薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中礦質(zhì)元素動(dòng)態(tài)變化

薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中礦質(zhì)元素動(dòng)態(tài)變化

花芽分化是通過(guò)瓜類蔬菜形成高品質(zhì)花芽的先決條件。它也是提高生產(chǎn)力和品質(zhì)的重要因素之一。因此研究作物的花芽分化規(guī)律,實(shí)現(xiàn)對(duì)作物花芽分化的調(diào)控,對(duì)于提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)具有十分重要的意義。園藝作物的花芽分化是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程,礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在作物的花芽分化過(guò)程中起很大的作用,前人對(duì)果樹(shù)花芽分化過(guò)程中礦質(zhì)元素的變化做了相關(guān)研究,結(jié)果表明多種礦質(zhì)元素,包括N、P、K、Ca等均在花芽分化過(guò)程中起作用。但是有關(guān)薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中體內(nèi)礦質(zhì)元素的含量和動(dòng)態(tài)變化的研究尚少,并且關(guān)于薄皮甜瓜花芽分化的各階段何種礦質(zhì)元素對(duì)花芽分化起主要促進(jìn)作用也還不明確。另外,對(duì)于C/N與薄皮甜瓜花芽分化之間的關(guān)系還未見(jiàn)報(bào)道。本研究在對(duì)薄皮甜瓜花芽分化的時(shí)間、分化過(guò)程及花芽形態(tài)詳細(xì)觀察的基礎(chǔ)上,測(cè)定花芽分化期間葉片中6種礦質(zhì)元素的動(dòng)態(tài)變化,為進(jìn)一步了解薄皮甜瓜花芽分化的生理基礎(chǔ)、制定合理的栽培管理措施提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1植株葉片的取樣、化學(xué)計(jì)量供試薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品種為玉美人,取自中國(guó)長(zhǎng)春市蜜世界西甜瓜研究所。試驗(yàn)于2006年3~5月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科研基地節(jié)能型日光溫室中進(jìn)行。3月15日在育苗溫室中播種,于3月18日(生理分化期)、3月21日(花芽分化始期)、3月31日(花萼原基分化期)、4月8日(花冠裂片原基分化期)、4月16日(雄蕊原基分化期)、4月22日(雌蕊原基分化期)、4月28日(雌蕊原基分化末期)、5月6日(花芽分化結(jié)束期)上午9時(shí)分別取樣,每次取植株葉片8g,3次重復(fù),最初取子葉,真葉出現(xiàn)后取子葉、第1片真葉和第2片真葉混合樣。為防止葉片失水,取葉后迅速用塑料袋密封,帶回實(shí)驗(yàn)室,用蒸餾水迅速洗凈晾干后,一部分放入105℃的烘箱,殺酶20min后,降至70~80℃烘干至恒重,干燥的葉片研磨,混勻,然后裝入紙袋中保存?zhèn)溆?用于測(cè)定礦質(zhì)元素。另一部分液氮速凍后放入-80℃冰柜中保存?zhèn)溆?用于測(cè)定可溶性總糖和淀粉含量。用濃H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮后,以奈氏試劑比色法測(cè)定植株葉片中全N量,并計(jì)算全N的質(zhì)量百分比;用釩鉬黃比色法測(cè)定全P含量;以原子吸收分光光度法(TAS-986型原子吸收分光光度計(jì))測(cè)定全K、全Ca、全Cu、全Zn含量?？扇苄钥偺怯幂焱y(cè)定,淀粉用酸水解法測(cè)定。根據(jù)總C量(可溶性糖和淀粉)與全N量,計(jì)算C/N。采用Excel軟件作圖分析。2結(jié)果與分析2.1花芽分化過(guò)程中葉片p、ca含量的變化由圖1a可以看出,3月21日之前,即花芽分化的生理分化期,葉片中全N量處于較高的水平,達(dá)4.01%,進(jìn)入花芽形態(tài)分化后,葉片中全N量迅速下降,降至3.15%,3月31日進(jìn)入花萼原基分化后,下降幅度較小,到4月22日進(jìn)入雌蕊原基分化后略有回升,之后保持較穩(wěn)定的水平。3月21日之前,葉片中P的含量急劇下降(圖1b),3月21日進(jìn)入花芽形態(tài)分化后,下降幅度仍然很大,降至9.99mg·g-1,從花萼原基分化期到雌蕊原基分化過(guò)程中葉片P的含量整體呈下降趨勢(shì),但變化幅度不大,4月28日之后,即花芽分化結(jié)束后,葉片中P的含量有所上升。3月21日之前,葉片中K的含量較高,且呈逐漸增加的趨勢(shì),從花萼原基分化期到雄蕊原基分化過(guò)程中葉片K含量呈快速下降的趨勢(shì),且花萼原基分化期葉片K含量降低幅度比較大,4月22日進(jìn)入雌蕊原基分化期后稍有上升,隨后呈大幅度下降的趨勢(shì)。說(shuō)明在花芽形態(tài)分化過(guò)程中,尤其花冠裂片原基分化期,消耗了大量的K,以滿足花芽分化的需要。由圖1c可以看出,葉片中Ca含量在整個(gè)花芽分化過(guò)程中呈上升趨勢(shì),在花芽分化的生理分化期,葉片中Ca含量小幅度上升,花芽分化始期迅速上升,但是從花萼原基分化期到雄蕊原基分化過(guò)程中葉片中Ca含量無(wú)明顯變化,約為1.20mg·g-1。