周 榮,賀琪馨,陸楚橋
(1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣東 佛山 528000;2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 佛山 528000;3.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所/廣東省園林花卉種質(zhì)創(chuàng)新綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510640)
【研究意義】建蘭(Cymbidiumensifolium)又名四季蘭,是我國(guó)傳統(tǒng)國(guó)蘭之一,每年6—12月可實(shí)現(xiàn)多次開(kāi)花,擁有豐富的葉藝與瓣型品種,花色素雅,花香清新,深受大眾喜愛(ài)[1]。受外界環(huán)境條件與植株生長(zhǎng)狀態(tài)等因素影響,建蘭在生產(chǎn)上存在花期不統(tǒng)一、開(kāi)花品質(zhì)參差不齊等問(wèn)題。栽培管理措施和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理可有效調(diào)控蘭花花期和開(kāi)花品質(zhì),以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求[2-4]。本研究在建蘭不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,研究其對(duì)建蘭開(kāi)花的影響,為精準(zhǔn)調(diào)控建蘭花期提供理論依據(jù)?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】在長(zhǎng)期的進(jìn)化進(jìn)程中,蘭花經(jīng)歷了兩次全基因組復(fù)制事件,導(dǎo)致花發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)模式變化以及亞功能分化,使蘭花進(jìn)化出更適應(yīng)環(huán)境變化的開(kāi)花模式和生長(zhǎng)策略[5-7]。越來(lái)越多的研究從分子水平解析蘭花的花器官發(fā)育分子機(jī)制,先后提出了 “蘭花密碼”、“蘭花花被片同源異型化”(Homeotic orchid tepal,HOT)以及P-code/L-code 等蘭科植物特有的花發(fā)育模式[7-9]。同時(shí),通過(guò)分析外界環(huán)境對(duì)蘭花開(kāi)花調(diào)控的影響,發(fā)現(xiàn)激素信號(hào)在蘭花花發(fā)育過(guò)程中起著重要作用。如Yin 等[10]在兜蘭中研究發(fā)現(xiàn),GA、IAA 和CTKS3 種激素信號(hào)互相調(diào)控開(kāi)花;楊鳳璽等[11]研究發(fā)現(xiàn),6-BA 促進(jìn)花芽分化,GA3提前建蘭花期,但高濃度GA3抑制建蘭開(kāi)花;而復(fù)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控效果優(yōu)于單一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,其中50 mg/L GA3+100 mg/L 6-BA 催花效果最佳,可提前花期9 d。魏韓英等[12]研究表明,GA3+6-BA 可顯著提高建蘭‘鐵骨素心’的成花率,且GA3和6-BA 濃度以200 mg/L 為宜,但隨著6-BA 濃度的增加,其畸形率也隨之升高。何碧珠等[13]研究表明,50 mg/L GA3噴灑處理使墨蘭花期提前,而NAA 處理使墨蘭敗育。黃雪梅[14]指出,100 mg/L GA3+25 mg/L SA 有利于春蘭生殖生長(zhǎng),促進(jìn)其花芽分化與提前開(kāi)花。以上研究均表明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑促進(jìn)蘭花開(kāi)花,不同蘭花品種有其適用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】不同蘭科植物的開(kāi)花特性和對(duì)外界環(huán)境的響應(yīng)差異顯著,目前關(guān)于建蘭花期調(diào)控的研究多集中在溫度、光照和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)其開(kāi)花的影響,但建蘭階段性開(kāi)花需求和相應(yīng)的調(diào)控措施尚未見(jiàn)報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以建蘭品種‘小桃紅’為試驗(yàn)對(duì)象,探究建蘭成花的規(guī)律,研究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)建蘭開(kāi)花的影響,以為精準(zhǔn)調(diào)控建蘭花期、實(shí)現(xiàn)開(kāi)花提前或花期延長(zhǎng)提供技術(shù)參考。
供試驗(yàn)的材料為建蘭品種‘小桃紅’(Cymbidiumensifolium‘Xiao Tao Hong’),選取植株健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的二年生苗,2022 年5 月起栽培于廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所國(guó)蘭種質(zhì)資源溫室大棚,期間溫度控制在20~30 ℃,夜間溫度不低于10 ℃,光照強(qiáng)度為18 000~20 000 lx,相對(duì)濕度為70%~80%。栽培基質(zhì)為樹(shù)皮、沙石和碎磚塊混合物,使用直徑15 cm的塑料盆(底部及盆側(cè)具小孔,以保證透氣性),置于60 cm 高的鐵絲網(wǎng)床上常規(guī)管理。
