崔 洋，張 凌，李永華，楊秋生

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河南 鄭州 450002)

牡丹是中國(guó)重要的園林觀賞植物，其開(kāi)花過(guò)程需要消耗大量能量以滿足各種物質(zhì)的合成及新陳代謝的需求，葉片和花瓣會(huì)隨著開(kāi)花及衰敗發(fā)生一系列的變化.在成花過(guò)程中，植物體內(nèi)淀粉、蔗糖等碳水化合物含量及組成比例對(duì)開(kāi)花具有關(guān)鍵作用[1].植物通過(guò)光合作用合成碳水化合物，為開(kāi)花提供能量物質(zhì)，這是影響牡丹開(kāi)花質(zhì)量的重要因素之一[2,3].史國(guó)安等[4]研究表明，牡丹花瓣中總可溶性糖呈迅速增加的趨勢(shì),特別是己糖(葡萄糖和果糖)含量顯著增加，盛開(kāi)后己糖水平達(dá)到最高，而蔗糖含量呈現(xiàn)逐漸下降的變化，牡丹花瓣中己糖的積累在花開(kāi)放和衰老過(guò)程中起著重要作用.翟敏等[5]、劉志敏等[6]探討了盆栽和地栽牡丹年周期光合作用變化和根系碳氮代謝動(dòng)態(tài)，張開(kāi)明等[7]對(duì)根、莖中的糖組分含量及變化情況進(jìn)行了分析，然而對(duì)開(kāi)花過(guò)程中葉片和花瓣中糖代謝的組分及含量研究較少.因此，本試驗(yàn)以牡丹品種‘胡紅’為試材，對(duì)開(kāi)花過(guò)程中葉片和花瓣碳水化合物組分、含量以及光合特性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，分析糖組分的變化規(guī)律，為牡丹花期調(diào)控技術(shù)提供理論基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)材料為6年生牡丹(Paeoniasuffruticosa)品種‘胡紅’，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)內(nèi)露地栽培.選擇生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，于風(fēng)鈴期、圓桃期、破綻期、開(kāi)花期、謝花期5個(gè)時(shí)期，取葉片和花瓣用于生理指標(biāo)測(cè)定.花瓣取自外緣向內(nèi)的第3～5層小花，葉片取莖中段第3～5片復(fù)葉.所取樣品迅速洗凈擦干，塑料袋封裝，放入液氮罐帶回實(shí)驗(yàn)室，置于-70 ℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?

1.2方法

1.2.1 糖組分測(cè)定 蔗糖、葡萄糖、果糖的測(cè)定參考謝復(fù)煒等[8]的方法，采用離子色譜儀(Dionex ICS-3000，Thermo，USA)測(cè)定.采用CarboPac TMPA10(4×250 mm)糖分析柱和CarboPac TMPA10(4×50 mm)糖保護(hù)柱，流動(dòng)相A：蒸餾水；流動(dòng)相B：250 mmol·L-1NaOH溶液，2個(gè)流動(dòng)相體積比V(A)∶V(B)=55∶45，積分脈沖安培檢測(cè)法檢測(cè)，流速為0.7 mL·min-1，柱溫40 ℃，進(jìn)樣量25 μL，所有樣品進(jìn)樣前過(guò)0.22 μm濾頭，3次重復(fù).

1.2.2 淀粉、葉綠素含量測(cè)定 淀粉、葉綠素含量測(cè)定參考李合生[9]的方法，3次重復(fù).

1.2.3 光合參數(shù)測(cè)定 以牡丹品種‘胡紅’為試材，分別在圓桃期、破綻期、開(kāi)花期、謝花期4個(gè)時(shí)期各選晴好天氣進(jìn)行光合參數(shù)的測(cè)定.測(cè)定時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的植株，使用便攜式光合作用測(cè)定儀(Li-6400，LI-COR，USA)進(jìn)行測(cè)定，葉片選取完全展開(kāi)的第2復(fù)葉的頂小葉.上午10∶00～11∶30進(jìn)行光合作用參數(shù)測(cè)定，包括凈光合速率(Net photosynthetic rate, Pn)、蒸騰速率(Transpiration rate,Tr)、氣孔導(dǎo)度(Stomatal conductance ,Gs)、胞間CO2濃度(Intercellular CO2concentration,Ci)，3次重復(fù).

