吳光炎，孫莉瓊，王康才，劉小蘭，唐曉清*，張 凱，郝雯菁

(1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥研究所，南京 210095； 2 南通御福源藥業(yè)有限公司 江蘇南通 226011)

西紅花(CrocussativusL.)屬鳶尾科(Iridaceae)西紅花屬的多年生三倍體球莖類球根花卉，又名藏紅花、泊夫蘭、撒馥蘭等[1]。西紅花原產(chǎn)于伊朗、小亞細(xì)亞半島和希臘，后引種到印度、地中海盆地、東歐和中國(guó)，以其干燥的柱頭入藥，具有活血化瘀、涼血解毒和解郁安神的功效[2]。西紅花喜冷涼濕潤(rùn)和半陰環(huán)境，較耐寒。球莖夏季休眠，秋季發(fā)根、萌葉。10月下旬開(kāi)花，花朵日開(kāi)夜閉。西紅花在中國(guó)引種后逐漸探索出“二段法”栽培模式，即當(dāng)年11月至翌年7月，開(kāi)花后將母球種植于大田，越冬生長(zhǎng)并發(fā)育生成仔球，翌年7月采收后于室內(nèi)干燥儲(chǔ)藏，8～10月仔球莖在暗光陰濕條件下上架催芽、開(kāi)花，之后采收花的柱頭干燥入藥[3]。西紅花有較強(qiáng)的藥理活性和極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來(lái)其市場(chǎng)需求逐年遞增，已經(jīng)被國(guó)家中醫(yī)藥管理局列為重點(diǎn)發(fā)展的中藥材品種[4]，但其基原植物西紅花球莖來(lái)源不足、且繁殖系數(shù)低的問(wèn)題仍沒(méi)有得到妥善解決，藥材西紅花大規(guī)模生產(chǎn)的愿景仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)，找到西紅花增產(chǎn)方法的問(wèn)題迫在眉睫[5]。目前已有許多影響西紅花產(chǎn)量和品質(zhì)因素的研究，環(huán)境因子、栽培技術(shù)及母球大小等是影響西紅花產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素[6]。

在植物花芽分化的過(guò)程當(dāng)中，溫度是影響西紅花花芽分化最重要的因素之一[7]。因溫度參與了植物的一系列生活周期，它影響著植物的光合作用及呼吸作用，影響有機(jī)物的合成與運(yùn)輸，而不同植物花芽分化所需要的溫度是不同的。有研究表明，花分生誘導(dǎo)的最適溫度應(yīng)在9～25 ℃，而隨后需要進(jìn)行幾周的低溫處理，可以促進(jìn)莖的伸長(zhǎng)以及花期的正常[8]。