1.2.1 建蘭花芽分化發(fā)育形態(tài)觀察 2022 年6 月起,每隔3 d 選取二年生植株飽滿假鱗莖下生長(zhǎng)良好的側(cè)芽3~5 個(gè),剝掉3~5 層外苞片后,置于體視顯微鏡下進(jìn)一步解剖觀察建蘭花芽分化發(fā)育特點(diǎn),3 次重復(fù)。
1.2.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理 根據(jù)建蘭花芽分化發(fā)育特點(diǎn)分別于建蘭分化前期(2022 年4 月5 日)、花芽快速發(fā)育期(2022 年7 月24 日)和排鈴期(2022 年9 月11 日)噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。
分化前期:根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果配置100~200 mg/L 6-BA、50~100 mg/L GA3、25~75 mg/L NAA、5~10 mg/L CH4N2O 和50~100 mg/L 3%赤霉酸乳油的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合溶液,共7 個(gè)處理,每個(gè)處理5 盆,每盆7~8 株,3 次重復(fù),以清水(CK)作為對(duì)照(表1)。
表1 建蘭分化前期植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(mg/L)處理Table 1 Plant growth regulator treatments for predifferentiation of Cymbidium ensufolium (mg/L)
花芽快速發(fā)育期:根據(jù)建蘭分化前期試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步優(yōu)化植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合,配置100~150 mg/L 6-BA、50~100 mg/L GA3、25~75 mg/L NAA、5~10 mg/L CH4N2O 的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合溶液,共7 個(gè)處理,每個(gè)處理5 盆,每盆7~8 株,3 次重復(fù),以清水(CK)作為對(duì)照(表2)。
表2 建蘭花芽快速發(fā)育期植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(mg/L)處理Table 2 Plant growth regulator treatments during rapid development of flower buds of Cymbidium ensufolium (mg/L)
排鈴期:分別配置1(T1)、10(T2)、100(T3)、1 000(T4)μmol/L 硫代硫酸銀(STS)溶液,以清水作為對(duì)照(CK),每個(gè)處理5 盆,3 個(gè)重復(fù)。
以上各處理,每盆配置200~250 mL 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑溶液,現(xiàn)配現(xiàn)用,噴施植株根部至盆底出水,每隔7 d 處理1 次,共處理3 次。
觀測(cè)并測(cè)定各處理組初花期、盛花期、單花花期、單枝花期、花序長(zhǎng)度、花枝長(zhǎng)度、花序比例、開(kāi)花數(shù)和花朵直徑。
初花期(d):處理結(jié)束后至單枝第1 朵花開(kāi)放
盛花期(d):處理結(jié)束后至單枝50%以上花朵開(kāi)放
單花花期(d):處理結(jié)束后每一朵花開(kāi)放所經(jīng)歷的時(shí)間
單枝花期(d):處理結(jié)束后單枝花枝上全部花朵開(kāi)放
花序長(zhǎng)度(cm):花枝上從第1 朵花梗到最后1 朵花梗的長(zhǎng)度
花枝長(zhǎng)度(cm):花枝基部至花尖端之間的距離
花序比例(%):花序長(zhǎng)度與花枝長(zhǎng)度的百分比比值
開(kāi)花數(shù)(朵):?jiǎn)沃ㄖ﹂_(kāi)放的花朵數(shù)量
花朵直徑(cm):花朵盛開(kāi)時(shí)的長(zhǎng)度
試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理,利用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行方差分析。
