不同生境冷蒿花期激素动态及对成花的影响

徐振朋，宛 涛*，蔡 萍，孟 超，李倩倩

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.锡林郭勒职业学院，内蒙古 锡林浩特 026000；3.水利部牧区水利科学研究所，内蒙古 呼和浩特 010020)



不同生境冷蒿花期激素动态及对成花的影响

徐振朋1，宛 涛1*，蔡 萍2，孟 超3，李倩倩1

(1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010019；2.锡林郭勒职业学院，内蒙古 锡林浩特 026000；3.水利部牧区水利科学研究所，内蒙古 呼和浩特 010020)

以典型草原与荒漠草原冷蒿植株为供试材料，在花期内测定不同居群冷蒿营养枝、生殖枝内源激素吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)含量的动态变化。结果表明：在花期发育过程锡林浩特市与鄂托克旗冷蒿中IAA、A9.BA、GA3含量变化均差异显著。其中三者的浓度关系为：GA3>IAA>ABA。两试验区进入花期内源ABA浓度都呈上升趋势，可以确定其对冷蒿而言是促进成花的激素。IAA与GA3进入花期总体呈下降的趋势，表明二者对于成花具有抑制作用。内源激素比例分析表明，两试验区ABA/IAA和ABA/GA3比值进入花期呈上升的趋势，到盛开期达到顶峰，之后迅速降低，反映出激素的平衡对于其成花亦起着重要的调控作用。

冷蒿；内源激素；成花机理

开花是高等植物生活史上的一个复杂的生殖发育过程。即有外在的环境因素，又有内在的生理因素。按Geothe的观点〔1〕，花是变态枝条，植物经过一段时间的营养生长后，当体内的营养物质积累到一定的程度，就会对诱导开花的自身因素与外界因素产生应答。在一定外界因子的诱导下，营养型的顶端分生组织属性逐步改变，成为花序分生组织。茎尖分生组织或侧芽分生组织从营养生长向生殖生长的转变。此时植物则进入成花决定态，进而完成花的发育。

有关植物内源激素在花芽分化中的作用有很多研究成果〔2-5〕，但关于冷蒿(Artemisia frigida)在花期中间内源激素的动态变化还未见报道。本试验拟从冷蒿花期内源激素的变化规律入手，选取内蒙古2个典型气候区，即典型草原和荒漠草原冷蒿为供试材料，分别对其各阶段营养枝与生殖枝内源激素(GA3、IAA、ABA)的变化动态进行定量测定。分析内源激素变化与花芽分化的关系，探论冷蒿内源激素可能导致其成花的机理。为掌握不同气候区冷蒿花芽分化的生理基础，进一步建立外源协同调控机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本实验的样地分为两部分，一个位于内蒙古中部典型草原的锡林郭勒盟锡林浩特市；另一个位于内蒙古西部荒漠草原的鄂托克旗。

锡林郭勒盟锡林浩特市位于北纬43.92287°，东经115.96356°，属于北温带大陆性气候，海拔高度大约在1000-1300m左右。栗钙土表层为栗色或暗栗色的腐殖质；夏季温凉且较为短促，日差较大，年平均最高气温10.6℃-10.8℃最低气温-3.14℃左右，年平均降水量219.5-219.7mm，年蒸发量在1108.0mm。属于典型草原类型。

鄂尔多斯市鄂托克旗位于北纬39.13137°，东经107.92810°，属于温带大陆性季风气候，海拔高度大约在1450-1550m左右。沙壤土土壤质地较轻；日照十分丰富，四季变化明显，无霜期短，年平均最高气温16.03℃-16.05℃，最低气温-1.42℃左右，年降水量在244.1-244.3mm，年蒸发量在2451.1mm，属于荒漠草原类型。

1.2 试验方法

1.2.1 采样

在两个试验区内选择具有代表性的冷蒿居群，根据冷蒿花的发育外部形态的建成，将冷蒿花期发育大体分为四个时期，即为露色期(Ⅰ)、初开期(Ⅱ)、盛开期(Ⅲ)、始衰期(Ⅳ)。每个时期标定生长状态大致相同的冷蒿30株，进行随机取样，获取冷蒿生殖枝和营养枝的样品，每份样品1kg，3次重复。每次重复内的样品充分混合，四分法取样。