2 結(jié)果與分析

2.1不同生育時(shí)期糖組分在不同牡丹器官中的變化

在不同生育時(shí)期，葉片和花瓣中葡萄糖、果糖含量變化相似，前期呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，破綻期達(dá)到最高，與風(fēng)鈴期相比分別升高44.63%、49.06%；花瓣中葡萄糖、果糖含量開(kāi)花期達(dá)到最高點(diǎn)，分別升高66.49%、72.53%，花瓣中果糖含量在開(kāi)花期比葉片增加27.64%；隨著花瓣的衰老，葡萄糖和果糖的含量逐漸降低(表1).由表1可知，破綻期葉片中蔗糖含量比風(fēng)鈴期升高42.9%，開(kāi)花期達(dá)到最低點(diǎn)(下降25.31%)，而謝花期則升高170.5%；花瓣中蔗糖含量逐漸上升，但一直低于葉片.在不同生育時(shí)期，葉片和花瓣的葡萄糖、果糖、蔗糖含量差異顯著.

2.2不同生育時(shí)期牡丹同一器官中糖組分的變化

葉片中葡萄糖和果糖含量變化趨勢(shì)均為先增加后下降(圖1-A)，從風(fēng)鈴期到破綻期，葡萄糖和果糖含量分別升高了0.8倍與0.96倍，而蔗糖含量下降.從圖1-B中看出，試驗(yàn)期間花瓣中的葡萄糖、果糖含量顯著增加，開(kāi)花期葡萄糖、果糖含量分別為圓桃期的2.98倍和3.64倍，蔗糖含量降低.牡丹花發(fā)育過(guò)程中，蔗糖水解為葡萄糖和果糖，為細(xì)胞生長(zhǎng)提供能量.

2.3不同生育時(shí)期牡丹葉片和花瓣中淀粉含量變化

淀粉是植物體內(nèi)的主要儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).牡丹葉片和花瓣淀粉含量變化的總體趨勢(shì)一致，均為先上升后下降(圖2).葉片中淀粉含量高于花瓣，在破綻期升到最高，為風(fēng)鈴期的1.8倍；而花瓣則在開(kāi)花期達(dá)到頂峰，為圓桃期的2.98倍.淀粉含量在開(kāi)花期達(dá)到最高，能夠?yàn)槟档ら_(kāi)花提供充足的能量供應(yīng)，這是決定牡丹能否正常開(kāi)花的關(guān)鍵因素之一.

表1 不同生育時(shí)期葡萄糖、果糖和蔗糖在不同牡丹器官中的含量變化

圖1 不同生育時(shí)期葉片(A)和花瓣(B)中糖組分含量變化

圖2 不同生育時(shí)期葉片和花瓣中淀粉含量變化

2.4不同生育時(shí)期牡丹葉綠素含量的變化

由表2中可知，整個(gè)開(kāi)花前后不同生育時(shí)期牡丹葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量及葉綠素a/b值的變化一致，均是先升高后下降.展葉初期，三者含量較低，隨著幼葉的成長(zhǎng)，破綻期含量最高，從風(fēng)鈴期到破綻期，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量分別增加了69.15%、68.29%和65.71%.在開(kāi)花前后，葉綠素b含量一直低于葉綠素a的含量，牡丹葉片中葉綠素a/b值均在2.0以上.

2.5不同生育時(shí)期牡丹光合作用的變化

由表3可知，Pn呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，牡丹開(kāi)始展新葉的時(shí)候Pn較低，隨著葉片的發(fā)育在破綻期Pn迅速達(dá)到峰值，比圓桃期增加47.55%，隨著花瓣的衰老Pn逐漸下降，謝花期降低30.94%.葉片Gs變化與Pn變化相似，在破綻期最大，之后呈下降趨勢(shì)，謝花期時(shí)下降32.28%.Tr變化一直處于上升狀態(tài).破綻期后Gs下降，但Ci逐漸增加，Pn下降，說(shuō)明牡丹葉片光合能力逐漸減弱，這可能與牡丹葉片發(fā)育進(jìn)程及牡丹花發(fā)育對(duì)碳水化合物的需求量減少有關(guān).

