林业科学  2012, Vol. 48 Issue (9): 30-35   PDF    
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甄红丽, 苑兆和, 冯立娟, 王晓慧, 丁雪梅, 韩玲玲, 杨尚尚
Zhen Hongli, Yuan Zhaohe, Feng Lijuan, Wang Xiaohui, Ding Xuemeic, Han Lingling, Yang Shangshang
CCC对大丽花表型和2种内源激素的影响*
Effects of CCC on the Phenotype Indices and Two Endogenous Hormones in Dahlia pinnata
林业科学, 2012, 48(9): 30-35.
Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(9): 30-35.

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收稿日期:2011-09-30
修回日期:2012-05-23

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甄红丽
苑兆和
冯立娟
王晓慧
丁雪梅
韩玲玲
杨尚尚

CCC对大丽花表型和2种内源激素的影响*
甄红丽1,2, 苑兆和1, 冯立娟1, 王晓慧1,2, 丁雪梅1,2, 韩玲玲1,2, 杨尚尚1,2    
1. 山东省果树研究所 泰安 271000;
2. 山东农业大学林学院 泰安 271018
摘要: 以大丽花品种‘大金红’和‘陇上雄鹰’为试材,研究不同浓度矮壮素(CCC)对其表型性状和叶片内源激素IBA,IAA含量及相关酶活性的影响。结果表明: CCC处理条件下,大丽花株高明显矮化,茎粗增加,花径增大; 叶片内IAA含量先降后升,过氧化物酶(POD)和吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性均升高,IBA含量变化存在品种差异性。相关分析表明:喷施CCC后,IBA含量变化与IAA,POD负相关,与IAAO相关性出现品种差异; IAA与POD,IAAO负相关; POD与IAAO正相关,高浓度影响效果明显。CCC对IBA和IAA的作用效果有较大差异,IAA主要影响植株的生长,而IBA与植物的抗逆性关系紧密; POD和IAAO对2种内源激素的作用效果有品种差异性。生产中大丽花株高20 cm时喷施1次3 000 mg·L CCC矮化效果最佳。
关键词:大丽花    CCC    IBA    IAA    相关酶活性    
Effects of CCC on the Phenotype Indices and Two Endogenous Hormones in Dahlia pinnata
Zhen Hongli1,2, Yuan Zhaohe1 , Feng Lijuan1, Wang Xiaohui1,2, Ding Xuemeic1,2, Han Lingling1,2, Yang Shangshang1,2    
1. Shandong Institute of Pomology Tai'an 271000;
2. College of Forestry, Shandong Agricultural University Tai'an 271018
Abstract: Two new varieties, 'Dajinhong'and'Longshangxiongying'of Dahlia pinnata were used as the experiment material to study, effects of CCC on the phenotype indices of the Dahlia, the content of IBA, IAA and the activity of related enzyme (POD and IAAO) in dahlia leaves. The result indicated that CCC could affect these morphological and physiological indices. The plant was dwarfed significantly, the stem and flower diameter increased, the activity of POD and IAAO improved, and the contents of IBA and IAA changed significantly. The correlation analysis showed that IBA content was negatively correctied with IAA contents and POD activity. IAA content had negative correction with the activity of POD and IAAO. There was positive correction between the activity of POD and IAAO activity. In addition, the CCC effects increased with the concentration. These indicated that CCC had different effects on the content of IBA and IAA, The function of two endogenous hormones was significantly different. IAA affects the growth and development of plants, IBA has close relationship with the plant resistance. POD and IAAO had different impacts on the content of IAA and IBA because of variation distinction of cultivars. A spray treatment of 3 000 mg·L CCC had the best dwarfing effect in the production when the dahlia's plant height was 20 cm.
Key words: Dahlia pinnata    CCC    IBA    IAA    related enzyme activity    