1.2.2 制样

参照吴姗，骆耀平,的方法〔6〕，准确称取10g冷蒿样品，液氮速度冷冻并研磨成粉末，加入100ml预冷的甲醇(100%)，研磨成匀浆，4℃冷藏箱中浸提过夜。次日搅拌、过滤，收集残渣分3次加入预冷的甲醇(80%)，4℃下以3500r/min离心8min。合并上清液，加入1/2体积石油醚萃取3次，保留水相。水相在45℃下用旋转蒸发器蒸发，蒸发后的溶液用0.1mol/ml盐酸调节pH至2.8-3.0，再加入1/2乙酸乙酯萃取3次，合并酯相用旋转蒸发器于40℃条件下蒸干。用10ml甲醇(100%)定容，微孔滤膜过滤，为供试液待HPLC分析。

1.2.3 内源激素的测定

冷蒿内源激素采用HPLC方法进行测定〔7〕。色谱仪：Agilent 1100 series高效液相色谱仪、VWD紫外光检测器。色谱柱：反相色谱柱(4.6mm×300mm)C18柱。流动相：甲醇∶1.8%乙酸∶水(30∶50∶20)；柱温，35℃；检测波长，254nm；流速，1.0mL/min；进样时间，30min。

1.3 数据分析

采用SAS(9.0版)及Microsoft Office Excel 2007软件处理。

2 结果分析

2.1 两试验区冷蒿开花进程观察

冷蒿的花为头状花序半球形，在茎上部排列成总状或圆锥状。由于两试验区生境及气候条件的不同，在锡林浩特市与鄂托克旗冷蒿开花期的出现时间及花期发育时间阶段存在明显的不同。在锡林浩特8月上旬至9月中旬为冷蒿的开花期；而在鄂托克旗7月中旬到8月下旬为冷蒿的开花期。其中根据花的形态学与解剖学研究结果，将其花的生长过程大体分为4个阶段，即露色期(Ⅰ)、初开期(Ⅱ)、盛开期(Ⅲ)、始衰期(Ⅳ)，见表1。在露色期，花蕾雏形聚出黄色花冠穗状排列，萼片开裂花瓣露出花蕾呈现蓬松状。初开期，花瓣展开，内层花瓣松开露出花心。盛开期，内层花瓣展开雄蕊完全露出。始衰期，外层花瓣失水，花粉成熟散落，花落瓣伴随萎蔫、焦边、褪色，此后慢慢的结束整个花期的发育过程。

表1 两试验区冷蒿花期发育进程

2.2 两试验区冷蒿花期枝条内源激素的动态变化

2.2.1 吲哚乙酸(IAA)含量的动态变化

两试验区冷蒿IAA质量摩尔浓度的变化情况见图1所示。由方差分析得出锡林浩特市与鄂托克旗冷蒿之间的IAA浓度存在显著差异(p<0.05)，而试验区营养枝与生殖枝差异不显著(p>0.05)。其中，锡林浩特冷蒿IAA的浓度显著高于鄂托克旗。锡林浩特冷蒿IAA的浓度营养枝呈现先下降后上升，当到达盛开期后又下降，呈现反复波动态势。而生殖枝的浓度从露色期开始一直处于下降的状态，到盛开期达到最低值158.68ng/gFW之后进入始衰期开始缓慢上升。鄂托克旗冷蒿营养枝浓度从露色期到盛开期一直呈下降趋势，到盛开期达到最低值73.78ng/gFW，其生殖枝IAA的含量成下降趋势，综述上可见由于生境及气候的不同各时期营养枝与生殖枝的变化不尽相同，但是总体的变化趋势相同当，即进入花期IAA呈下降的趋势，且两试验区到盛开期IAA的浓度均达到最低值。

图1 试验区冷蒿开花过程内源IAA含量的动态变化Fig.1 Test Area Changes hormones IAA contents of Artemisia frigid during the flowering stage

