低温胁迫对不同烟苗叶龄花芽分化进程的影响

苏 亮， 王欣亚， 孙俊佳， 孙丽娟， 张世强， 朴世领*

(1.吉林省烟草工业有限责任公司；2.延边大学农学院:吉林 延吉 133002；3.延边农业科学院，吉林 龙井 133400)

低温冷害是导致烟草早花的主要原因之一，也是影响植物地理分布和产量的重要环境因素[1-4]，会抑制植株的生长发育[5]，随着低温持续天数加剧，早花现象开始提前，大大减少了植株叶片数和叶面积，从而影响烟草的品质和产量，产生不利影响[6]。延边地区的气候特点为春季气温低，雨水少，无霜期短，每隔几年烟区便发生早花现象[7]。烟草早花现象是指在正常栽培条件下，植株不能达到品种的株高和叶数的异常现象[8-9]。早花烟草植株生长弱，有效叶片数量明显减少且叶片窄小[8,10-11]。本试验旨在观察烟草花芽分化进程各个阶段及不同叶龄与低温处理时间对早花的影响，拟探明低温环境与烟草早花的关系，研究低温处理下烟草早花机制，为烟草的生产及生态适应性提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料及地点

试验材料为3、6叶龄的吉烟9号，试验地为延边大学农学院实验基地。

1.2 仪器

人工气候箱，体视显微镜(XTL-330C型)，数显恒温水浴锅(HH系列)，高速台式离心机(TGL-16B)，-85 ℃超低温冰箱等。

1.3 试验设计

分别设置 A1、A2为3、6叶龄的吉烟9号， B1、B2、B3的低温处理时间分别为3，6，和9 d，CK为未低温处理的6叶龄吉烟9号。

将3、6叶龄烟苗放在2个人工气候箱中，温度设置为(12±1) ℃，气候箱中的光照度>10 000 Lu，光暗时间比为12∶12，相对湿度75%。分别处理3 、6、 9 d，28 d后移栽大田。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 田间农艺性状调查

分别记录每株的株高、叶长、叶宽及叶片数，并计算单株叶面积。通常，有效叶指长度在20 cm以上的叶片,叶面积采用矫正系数法,即:叶面积=叶长×叶宽×0.634 5[12]。

1.4.2 总干物质的测定

烟苗移栽前，进行干物质积累的调查。分别选取每个处理组中，长势一致的3株烟株，测其鲜重，并将其放置于电热恒温鼓风干燥箱杀青(条件为105 ℃，15 min)，再放入烘干箱85 ℃恒温48 h处理。

1.4.3 现蕾率的调查

分别调查烟苗移栽后52、55 d的现蕾率，以移栽后52 d为例详细说明。现蕾以肉眼能看到花蕾为标准，每小区(30株/区)现蕾株数达50%视为现蕾期[13]。

1.4.4 体视显微镜观察法

从茎尖向下约5 cm处，用手术刀片切取后，用锡箔纸包裹放入冰盒带回实验室，每隔5 d取1次，共6次。将茎尖进行2次处理,长度为2.0～3.0 cm，置于普通医用注射器(20 mL)中，抽去茎尖组织内的空气，然后放入盛有FAA固定液的瓶中固定2 d后，使用体视显微镜对烟株顶端进行解剖观察并拍照[14]。

1.5 数据分析

采用软件SPSS 19.0统计分析试验数据，利用Duncan进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟苗移栽前总干物质和根冠比的影响

2.1.1 不同叶龄、低温处理持续时间对总干物质和根冠比的影响

由表1可知，不同叶龄总干物质积累及根冠比从小到大均依次为A20.05)。低温持续时间上，CK的总干物质积累与B1、B2无显著性差异(P<0.05)，但与B3有显著性差异(P<0.05)，B1、B2、B3之间无显著性差异(P>0.05)。根冠比从小到大依次为B3

表1 移栽前不同叶龄、低温处理时间对总干物质积累和根冠比的影响

注：不同小写字母代表在处理间显著差异水平(P<0.05)，下同。

2.1.2 不同叶龄烟苗与低温处理持续时间对总干物质的影响

由表2可知，不同处理在干物重上均无显著差异(P<0.05)，CK的总干重最大，A2B3最小。根冠比上，最大的处理是低温持续3 d的3叶龄(A1B1)，其次是CK，最小的为低温持续9 d的3叶龄烟苗(A1B3)。A1B1和CK均与A1B3处理有显著性差异(P<0.05)，但两者之间无显著差异(P>0.05)。