利用矮壮素(CCC)处理草本花卉,是达到壮苗、促花、控高、防倒目的的重要技术措施之一。大丽花(Dahlia pinnata)为菊科(Ligularia)大丽花属多年生球根花卉,以其花姿多样、色彩丰富、花期长、栽培管理容易而备受人们青睐(苑兆和,2008)。虽然学者们对其栽培繁殖(冯立娟等,2008a; 2008b)、品种分类(姚梅国,1980)和逆境胁迫(范苏鲁等,2011)研究较多,但对大丽花矮化研究较少(Whipker et al.,1997;鞠志新等,2000),而高生品种倒伏和折茎现象常见。因此,进一步研究CCC对大丽花的矮化效应及技术,对于大丽花生产具有重要意义。

矮壮素(CCC)通过抑制赤霉素的生物合成,调控植株生长发育(傅华龙等,2008)。研究表明: CCC能使大丽花植株矮化、茎粗增加、花朵增大(任虎,2003),但有关CCC对大丽花表型、内源激素IAA,IBA及其相关酶活性的研究未见相关报道。本试验以大丽花‘陇上雄鹰’和‘大金红’为试材,通过分析其表型性状、IBA和IAA含量及相关代谢酶活性的变化,揭示CCC对大丽花生长发育的影响机制,筛选最佳的处理浓度,为矮壮素在大丽花矮化栽培上的应用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

选取大丽花高生品种‘大金红’和‘陇上雄鹰’,于2010年6—11月在山东省果树研究所观赏园艺室进行试验。6月上旬选株高一致、生长健壮的扦插苗定植于高30 cm的塑料盆内,常规管理。CCC是河南富农化工有限公司生产的质量分数为96%的晶体颗粒。

1.2 试验方法

采用单因素随机区组设计。大丽花株高20 cm时,喷施1次CCC,其处理浓度为: 1 000,1 500,2 000,2 500,3 000 mg·L-1,共3个重复,每重复6盆,每盆1株。每6天取无病虫害的功能叶(自株顶向下4 ~ 5节),测生理生化指标,共测6次。

1.3 测量指标及方法 1.3.1 表型性状的测定

大丽花现蕾时用卷尺(精确度1 mm)测量株高; 用游标卡尺(精确度0. 1 mm)测量茎粗; 花朵完全开放后用直尺(精确度1 mm)测量花朵直径。

1.3.2 酶活性的测定

过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定(邹琦,2004); IAA氧化酶(IAAO)活性采用比色法进行测定(李秉贞,2001)。

1.3.3 内源激素的测定

IAA和IBA含量采用高效液相色谱外标法测定。取0. 3 g研磨好的叶片,放入离心管内,加含30 μg·mL-1二乙基二硫代氨基甲酸钠的100%冷乙腈浸提。将浸提液减压浓缩,加磷酸缓冲液和三氯甲烷洗涤,然后用三氯甲烷、PVPP去除色素和酚类物质,离心; 取上清,加乙酸乙酯萃取植物激素; 萃取液减压浓缩,用色谱流动相(甲醇: 0. 5%乙酸= 45: 55)溶解。

标样吲哚丁酸(IBA)、吲哚乙酸(IAA)由上海伯奥生化公司生产; 色谱条件:美国Agilent高效液相色谱仪,Agilent C18柱,柱温28 ℃,波长254 nm,流速0. 9 mL·min-1

1.4 数据处理

用Excel 2003对数据进行统计,用DPS 7. 05版进行方差分析、显著性检验及相关分析。

2 结果与分析 2.1 CCC对大丽花表型性状的影响

表 1所示,喷施CCC后,‘大金红’和‘陇上雄鹰’株高比对照显著降低,茎粗和花径较对照增加。随着处理浓度的升高,矮化效果增强。以3 000 mg· L-1浓度处理效果最好,‘陇上雄鹰’株高较降低31. 2%,茎粗和花径分别增加3. 38 mm和1. 7 cm; ‘大金红’株高较对照矮化21. 4%,茎粗增加1. 72 mm,花径增大0. 5 cm。

