（蔬菜学专业论文）大白菜抽薹过程中叶色转变机理初探.pdf

摘要 摘要 大白菜( b r a s s i cc a m p e s s t r i s 三s s p p e k i n e n s i s ) 属于二年生蔬菜作物，需要经历一个低温阶 段才能顺利完成发育转变。大白菜为种子春化型植物，萌动的种子即可感受低温完成春化， 进而抽薹开花。培育适宜种植、具有强冬性的耐抽薹品种，已成为亟待解决的问题。 大白菜通过春化到抽薹开花其间表现出一叶色转变过程，叶色转变后就会现蕾进而抽薹 开花，在弱冬性品种上的表现尤为突出。本研究以不同冬性的大白菜品种为材料，从激素、 色素含量变化和蛋白质组分变化研究大白菜抽薹过程发生叶色转变的生理机制，同时利用拟 南芥基因同源序列克隆大白菜a p l 基因片段，运用r t - - p c r 进行不同冬性品种叶色转变过 程中a p l 基冈表达分析，探讨叶色转变可能分子机制。主要结果如下： 1 不同冬性的大白菜品种抽薹过程中色素含量变化不同，其中强冬性品种叶绿素a 、叶 绿素b 、类胡萝卜素的峰值均出现在花茎分化期，最低值出现在花芽分化期。而中等、弱冬 性品种三种色素的峰值均出现在叶色转变后的花茎伸长期，最低值出现在花茎分化期。抽薹 过程中卅绿素( a b ) 的比值在叶色转变期为最高。 2 不同冬性的大白菜品种抽薹过程中i a a 均出现两个峰值，分别在花芽分化期和叶色转 变期。g a 3 、a b a 的含量在大白菜抽薹前夕的叶色转变期达到峰值，同时在叶色转变期冬性 越强的品种i a a 、g a 3 的含量越低。而a b a 的表现则相反，说明人白菜抽釜前夕激素有一 临界浓度。达到此浓度则促进抽薹开花。而且i a a 的增加于大白菜花芽分化是有利的。 3 不同冬性的大白菜抽薹过程中可溶性蛋白质表达水平不同，其中分子量约为5 1 k d 的 蛋白的表达量最大，其在不同冬性材料的各个发育阶段表达，而随着冬性的增强其表达量逐 渐降低。另外分子量约为7 7 k d 的蛋白质在弱冬性品种、中等冬性品种凯丰一号的各时期均 有表达，而此蛋白在中等冬性品种东农9 0 5 与强冬性品种的花芽分化期表达，在花茎分化期 消失，之后在叶色转变期再次出现，并且表达量增加，到花茎伸长期时义消失。 4 根据拟南芥基因同源序列克隆到6 条大白菜a p l 基因序列片段，片段长度均为3 7 2 b p 左右，其外显子编码的氨基酸序列相同，共编码3 1 个氨基酸。只是内含子长度相互间有差 异。序列分析表明，所得到的6 条大白菜a p l 基因序列同其它植物的a p l 基因具有很高的同 源性，进一步证实a p l 基因具有高度保守性。 5 a p l 基因在不同冬性大白菜品种抽薹过程中表达趋势一致，营养生长期表达量很小， 随着发育的进行，其表达量逐渐升高，表现为：花茎伸长期 叶色转变期 花茎分化期 花 芽分化期 营养生长期，同时发现在叶色转变期表现为一拐点，即此时期a p l 基冈的表达量 较之前一时期增加的幅度较大，这一现象在强冬性品种中表现的比较明显。进一步证实a p l 基因是一个控制花序分生组织特征的基因，控制花序分生组织向花分生组织的转变。 关键词：大白菜；抽薹；叶色；生理机制；a p l 基因 a b s t r a c t t h ei n i t i a lr e s e a r c ho fm e c h a n i s mo f t r a n s i t i o no f l e a fc o l o ri nt h eb o l t i n gp r o c e s so fc h i n e s ec a b b a g e a b s t r a c t c h i n e s ec a b b a g e ( b r a s s i ec a m p e s s t r i s 三s s p p e k i n e n s i s ) a r eb i e n n i a lv e g e t a b l ec r o p s ，i tn e e d s t 0g ot h r o u g hac o l ds t a g et oc o m p l e t et h et r a n s i t i o no fi t sd e v e l o p m e n ts u c c e s s f u l l y b r a s s i c a r a p a b e l o n g st o t h et y p eo fp l a n tt h es e e do fw h i c hn e e d sv e r n a l i z a t i o n ，g e r m i m a t e ds e e d sc o u l d r e s p o n s et ot h el o w - t e m p e r a t u r et oc o m p l e t ev e r n a l i z a t i o n b r e e ds t r o n gw i n t e rs p e c i e sw h i c hi s a p p r o p r i a t et og r o wa n db o l t i n gr e s i s t a n t , h a sb e c o m et h eu r g e n tp r o b l e m s b r a s s i c a r a p a s h o w st r a n s i t i o no fl e a fc o l o rd u r i n gt h ep e r i o df r o mv e r n a l i z a t i o nt ob o l t ，t h e n i tw i l la p p e a rb u da n db l o o m t h i sp h e n o m e n o na p p e a r sm o r ef r e q u e n ti ne a s yb o l t i n gs p e c i e s i n p r e s e n ts t u d y ，w eu s ed i f f e r e n tw i n t e rb r a s s c a r a p a a sm a t e r i a l s ，s t u d yt h ep h y s i o l o g i c a lb a s i so f t r a n s i t i o no fl e a fc o l o ri nt h eb o l t i n gp r o c e s so fb r a s s i c a r a p a b yt h ec h a n g eo fd i f f e r e n t h o r m o n e s ，p i g m e n tc o n t e n ta n dt h ec o m p o s i t i o no fp r o t e i n a tt h es a m et i m e ，u s i n gh o m o l o g o u s s e q u e n c e so fa r a b i d o p s i sw ec l o n e dt h ea p ig e n e ，a n da n a l y z et h ee x p r e s s i o no f a p lg e n ei nt h e p r o c e s so ft r a n s i t i o no fl e a fc o l o ri nd i f f e r e n tb o l t i n gr e s i s t a n ts p e c i e sb yr t p c r ，d i c u s st h e p r o b a b l ym o l e c u l a rm e c h a n i s m so fl e a fc o l o rc h a n g ew i t hav i e wt op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sf o r s e l e c t i n gt h es t r o n gw i n t e rs p e c i e s m a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 d i f f e r e n tw i n t e rs p e c i e so fc h i n e s ec a b b a g eh a dad i f f e r e n tc h a n g eo fp i g m e n tc o n t e n ti n t h ep r o c e s so fb o l t i n g t h ep e a k so fc h l o r o p h y l l 氐c h l o r o p h y l lb ，a n dc a r o t e n o i d so fa n t i - b o l t i n g s p e c i e sw e r ef o u n di n t h ed i f f e r e n t i a t i o np e r i o ds t e m ，t h em i n i m u mv a l u ew a sf o u n di nt h e d i f f e r e n t i a t i o np e r i o do fb u d m o r e o v e r ，t h ec o n t e n to ft h r e ep i g m e n ti nt h es t r o n g e s tw i n t e rs p e c i e s w a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h eo t h e rt w ow i n t e rs p e c i e sf r o mt h eb e g i n n i n go fd i f f e r e n t i a t e p e r i o do fs t e m t h er a t i oo fc h l o r o p h y l lat oc h l o r o p h y l lbi nt h eb o l t i n gp r o c e s sw a sh i g h e s ti nt h e p e r