溫度是影響西紅花生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)關(guān)鍵因素，大田培育期間適宜的溫度范圍在1～19 ℃，冬季寒冷時(shí)可耐受-8～-7 ℃的低溫，但當(dāng)溫度低于-10 ℃時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響植株的發(fā)育，導(dǎo)致植株發(fā)育不良，并且致使新球莖變小[9]。因此當(dāng)有極冷天氣出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)田間栽培的西紅花進(jìn)行保暖措施。室內(nèi)培育階段的適宜溫度在24～28 ℃之間，花芽分化對(duì)溫度的需求是需要經(jīng)歷“低溫-高溫-低溫”過(guò)程，最終順利進(jìn)行花芽分化[10]?？梢?jiàn)，花芽分化期間的溫度不是一成不變，而是需要經(jīng)歷變溫過(guò)程才能順利進(jìn)行花芽分化，因此探索適宜花芽分化的變溫是促進(jìn)花芽分化的重要舉措。本研究采用變溫處理西紅花球莖，考察西紅花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及藥材西紅花活性物質(zhì)的變化，從而探究變溫處理對(duì)西紅花花芽分化及其品質(zhì)的影響，為兩段式栽培方式的室內(nèi)培育部分提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料來(lái)自江蘇南通御福源藥業(yè)有限公司，經(jīng)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王康才教授鑒定為鳶尾科植物西紅花(CrocussativusL.)的球莖。實(shí)驗(yàn)于2019年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院的光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行，選取225個(gè)大小均勻的西紅花球莖，其重量為18±2 g，無(wú)病蟲(chóng)害，隨機(jī)分成5組，每組球莖45個(gè)，于2019年6月25日移入光照培養(yǎng)箱。培養(yǎng)條件為：光照培養(yǎng)12 h，光照強(qiáng)度為2 000 lux，暗培養(yǎng)12 h，濕度保持80%。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置20 ℃-25 ℃-20 ℃(T1)、20 ℃-30 ℃-25 ℃(T2)、25 ℃-35 ℃-25 ℃(T3)3組三階段變溫處理，并設(shè)置經(jīng)驗(yàn)變溫對(duì)照組25 ℃-30 ℃-25 ℃(CK1)和恒溫對(duì)照組25 ℃-25 ℃-25 ℃(CK2)。自2019年6月25日起，將T1、T2置于20 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，將T3、CK1、CK2置于25 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，分別進(jìn)行第Ⅰ階段處理，處理時(shí)間為20 d；自2019年7月15日起，將T1、CK2置于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)，將T2、CK1置于29 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，將T3置于35 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，進(jìn)行第Ⅱ階段的溫度處理；自2019年8月5日起，將T1置于20 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，將T2、T3、CK1、CK2置于25 ℃的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，分別進(jìn)行第Ⅲ階段的溫度處理，直到8月25日結(jié)束。在變溫處理期間，分別于7月14日、8月14日和8月24日取樣，每組隨機(jī)選取15個(gè)西紅花種球，從其球莖基部混合取樣共2 g，保存于液氮中用于測(cè)定淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白含量與CAT、POD、SOD等酶活性，同時(shí)測(cè)定IAA、GA等內(nèi)源激素含量，8個(gè)指標(biāo)均為鮮重測(cè)定值，每個(gè)指標(biāo)3次重復(fù)，取平均值。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

1.3.1 球莖生物量測(cè)定變溫處理前分別對(duì)5組西紅花球莖稱重，每組隨機(jī)選取15個(gè)球莖，3次重復(fù)，并記錄數(shù)據(jù)。在變溫處理結(jié)束(即8月25日)后，取出球莖再次稱重，分析其處理前后的生物量差異。經(jīng)三個(gè)階段變溫處理后，定期觀測(cè)每個(gè)處理組的花芽長(zhǎng)度并記錄，開(kāi)花后記錄每個(gè)處理的首花時(shí)間。

1.3.2 花芽分化過(guò)程的形態(tài)觀察采用石蠟制片法對(duì)球莖頂芽進(jìn)行縱切，切片厚度8～10 μm，番紅-固綠對(duì)染，中性樹(shù)膠封片，Leica DM2000光學(xué)顯微鏡觀察、拍照[10]。

1.3.3 球莖生理生化指標(biāo)測(cè)定參照《植物生理學(xué)研究技術(shù)》[11]中方法，采用蒽酮比色法測(cè)定球莖淀粉、可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量，采用H2O2分解法測(cè)定CAT活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD活性，采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定SOD活性。在變溫處理結(jié)束后，即8月24日取樣，采用酶聯(lián)免疫法測(cè)定球莖IAA、GA含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 21. 0軟件進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性分析，Excel 2010進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 變溫處理對(duì)西紅花球莖生長(zhǎng)的影響

在變溫處理前后，西紅花球莖的生物量在各組變溫處理間及對(duì)照組間均無(wú)顯著差異；花芽長(zhǎng)度在5個(gè)變溫處理組間存在顯著的差異，并以T1處理最長(zhǎng)，它稍高于T2處理，但顯著高于T3、CK1、CK2處理(P<0.05)，而T2、T3、CK1、CK2處理間無(wú)顯著差異(表1)。同時(shí)，在變溫處理后80和110 d時(shí)，各處理組的花芽長(zhǎng)度均表現(xiàn)為T1>T2>CK1>CK2>T3，且T1處理明顯高于其余處理(圖1，A、B)，這與表1的表現(xiàn)一致。同時(shí)，各變溫處理組球莖的首花時(shí)間存在明顯差異(圖1，C-G)，其中T1處理的首花時(shí)間最早(11月5日)，T2和CK1處理次之(11月12日)，T3、CK2處理較晚(11月13日)；T1處理首花時(shí)間比T2和CK1處理早7 d，比T3和CK2處理早8 d?？梢?jiàn)，各組變溫處理均對(duì)西紅花球莖生物量無(wú)顯著影響。T1變溫處理對(duì)花芽的生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用，且在花芽分化過(guò)程中花芽長(zhǎng)度和生長(zhǎng)狀況始終優(yōu)于其他各組，首花時(shí)間比其他處理組早7～8 d;T2組生長(zhǎng)表現(xiàn)與對(duì)照組無(wú)明顯差異；T3組花芽長(zhǎng)度最短，生長(zhǎng)狀況最差，首花時(shí)間最遲，高溫可能對(duì)花芽的生長(zhǎng)具有一定程度的抑制作用，不適宜花芽的分化生長(zhǎng)。

