2種多胺對鐵皮石斛瓶內開花的影響

李茹 李枝林 白建昆 商正蕊 趙麗瑩 王玉英

摘 ?要：以鐵皮石斛無根組培苗為試驗材料，研究不同濃度的外源腐胺（Put）和精胺（Spm）對鐵皮石斛瓶內開花的影響。結果表明：培養基中添加適量的Put和Spm可提高開花率。當Put濃度為0.4 mg/L時，鐵皮石斛瓶內開花率最高，為30.47%;Spm濃度為0.2 mg/L時，鐵皮石斛瓶內開花率最高，為22.26%;Put濃度為0.2 mg/L時，鐵皮石斛始花期最短，為83.33 d，觀賞期最長，為43.33 d。Put濃度為0.4 mg/L時，植株可溶性糖和可溶性蛋白含量最高;對照處理下植株全N含量達最高;Spm濃度為0.6 mg/L時，植株C/N比達最大。Put濃度為0.4 mg/L時，有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物的積累，可提高鐵皮石斛的開花率;Put濃度為0.2 mg/L時，能使花期提前，延長觀賞期。Spm濃度為0.4 mg/L時，有利于鐵皮石斛組培苗株高增長和生根，促進鐵皮石斛組培苗的營養生長。

關鍵詞：鐵皮石斛;多胺;瓶內開花;開花率

中圖分類號：S682.31 ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： The effects of different concentrations of exogenous putrescine （Put） and spermine （Spm） on the flowering of Dendrobium officinale Kimura et Migo were studied using the rootless plantlets in vitro. The flowering rate of D. officinale could be increased by adding appropriate amount of Put and Spm in the medium. The flowering rate of D. officinale was the highest （30.47%） when the concentration of Put was 0.4 mg/L， and the flowering rate of D. officinale was 22.26% when the concentration of Spm was 0.2 mg/L. The time to have the first flower bud appeared of D. officinale was the shortest （83.33 d） when the concentration of Put was 0.2 mg/L， and the viewing period of D. officinale could be prolonged by 43.33 days. When the concentration of Put was 0.4 mg/L， the content of soluble sugar and soluble protein was the highest. The content of total N was the highest in CK. When the concentration of Spm was 0.6 mg/L， the C/N ratio of the plant was the highest. The concentration of Put 0.4 mg/L would be beneficial to the accumulation of carbon and nitrogen compounds， which could promote the flowering rate of D. officinale.

Keywords： Dendrobium officinale Kimura et Migo; polyamines; in vitro flowering; rate of flowering

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.04.011

鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）又名黑節草，是重要的蘭科（Orchidaceae Juss.）植物。因其花姿優雅，且有降血糖抗腫瘤等功效，而具有獨特的觀賞價值和藥用價值[1]。鐵皮石斛花期3—6月，花淡黃色，是石斛屬（Dendrobium Sw.）藥用植物中最為珍稀名貴的種類，但石斛屬植物營養生長期較長，需2～3 a[2]。石斛屬快速繁殖技術現已突破，縮短營養生長期是如今需要解決的關鍵問題。黃淺等[3]研究認為，可利用物理和化學方法使具有觀賞價值的花卉在組培瓶內提前開花，縮短營養生長期，并將這一技術直接應用于花卉生產和育種。

多胺是普遍存在于植物體內的一類含2個或多個氨基的低分子脂肪族含氮堿，其中的腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）在促進植物組織生長、花芽分化及性別分化、開花坐果等方面具有重要的生理功能[4]。因此多胺在植物施設栽培中應用廣泛。由于多胺對不同植物生長發育的不同階段影響各異，外源多胺的運用需要對不同物種進行分析和研究，才能確定有效的多胺配方運用于生產實踐[5]。

Julien Costantin最早進行蘭科植物試管開花的研究，其研究發現蘭科植物在缺少菌根的條件下可以促進開花[6]。葉秀仙[7]對鐵皮石斛瓶內開花的研究發現，在培養基中加入合適濃度的PP333預培養，能顯著提高開花率。王愛華等[8]對鐵皮石斛的離體開花實驗結果表明：TDZ顯著提高鐵皮石斛開花率。王世平等[9]研究發現，3種外源多胺對蘋果的花芽分化有影響。目前，關于PP333、TDZ等植物激素對植物離體開花的研究較多，而多胺對植物離體開花的研究較少，利用多胺促進鐵皮石斛瓶內開花的研究未見報道。對于營養生長期較長的石斛屬植物來說，瓶內開花能夠縮短育種年限，便于育種工作者對新種質的篩選。此外，瓶內開花也具有一定的經濟價值，可開發出具有觀賞價值的試管花卉，應用于微型花卉生產。植物的瓶內開花受許多因素控制，如溫度、光照強度及培養基的pH、植物生物調節劑含量、蔗糖含量和外植體大小等[10-11]。因此，在前人的研究基礎上，本研究通過控制鐵皮石斛組培苗的大小、環境溫度和光照及培養基的成分，添加不同濃度多胺對鐵皮石斛進行瓶內開花的研究，探究多胺對鐵皮石斛瓶內開花的影響，為蘭科花卉及其他花卉的試管開花提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