i o do fl e a fc o l o rc h a n g e w ei n f e r r e dt h a tt h e r ew a ss o m er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h er a t i oa n dt h e c o l o rc h a n g e 2 i nt h ep r o c e s so fb o l t i n g ，d i f f e r e n tw i n t e rv a r i e t i e sh a dt w op e a k so fi a aw h i c hw e r ei nt h e d i f f e r e n t i a t ep e r i o do fb u da n dt h ep e r i o do fl e a fc o l o rc h a n g er e s p e c t i v e l y w ea l s of o u n dt h a t t h es t r o n g e rw i n t e rs p e c i e s ，t h el o w e rl a a , g a 3c o n t e n ti nt h ep e r i o do fc o l o rc h a n g e ，h o w e v e r , a b aw a so p p o s i t e i ti n d i c a t e dt h a tt h e r ew a sac r i t i c a lc o n c e r n t r a t i o nb e f o r et h eb o l t i n go f b r a s s i c a r a p a ，i tw o u l dp r o m o t eb o l tw h e nt h ec o n c e r n t r a t i o nr e a c h e di t 。 3 t h ee x p r e s s i o nl e v e lo fs o l u a b l e p r o t e i n w a sd i f f e r e n ti nd i f f e r e n tw i n t e rv a r i e t i e so f i i i b r a s s i e a r a p a 。a m o n gt h o s ep r o t e i n st h eo n ew h o s em o l e c u l a rw e i g h tw a sa b o u t5 1k dh a da h i g h e s te x p r e s s i o nl e v e l i te x p r e s s e di nt h es a m ed e v e l o p m e n tp e r i o do f d i f f e r e n t ew i n t e rm a t e r i a l s ， a n dt h el e v e lw a sr e d u c e dg r a d u a l l y w i t ht h es t r e n g t h e n i n go fi t sw i n t e r i na d d i t i o n ，t h ep r o t e i n w h o s em o l e c u l a rw e i g h tw a sa b o u t7 7 k dw a se x p r e s s e di ne v e r yp e r i o do fe a s yb o l t i n gv a r i e t i e s ， b u ti tf r i s te x p r e s s e di nt h ed i f f e r e n t i a t ep e r i o do fn e u t r a l a n da n t i b o l t i n gv a r i e t i e s ，t h e ni t d i s a p p e a r e di nt h ed i f f e r e n t i a t ep e r i o do f s t e m i ta p p e a r e da g a i ni nt h ep e r i o do fl e a fc o l o rc h a n g e a n dh a dah i g h e re x p r e s s i o nl e v e l ，t h e nd i s p e a r e di nt h ee l o n g a t i o np e r i o do fs t e m 4 w ec l o n e d10c h i n e s ec a b b a g ea p lg e n es e q u e n c ef r a g m e n t sw h o s el e n g t hw e r ea l la b o u t 3 7 2 b p b a s e do nt h eh o m o l o g o u sg e n es e q u e n c e