表2 不同生育時(shí)期牡丹葉片葉綠素含量變化

表3 不同生育時(shí)期牡丹葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間CO2濃度的變化

3 討論

牡丹開(kāi)花過(guò)程需要足夠的能量來(lái)促進(jìn)開(kāi)花，可溶性糖與淀粉含量的高低影響牡丹開(kāi)花的品質(zhì)與數(shù)量.柴葉茂等[10]分析草莓果實(shí)發(fā)育過(guò)程中可溶性糖含量的變化，研究表明，蔗糖、葡萄糖和果糖含量隨著草莓果實(shí)發(fā)育均呈逐漸增加的趨勢(shì)，尤其蔗糖積累與果實(shí)成熟的關(guān)系較密切.分析牡丹開(kāi)花前后根、枝條中的各種營(yíng)養(yǎng)成分的變化，發(fā)現(xiàn)牡丹開(kāi)花是明顯的能量消耗過(guò)程，根是植株的主要養(yǎng)分貯存器官，為開(kāi)花提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[7,11].蔗糖是研究最多的與成花過(guò)程有關(guān)的可溶性糖，蔗糖代謝是糖積累的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[12,13].本試驗(yàn)研究表明，在牡丹不同生育時(shí)期，葉片和花瓣中碳水化合物含量呈先上升后下降的趨勢(shì).葉片中葡萄糖、果糖含量在破綻期達(dá)到最大值，蔗糖含量也逐漸上升，可能是因?yàn)槟档ら_(kāi)花前葉片逐漸變大和數(shù)量增多產(chǎn)生大量的同化物；破綻期之后葉片中葡萄糖、果糖含量開(kāi)始下降，可能是因?yàn)槿~片的衰老促使可溶性糖急劇外運(yùn)，植株本身可溶性糖合成能力下降；另一方面可能是隨著花蕾的逐漸形成，生殖生長(zhǎng)逐漸增強(qiáng)，開(kāi)花時(shí)需要大量的營(yíng)養(yǎng)成分和較多的能量，從而導(dǎo)致葉片中葡萄糖、果糖含量下降.牡丹花期較短，延長(zhǎng)花期、提高觀賞品質(zhì)是滿足牡丹市場(chǎng)供應(yīng)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題.適當(dāng)遮陰可以有效延長(zhǎng)露地牡丹花期，但由于光照不足導(dǎo)致還原性糖含量過(guò)低，進(jìn)而造成花朵較小、花色較淺.盆栽牡丹冬季催花過(guò)程中，所需能量主要來(lái)源于根系貯藏的有限的碳水化合物，適當(dāng)補(bǔ)充還原性糖能夠改善牡丹的催花品質(zhì).本試驗(yàn)探討了牡丹開(kāi)花前后糖組分的變化規(guī)律，為完善牡丹的花期調(diào)控技術(shù)提供了理論基礎(chǔ).

葉綠素含量的多少直接影響到光合作用的強(qiáng)弱.隨著土壤干旱脅迫程度的增加，葉綠素含量顯著減少，牡丹葉片的光合潛力受到顯著抑制[14，15].翟敏等[5]研究表明，盆栽和地栽牡丹較強(qiáng)的光合能力主要集中在適宜生長(zhǎng)的春季4、5月份，以后逐漸下降，9月份降至最低，大風(fēng)鈴期和葉片放大期，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量盆栽牡丹均低于地栽牡丹.本研究結(jié)果表明，破綻期葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量含量達(dá)到最高，謝花期葉綠素含量迅速下降，可能是因?yàn)榛ㄋ『蟛辉儆谐渥愕奶妓衔锏葼I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向上運(yùn)輸，另外可能是因?yàn)楦邷貜?qiáng)光使其破壞或降解速度超過(guò)合成速度.隨著氣溫升高，牡丹花瓣衰敗，開(kāi)花期過(guò)后牡丹Pn下降，謝花期葉綠素含量下降.牡丹葉片葉綠素含量高，Pn也高，葉綠素含量與Pn之間呈一定的正相關(guān)，這與之前的研究結(jié)果一致[16].

牡丹不同生育時(shí)期葉片和花瓣中葡萄糖、果糖和蔗糖含量發(fā)生明顯變化，這種變化與品種類型、源-庫(kù)關(guān)系、肉質(zhì)根貯藏物質(zhì)以及花瓣的程序性死亡、乙烯等激素的調(diào)控等相關(guān)，并且與牡丹花的衰老過(guò)程相一致.牡丹葉片和花瓣中葡萄糖、果糖和蔗糖除了作為能源物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以外，在不同生育時(shí)期葉片和花瓣中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制以及調(diào)控途徑仍需要進(jìn)一步研究.

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