表2 移栽前不同叶龄与低温处理时间对总干物质积累和根冠比的影响

2.2 不同处理对田间农艺性状的影响

2.2.1 不同处理对株高、单株叶面积的影响

移栽后74 d株高、单株叶面积列于表3，CK在株高上与A1B1、A2B1均无显著性差异(P>0.05)，但与其他处理均有显著性差异(P<0.05)。单株叶面积上，CK与A1B1和A1B2差异不显著(P>0.05)，但与其他处理均有显著性差异(P<0.05)。整体表现上，CK表现最好，其次为低温持续3 d的3叶龄烟苗(A1B1)，表现最差的是低温持续9 d的6叶龄烟苗(A2B3)。

表3 移栽后74 d株高、单株叶面积对比

2.2.2 田间有效叶数的调查

由移栽后67 d不同叶龄、低温持续时间对有效叶片数的影响可知(表4),叶龄上，CK与A2因素间有显著性差异(P<0.05)，而与A1没有显著差异(P>0.05)，且A1与A2之间也没有显著差异；有效叶片数从小到大依次为A2、A1、CK，A2的有效叶数少于18片，A1与CK均多于18片。低温持续时间上，低温处理时间越长有效叶数减少越明显，CK与B1、B2、B3之间有显著性差异(P<0.05)，但B1、B2、B3之间没有显著差异(P>0.05)。

由图1可知，CK有效叶片数最多，且与其他处理均有显著性差异(P<0.05)。A2B2、A2B3有效叶片数最少，与其他处理均有显著性差异(P<0.05)，但二者之间无显著差异(P>0.05)。简言之，低温处理下的6叶龄烟株有效叶片数均显著少于CK，且均未达到18片叶，有明显早花迹象，而其他处理均没有明显早花现象。

表4 不同叶龄、低温持续时间对有效叶片数的影响

注：移栽后67 d 的有效叶片数

图1 不同叶龄与低温持续时间对田间有效叶数的影响

2.2.3 田间现蕾数和现蕾率的调查分析

不同叶龄、低温持续时间在移栽后52 d现蕾数及现蕾率表明(表5)，现蕾数与现蕾率在A水平上，从小到大依次为CK、A1、A2。CK与A2有显著性差异(P<0.05)，而与A1无显著性差异(P>0.05)，A1、A2间也有显著性差异(P<0.05)。在B水平上，现蕾数与现蕾率均随着低温处理持续时间增加而有增多的趋势，B1、B2、B33个水平间均无显著性差异(P>0.05)，而与CK均有显著性差异(P<0.05)。

表5 不同叶龄、低温持续时间的现蕾数及现蕾率的比较

由图2可知，从移栽后52 d现蕾率统计上看，CK与A1B1、A1B2、A1B3之间均无显著性差异(P>0.05)，但与A2B1、A2B2和A2B3之间均差异显著(P<0.05)，且A2B1、A2B2和A2B33者间均差异显著(P<0.05)。从移栽后55 d现蕾率统计上看，CK与其他处理均有显著性差异(P<0.05)；A1B2与A1B3差异不显著(P>0.05)，但二者与A1B1有显著性差异(P<0.05)；A2B3与A2B1、A2B2之间均有显著性差异(P<0.05)，但A2B1与A2B2之间差异不显著(P>0.05)。移栽后52和55 d CK现蕾率均最低，而低温持续9 d的6叶龄烟苗(A2B3)最高，6 d的6叶龄烟苗(A2B2)次之。可见，低温处理过的6叶龄现蕾率均大于3叶龄，且二者均高于CK。以肉眼可见的烟株现蕾率达到50%即视为达到现蕾期[13]，结果表明，6叶龄现蕾期是在移栽后的50～52 d，而3叶龄与CK现蕾期均在移栽后56 d左右。总之，6叶龄比CK和3叶龄现蕾期均提早约4～6 d。

注：6叶龄与3叶龄烟株的现蕾期分别在移栽后52天和56天。

2.3 不同处理对花芽分化进程的影响

2.3.1 花芽分化进程的划分

花芽分化进程的划分如图3。

注：A-雄蕊原基；C-花瓣原基；G-雌蕊原基；K-花萼原基；L-叶原基残留部分及叶原基；M-生长点

有大量镜检结果表明，不同烤烟品种花芽分化过程的形态学变化无明显差异[9-10]。由图3可知，本试验的烟草花芽分化进程也可分为6个阶段：营养生长期(图3-A)；营养生长向生殖生长转化期(图3-B)；花原基分化期(图3-C)；花萼原基分化期(图3-D)；花瓣、雄蕊原基形成期(图3-E)；雌蕊原基形成期(图3-F)。