so fa r a b i d o p s i s t h e i re x o n se n c o d e st h e s a m e a m i m oa c i ds e q u e n c ea n de n c o d e s31a a ，t h e r ei so n l ys o m ed i f f e r e n ti nt h el e n g t ho f t h e i ri n t r o n s s e q u e n c ea n a l y s i ss h o w e dt h a tt h eg a i n e d10a p lg e n es e q u e n c e sh a dah i g hh o m o l o g yw i t ha p l g e n eo fo t h e rp l a n t s a p lg e n ei sh i g h l yc o n s e r v e dw a sf u r t h e rc o n f i r m e d i 5 a p lg e n eh a das a m et r e n do fe x p r e s s i o ni nt h eb o l t i n gp r o c e s so fd i f f e r e n tw i n t e rv a r i e t i e s ， i t se x p r e s sl e v e lw a sv e r yl o wi nt h ev e g e t a t i v ep e r i o d ，a n dt h el e v e lw a si n c r e a s eg r a d u a l l yw i t h t h eb l o o m i n gp e r i o d i ts h o w e dt h a t ：t h ee l o n g a t i o np e r i o do fs t e m t h ep e r i o do f t r a n s i t i o no fl e a f c 0 1 0 r t h ed i f f e r e n t i a t ep e r i o do fb u d v e g a t a t i v ep e r i o d ，w h i c hf u t h u rc o n f i r m e dt h a ta p ig e n e c o n t o i st h ec h a r a c t e r i s t i co fi n f l o r e s c e n c em e r i s t e ma n dt h et r a n s i t i o no fi n f l o r e s c e n c em e r i s t e mt o f l o w e rm e r i s t e m k e y w o r d s ：c h i n e s ec a b b a g e ；b o l t i n g ；l e a fc o l o r ；p h y s i o l o g i c a lm e c h a n i s m ；a p lg e n e l v p o s t g r a d u a t e ：l ic h u n g a n g s p e c i a l i t y ：h o r t i c u l t u r e s u p e r v i s o r ：z h a n gy a o w e i 学位论文独剖声嚼鞫敝权使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 洼! 垫遗直基他箍墨缱别壹明的：奎拦亘窒l 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我凰工作的同志对本研究所徽的任俦贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：套舞呀 爵期：卅年苫月萝露 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关傈留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分志容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：套齑即1 日期：w 眸钼阳 导师 签名多丛壤巾 翻期：加? 年钿馏日 前言 1 前言 1 1 研究的目的与意义 大白菜( b r a s s i cc a m p e s s t r i sls s p p e k i n e n s i s ) 是起源于我国的主要蔬菜之一，是我国各类 蔬菜中栽培面积最大，栽培历史悠久的一种蔬菜作物。大白菜因其具有产量高、生产成本低、 种植方法简单、耐贮运强，风味佳，又具有较高的营养和药用价值，故受到人民的喜爱。 大白菜是一种喜温、不耐热、不抗严寒的作物，自然驯化形成的栽培种群多适宜在苗期 温度较高( 2 0 2 5 左右) ，结球期较冷凉( 1 2 2 0 ) 条件下生长。因此，在温带地区，尤其是 北方大白菜一般多为秋季种植。