進(jìn)入雌蕊原基分化后,急劇增加。因?yàn)镃a屬于不易移動(dòng)的元素,隨著葉片的成熟,必然累積越來(lái)越多的Ca,但是從花萼原基分化期到雄蕊原基分化過(guò)程中,葉片中Ca含量無(wú)明顯變化,說(shuō)明薄皮甜瓜花芽分化消耗了Ca,Ca可能參與了花芽分化過(guò)程。由圖1d可以看出,3月31日之前,即花萼原基分化期之前,葉片中Cu含量急劇下降,萼片原基分化期下降較緩,隨后呈上升趨勢(shì),雌蕊原基分化結(jié)束后,又大幅度下降。在花芽生理分化期,葉片中Zn含量迅速下降,在花芽分化始期,大幅度上升,花萼原基分化期又有所下降,之后稍有上升,達(dá)到花芽未分化時(shí)的水平,進(jìn)入雌蕊原基分化后開(kāi)始迅速下降,最終低于花芽未分化期葉片中Zn的含量。3月31日,Zn含量最高,達(dá)0.163mg·g-1。2.2花芽分化期全c、n的變化由圖2可以看出,在薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中,葉片中可溶性糖含量先升高再降低,雌蕊原基分化期稍有回升,之后迅速下降,3月31日葉片中的可溶性糖含量最高,達(dá)32.15%。葉片中淀粉含量先呈上升趨勢(shì),直到雄蕊原基分化結(jié)束,并且從花萼原基分化期到雄蕊原基分化期上升幅度較大,之后呈大幅度下降的趨勢(shì),4月22日,葉片中淀粉含量最高,達(dá)29.4%。葉片中全C含量的變化趨勢(shì)和淀粉含量的變化趨勢(shì)相似。由圖3可以看出,3月21日之前,即花芽分化的生理分化期,葉片中C/N緩慢升高,隨著花芽形態(tài)分化的進(jìn)行,C/N呈大幅度上升的趨勢(shì),直到雌蕊原基分化時(shí)C/N下降,花芽分化結(jié)束期C/N則急劇下降。由此表明,高水平的C/N有利于花芽前期形態(tài)分化,而雌蕊原基分化期需要低水平的C/N,雌蕊原基的分化不需要高水平的C/N。3礦質(zhì)元素對(duì)花芽分化的作用試驗(yàn)結(jié)果表明,在薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中,葉片中礦質(zhì)元素對(duì)花芽分化的不同時(shí)期所起的促進(jìn)作用可能不同。薄皮甜瓜花芽生理分化期葉片中的N大量積累,P、K、Cu可能有利于花芽前期的形態(tài)分化,Zn可能有利于花芽后期的形態(tài)分化,Ca參與花芽分化過(guò)程,高水平的C/N有利于花芽前期形態(tài)分化,而雌蕊原基的分化不需要高水平的C/N。本研究表明,薄皮甜瓜花芽生理分化期和形態(tài)分化前期需要消耗大量的P,可能對(duì)花芽分化有很大的促進(jìn)作用。而木奈花芽進(jìn)入形態(tài)分化期后葉片中P含量才開(kāi)始下降。也許P有利于花芽形態(tài)的形成,形態(tài)分化是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程,需要合成大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),P可能參與了此過(guò)程。薄皮甜瓜花芽在形態(tài)分化前期消耗大量的P,可能用于合成大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),為花芽的形態(tài)分化提供能量。K在薄皮甜瓜花萼原基分化前和花冠裂片原基分化期被消耗較多,K可能有利于花芽前期形態(tài)分化。這與K促進(jìn)光合作用、碳水化合物和蛋白質(zhì)的合成等作用密切相關(guān)。但是也有不同的結(jié)論,丁興萃發(fā)現(xiàn)K與竹子花芽分化和開(kāi)花無(wú)直接的關(guān)系,也許是其他元素在此花芽分化中代替了K的作用。已有一些報(bào)道表明,Ca可能參與了一些植物的花芽分化過(guò)程。如Ca參與草莓的花芽分化,更確切地說(shuō)與草莓花序原始體的分化有關(guān)。本試驗(yàn)中得到類似的結(jié)論,即Ca可能參與了薄皮甜瓜的花芽分化,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Ca從花萼原基分化期到雄蕊原基分化期可能起的促進(jìn)作用較大?？赡苁怯捎贑a2+作為花芽形態(tài)分化過(guò)程中的細(xì)胞內(nèi)外的第二信使,激活一系列的靶酶和非酶蛋白,從而觸發(fā)一些細(xì)胞反應(yīng),進(jìn)而調(diào)控花芽分化?？傊?礦質(zhì)元素在不同作物上及花芽分化的不同時(shí)期所起的作用不同,其作用機(jī)理還需進(jìn)一步研究。碳水化合物既是結(jié)構(gòu)物質(zhì)又是能量的提供者,它的積累與花芽分化密切相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,葉片中可溶性糖含量先升高,在形態(tài)分化過(guò)程中降低,說(shuō)明薄皮甜瓜的形態(tài)分化消耗大量的糖分,可見(jiàn),碳水化合物的積累為花芽分化所需。但是芒果和寬皮橘葉片和枝條內(nèi)高含量碳水化合物并不導(dǎo)致花芽分化。因此,并不是碳水化合物的含量越高越有利于花芽分化。植物體內(nèi)含氮化合物與同化糖類含量的比例是決定花芽分化的重要因素之一,C/N的增加會(huì)促進(jìn)植物的生殖生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,一定的C/N是薄皮甜瓜花芽分化所必需的,高水平的C/N有利于花芽前期形態(tài)分化,而雌蕊原基分化則不需要高水平的C/N。銀杏上的研究也得到了類似的結(jié)論。因此,在薄皮甜瓜花芽分化過(guò)程中一定的氮素和碳水化合物都是必需的