2.2.2 赤霉素(GA3)含量的动态变化

两试验区冷蒿GA3质量摩尔浓度的变化情况见图2所示。两试验区冷蒿营养枝与生殖枝之间的GA3的浓度差异不显著(p>0.05)。而不同生境之间的GA3的浓度差异显著(p<0.05)。其变化较为明显且存在差异，锡林浩特市在露色期营养枝GA3的含量高于生殖期，之后生殖枝与营养枝的变化趋同，但生殖枝的GA3浓度在初开期后始终高于营养枝的浓度。锡林浩特市冷蒿营养枝与生殖枝GA3的浓度在盛开期达到最高值分别为932.39ng/gFW，988.43ng/gFW。鄂托克旗冷蒿营养枝与生殖枝变化趋同，整个花期GA3的浓度成下降的趋势。但营养枝的浓度总高于生殖枝的浓度，在露色期枝条的浓度达到最高值,857.64ng/gFW，820.11ng/gFW到始衰期达到最低分别为397.56ng/gFW，378.19ng/gFW。

图2 试验区冷蒿开花过程内源GA3含量的动态变化
Fig.2 Test Area Changes hormones GA3contents of Artemisia frigid during the flowering stage

Ⅰ.露色期；Ⅱ.初开期；Ⅲ.盛开期；Ⅳ.始衰期
Ⅰ.Bud occurring color；Ⅱ.Begin opening；Ⅲ.Blooming；Ⅳ.Begin senescence

2.2.3 脱落酸(ABA)含量的动态变化

由图3可以看出，两试验区冷蒿营养枝与生殖枝ABA的变化态势与IAA和GA3截然不同。其中两试验区ABA的浓度存在显著的差异(p<0.05)，鄂托克旗ABA的浓度显著高于锡林浩特市ABA的浓度。试验区中营养枝与生殖枝存在显著差异(p<0.05)。锡林浩特ABA的浓度在露色期，营养枝的含量高于生殖枝。之后的生长过程生殖枝的含量总高于营养枝并且变化显著,到达盛开期的时候营养枝与生殖枝达到最大值分别为46.93ng/gFW,100.07ng/gFW。

图3 两试验区冷蒿开花过程内源GA3含量的动态变化
Fig.3 Test Area Changes hormones GA3contents of Artemisia frigid during the flowering stage

Ⅰ.露色期；Ⅱ.初开期；Ⅲ.盛开期；Ⅳ.始衰期
Ⅰ. Bud occurring color；Ⅱ. Begin opening；Ⅲ.Blooming；Ⅳ.Begin senescence

而鄂托克旗营养枝与生殖枝的浓度存在显著差异，其中生殖枝GA3的浓度显著高于营养枝。但二者有一个共同的变化趋势，即在冷蒿盛开期的时候它们的营养枝与生殖枝ABA的浓度都达到最大值分别为25.68ng/gFW，51.23ng/gFW。说明在花期的发育过程中，植物先进行营养生长当达到一定的界限后，进入生殖生长，其中ABA起到调控的作用，在盛开期ABA的浓度达到最大。

2.3 两试验区冷蒿内源激素平衡的关系

由图4可以看出锡林浩特与鄂托克旗冷蒿ABA/GA3与ABA/IAA的比值变化趋势大体相同，都在露色期的时候二者达到最低值，到盛开期的时候下降到最高值，之后进入始衰期的时候比值下降。其中，两试验区ABA/GA3的变化大体相同，鄂托克旗的变化明显但二者到盛开期的时候都达到最大比例，之后有所下降。而两试验区ABA/IAA变化存在上下的浮动，但二者到达盛开期最大，之后急剧下降，相对来说鄂托克旗的变化显著。

图4 两试验区冷蒿开花过程内源激素平的变化
Fig.4 Two Test Area Changes hormones balance of Artemisia frigid during the flowering stage

Ⅰ.露色期；Ⅱ.初开期；Ⅲ.盛开期；Ⅳ.始衰期
I. Bud occurring color；II. Begin opening；III. Blooming；IV. Begin senescence