然而，近年来随着城乡消费生活水平的提高，人们越来越要 求在每个季节都能吃到新鲜可口、花色品种丰富多样的蔬菜。大白菜的周年栽培和供应受到 生产和消费者的高度重视。因此，春夏大白菜栽培显得尤为重要。 大白菜抽薹开花是农业生产上的一个重大问题，抽薹开花对于大白菜自身而言关乎其生 殖生长，对于农业生产而言则关乎到生物产量和产品品质。对于以营养器官为产品的大白菜 来说，足够长时间的营养生长是确保产量的前提，即便不以营养器官为产品的物种，适当的 推迟开花，亦于生殖上是有利的。先期抽篓在大白菜的栽培实践上是一个倍受关注的问题。 先期抽薹不仅降低了生物产量，而且影响到产品的品质。抗抽薹育种是大白菜品种的一个重 要的育种目标。 大白菜为种子春化型植物，萌动的种子即可感受低温完成春化，在一定的日照条件下即 可由营养生长转到生殖生长而抽薹开花。在春夏大白菜生产中，前期温度较低，当遇到高温 和长日照时，极利于人白菜的生殖生长而导致未熟抽薹，给生产造成巨人的损失。因此，一 般大白菜品种只适合秋种而不宜春播。大白菜栽培中的未熟抽警问题是我国春季大白菜生产 和高纬度、高海拔地区秋季大白菜生产的主要限制因素。培育适宜春季种植、具有强冬性的 耐抽薹品种，已成为亟待解决的问题。近些年来，不少蔬菜科研工作者对大白菜春化与抽薹特 性进行了研究，并取得较大进展。 本研究主要为探讨不同冬性的大白菜品种抽薹过程中蛋白质、激素、色素的含量差异， 从各种激素、色素含量变化和蛋白质组分变化研究大白菜抽薹过程发生叶色转变的生理机 制，同时利用拟南芥基因同源序列克隆大白菜a p l 基因片段，运用r t p c r 进行不同品种 叶色转变过程中a p l 基因表达分析，探讨叶色转变可能分子机制，以期为选育具有较强冬性 的大白菜品种提供理论依据。 东北农监人学农学硕一 ：学位论文 1 2 文献综述 。2 。1 环境条件对大白菜花芽分化及抽薹的影响 。2 。1 1 温度对大白菜花芽分化及抽薹的影响 大白菜通过赛化的湿度条件，不同的研究者认识不同。一般认为0 1 3 即可满足火白 菜的春化要求。李蹭轩等( 1 9 5 7 ) 研究指出，0 - - 一8 郝能满足春化，在天数相同黠，0 - - 一3 和 6 8 两个处理在春化效果上没有显著差别。奥岩松( 1 9 9 6 ) 认为8 下植株通过春化，其花 芽分化较3 、1 3 开始得早，分化速度快，抽整时间早。也有试验认为，大自菜种子经3 9 春化处理后，花芽分化早，分化速度快，ll 下也可以通过春化，但春化所需时闻相对延长 ( 惠麦侠，2 0 0 2 ) 。大白菜通过春化导致花芽分化乃至抽罄开花是低温水平和低温积累餐共同 圣# 翔的结果。在最适诱导温度以上，当温度水平较低时，需要的低滠积累时间相对缩短，当 温度水平较高时，需要的低温积累时闻也相对较长。不同冬性的大白菜品种花芽分化的早晚 不同，冬性极弱的品种在正常生长的温度下也可能启动花芽分化( 如早黄自) 。 大白菜在进行种子春化处理对，不同的低温处理时闾对花芽分化有缀大影响。闻风英等 ( 2 0 0 i ) 认为延长人工处理时间，有缩短从播种到现蕾所需时间的趋势。史庆馨等( 2 0 0 0 ) 在春 化温度为o 条件下处理结果表明，春化时间的缩短导致了花期的延迟。李曙轩等( 1 9 5 7 ) 指 出，一般大自菜品种需要1 0 天以上的低温处理通过春化阶段，处理时闯越长则花茎抽凄越 快，且花茎长得越高。谭其猛( 1 9 7 9 ) 认为，一般大白菜需要1 4 天左右的低温处理完成春化 作用，处理天数越长则从播种到抽薹所需天数越少。奥岩松( 1 9 9 6 ) 认为对于冬性不同的材料 在同一温度下，花芽分化的始期相差1 2 周，而完成花芽分化过程要相差5 2 0 天，甚至更长。 张德双等( 2 0 0 4 ) 采用0 ，1 5 ，2 0 ，2 5 ，3 0 天5 种不同春化处理天数对5 份大白菜抽麓和开花 的影响进行了研究，结果表明，冬性强的和较强的材料，舂化时间以2 0 天为宜，冬性弱的 材料以1 5 天为佳，冬性强的材料初花天数为5 0 天左右，冬性弱的材料为3 7 天。低温春化 时间过长导致花芽分化过早，对营养生长有一定的抑制作用。对予冬性强弱不同的品种，花 芽分亿差异较大。晚抽薹大白菜品种花芽分化在时问上与一般品种可以相差约2 4 餍。某些 冬性较强的品种，春化处理时间在1 5 天以内不能诱导捶薹，可以看到花芽分化，但是花芽 分化开始得比较晚，且分化速度慢。春化阶段内低温诱导是引起大白菜发育的启动因索，当 春纯蕈不足对可能会发生不完全春化。莒端花芽分化启动以恁，植株识然可以继续感受低温， 直到积累到一定量时才通过春化。低温的积累可以是一个不连续的过程。 温度对花薹生长速度有显著影响，有关试验表明较低的温度不利于花罄的伸长。有些秋 播大白菜在冬季出现花蕾，但花薹并不明显伸长，主要原因是受低瀛麴制，移栽温室后开始 明显伸长。春大白菜易发生未熟抽薹现象就是由于日温逐渐升高促进了正常花芽分化后花薹 的伸长。据李曙轩等( 1 9 6 4 ) 报道，花芽的分化及抽出要求较高的温度和较长的日照时间。q g u t t o r m s e n 等( 1 9 8 5 ) 经试验得出，1 5 以上的高温条件有刺激植株花茎形成的效粟。 2 1 2 。