本研究于2018年6月至2019年2月在云南農業大學花卉研究所組培室內進行。鐵皮石斛無菌原球莖均由云南農業大學園林園藝學院花卉研究所提供。

1.2 ?方法

1.2.1 ?鐵皮石斛原球莖分化培養 ?鐵皮石斛原球莖接種于分化培養基上：1/2 MS+6-BA 0.5 mg/L+ NAA 1.0 mg/L+土豆60 /L+瓊脂7 g/L+蔗糖30 g/L+碳0.5 g/L，pH 5.8，獲得大量無菌苗。

1.2.2 ?外源Put和Spm對瓶內開花的影響 ?選擇生長健壯、株高約1.5～2.0 cm的幼苗，將根部切除，接種于1/2 MS+6-BA 0.2 mg/L+NAA 0.2 mg/L+香蕉150 g/L+瓊脂7 g/L+蔗糖30 g/L+活性碳0.5 g/L+不同濃度的Spm或Put培養基上，每瓶接種6棵，兩兩一叢。每個處理接種10瓶，重復3次。培養150 d時，測定形態和生理指標。培養條件：pH 5.8，RH（755）%，溫度（222） ℃，光照強度1800～2500 Lx，光照周期14 h/d。不同多胺濃度配比組合如表1所示。其中，對照組采用空白對照（CK）。

1.2.3 ?測定指標及方法 ?開花指標主要測定花朵大小、花梗長、開花株數、始花天數、花期、每棵植株的花朵數;生長指標主要測定葉數、葉長、葉寬、根數、根粗、根長、株高、和植株鮮重?？扇苄蕴遣捎幂焱y定[12];可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[10];植株全N采用硫酸-高氯酸消煮法[13]。

花朵大小測量花的直徑。

開花率=開花株數（株）/接種有效株數（株）× 100%

C/N=可溶性糖含量/植株全N

1.3 ?數據處理

采用WPS 2016軟件進行數據整理，SPSS 23.0軟件進行方差分析，采用Duncans進行多重比較，P<0.05，n=5，單因素方差分析（one-way ANOVA）和Pearson相關分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同濃度多胺對鐵皮石斛瓶內開花的影響

由表2可知，P2處理下鐵皮石斛組培苗開花率最高，開花率達到30.47%，顯著高于P1、P3、S1、S2、S3和CK處理（P<0.05），分別高出18.95%、14.00%、8.21%、12.90%、16.24%和30.47%，CK處理下未見開花現象。鐵皮石斛瓶內開花的先后順序為P1、S3、S2、P2、P3、S1;P1和S3處理下始花期均顯著提前，與平均始花期（93.46 d）相比，分別提前了10.13、9.13 d。P1處理下的花期與其他處理相比，差異顯著，花期最長，達到43.33 d;其次是P3和S3，分別為30.05、28.67 d。如圖1所示，P3處理下花朵最大，達到2.43 cm;其他處理差異不顯著。5個處理下花朵大小的變化規律為：P3>S1>S2>P1=P2>S3>CK;花梗長短的變化規律為：P1>S1>P2=P3=S2>S3>CK。說明Put處理中濃度為P2和Spm處理中濃度為S1時有利于鐵皮石斛瓶內開花，其中P2處理下更有利于鐵皮石斛瓶內開花;P1處理下的花朵品質好且觀賞期最長。

2.2 ?不同濃度多胺對鐵皮石斛組培苗形態指標的影響

由表3可知，S1和S2處理下鐵皮石斛組培苗葉片數、葉長、葉寬、根粗和株高與CK差異顯著。S2處理下的鐵皮石斛組培苗的葉片數、葉長、葉寬、根數、根長、株高和鮮重達到最大值，分別為7.33片、2.17 cm、9.64 mm、18.67條、9.62 mm、6.77 cm和1.45 g;其他處理與CK差異不顯著。說明S2處理能促進鐵皮石斛組培苗的營養生長、有利于鐵皮石斛組培苗株高增長和生根。

2.3 ?不同濃度多胺對鐵皮石斛碳氮化合物含量的影響

由圖2可知，P2 處理下鐵皮石斛組培苗的可溶性糖含量顯著高于其他處理;可溶性糖含量的變化規律為：P2>P1>P3>S1>CK>S2>S3。P3、S1、S2和S3處理下的鐵皮石斛組培苗的可溶性蛋白含量顯著低于CK，但P1和P2與CK差異不顯著，變化規律為：CK>P1= P2>S3>P3> S1>S2。植株全氮含量變化規律為：P2>P1>P3> S1>S2>S3。S3處理下的C/N比達到最大，P1、P2、P3和S3處理下的C/N比與CK差異不顯著，S2處理下的C/N比最小。與Spm相比，Put更有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物的積累，其中P2處理下含量最高。