3 讨论

3.1 生长素水平与成花的关系

人们很早就开始研究生长素(IAA)在成花过程中的作用，最早的探索是对凤梨的成花的影响，发现其是一种促进成花的激素〔8〕。但随着研究植物花芽分化与生长素之间关系的深入，生长素对于花芽分化的影响，看法存在不同一直以来存在争议。一种观点认为生长素可能是花芽形成的促进因子〔9〕，而王世平等人的研究认为正在发育的花芽中IAA含量高，在成花或果实发育时期IAA含量降低，IAA抑制成花的激素〔10〕。研究表明生长素对于花芽的分化可能起到抑制作用。本试验研究发现，锡林浩特冷蒿在进入露色期后营养枝与生殖枝IAA的浓度呈现一种互补的趋势，即当营养枝浓度增加时其生殖枝的浓度会下降，鄂托克旗冷蒿营养枝与生殖枝IAA的浓度在盛开期左右也有明显的变化，可以看出IAA对于冷蒿花芽的调控作用表现明显。由于高水平的IAA活化了养分的运输，锡林浩特市和鄂托克旗冷蒿进入花期IAA的浓度总体呈下降的趋势，到达盛开期的时候两试验区的浓度都不同程度的降到了最低值，由此分析可以认为,IAA对冷蒿而言是一种抑制成花的内源激素。

3.2 赤霉素水平与成花的关系

研究表明年际气候波动影响着植物的开花及生长，然而植物的响应格局可能会因物种及原生境的差异而有所不同〔11〕。GA3易受外部环境的影响，通过对两试验区的GA3浓度的跟踪测定，发现两试验区冷蒿GA3的浓度变化最为显著其上下的波动性最大。在花期不同形态建成，两试验区浓度表现出了不同的变化趋势，而两试验区的营养枝与生殖枝的变化上下浮动较小。由于所处条件的不同，变化的反应不同充分的说明了GA3在冷蒿植株的体内，对于调控气候环境的平衡起到显著的作用。试验结果显示其对花芽的影响表现出了阶段性，林晓东研究表明，GA3最大的抑花效应在芽发端的初期，此时GA3的浓度可能有利于花芽由营养状态向生殖状态转变之后逐渐转弱〔12〕。而锡林浩特市由于受到气温、不规则降水、长日照等因素影响，冷蒿GA3浓度变化与林晓东研究结论相同，即花芽分化前GA3含量减少是分化所必须的，进入盛开期后花器官发育明显，GA3对其有促进作用。

然而，关于GA3对于植物成花的影响，人们更多研究表明赤霉素对成花有抑制作用。尤其是果树及木本植物花的发生具有更为明显抑制作用。梁武元等研究中发现,低浓度的GA3有利于花芽的分化，反之则对花芽的分化有抑制作用〔13〕；赵晓菊等对长春花的GA3进行研究发现，进入花期GA3摩尔浓度大幅度的下降，表明GA3对花芽分化具有抑制作用，从而延缓开花〔14〕。本实验发现，鄂托克旗冷蒿营养枝与生殖枝的GA3的浓度变化趋势相同，即进入花期枝条的GA3浓度始终成下降的趋势，低的GA3浓度有利于成花说明其是一种抑制成花的激素。综上可以看出气候条件对于内源激素GA3的影响比较明显，两试验区GA3所起的作用不同，可能由于所处时期的不同，导致内源GA3的变化不尽相同，进而对于冷蒿成花的反应存在不同。

3.3 脱落酸水平与成花的关系

ABA在各种逆境下，能够使植物孔关闭，从而降低蒸腾，这是其重要的生理效应之一〔15〕。营养生长的停顿或暂时停止是植物花芽分化的基础条件，脱落酸可明显地造成营养生长的停止。然而关于ABA浓度对于成花的反应表明，其对于植物成花具有诱导作用。在诱导期可能促进花芽分化，在形态分化期可能有利于花芽的形态建成。一般认为ABA可诱导短日植物开花，一方面同赤霉素拮抗，使分化组织有适宜的生长速度有利成花。与此同时，诱导休眠抑制成花。曹尚银等研究苹果花芽孕育过程中内源激素的变化时,认为在苹果花芽孕育过程中,ABA含量高对成花有促进作用，反之，则抑制成花〔16〕。任桂杰等在对棉花的研究中却指出，内源ABA含量升高有利于棉花的花芽分化〔17〕。本实验结果可以看出，锡林浩特市和鄂托克旗冷蒿花期营养枝中ABA含量显著的低于生殖枝，期生殖枝变化明显，营养枝的变化浮动不大。但两试验区ABA整体体的变化相同，即进入花期成上升的趋势，到始衰期的时候下降，因此ABA对冷蒿成花具有促进作用，所以对冷蒿而言ABA是一种促进成花的激素。