1 2 光照对大白菜花芽分化及抽薹的影响 大白菜是低温长臼照作物，对促进其花芽分化除前述需要低温条件外，日照的长短也对 花芽有明显的影响。长目照对大白菜成花具有重要作用，感受墨长刺激的是叶片，而最终作 用器官却是茎端分生组织。大白菜对日长的感应，在生殖生长时期可明显地区分为两个不同 的阶段，以花芽分化为孛心，其一是由营养体到生殖器官的分化；其二是生殖器宫的形成。 大白菜在这两个阶段对日长的要求是不同的，从阶段发育理论考虑，低温感应与花芽分化的 早晚有关，而长日感应影响花芽后的抽攫开花。 低温春仡量满足后，光照是影响大白菜花芽分纯及抽薹的关键因子，光照是植物生长发 育中重要的环境因子，不仅提供光合作用所需要的能量，还可提供德物适麻周隔环境进行生 长发育所需要的信息。当光作为环境信号时，它对植物生长发育的影响主要通过光流量和光 质两个方面来起作用( n o z a k it ，1 9 9 7 ) 。不同光质和光周期对植物春化和开花有着不同的影 响，红光可抑制短网植物开花，促进长臼植物开花。远红光可抑制长日植物开花，促进短日 植物开花。暗期利用红光进行闪光处理，则抑制短日植物开花，诱导长日植物开花。 刘舂香( 2 0 0 1 ) 指出长日感应也影响到花芽分化后的抽薹开花进展。奥岩松( 1 9 9 6 ) 认为在 低温处理基础上，长日照对植株的花芽分化和抽越均有促进效应。张风兰等( 1 9 9 6 ) 对易抽薹 大白菜种株苗期的遮光处理试验发现，在花芽分化以前开始遮光对开花的延迟作剧更有效、 而在花芽分化完成以后则作用减小。说明日长不仅对大自菜抽薹开花有影响，两且对花芽分 化也有影响。但是这种对花芽分化的影响是直接的还是由于所创造的短日条件( 光照时间不 足) 导致植栋整个发育阶段推迟，嚣前还不溥楚。p r c s s m a n e 等( 1 9 8 8 ) 指出，在光强减弱时， 抽薹力与花芽分化量减少，当光强相近时，白炽光比荧光形成的开花与抽薹数多。 温度和光周期麸同作用对未熟抽蔓的影响显蒋。奥岩松( 2 0 0 1 ) 等研究发现，长日照相对 于短蜀照可使经种子春化后的犬毒菜品种抽薹期提早6 1 0 d ，长墨照使捶薹期提旱的效应在 晚抽薹性品种上表现的更为明显。完全通过春化的植株，即使在短日条件下，也可发生抽薹。 在低温处理基础上，花芽分化和抽薹并不以长日照为必要条件，但长日条件均促进上述两个 发育过程。因此，长日条件是大自菜抽薹的促进因素，但不是春化抽薹的必要条彳孛。只是春 化量不足时，光周期能起到最的积累作用。史庆馨等( 2 0 0 0 ) 认为春化温度及时间对大白菜的 花期起决定作用，在春化条件相同时，不同的光照强度及时间对花期的影响不同。由比进 ( 1 9 9 1 ) 报道了一个不经低添丽只在严格长墨条件下抽薹开花的- 火白菜品种，长旦照是抽越开 花的必要条件，而低温对抽越开花无促进作用。张伟丽等( 1 9 9 3 ) 也报道了在组培条件下不经 低温两在试管内开花的大白菜。 1 2 1 3 不同白菜品种生殖发育对温光条件的需求 不同白菜品种生殖发育过程中，对温光条件的需求存在着极大的差异。日本学者藤原 ( 1 9 5 9 ) 、香川( 1 9 7 1 ) ，由比进( 1 9 9 1 ) 根据人白菜对温度与翻长的要求将白菜种分为三大类： 即低温要求型，抽獾开花必霈低温，低温条彳譬具备后，长日照麓健进开花；长日要求型，搪 3 东北农业大学农学硕士学位论文 薹开花必需长臼照条 孛，抽薹署花元灌低滠，只霈菠霜照，低温对抽薹开花有或无促进作冀l ； 低温感受型，感受低温后，促进抽甍开花。白菜种不同品种的抽慕开花特性觅表1 1 袭1 1 白菜种不同黼种的抽避开花特性 t a b 。l lb o l t i n gs p e c i a l i 移o f d i f f e r e n tc h i n e s ec a b b a g ev a r i e t i e s 注：a ：不必要b ：必要c ：必要( 要求极高) 苏学军等( 1 9 9 9 ) 也把囱菜不同晶种划成温敏型、光敏楚、中间型或温光互补型和温光型 鬻个类型。 温敏型：这类白菜的抽鉴开花对低温要求严格而对光照反应不敏感，长日照只越抽鉴开 花的健进因素，僵并非抽筵开花的必婴条件，即长日照并不能直接诱导该类植株的抽盛开花。 这个类型酶自菜晶释，多起源予秋季藏爽的温带海洋性气候区。 光敏型：这类品种对低温不敏感或不需低漱春化而在较高温( 1 0 2 5o c ) 下，只要长口照( 临 界墨陡1 4 小器寸) 诱导就能掏罄开花。 中闻型或漏光互牢 型：这类品种对光照、滠度要求较宽，且滚度与光照麓其抽簧开茬有 互补作用，多起源于秋季温度偏高的温带大陆性气候区。这类品种一般1 5 c 以下均能通过春 位，通过舂讫的植株在短匿照或长日照条件均能抽薹开花。 温光型：这类晶种低瀛和高温长屠照均能单独诱导薷l 促进抽蓝开花，多起源于热带或程 热带气候区。 1 2 1 4 其它因素对大白菜花芽分化及抽薹的影晌 大自菜在结球巍抽鍪过程分为球叶熙分纯张花芽的分化。二者对莲座时养分分配盼襄潮 存在蓿竞争关系，一旦两个过程的平衡被打破，则一个过程被促进，另一个过程被抑制，即 这种动态平衡可以调整大白菜檀株的养分分配系数。