建蘭在6—12 月可持續(xù)多次開(kāi)花,潛伏芽從成花啟動(dòng)到實(shí)現(xiàn)開(kāi)花經(jīng)歷時(shí)間約1 個(gè)月。解剖建蘭花芽發(fā)現(xiàn),建蘭成花過(guò)程可分為分化前期、花芽分化發(fā)育初期、花芽快速發(fā)育期、花梗伸長(zhǎng)期、排鈴期、開(kāi)花期6 個(gè)時(shí)期。成花啟動(dòng)前,建蘭處于分化前期,芽體外觀高度小于1 cm,內(nèi)部生長(zhǎng)錐呈扁平狀,苞片緊密包裹著生長(zhǎng)錐(圖1A、G);成花啟動(dòng)后,扁平狀生長(zhǎng)錐凸起,花器官原基快速分化(7 d 左右),花器官雛形出現(xiàn)且緊密貼合,將其定義為花芽分化發(fā)育初期,此時(shí)花芽高度約2~3 cm(圖1B、H);14 d 后進(jìn)入花芽快速發(fā)育期,花芽高度約9 cm,花器官進(jìn)一步發(fā)育,唇瓣出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)、花器官之間出現(xiàn)空腔,小花變鼓(圖1C、I);20 d 后進(jìn)入花梗伸長(zhǎng)期,花序從苞片中伸出,花芽高度22 cm 左右,花器官進(jìn)一步發(fā)育,瓣片伸長(zhǎng)發(fā)育,合蕊柱發(fā)育緩慢(圖1D、J);26 d 后進(jìn)入排鈴期,花枝高度27 cm 左右,成熟小花脫逐漸離花軸呈橫向排列,花器官發(fā)育成熟、顯色完成,合蕊柱顯著伸長(zhǎng)(圖1E、K);30 d后建蘭開(kāi)花(圖1F、L)。
圖1 建蘭花分化發(fā)育Fig.1 Flower differentiation and development of Cymbidium ensufolium
2.2.1 分化前期 建蘭分化前期噴施不同濃度6-BA、GA3、NAA、CH4N2O 和3%赤霉酸乳油植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合后,結(jié)果(表3)顯示,除T6處理外,其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理均可有效提前建蘭花期。T5 處理開(kāi)花最早,花期提前33.03 d。在開(kāi)花品質(zhì)方面,T6 處理可抑制建蘭生長(zhǎng)發(fā)育,導(dǎo)致其葉片黃化凋落,植株無(wú)法成花,可能與高濃度赤霉素乳油長(zhǎng)時(shí)間附著在植株表面從而影響其正常生長(zhǎng)有關(guān);T1 處理花枝長(zhǎng)度最短,比對(duì)照縮短8.8 cm,其他處理花枝長(zhǎng)度與對(duì)照相比無(wú)明顯差異;植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可降低建蘭花序比例,使花朵排列緊湊,T2 處理花序比例最短,比對(duì)照縮短17.17%;T4 處理開(kāi)花數(shù)最多,比對(duì)照增加1.75 朵;T5 處理,花朵直徑最大,比對(duì)照增加1.14 cm。
表3 分化前期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)建蘭花期和開(kāi)花品質(zhì)的影響Table 3 Effects of spraying of plant growth regulators on flowering periods and flowering quality at pre-differentiation of Cymbidium ensufolium
2.2.2 花芽快速發(fā)育期 建蘭花芽快速發(fā)育期噴施6-BA、GA3、NAA 和CH4N2O 不同濃度植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合后,結(jié)果(表4)發(fā)現(xiàn),所有處理均可提前建蘭花期,其中T4 處理花期最早、提前8.30 d;在開(kāi)花品質(zhì)方面,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理會(huì)降低花枝長(zhǎng)度和花序比例,減少開(kāi)花數(shù),對(duì)花朵直徑影響不大。
表4 花芽快速發(fā)育期噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)建蘭花期和開(kāi)花品質(zhì)的影響Table 4 Effects of spraying of plant growth regulator on the flowering periods and flowering quality of Cymbidium ensufolium during the rapid development of flower buds
建蘭單枝花開(kāi)放持續(xù)期約為3 周,不同植株間開(kāi)花時(shí)間并不一致,通過(guò)STS 延長(zhǎng)建蘭盆花花期有利于提高建蘭觀賞價(jià)值。建蘭排鈴期噴施不同濃度的STS 溶液后,試驗(yàn)結(jié)果顯示,STS 對(duì)建蘭的初花期、盛花期和單枝花期影響并不顯著,但可以延長(zhǎng)其單花花期。T3(100 μmol/L STS)處理下,單花花期為21.83 d,效果最好,與對(duì)照相比延長(zhǎng)了3.83 d。當(dāng)STS 適施用濃度達(dá)1 000 μmol/L 時(shí),延長(zhǎng)花期的效果減弱,甚至出現(xiàn)抑制作用,單花花期及單枝花期減少(表5)。
表5 STS 對(duì)建蘭開(kāi)花持續(xù)期的影響Table 5 Effects on the duration of flowering of Cymbidium ensufolium