表 1 CCC对大丽花表型性状的影响 Tab.1 Effects of CCC on the phenotype indices of dahlia
2.2 CCC对大丽花叶片内源激素IBA含量的影响

2个大丽花品种对照和处理株叶片内IBA含量变化趋势不同(图 1)。‘大金红’对照叶片内IBA含量呈降—升—降的变化趋势,在30天时达到峰值。除3 000 mg·L-1 CCC处理叶片内IBA含量与对照相近外,其他浓度处理IBA含量均呈降—升—降—升—降的变化趋势。在6和12天时,处理均高于对照,18,24和30天时,处理均低于对照。不同浓度处理较对照分别下降13. 1%,18. 6%,23. 7%,41. 6%和55. 9% (图 1)。

图 1 CCC对大丽花叶片内IBA含量的影响 Fig.1 Effects of CCC on the IBA content in dahlia leaves A:大金红Dajinhong; B:陇上雄鹰Longshangxiongying下同。 The same below

‘陇上雄鹰’对照叶片内IBA含量先升高后降低,18天时出现峰值。CCC处理后,叶片内IBA含量呈升—降—升—降的变化趋势,出现双峰现象,12和30天时含量最高。各处理在6 ~ 12天和30天时较对照升高,18和36天时含量降低。18天时降低最显著(F = 412. 746,P = 0. 000 1<0. 05)。与对照相比,各处理依次降低64. 5%,78. 3%,74. 1%,90. 0%和84. 1% (图 1)。可见,3 000 mg·L-1 CCC处理对2品种叶片内IBA含量作用最明显。CCC处理条件下,6 ~ 12天大丽花叶片内IBA含量升高,可能与植株抗逆性及根的生长发育有关,地上部生长延缓,地下部生长速率加快。18天时IBA含量下降,可能是营养生长受到延缓或抑制,地下部生长减缓。30天时的IBA含量的差异可能与2品种自身的生长发育特性有关。

2.3 CCC对大丽花内源激素IAA含量的影响

图 2可知: 2个大丽花品种对照叶片内IAA含量均呈先升高后降低的变化趋势,在12天时出现峰值。在1 000和1 500 mg·L-1 CCC处理条件下,随着处理时间的延长,‘大金红’叶片内IAA含量先升高后降低,与对照相似。在2 000,2 500和3 000 mg·L-1 CCC处理条件下,IAA含量呈升—降—升—降的变化趋势(图 2)。不同CCC浓度处理条件下,‘陇上雄鹰’处理株叶片内IAA含量均先升高后降低,在12天时出现峰值,与对照变化趋势相似(图 2)。

图 2 CCC对大丽花叶片内IAA含量的影响 Fig.2 Effects of CCC on the IAA content in dahlia leaves

CCC处理条件下,在6 ~ 24天,2个大丽花品种处理株叶片内IAA含量较对照低,12天时与对照差异显著。‘大金红’IAA含量降低30. 9% ~ 75. 0%,‘陇上雄鹰’降低3. 1% ~ 39. 5%,后IAA含量逐渐升高。与对照和其他处理相比,2 500和3 000 mg·L-1浓度处理对IAA含量影响最显著。

2.4 CCC对大丽花POD活性的影响

图 3所示,‘大金红’对照POD活性呈降—升—降—升的变化趋势,24天时活性最高。1 000 mg·L-1CCC处理条件下,‘大金红’POD活性变化与对照相近。其他浓度处理条件下,随着处理时间的延长,POD活性呈升—降—升的变化趋势。‘陇上雄鹰’对照和处理POD活性均先降低后升高,在6天时活性最高。2个品种处理株POD活性始终高于对照。