3.4 激素平衡与成花的关系

植物的花芽分化是一个复杂的过程，内源激素对花芽分化的作用，不仅取决于单一的激素，而且依赖于内源激素的动态平衡。不同含量、不同比例的激素作用的结果，就会产生一种平衡状态。正是这种平衡状态，控制着核酸、蛋白质、及可溶性糖等物质的代谢，从而对植物的花芽分化进行调整〔18〕。在讨论冷蒿激素对花芽分化的影响时，不仅要考虑激素的绝对的含量，也要考虑各激素间的平衡对于冷蒿花芽分化的影响，平衡关系对其生长发育的调节作用显得更为重要。研究表明，花芽孕育是各种激素在时间、空间上相互作用产生的综合效果，调控花芽分化取决于促进开花和抑制开花这两种激素的平衡〔19〕。因此本试验分析两试验区ABA/IAA和ABA/GA3比值的变化。结果发现锡林浩特与鄂托克旗两种比例变化显著，且鄂托克旗表现的更加明显上下浮动比较大，说明激素间的平衡调节其生境和气候条件起到重要的影响作用。王玉华等对大樱桃花芽分化的研究发现ABA/IAA、ABA/GA3值的增加，有利于花芽的形成〔20〕。本试验通过对于冷蒿ABA/IAA、ABA/GA3比值的分析得出两试验区的二者的比值整体成上升的趋势，到达盛开期达到顶峰，之后成下降的趋势。这与王玉华、曹尚银等研究的相同。充分说明ABA/IAA、ABA/GA3比值对于冷蒿的成花具有促进的作用。

4 结论

综上分析得出，由于长年形成的气候条件及土壤类型的不同，导致锡林浩特市的冷蒿比鄂托克旗的冷蒿晚进入花期，大约晚半个月左右，最终导致各激素的浓度变化存在差异。通过对两试验区的IAA、GA3、ABA的浓度进行测定，得出ABA对于冷蒿而言是一种促进成花的内源激素，而GA3与IAA对其而言是抑制成花的激素，结合ABA/IAA、ABA/GA3比值说明，二者在两试验区的比值成上升的趋势，表明对于冷蒿成花来说激素间的平衡起着相当重要的作用，他们的平衡对于其成花很主要。对于冷蒿内源激素的平衡问题可以肯定，将会成今后新的研究热点，这方面研究的进一步深入，必将对其生理学、营养学的发展起到积极的推动作用。

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The Influence of Flower Hormone Dynamic and into Flowers in Artemisia frigida in Different Habitats

LI Qian-qian1，WAN Tao1*,CAI Ping2,MENG Chao3，XU Zhen-peng1

(1.Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China；2.Xilingol Vocational College, Xilinhaohe 026000，China；3.Institute of Water Resources for Pasturing Area, Ministry of Water Resources,Hohhot,010020,china)

Experiments were conducted by typical grassland and desert grassland，the change of hormones contents during vegetative shoots、flowering branch in different groups of Artemisia frigida including three hormones,IAA,GA3and ABA.The results show that: During the development process of flowering, the content of IAA、ABA、GA3was distinct differences from Xilinhot and Etuokeqi. The concentration relationship of GA3、IAA and ABA was GA3>IAA>ABA. Into two experimental areas, during the flowering, the concentration of ABA was increasing. It was contributed to flower formation of Artemisia frigida Overall, during the flowering, the concentration of IAA and GA3was decreasing, it inhibited flower formation. The analysis shows that the proportion of contents-ABA/IAA and ABA/ GA3was increasing in the period of flowering and peaking in the blooming period. Then, it was dropped swiftly. Results that：The balance of contents played an important role in flowering formation.

Artemisia frigida；Endogenous hormones；flower mechanism

Q

A

2095—5952(2015)01—0028—07

2015-01-04

徐振明(1988-)，男，内蒙古赤峰市人，主要从事牧草种质资源方面的科研工作。

内蒙古自然科学基金，2012MS0420，2012MS0410。

宛涛wantao425@sohu.com