表1 變溫處理后西紅花的球莖生物量和花芽長(zhǎng)度(n=15)

2.2 變溫處理對(duì)西紅花花芽分化過(guò)程中形態(tài)發(fā)育的影響

西紅花從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變到生殖生長(zhǎng)，再到最終完整花序的形成，需要經(jīng)歷一系列形態(tài)發(fā)育過(guò)程。西紅花的花芽分化可為花芽未分化期、花芽分化初期、 花原基分化期、花被原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期等6個(gè)階段。整個(gè)分化過(guò)程大概需要45 d左右，屬于向心型發(fā)育，其中前期分化速度較快，后期分化緩慢[12]。圖2顯示，各變溫處理組西紅花球莖解剖學(xué)觀察結(jié)果表明，5個(gè)處理組間的分化進(jìn)程有明顯差異，不同溫度處理下的西紅花球莖處于不同的花芽分化階段。其中，T1處理組的球莖已處于花芽分化末期，T2、CK1、CK2組正處于花芽分化中期，T3組則處于花芽分化的初期。這表明不同的變溫處理對(duì)西紅花花芽分化產(chǎn)生了不同影響，較低的變溫處理明顯促進(jìn)了西紅花球莖花芽分化進(jìn)程，而過(guò)高的溫度組合則顯著延緩西紅花的花芽分化。

A、B.花芽生長(zhǎng)：A.變溫處理后第80天；B.變溫處理后第110天；C-G.首花時(shí)間[C.11月5日(T1);D、F.11月12日(T2、CK1)；E、G.11月13日(T3 、CK2)]圖1 變溫處理后西紅花的花芽生長(zhǎng)和首花時(shí)間A，B. Flower bud growth：A. The 80th day after variable temperature treatment; B. The 110th day after variable temperature treatment; C-G. First flowering time [C. T1, on November 5; D,F.T2 and CK1, on November 12; E,G. T3 and CK2, on November 13]Fig.1 Flower bud growth and first flowering time of C. sativus treated with variable temperature

GC. 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)錐；OPP. 外輪花被原基；IPP. 內(nèi)輪花被原基；RC. 生殖生長(zhǎng)錐圖2 石蠟切片中西紅花花芽分化的形態(tài)發(fā)育過(guò)程GC. Vegetative growth cone； OPP. Outer perianth primordium； IPP. Inner perianth primordium； RC. Reproductive growth coneFig.2 The morphological development process of flower bud differentiation of Crocus sativus L. in paraffin section

2.3 變溫處理對(duì)西紅花花芽分化過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

首先，淀粉作為西紅花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要貯藏形式之一，在花芽分化期間，只有不斷地被消耗才能維持其正常的生理代謝活動(dòng)[13]。各處理組西紅花球莖的淀粉含量均隨著變溫處理進(jìn)程呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)(圖3，A)。在變溫處理第Ⅰ階段，西紅花球莖淀粉含量在5個(gè)處理組間相接近，無(wú)顯著差異(P>0.05)。在變溫處理第Ⅱ階段，西紅花球莖淀粉含量以T1處理組最高(194.68 mg·g-1)，顯著高于T3處理組合CK1組(P<0.05)，而與T2組合CK2處理無(wú)顯著差異；CK1組淀粉含量最低(164.00 mg·g-1)，并與其他處理組差異顯著。在變溫處理第Ⅲ階段，各處理組球莖的淀粉含量比第Ⅱ階段大幅降低，T1、T2、T3和CK1處理組降幅分別達(dá)到34.1%、27.08%、18.21%和9.96%；球莖淀粉含量以CK1組最高(147.66 mg·g-1)，T1、T2和CK2均與CK1差異顯著，而與T3均無(wú)顯著差異。以上結(jié)果表明西紅花花芽分化期間不同變溫處組間的淀粉消耗量存在差異，T1處理組球莖的淀粉消耗量較大，花芽分化旺盛，而T3處理組球莖淀粉含量降低幅度較小，淀粉代謝活動(dòng)較緩慢，花芽分化慢于其他各組。