2.4 ?鐵皮石斛碳氮化合物與開花的相關性分析

由表4可知，鐵皮石斛植株全N含量與花朵大小、始花期呈負相關，與始花期、花梗長和開花率呈正相關，但未達顯著水平;蛋白質含量與花朵大小、開花率、始花期和花期均呈正相關，但未達顯著水平;可溶性糖含量與始花期、花期、花梗長和開花率均呈正相關，并達顯著水平，與花朵大小呈正相關，但未達顯著水平;鐵皮石斛的C/N與花朵大小、始花期、花期和開花率呈正相關，但均未達顯著水平。

3 ?討論

植物進行花芽分化時，花器官是一個爭奪養分的代謝庫，需要消耗葉片、根和莖中積累的有機和無機營養物質，為花芽生長發育提高碳骨架和能源[14]?？扇苄蕴亲鳛橹参矬w內碳源存在的主要形式。糖類是植物呼吸作用的底物，為作物的各種合成過程和生命活動提供了所需的能量[15]?？扇苄缘鞍资侵参矬w內氮素存在的主要形式，是花器官形態建成的物質基礎，影響花芽分化的多少，是花芽分化過程中重要的生理指標[16]。多胺影響植物的生長發育，外源Spm可引起鐵皮石斛內源游離多胺代謝及比值的變化，促進花芽分化[17-18]。有研究也表明，多胺能與某些酚類物質結合，這種結合物在植物花發育過程中具有重要的調節作用[19]。本研究結果表明，在培養基成分相同的前提下，經過不同濃度的多胺處理，鐵皮石斛試管苗的開花率、始花期和花期出現明顯差異，說明外源多胺對鐵皮石斛的成花誘導具有很大的影響作用。

多胺生物合成途徑的中心產物是Put，Put在亞精胺合成酶（spermidine synthases， SPDS）的催化下生成Spd，Spd又在精胺合成酶（spermine synthases， SPMS）的作用下生成Spm[20]。多胺是一類脂肪族含氮物質，成花誘導和花的發育過程中鳥氨酸脫羧酶（ornithime decarboxylase， ODC）調節Put的合成，進而影響Spm的生成[21-22]。因此，Put含有更多的碳氮元素，對花芽分化的影響效果更大。段輝國等[5]研究表明：單獨或混合外施Spm、Spd與Put能夠促進蘋果花芽形成，增加花芽的數目。桂仁意等[23]研究結果表明：Put對石竹試管苗成花影響不大，Spm顯著提高成花率。王秀紅[24]研究發現，添加外源Spm可促進水培黃瓜幼苗的株高和葉面積的增加，促進幼苗生長。本研究結果表明，Put處理與CK間的生理指標差異不顯著，對鐵皮石斛的生長影響不大;Spm濃度在0.4 mg/L時，促進鐵皮石斛組培苗生長，與王秀紅[24]的研究結果一致。本研究結果表明：Put和Spm處理都能顯著提高鐵皮石斛組培苗的開花率，其中Put處理下開花率最高、始花期最早和維持花期的時間最長。推測Put和Spm對鐵皮石斛花芽分化的影響效果不同，可能與2種多胺的合成代謝途徑不同有關，具體原因還有待進一步探討。

魏明[25]對霍山石斛原球莖的研究發現，添加Put和Spm能促進多糖的合成。本研究結果表明，Put處理有利于鐵皮石斛可溶性糖和蛋白含量的合成，與魏明[25]的研究結果一致。王雙燕[26]研究表明，可溶性糖含量升高有利于3月竹開花。本研究中，Put濃度為0.2、0.4 mg/L時，可溶性糖和蛋白含量最高;Put濃度為0.4 mg/L時開花率最高，Put濃度為0.2 mg/L時維持的花期最長。相關性分析也表明，可溶性糖含量與開花率和花期的相關性達顯著正相關，這說明可溶性糖的積累有利于鐵皮石斛瓶內開花和維持花期。因此，碳水化合物的積累與植物的花芽分化密切相關。吳佳[27]研究結果表明，植株全N含量高有利于春石斛的花芽分化。本研究結果表明，開花率高的全氮含量比CK低，但CK處理下未見開花，全氮含量最高。根據相關性分析可看出，全N含量幾乎不影響鐵皮石斛的開花率，與吳佳[27]的研究結果不一致。龐鈺潔等[28]研究結果表明，相對較高的C/N能提早桃樹的花芽分化時間。本研究結果表明，C/N與始花期和開花率的相關性較小，均未達顯著水平。其結果與龐鈺潔等[28]的結果不一致，可能由于不同植物開花機理不同有關，具體原因還有待探究。

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