的花芽分化
发端期〔8〕。这表明, 在花芽分化前需要有一个Ca 的积累过程, 以后在花芽分化中被消耗, 从而说明Ca 参
与了梨的花芽分化过程。短枝叶的 Ca 含量在花芽分化期间有所回落, 其原因还有待进一步地研究。
由图 2: A 可见, 黄花梨在花芽分化过程中短枝芽 CaM 的含量有着非常大的变化, 其特点是在花芽
分化前后出现一个具有高幅度起伏而狭窄的单峰曲线 (图 2: A ) ; 而且这个峰值恰好出现在 Ca 的高峰过
后的花芽分化发端期, 即生长点正在膨大隆起时的 7 月 6 日, 这也许可以说明 Ca 通过CaM 参与了梨的
花芽分化过程。彭抒昂等在对 Ca2+ 进行了定位标记观察后得出: 细胞中的 Ca2+ 浓度在花芽分化的发端
期成倍地增加出现峰值, 并选择性地出现在细胞核内〔8〕。从本研究的结果来看, Ca、Ca2+ 和CaM 峰值都
只出现在花芽分化的启动阶段, 而从它们的峰值出现顺序上看, 或许可以说明花芽分化前首先要有 Ca
的积累, 然后Ca 从贮藏的部位释放并活化成 Ca2+ , 而Ca2+ 的上升与活化直接刺激了 CaM 含量的上升
与活化, 从而启动了花芽分化的发端过程。
短枝叶的 CaM 含量比新梢叶的要高, 并在花芽分化期有所回升, 但与短枝芽的 CaM 动态相比, 则
变化不大 (图 2: B )。褚孟女原等分析了果梅在花芽分化时叶片的 CaM 含量, CaM 在花芽分化以前高, 而
在花芽大量形态分化时却很低, 作者还是认为 CaM 与果梅的花芽分化有一定关系〔7〕。从本研究的结果
看, 与果梅的结果相仿。这或许可以说明: 在果树的花芽分化过程中, CaM 主要参与了作为花芽形成部
位的芽体的启动过程。
参　考　文　献
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081 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　第 17 卷