同期不同小寫(xiě)字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異(P<0.05)，下同圖3 西紅花花芽分化過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化(n=15)The different lowercase letters within same stage indicate significant differences among treatments at 0.05 level (P < 0.05); the same as belowFig.3 The changes of nutrient contents in corm of Crocus sativus L. during flower bud differentiation (n = 15)

其次，可溶性糖由淀粉降解產(chǎn)生，是西紅花花芽分化過(guò)程中可直接運(yùn)輸與利用的養(yǎng)分形式，為西紅花花芽分化提供了充足的可直接利用的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，對(duì)花芽分化具有積極意義。各處理組西紅花球莖可溶性糖含量隨著變溫處理進(jìn)程均呈現(xiàn)先降后升的變化趨勢(shì)(圖3，B)。在變溫處理第Ⅰ階段，各理組間球莖可溶性糖含量無(wú)顯著差異。在變溫處理第Ⅱ階段，球莖可溶性糖含量在T2處理組大幅下降，顯著低于兩個(gè)對(duì)照組和其余處理組；T1處理組可溶性糖含量相比于第Ⅰ階段稍有下降，顯著高于其余處理組。在變溫處理第Ⅲ階段點(diǎn)，各處理組球莖的可溶性糖含量均比第Ⅱ階段顯著大幅上升，其中T1、T2、T3處理組含量均不同程度高于對(duì)照組CK1和CK2，且T1處理組與兩對(duì)照組均差異顯著，T2、T3處理組均與對(duì)照組CK2差異顯著，T1、T2、T3分別顯著高于CK2組27.5%、5.29%、19.60%。表明變溫處理有利于西紅花球莖可溶性糖的累積，且溫度越低促進(jìn)效果越佳。

再次，可溶性蛋白作為植物器官形態(tài)建成的結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在西紅花花芽分化過(guò)程中不斷積累，各處理組的可溶性蛋白含量隨著變溫處理進(jìn)程均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)(圖3，C)。這是因?yàn)槲骷t花的花芽頂端分生組織在接受成花信號(hào)誘導(dǎo)后，需進(jìn)行大量的成花相關(guān)基因的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄，必然會(huì)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的大量合成。其中，西紅花球莖的可溶性蛋白含量在第Ⅰ階段以CK2組最高，并與T1和T3差異顯著，而與T2和CK1差異不顯著。在第Ⅱ階段，T1～T3組球莖的可溶性蛋白含量均不同程度高于兩個(gè)對(duì)照組，T2處理組顯著高于其余組，T1、T3組也與CK2差異顯著。到第Ⅲ階段，T1～T3組球莖的可溶性蛋白含量仍不同程度高于兩個(gè)對(duì)照組，且均與CK2差異顯著，仍以T2組最高；T1、T2、T3組可溶性蛋白含量分別高于CK1組11.13%、14.34%和3.62%，分別顯著高于CK2組13.91%、17.19%和6.20%。表明變溫處理對(duì)西紅花球莖可溶性蛋白的合成有積極促進(jìn)作用，且T1、T2組變溫設(shè)定更有利于其可溶性蛋白的大量積累。