植株酶营养状况影蛹花芽分化莽l 挫薹， 氮、磷、镩等营养元素的比馕影响植株酶营养生长，一般肥沃的士壤，植株花芽分化零l 接薹 晚，所以栽培中成施用充足的速效性基肥，及时灌溉，迅速形成莲座叶和叶球，使营养器官 生长速度超过花簧豹生长速度，在花釜未弦出翁完戒结球。关于入自菜幼苗的撩龄对低湿复 应的敏感程度看法不尽一致，r m o e 等( 1 9 8 1 ) 研究发现，株龄对抽薹有显著影响，株龄l 一3 周，辫评矗厶低漏处珲能延迟抽藿。幽温度一定时，随着处理初期株龄的增加，开花j l j 延迟， 餐延迟的柩度比较，j 、。p r e s s m a n e 等( 1 9 8 8 ) 指出，较高的校部温度不剩挞蓥开花。 4 前言 1 2 2 大白菜抽薹的生理生化基础 成花过程是一个高度复杂的生理生化和形态发生过程。在一定条件下，植株接受环境信 号，产生信号物质，通过一系列信号传导运输到茎端分生组织，启动成花决定过程的控制基 因，并在许多基因的互作和许多代谢途径的制约下，最后使茎端分生组织成花。这种信号物 质过去称为“开花物质”或者说“成花刺激物”，统称成花物质。主要有激素、蛋白、核酸 和p o d 等物质。 1 2 2 1 内源激素水平变化对成花抽薹的影响 b e m i e r ( 1 9 8 1 ) 研究认为已知的五大类生长激素都与春化作用和成花诱导有着某种联系。 许多需低温春化的植物开花过程中，春化的需求可以部分或全部的被使用赤霉素( g a ) 所替 代，张渭等( 1 9 9 6 ) 指出用赤霉素处理朱通过春化阶段的大白菜，植株可以抽薹开花；处理已 通过春化阶段的大白菜，可以促进植株提前抽薹开花。孙日飞( 1 9 9 9 ) 也得到了相似的结果。 李梅兰( 2 0 0 1 ) 在白菜上试验的结果也表明，无论萌动种子经过低温处理后长成的子叶期幼苗 还是四叶期幼苗，低温处理后的茎尖和叶片g a 含量均比对照明显上升。萌动种子低温处理 后g a 含量比对照高3 倍左右，幼苗经过低温处理后茎尖和叶片较处理前分别增加了1 5 倍 多和7 0 。说明低温处理促进植物内源g a 的生物合成，使植物体内g a 含量明显上升。另 外，春化处理还可以增加g a 合成关键酶的活性( b u mje ，1 9 9 3 ) ，从而提高g a 的含量。 c h a n d l e r ( 1 9 9 6 ) ，d e a n 和o l ( a 等( 2 0 0 1 ) 试验曾证实g a 加快春化过程和低温春化过程是两条 相对独立的途径。m a r i k o o k a 等( 2 0 0 1 ) 发现春化作片j i 不仅是植物成花过程中g a 合成的一个 临界环境诱导因子，而且可以启动植物合成g a 的转换途径。g a 感应开花以及g a 诱导刀 的规律已经被进一步阐明，并且g a 相应的启动子也被证明。 程斐等( 1 9 9 9 ) 对大白菜抽薹和春化反应的研究发现，花芽分化临界期前后生长点的细胞 分裂素( c t k ) 呈现一个高峰。刘志敏等( 2 0 0 1 ) 指出高水平的i a a 对大白菜花芽分化的起始起 促进作用，抽薹性越早的大白菜在花芽分化始期i a a 含量越高，高的i a a i p a 是大白菜花 芽分化的有利条件，越晚抽薹的品种需越高的i a a i p a 值。夏广清，何启伟等( 2 0 0 6 ) 对不同 生态型的大白菜抽釜时内源激素含量的分析表明，冬性越强的品种，抽堇时花茎中的g a 3 、 i a a 含量越低，而a b a 的含量变化正好相反。 柴拉轩认为“开花素”g a s ( 形成茎所必需，长日照或低温下合成) 和“成花素”a b a s ( 形 成花所必需，短日条件下形成) 两者具备时才开花。根据成花因子的复杂性，b e m i e r ( 1 9 9 8 ) 认为“开花素”可能是综合型或复合型，并提出多因子诱导开花学说，以后进一步发展为控 制成花的网状系统模型，即成花受多条相应的途径控制，只要有一条途径畅通，花分化也可 启动。 王淑芬等( 2 0 0 3 ) 研究表明萝卜抽薹开花过程中，内源激素g a 3 和i a a 发生着有规律的 消长，g a 3 在抽薹前夕有一个明显的高峰，而i a a 含量在花芽分化及抽薹时明显增加。 5 东北农业火学农学硕十学位论文 1 2 2 2 多胺水平变化对成花抽薹的影响 2 0 世纪8 0 年代以来对多胺的研究结果表明，多胺及其酚类结合物质酚酞胺在植物开花过 程中有调节作用。许多研究证实，多胺调节着植物的性成熟、花芽形成、花器分化、性别分 化和雌雄可育性。多胺的这种调节作用可能是通过对基因表达和某些特异蛋白质合成的调节 而形成的。也就是说多胺的大量合成，促进开花基因表达，导致特异蛋白质合成，从而形成 花原基。在这一系列的生理变化中，任何影响多胺生物合成和积累的冈素都会影响花芽的形 成和分化。关于大白菜成花过程中多胺的变化，徐泽安( 2 0 0 2 ) 认为。大白菜在花芽分化之前、 花茎发育期和花茎伸长期，多胺总量均增加。程斐等的研究也指出花芽分化临界期前后生长 点的多胺呈现一个高峰。由此可知多胺对大白菜花芽分化的起始和花茎发育或抽出起促进作 用。 1 2 2 3 春化抽薹过程核酸和蛋白质的变化 大量的生理生化研究表明，春化过程中植物体内各种小分子物质大幅度增加，如维生素 c 、可溶性糖和脯氨酸等，这可能是春化过程中由以糖的氧化过程为主转为以核酸代谢和以蛋 白质代谢为主的原因，但外源引入这些物质并未促进花芽分化。