通过体视显微镜观察，营养生长期，茎尖顶端呈类似三角形的平面状，且3个叶原基分别着生在茎尖顶端周围[15]。营养生长向生殖生长转化期，茎尖顶端分生组织逐渐隆起呈半球形，这与金磊[14-16]的研究结果基本一致。花原基分化期，主茎顶部花原基明显突起时，侧枝原基外侧各形成1苞片[15]。花萼原基分化期，侧枝原基沿主茎切线横向伸展，在其1/3～1/2开始异裂，变成1大1小2部分，大的部分为第1朵花的花原基，小的部分为侧枝原基，它们会继续分裂出许多花原基和侧枝原基[15]。花瓣、雄蕊原基形成期，花原基由内到外的顺序是雌蕊原基、雄蕊原基、花瓣原基和花萼原基[15]。雌蕊原基形成期，雄蕊原基内侧向内凹陷，形成纵向小沟，为药室分隔和花丝着生处；随后药室两侧也出现纵向凹沟，表示其内部已出现药隔，雌蕊原基被5个雄蕊原基围裹于中央，中心稍凹陷，逐渐出现裂线，此线为柱头一分为二的中央线[15]。

2.3.2 不同叶龄、温度和低温持续时间对花芽分化进程的影响

通过体视显微镜观察，到移栽后第31天一直处于营养生长阶段，直至第36天开始在花芽分化上有差异。与CK相比，6叶龄(A2)的花芽分化进程最快，其次是3叶龄(A1)，但A1与CK的花芽分化进程相差不大(表6)。

由表7得知，与对照相比，12 ℃低温处理的第36天开始花芽分化，且明显早于CK。与对照相比，低温持续时间越长花芽分化进程越提前，低温持续9 d的花芽分化最快，其次是6 d，再次是3 d(表8)。

表6 不同叶龄的花芽分化进程

注：A、B、C、D、E、F分别表示花芽分化的6个时期；-：表示未超过；+：表示超过；下同。

表7 不同温度下的花芽分化进程

表8 不同低温持续时间的花芽分化进程

3 讨论与结论

3.1 讨论

已有研究表明[7]，正常生长的吉烟9号的成熟期有效叶片一般在18～22片。该试验结果显示，在移栽后67 d低温处理的6叶龄烟株的有效叶数均少于18片叶，且比对照少1～2片叶，其表现为植株矮，叶数减少，叶片窄而小，这与前人[9]的研究基本一致。据研究表明[16]，烟草在45～73 d的生长期内，低温处理在8～12 ℃的水平内，苗龄越小，温度越低，烟草早花的现象越为明显。同时，12 ℃低温持续时间越长对于烟草有效叶数、现蕾率以及花芽分化进程影响越大，其研究结果与金磊等[16]基本一致。因此，不同叶龄与低温处理持续时间都对其花芽分化快慢有很大影响。

现蕾率调查表明，低温处理的6叶龄烟株现蕾率最高，3叶龄次之，对照最低。尤其6叶龄烟苗随低温持续时间的增加其现蕾期提前越明显，且显著早于3叶龄及对照。招启柏[17]研究得出,烟草对低温较敏感的时期为6叶期，此结论与本试验结果基本一致。本试验结果显示，低温处理的6叶龄烟苗在50～52 d达到现蕾期，与对照相比提前4～6 d。据金磊[16]研究，云85、云87、云97、云201和红花大金元都属于低温敏感型，低温处理的均比未处理的提前3～6 d，与本研究结果相吻合。

通过体视显微镜观察，吉烟9号的花芽分化共分6个阶段，和刘秀丽[18]研究结果相吻合。由镜检可知，花芽分化过程中，6叶龄的吉烟9号花芽分化进程均早于3叶龄及对照，有明显早花现象，且3叶龄与对照均未发生早花现象，此结果与前人[19-21]的研究结果基本相同。据金磊[16]研究，花芽分化的时间受品种自身及外界环境共同影响，大多数品种花芽分化在移栽第31～36 d时开始分化。该结论和本研究低温处理过的均在移栽后36 d左右开始花芽分化的结果基本一致，但与对照相比，在移栽第40天左右开始花芽分化有一定的差异，可能与品种自身条件与环境二者的互作导致的。总之，低温处理的烟苗比对照的花芽分化提早3～5 d。

3.2 结论

1) 农艺性状表现上，CK最佳，其次是低温持续3 d的3叶龄烟苗，低温持续9 d的6叶龄烟苗表现最差。

2) 低温处理的6叶龄烟苗现蕾期与3叶龄及对照相比均提前4～6 d。

3) 低温处理持续时间越长其花芽分化提前程度越大，低温处理的6叶龄烟苗花芽分化比3叶龄及对照均提前3～5 d。

总而言之，早花现象最明显的是低温持续9 d的6叶龄，其次为低温持续6 d的6叶龄烟苗。