2.4 變溫處理對(duì)西紅花花芽分化進(jìn)程中球莖抗氧化酶活性的影響

在花芽分化過(guò)程中，各處理組西紅花球莖超氧化物歧化酶(SOD) 活性均在變溫處理的3個(gè)階段中總體呈上升趨勢(shì)；T1和T2處理組SOD活性在3個(gè)階段中始終處于較高水平，并大多高于同期的兩個(gè)對(duì)照組；T3處理組SOD活性始終低于CK1，與CK2相比大多無(wú)顯著差異；在變溫處理第Ⅲ階段，T1和T2處理組SOD活性分別比CK1顯著增加11.14%、6.23%，分別比CK2顯著增加15.50%、10.39%(圖4，A)。可見(jiàn)，T1、T2變溫處理有利于增強(qiáng)花芽分化過(guò)程中西紅花球莖SOD活性。

同時(shí)，西紅花球莖過(guò)氧化物酶(POD)活性在變溫處理的3個(gè)階段也均呈逐漸上升趨勢(shì)；T1處理組POD活性在第Ⅰ、Ⅲ階段均高于兩個(gè)對(duì)照組，在第Ⅱ階段顯著高于CK2，稍高于CK1；T2處理組POD活性始終不同程度地高于兩個(gè)對(duì)照組，但僅在第Ⅲ階段顯著與CK2差異達(dá)到顯著水平； T3處理組POD活性始終與兩個(gè)對(duì)照組無(wú)顯著差異；T1和T2處理組POD活性在第Ⅲ階段分別比CK1顯著增加20.06%、1.61%，分別比CK2顯著增加31.10%、10.95%(圖4，B)。這表明T1、T2變溫處理能顯著提高花芽分化過(guò)程中西紅花球莖POD活性，且T1處理效果比T2處理更佳。

圖4 西紅花花芽分化過(guò)程中球莖抗氧化酶活性的變化Fig.4 Changes of antioxidant enzyme activities in corm of Crocus sativus L. during flower bud differentiation

另外，西紅花球莖過(guò)氧化氫酶(CAT)活性在花芽分化過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。T1處理組CAT活性在第Ⅰ階段稍高于T3組，而顯著高于其他各處理組，在第Ⅱ階段顯著高于T3組，而與其他各處理組無(wú)顯著差異，在第Ⅲ階段與各處理組均無(wú)顯著差異(圖4，C)。以上結(jié)果表明僅T1變溫處理在初期對(duì)西紅花球莖CAT活性有顯著促進(jìn)作用，而在中后期各處理組對(duì)CAT活性均無(wú)顯著影響。

2.5 變溫處理對(duì)西紅花花芽分化進(jìn)程中內(nèi)源激素含量的影響

首先，各處理組西紅花球莖IAA含量隨著花芽分化進(jìn)程基本呈現(xiàn)先上升再下降的變化趨勢(shì)，且各處理組間存在顯著差異(圖5，A)。其中，在第Ⅰ階段，T1～T3處理組球莖IAA含量均不同程度地低于兩個(gè)對(duì)照組，T2和T3處理組降幅達(dá)顯著水平。在第Ⅱ階段，T1處理組的IAA含量顯著低于兩個(gè)對(duì)照組，T2處理組IAA含量稍高于CK1，顯著高于CK2，T3處理組IAA含量顯著高于兩個(gè)對(duì)照組；此時(shí)，T3處理組IAA含量(40.17 μg·g-1)比CK2顯著提高26.2%，而T1處理組(28.35 μg·g-1)則比CK2顯著降低11.12%。在第Ⅲ階段，各處理組IAA含量比第Ⅰ、Ⅱ階段大幅降低，其表現(xiàn)與第Ⅱ階段相似，T1處理(11.59 μg·g-1)顯著低于CK1，T2處理與兩對(duì)照組無(wú)顯著差異，T3處理(22.09 μg·g-1)則顯著高于兩個(gè)對(duì)照組。目前普遍認(rèn)為低濃度的IAA是植物花芽分化所必須的，因此IAA濃度的降低一定程度反映了休眠的解除與花芽分化的開(kāi)始。

圖5 西紅花花芽分化過(guò)程中球莖內(nèi)源激素含量的變化Fig.5 The changes of endogenous hormone contents in corm of Crocus sativus L. during flower bud differentiation