图 3 CCC对大丽花叶片内POD活性的影响 Fig.3 Effects of CCC on the POD activity in dahlia leaves

方差分析表明: 2 500和3 000 mg·L-1处理对大丽花2个品种POD活性影响效果显著。‘大金红’在18天时POD活性较对照提高最明显,分别提高80. 4% (F = 115. 306)和92. 1% (F = 74. 78)。‘陇上雄鹰’在6天时与对照差异明显,POD活性分别提高99. 2% (F = 3 015. 481)和89. 5% (F = 365. 403)。

2.5 CCC对大丽花IAAO活性的影响

2个大丽花品种对照叶片内IAAO活性均呈升—降—升—降的变化趋势,分别在12和30天出现峰值(图 4)。不同浓度CCC处理条件下,‘大金红’叶片IAAO活性呈升—降—升—降的动态变化,12和30天时活性最高,与对照变化趋势相近,但活性始终高于对照(图 4)。以2 500和3 000 mg·L-1 CCC处理效果最佳,在12和24天时提高最显著。

图 4 CCC对大丽花叶片内IAAO活性的影响 Fig.4 Effects of CCC on the IAAO activity in dahlia leaves

‘陇上雄鹰’在1 000 ~ 2 000 mg·L-1 CCC处理条件下,叶片内IAAO活性变化趋势与对照相近,12和30天时出现峰值。在2 500和3 000 mg·L-1浓度处理处理条件下,IAAO活性先升后降,呈单峰现象,在30天时活性最高(图 4)。整个处理期间,以3 000 mg·L-1处理作用最好,在30天时较对照显著提高62. 7% (F =106. 193,P =0. 005<0. 05)。这种品种差异性可能与2个品种对外界环境的敏感性不同有关。

2.6 IBA,IAA含量变化与POD和IAAO活性相关性分析

表 2可知: ‘大金红’IBA含量与IAA含量、IAAO,POD活性呈负相关; IAA含量与IAAO,POD活性呈负相关; 而IAAO和POD呈显著正相关。‘陇上雄鹰’叶片内4个生理生化指标相关性与大金红有差异,IBA含量与IAA含量、POD活性呈负相关,与IAAO呈极显著正相关; IAA与POD,IAAO活性极显著负相关; IAAO与POD呈正相关。

表 2 IBA,IAA含量与POD,IAAO活性相关性分析 Tab.2 The correlation analysis between the content of IBA, IAA and the activity of POD, SOD
3 讨论 3.1 CCC对大丽花株高的影响

CCC通过阻抑内源激素赤霉素的生物合成,控制植株徒长,促使植株矮、壮、粗,抗倒伏(朱蕙香等,2002)。本试验中,喷施CCC后2个大丽花品种株高矮化,茎秆增粗,花朵直径增加,尤其以高浓度3 000 mg·L-1处理效果最显著。可见,生产中喷施3 000 mg·L-1 CCC可有效控制大丽花株高,有效改善大丽花观赏价值。

3.2 CCC对大丽花内源激素IBA和IAA含量的影响

IAA含量与生长速率之间存在相关性,细胞的伸长和扩大是其最具代表性作用之一(赵毓橘等,2002)。IAA还能促进组织花芽分化(Tran thanh van et al.,1974)。CCC为赤霉素环化抑制剂,赤霉素促进IAA的生物合成,因此CCC对IAA含量有间接影响(潘瑞炽,1996)。本试验中,2个大丽花品种处理株IAA含量较对照均呈先降后升的变化趋势。处理前期IAA含量的降低,延缓大丽花徒长,矮化株高,促进植株粗壮; 后期IAA含量的升高有利于花芽分化及花朵再发育,促进花朵的增大。IBA具有生长素活性,较IAA稳定,不易传导和分解(潘瑞炽,2008),但目前对IBA的具体作用机理尚不明确。研究表明: IBA具有促进生根,抑制插穗增长和植物成花的作用(李宗霆等,1996; 任雅君等,2010)。本试验中,处理前期IBA含量升高,促进地下部生长,延缓地上部株高纵向生长,促进茎秆增粗; 后期IBA含量降低,可能有利于大丽花的生殖生长。此外,在不同浓度CCC处理条件下,随着处理时间的延长,2个大丽花品种IAA和IBA含量变化趋势不同,高浓度作用效果明显。相关分析表明: 2个品种IBA与IAA负相关,但均不显著。说明IBA受IAA的影响可能较小,二者生理功能有很大差异。