b e m i e r 和c h o u a r d 等( 1 9 8 1 ) 对冬小麦春化研究的结果证明，低温可以加速冬小麦的核酸代谢过程，随着春化天数的增加， 核酸总量及r n a 、d n a 含量明显增加而且有某些特殊的m r n a 出现，这说明核酸代谢和低 温诱导之间存在密切的关系。s a r h a n 和d a o u s t ( 1 9 7 5 ) 发现低温处理小麦后其可溶性r n a 及 核糖体r n a 提高，在处理3 0 5 0 天期间发现有新的m r n a 出现。另外在低温诱导过程中有 新的特异蛋白质的产生。任江萍等( 1 9 9 9 ) 发现了冬小麦春化过程中有多种特异蛋白质的诱导 合成，这些蛋白质的分子量约为1 7 k d ，2 2 k d ，2 7 k d ，3 8 k d 及5 l k d 。奥岩松( 1 9 9 7 ) 发现在 春化阶段大白菜体内有两种特异蛋白质的出现。李梅兰等( 2 0 0 1 ) 研究发现，春化诱导白菜植 株产生了一种分子量为5 8 k d 的特异蛋白质，同时也使一种蛋白质消失。这可能与春化基因 的表达有关，还可能与核酸和蛋白质代谢相关。 1 2 2 4 碳氮比假说 碳水化合物和氮素的供应，始终是植物成花代谢的前提和基础，忽视这一点而去讨论花 芽的诱导是不可能的。所以植物体内含碳物与含氮物的比例，决定了植物是生长还是成花。 当体内含碳量不足或含氮量不足，苹果不能成花，番茄成花量减少或是不开、不结实，只有 当碳氮化合物含量均充足时，枝叶的生长量达到一定水平时，才能止常开花结实。对于种子 春化型的种类，山崎( 1 9 4 3 ) 在关于剥离胚的春化作用研究中证实了单独的胚不会出现低温处 理的效果，而只有同胚乳和糖在一起才能产生效果。苏联克鲁日林( 1 9 6 1 ) 研究表明，甘蓝幼 苗在2 3 的温度下春化2 0 3 0 d 后，蔗糖含擐大为增加，氨基酸含带存春化4 0 d 后亦有昕增 加。而当在2 0 下的温度条件下，花器开始形成时，蔗糖含量迅速下降，臼由氨基酸含量也 6 前言 稍有降低。k a t o 。t ( 1 9 9 8 ) 的试验报导，花椰菜花芽分化前后，茎部碳水化合物和氮素化合 物含量，随生育期的推进而增加，尤其可溶性糖分显著增加，花芽分化时碳水化合物和氮素 化合物的含量达最大值，以后随花芽的发育减少。 gk l e b s 提出开花的c n 比例理论，认为促进开花的因素并不是某些类型物质的绝对含 量，而是一其含量的比例。当糖类物质含量多于含氮化合物时，植株便开花：反之则植株不 开花或开花延迟。但是并不是所有植物都符合c n 比例学说，至今还没有充分的理由能证明 c n 比值能普遍地影响成花。目前对大白菜春化的研究主要集中在大白菜抽薹早晚及春化特 性和光周期特性上。对春化的机理及其调控尚缺乏系统的研究。 1 2 2 5 其它化学物质对大白菜成花抽薹的影响 大量的研究已阐明低温春化作用也会引起植物体内某些酶活性和成分的变化， o a k s ( 1 9 7 2 ) 、凌俊和林振武等( 1 9 9 3 ) 、张恩和( 1 9 9 8 ) 发现硝酸还原酶活性( n r ) 在春化过程中 升高，徐继( 1 9 9 4 ) 、尹均等( 2 0 0 2 ) 发现过氧化物酶( p o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、抗坏血酸过 氧化物酶( a s a p o d ) 和酷酶( e s t ) ，超氧化物歧化酶等活性和组分在春化过程中发生变化。 其中某些酶活性在低温的下增强或减弱，无法和花芽分化联系起来，这些变化只能说明是低 温作用的结果。 李季伦( 1 9 8 0 ) 、阙月美等( 1 9 9 0 ) 研究发现，在高等植物体内普遍存在一种微量生理活性 物质玉米赤霉烯酮( z e n ) ，随后实验表明z e n 在植物的成花诱导和开花过程中均可能起重 要调控作用。s e o n gk i h e o l ( 2 0 0 3 ) 认为三唑的外用可延迟抽薹开花。p r e s s m a ne 等( 1 9 8 6 ) 研究 表明大白菜移栽前后，丁酰肼的施用可减少未熟抽薹现象的发生。 1 2 3 大白菜抽薹性状的遗传规律研究 大白菜先期抽薹问题的最为经济有效的解决手段是选育适宜的晚抽蓝品种。如果清楚了 耐抽薹性遗传规律，就可避免选育过程中的盲目性。程斐等( 1 9 9 8 ) 利用晚抽薹和早抽墓大白 菜自交不亲和系构建了p 1 、p 2 、f l 、f 2 、b c l 、b c 2 6 个世代，估算出抽薹期的广义遗传力和 狭义遗传力分别为引5 和6 2 8 ，认为对抽篁期性状进行早代选择是有效的，这与余刚俊等 ( 1 9 9 6 ) 的研究结果基本一致。表明该性状受环境因素影响小，晚抽薹的表现型与基因型相关 程度大，亲本能够较稳定地将其晚抽薹性遗传给以后的各个世代。因此，在早代就可以通过 对植株的表型选择而比较正确地判断其基因型，在育种工作中可以采用系谱法和混合选择的 方法。1 9 9 9 年程斐又对大白菜抽薹性状的遗传规律进行了较为详细的分析，