其次，各處理組西紅花球莖GA含量隨著花芽分化進(jìn)程整體呈逐漸下降趨勢(shì)。其中，在第Ⅰ階段，T1處理球莖GA含量顯著低于對(duì)照和其余變溫處理，T2處理顯著低于CK1，與CK2無(wú)顯著差異，T3處理則與兩對(duì)照均無(wú)顯著差異；在第Ⅱ階段，T1處理GA含量仍低于其他處理組且大多達(dá)到顯著水平，T2處理顯著高于其他處理， T3處理則與兩對(duì)照組無(wú)顯著差異；在第Ⅲ階段，各處理組GA含量間均無(wú)顯著差異。說(shuō)明不同處理組第Ⅲ階段的溫度設(shè)定對(duì)內(nèi)源GA含量無(wú)顯著影響，而各組內(nèi)源GA含量最終趨于一致。

3 討 論

3.1 變溫處理下西紅花花芽形態(tài)和分化進(jìn)程的變化

西紅花能否正常開(kāi)花與球莖重量有著密切的關(guān)系[14]。本研究選用了重量在18 g左右大小均一的球莖，球莖重量在變溫處理前后不同處理組間均無(wú)顯著差異，但花芽長(zhǎng)度在處理后兩次測(cè)定中均以T1處理最長(zhǎng)，T3處理最短，且兩者之間存在顯著性差異。同時(shí)，不同處理組球莖首花時(shí)間的觀測(cè)結(jié)果顯示，T1處理首花時(shí)間比T2和CK1早7 d，比T3和CK2早8 d，而且T1和T2處理的花瓣更大，柱頭的長(zhǎng)度、色澤均優(yōu)于其他各組。另外，花芽分化作為西紅花球莖從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵階段，其好壞直接影響后續(xù)的開(kāi)花率及柱頭產(chǎn)量[15]。本研究采用傳統(tǒng)石蠟切片法，在同一階段隨機(jī)取樣觀察其花芽分化情況，發(fā)現(xiàn)T1處理組已進(jìn)入雌蕊原基分化期，而T3處理組還處于花芽分化初期，T1處理的花芽分化進(jìn)程先于其他各組。可見(jiàn)，適宜的變溫處理可使西紅花球莖內(nèi)部的生理生化進(jìn)程加快，有利于打破西紅花的休眠狀態(tài)，提早進(jìn)行花芽分化和開(kāi)花；而且，低溫處理組合更有利于花芽分化的進(jìn)行，而相對(duì)高溫處理會(huì)延緩花芽分化進(jìn)程。

3.2 變溫處理下西紅花球莖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量與花芽分化的關(guān)系

西紅花球莖內(nèi)部貯藏著淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白等主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。淀粉和可溶性糖是鱗莖內(nèi)較為重要的結(jié)構(gòu)或能量物質(zhì)，其含量的高低在一定程度上能反映植物體內(nèi)可利用態(tài)物質(zhì)和能量的供應(yīng)狀態(tài)[16]?？扇苄缘鞍着c植物生長(zhǎng)發(fā)育，尤其是花芽分化與發(fā)育有著密切的聯(lián)系[17]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在休眠期進(jìn)行西紅花球莖的變溫貯藏，會(huì)顯著影響其淀粉、可溶性糖以及蛋白質(zhì)含量的變化，其中T1處理可顯著促進(jìn)淀粉的降解，并相應(yīng)促進(jìn)可溶性糖及蛋白質(zhì)的積累；而T3處理的球莖內(nèi)淀粉降解較少，相應(yīng)的可溶性糖及蛋白質(zhì)含量的積累量也較低。因此，相對(duì)于T2、T3、CK1以及CK2處理，T1變溫設(shè)置更有利于西紅花球莖內(nèi)可溶性糖和蛋白質(zhì)的合成和積累。