研究蘭花花芽分化發(fā)育過(guò)程,有利于掌握蘭花的成花規(guī)律,從而開(kāi)展精準(zhǔn)花期調(diào)控。眾多蘭花成花規(guī)律已見(jiàn)報(bào)道,包括蝴蝶蘭、卡特蘭、寒蘭、墨蘭、雜交蘭等,蘭花成花大致可分為分化前期、花序原基分化期、小花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱及花粉塊分化期6 個(gè)時(shí)期[15-20]。本研究發(fā)現(xiàn),建蘭按照花序到小花、萼片到合蕊柱的順序進(jìn)行分化發(fā)育,即從下往上、由外至內(nèi)的分化發(fā)育過(guò)程。本研究更多關(guān)注建蘭整體花分化發(fā)育進(jìn)程,未涉及細(xì)微的細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化,因此劃分時(shí)期與其他研究有一定區(qū)別;將建蘭成花過(guò)程分為分化前期、花芽分化初期、花芽快速發(fā)育期、花梗伸長(zhǎng)期、排鈴期、開(kāi)花期6 個(gè)時(shí)期。建蘭潛伏芽從成花啟動(dòng)到實(shí)現(xiàn)開(kāi)花約需1 個(gè)月,7—9 月是建蘭集中開(kāi)花期,但開(kāi)花時(shí)間不統(tǒng)一、觀賞期短,因此植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑成為調(diào)控建蘭花期的必要手段。
植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)蘭花開(kāi)花的調(diào)控效果,因種類(lèi)、濃度以及植株?duì)I養(yǎng)水平的差異而不同,除單一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑外,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合同樣能發(fā)揮協(xié)同調(diào)控蘭花開(kāi)花的作用[21-23]。不適宜的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度會(huì)導(dǎo)致花芽敗育、開(kāi)花畸形[24],本研究結(jié)果表明,花芽分化前期噴施150 mg/L 6-BA+50 mg/L NAA +10 mg/L CH4N2O+100 mg/L 3%赤霉酸乳油可抑制建蘭生長(zhǎng)發(fā)育,導(dǎo)致建蘭葉片黃化凋落、植株衰敗,而降低3%赤霉酸乳油濃度后,可有效促進(jìn)建蘭開(kāi)花,說(shuō)明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度過(guò)高會(huì)抑制蘭花開(kāi)花。前人研究證實(shí),高溫下施用200 mg/L GA3和200 mg/L 6-BA 可提高建蘭‘鐵骨素心’的成花率,使花期提前7 d[12],這與本研究中建蘭分化前期結(jié)果相似,說(shuō)明合理的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比能夠提前花期。
分析2 次植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),分化前期植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理可顯著提前建蘭花期,花期均提前約1個(gè)月,但對(duì)建蘭開(kāi)花品質(zhì)影響不一致;在花芽快速發(fā)育期,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可促進(jìn)建蘭開(kāi)花1 周左右,降低花枝長(zhǎng)度與開(kāi)花數(shù)。兩個(gè)時(shí)期植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理效果不同,除與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合有關(guān)之外,可能與兩個(gè)時(shí)期下建蘭花芽對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的敏感度及成花需求不同有關(guān),這與卡特蘭中不同時(shí)期進(jìn)行不同溫度處理后出現(xiàn)不同調(diào)控效果相似[25]。
硫代硫酸銀(STS)作為乙烯拮抗劑被廣泛應(yīng)用于花卉保鮮[26]。本試驗(yàn)探究了STS 對(duì)建蘭開(kāi)花持續(xù)期的影響,結(jié)果顯示STS 對(duì)建蘭的初花期、盛花期和單枝花期影響不顯著,對(duì)單花花期具有延長(zhǎng)效果,且在一定范圍內(nèi),STS 濃度越高延長(zhǎng)單花花期效果越好,當(dāng)濃度達(dá)到1 000 μmol/L時(shí)延長(zhǎng)花期效果減弱。
本研究以建蘭品種‘小桃紅’為試驗(yàn)材料,研究建蘭花芽分化發(fā)育特點(diǎn)與不同階段植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控效果。建蘭成花速度快,1 個(gè)月可實(shí)現(xiàn)成花,其花芽分化發(fā)育可分為分化前期、花芽分化發(fā)育初期、花芽快速發(fā)育期、花梗伸長(zhǎng)期、排鈴期、開(kāi)花期6 個(gè)時(shí)期;在分化前期、花芽快速發(fā)育期和排鈴期噴施不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合,發(fā)現(xiàn)建蘭不同生長(zhǎng)階段對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)程度不同,花芽分化前期施用200 mg/L 6-BA+75 mg/L NAA +10 mg/L CH4N2O+50 mg/L 3%赤霉酸乳油可有效提前建蘭花期33.03 d;花芽快速發(fā)育期施用150 mg/L 6-BA+75 mg/L GA3+50 mg/L NAA+10 mg/L CH4N2O 提前花期8.30 d;排鈴期施用100 μmol/L STS延長(zhǎng)建蘭單花花期的效果最好、延長(zhǎng)單花花期3.83 d。