3.3 CCC对大丽花POD和IAAO酶活性的影响

吲哚乙酸氧化酶和过氧化物酶是植物体内普遍存在的活性蛋白,其主要作用之一是分解IAA,调节植物体内IAA含量(Parmar et al.,2005)。IAAO是IAA分解代谢的关键酶,可脱羧降解氧化IAA并影响IAA的极性运输(李宗霆等,1996)。植物的POD能影响细胞壁结构而控制植物的生长(Fry,1984),具有催化IAA氧化脱羧的能力(Chaoui et al,2004),但其降解能力有限,部分POD同工酶无氧化能力(陈泽宪等,2000)。此外,POD能转化体内过氧化氢,避免植物体受毒害(潘瑞炽,2008)。有研究认为适宜浓度范围的CCC能提高POD活性(罗红艺等,2004; 王志国等,2010),而CCC对IAAO活性的影响未见相关报道。但CCC对GA含量的影响可能会间接调节IAAO活性(王忠,2000)。本试验中,CCC显著提高了大丽花叶片内POD和IAAO活性,2种酶的活性与IAA负相关,尤其是‘陇上雄鹰’叶片内POD,IAAO与IAA相关性达极显著水平。CCC的影响效果随施用浓度的升高而增强。表明1 000 ~ 3 000 mg·L-1 CCC处理条件下,大丽花叶片内POD和IAAO活性显著提高,促进IAA降解,延缓植株生长,并提高抗逆性。

3.4 IBA,IAA含量与POD,IAAO活性相关性

IBA与IAA同属生长素类物质,IAA是IBA的合成前体(Ludwing-Muller et al.,1997)。POD和IAAO催化IAA侧链氧化,调节植物体内IAA含量,影响植物生长发育(原牡丹等,2008),可见IBA,IAA,POD和IAAO之间存在一定相关性。本试验相关分析表明:喷施CCC,大丽花叶片内IBA与IAA和POD负相关,与IAAO相关性有品种差异性。IAA与POD和IAAO负相关,POD与IAAO正相关。这与其他植物上的研究结果有差异,施用外源IBA,青榨槭(Acer davidii)扦插苗内POD活性提高,IAAO活性降低(郝爱丽等,2009); 而三角梅(Bougainviuea spectabilis)扦插苗内IAAO活性降低,POD活性先降后升(Lai et al.,2010)。水分胁迫下,棉花(Gossypium hirsutum)叶片内源IAA水平下降由POD活性升高引起(袁朝兴等,1990),而荔枝(Litchi chinensis)叶片内IAA含量下降是POD和IAAO共同作用的结果(陈立松等,2002)。由此可知,IBA,IAA与2种酶活性关系复杂,不同植物或同一植物的不同品种对相同外界刺激的反应不同。

综上所述,生产中喷施3 000 mg·L-1 CCC能有效调控大丽花叶片内IBA和IAA含量,显著提高POD和IAAO活性,从而抑制细胞的伸长生长,矮化株高,促进茎秆粗壮、花朵增大,提高其抗逆性。相同浓度处理下,大丽花‘大金红’和‘陇上雄鹰’生理指标的变化差异显著,这可能与2个品种对外界环境的敏感性及生长发育阶段不同有关。IBA与IAA同属于生长素类物质,但对CCC的反应差异较大,呈负相关,IBA可能主要参与大丽花的抗逆性。IBA的具体作用机理及与IAA的关系有待进一步研究。

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