3.3 變溫處理下西紅花抗氧化酶活性與花芽分化的關(guān)系

植物在正常代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生基態(tài)氧和H2O2，而H2O2含量的提高對(duì)于植物休眠的解除具有促進(jìn)作用，SOD、CAT、POD是植物細(xì)胞內(nèi)主要的抗氧化酶，通常認(rèn)為SOD在植物細(xì)胞內(nèi)主要將超氧化物催化分解為基態(tài)氧和H2O2，而CAT、POD又可消除H2O2，使細(xì)胞內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生與消除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)[17]。在西紅花花芽分化過(guò)程中，球莖內(nèi)SOD、CAT、POD活性總體呈不斷增強(qiáng)狀態(tài)，表明較高活力的SOD、CAT、POD可更好地維持細(xì)胞內(nèi)氧自由基濃度的平衡，保護(hù)花芽頂端分生組織免受活性氧的毒害作用，使花芽分化得以順利有序進(jìn)行。同時(shí)，SOD與植物抗逆性有密切關(guān)系，POD為西紅花球莖進(jìn)入休眠的重要影響因子，而SOD、CAT對(duì)球莖休眠解除的調(diào)控作用更為明顯[18]。在本研究中，西紅花球莖內(nèi)SOD和CAT活性在變溫處理期間有較大的增幅，其中T1處理的SOD、CAT活性增幅最大，T3處理的SOD、CAT以及POD活性及增幅較低，表明較低變溫處理(T1、T2)可以提高球莖內(nèi)SOD、CAT及POD活性，從而更好地維持植株體內(nèi)的超氧自由基濃度的平衡，促進(jìn)花芽的分化，而高溫變溫處理(T3)則一定程度上抑制了相關(guān)酶活性，不利于花芽分化。

3.4 變溫處理下西紅花內(nèi)源激素水平與花芽分化的關(guān)系

植物內(nèi)源激素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid，IAA)和赤霉素(GA)在植物開(kāi)花與結(jié)果、成熟與衰老、休眠與萌發(fā)及細(xì)胞的分裂與莖組織的伸長(zhǎng)等方面起著至關(guān)重要的調(diào)控作用[19]。在球根花卉中，植物激素是球根休眠和花芽分化的關(guān)鍵誘導(dǎo)因子之一，具有調(diào)控花芽分化起始的作用。有研究表明，IAA、GA有利于細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)，一定量的IAA、GA的積累有利于打破球莖的休眠狀態(tài)進(jìn)入葉原基分化階段，低濃度的IAA和GA是花芽分化所必須的[20]。在本研究中，通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)西紅花不同階段球莖內(nèi)IAA含量的變化，發(fā)現(xiàn)在花芽分化過(guò)程中，IAA含量先有小幅增加再降低，而不同變溫處理組間IAA和GA含量存在顯著差異。以往的研究表明，低濃度的IAA和GA可促進(jìn)花芽分化，高濃度則會(huì)抑制開(kāi)花。在本研究中，高溫處理(T3)組球莖IAA和GA含量普遍偏高，而低溫處理(T1)組IAA和GA含量均低于CK，且結(jié)合花芽長(zhǎng)度測(cè)量及頂芽切片觀察可知，T1處理的花芽發(fā)育均早于其他個(gè)處理組。這表明T1的溫度設(shè)置更有利于打破西紅花球莖休眠，更有利于調(diào)節(jié)球莖內(nèi)源激素含量至適宜開(kāi)花的生理水平，從而推進(jìn)花芽分化進(jìn)程，提早花芽分化及開(kāi)花。

綜上所述，適宜的變溫處理組合可有效地促進(jìn)西紅花的生長(zhǎng)發(fā)育，有利于西紅花打破休眠，提前進(jìn)行花芽分化。花芽分化是一個(gè)復(fù)雜的生理生化和形態(tài)變化過(guò)程，環(huán)境溫度的變化會(huì)使得球莖內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素變化產(chǎn)生相應(yīng)的改變。變溫處理結(jié)果表明，調(diào)控環(huán)境溫度能有效地調(diào)控西紅花花芽分化的起始與時(shí)間長(zhǎng)短，外界環(huán)境因子的改變也可間接調(diào)節(jié)球莖內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抗氧化酶及植物激素的合成與運(yùn)輸，從而影響植物的休眠和花芽分化，最終調(diào)控花芽分化和開(kāi)花。適宜的變溫處理組合(20 ℃-25 ℃-20 ℃)有利于實(shí)現(xiàn)西紅花提早花芽分化的需求、優(yōu)化室內(nèi)培育技術(shù)、縮短室內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間，為更快更好地培育西紅花提供了理論依據(jù)。在今后的研究中還需結(jié)合分子生物學(xué)，進(jìn)一步從基因水平上解析西紅花成花機(jī)制的本質(zhì)。