影响芍药花茎机械强度的生理机制研究

【摘要】芍药是近年来新兴的用于婚庆场合的高档鲜切花。芍药切花栽培与传统园林观赏栽培具有较大的差异,在园林观赏中,花茎弯曲是一个优良的观赏性状,具有人文气息；而在芍药切花栽培中则要求花茎粗壮、直立,不允许花茎弯曲。如何改善芍药花茎栽培性状,提高花茎品质是目前我国芍药切花栽培中急需解决的重要问题。花茎机械强度的强弱是评判花茎直立程度的主要技术指标,系统研究影响芍药花茎机械强度的生理机制并进行调控,对于改善芍药花茎品质,提高切花生产水平具有十分重要的理论与实践意义。本研究以生产上主栽的芍药品种为材料,将芍药机械强度进行动态聚类,研究了芍药品种矿质元素成分及含量、细胞壁化学成分等对机械强度的影响,分析了机械强度强弱与花茎蛋白表达差异的关系,探讨了喷Ca对芍药花茎机械强度的影响及其生理机制,主要结果如下：1、通过动态聚类的方法可将芍药品种按花茎机械强度分成三类,即高机械强度类、中等机械强度类和低机械强度类,各类型间茎粗和茎重差异达极显著水平,花重达显著水平,株高差异不显著。相关分析表明,花茎机械强度与茎粗、茎重呈显著正相关,与低机械强度类品种的花重呈显著负相关。2、芍药花茎中Ca、K、Mg、Cu、Zn和Si的含量均表现为高机械强度类品种>中等机械强度类品种>低机械强度类品种,而Fe和Mn的含量却与之相反。其中,Ca、K、Mg和Si的含量差异在三类品种间达显著水平,相关分析表明,高机械强度类芍药品种花茎机械强度与Ca、K、Si三种元素的含量呈极显著正相关,中等及低机械强度类品种花茎机械强度则与Ca和Si两种元素含量的相关性达极显著。花茎机械强度与Cu的含量呈正相关,且与中等机械强度品种显著相关,花茎机械强度与Mg、Fe、Mn、Zn四种元素含量的相关性类型间差异较大。3、通过对三个不同机械强度品种‘大富贵’、‘杨妃出浴’和‘红银针’花茎细胞壁化学成分分析表明,高机械强度芍药品种的纤维素、木质素、原果胶含量均较低机械强度品种高,而水溶性果胶含量则相反。相关分析表明,花茎机械强度与其木质素含量、原果胶含量均呈极显著正相关,与纤维素含量、水溶性果胶含量呈显著负相关。现蕾后0-7天以及14-21天,花茎机械强度与纤维素含量、水溶性果胶含量均呈正相关,与木质素含量和原果胶含量呈负相关；现蕾后28-35天,与木质素含量达显著相关,与水溶性果胶含量显著负相关。4、对比分析‘桃李艳妆’(高机械强度)和‘粉池滴脂’(低机械强度)花茎的蛋白表达差异发现,在可重复检测到的1700多个蛋白点中,有53个点差异显著,其中35个蛋白质在‘桃李艳妆’花茎中的表达高于‘粉池滴脂’,18个蛋白质在‘桃李艳妆’中的表达低于‘粉池滴脂’。运用质谱技术对53个差异表达蛋白点进行鉴定,结果表明其中23个蛋白点涉及糖类和能量代谢、蛋白质合成代谢和加工修饰、信号转导、防御与应激响应等生命活动过程。进一步对差异表达蛋白开展功能分析,结果发现芍药花茎机械强度与肉桂醇脱氢酶(CAD)、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)等密切相关。5、喷钙能显著提高花茎中钙的含量和机械强度,喷钙后花茎中纤维素、木质素及果胶含量均较对照显著增加,水溶性果胶含量较对照显著降低,其中顶部花茎纤维素较对照增加了28.5%,增幅最大。相关分析表明,顶部花茎机械强度与纤维素、木质素、原果胶以及总果胶含量正相关,与水溶性果胶含量负相关。喷钙处理较对照使芍药叶片最大净光合速率提高24.6%,光饱和点增加7.5%,光补偿点降低低34.5%；总体而言,喷钙增强了芍药叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率,至处理28d时,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用率较对照分别增加29.6%、55%、20%和7.6%。
【作者】李成忠；
【导师】陶俊；
【作者基本信息】扬州大学，作物栽培学与耕作学，2013，博士
【关键词】芍药；花茎；机械强度；矿质元素；细胞壁成分；差异蛋白；喷钙；

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