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不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

郑宝强 邓茜玫 李奎 缪崑 王雁

引用本文:
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不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

    作者简介: 郑宝强, 博士.主要研究方向: 园林植物与观赏园艺.电话: 010-62889684.E-mail: zhengbaoqiang@aliyun.com.
    通讯作者: 王雁, wangyan@caf.ac.cn
  • 基金项目:

    石斛兰等兰花新优品种选育技术研究 YLHH201100113

    石斛兰新品种选育和种苗快繁研究 CAFYBB2017MB004

  • 中图分类号: S685.99

Effects of Temperature Treatment on Flower Bud Differentiation and Development of Dendrobium

    Corresponding author: WANG Yan, wangyan@caf.ac.cn
  • CLC number: S685.99

  • 摘要: 目的 准确了解石斛兰花芽分化规律,研究不同的温度处理对春石斛兰花芽分化和发育的影响,为石斛兰的花期调控提供技术支持。 方法 采用石蜡切片法观察了石斛兰(Dendrobium Spring Snow)花芽的形态发生和结构发育过程,研究了26/21℃、22/17℃、18/13℃处理条件下花芽分化和发育的差异性。 结果 研究表明:石斛兰花芽分化过程可分为7个时期:休眠期、萌动期、花序原基分化期、花蕾原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱分化期。在高温26/21℃处理条件下,石斛兰不能进行花芽分化,22/17℃处理条件下,需要56 d才能完成花芽分化,在18/13℃条件下,35 d能够完成花芽分化。 结论 持续足够时间的低温是花芽分化的关键,萌动期是一个对温度高度敏感的时期,此时至少经历2周的低温,能够形成花芽,经历高温,则形成高芽。花芽形成后温度高有利于花芽的发育。
  • 图     

    Figure  .   

    图 1  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

    Figure 1.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    图 2  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

    Figure 2.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    图 3  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

    Figure 3.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    表 1  石斛兰不同温度处理对花芽分化的影响

    Table 1.  Statistics on flower bud differentiation of Den. Spring Snow under different temperature

    处理时间
    Treat/d
    处理温度(白/夜) Temperature (Day/Night) /℃
    26/21 22/17 18/13
    7 DP DP DP: GP=2:3
    14 DP DP: GP=7:3 IPDP: FDP=3:1
    21 DP GP: IPDP=4:1 FDP: SDP: PDP: CDP=1:3:2:1
    28 DP IPDP: FDP=2:3 SDP: PDP: CDP=1:3:6
    35 DP FDP: SDP=2:3 CDP
    42 DP SDP: PDP: CDP=1:7:2
    49 DP PDP: CDP=1:4
    56 DP CDP
    注:DP、GP、IPDP、FDP、SDP、PDP、CDP分别代表休眠期、萌动期、花序原基分化期、花蕾原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱分化期。
    Note: DP、GP、IPDP、FDP、SDP、PDP、CDP means Dormant phase, Germination phase, Inflorescence Primordium Differentiation Phase, Flower Differentiation Phase, Sepal Differentiation Phase, Petal Differentiation Phase, Column Differentiation Phase.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-12
  • 刊出日期:  2017-06-01

不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

    通讯作者: 王雁, wangyan@caf.ac.cn
    作者简介: 郑宝强, 博士.主要研究方向: 园林植物与观赏园艺.电话: 010-62889684.E-mail: zhengbaoqiang@aliyun.com
  • 1. 国家林业局林木培育重点实验室, 中国林业科学研究院林业研究所, 北京 100091
  • 2. 中国花卉协会, 北京 100714
基金项目:  石斛兰等兰花新优品种选育技术研究 YLHH201100113石斛兰新品种选育和种苗快繁研究 CAFYBB2017MB004

摘要:  目的 准确了解石斛兰花芽分化规律,研究不同的温度处理对春石斛兰花芽分化和发育的影响,为石斛兰的花期调控提供技术支持。 方法 采用石蜡切片法观察了石斛兰(Dendrobium Spring Snow)花芽的形态发生和结构发育过程,研究了26/21℃、22/17℃、18/13℃处理条件下花芽分化和发育的差异性。 结果 研究表明:石斛兰花芽分化过程可分为7个时期:休眠期、萌动期、花序原基分化期、花蕾原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱分化期。在高温26/21℃处理条件下,石斛兰不能进行花芽分化,22/17℃处理条件下,需要56 d才能完成花芽分化,在18/13℃条件下,35 d能够完成花芽分化。 结论 持续足够时间的低温是花芽分化的关键,萌动期是一个对温度高度敏感的时期,此时至少经历2周的低温,能够形成花芽,经历高温,则形成高芽。花芽形成后温度高有利于花芽的发育。

English Abstract

  • 石斛兰(Dendrobium)为兰科附生兰类[1],与卡特兰(Cattleya)、蝴蝶兰(phalaenopsis)、文心兰(Oncidium)并列为观赏价值最高的“四大观赏洋兰”[2]。按照开花时间和形态特征不同,石斛兰可以分为春石斛兰和秋石斛兰[3]。我国20世纪90年代引进春石斛兰,栽培规模一直呈上升趋势,春石斛兰盆花与切花生产具有广阔的前景。目前对于春石斛兰的花期调控研究比较多,但不同研究者得出的结论不同,有的研究认为春石斛兰花芽分化需要低温刺激[4],但也有研究认为在高温下春石斛花芽才能分化[5]。准确地了解春石斛兰花芽分化的规律和影响因素,可以为制定合理的栽培和管理措施提供一定的理论依据,同时研究不同的温度处理对春石斛兰花芽分化和发育的影响,探讨不同温度与石斛兰花芽分化和发育的关系,为石斛兰的生产栽培提供技术支持。

    • 试验于2012—2015年进行,供试品种为Den. Spring Snow,采用从高芽繁殖的2年生健壮植株,栽培管理于中国林业科学研究院科研温室内。

      处理A,2012年10月15日搬入人工气候箱开始进行处理;仪器为RXM(浙江宁波产)智能气候箱,分别进行26/21℃(昼/夜温度,下同)、22/17℃、18/13℃的处理,光周期设定为光照12 h,黑暗12 h,光强320 μmol·m-2·s-1,空气湿度70%~80%;每个处理24盆,12月10日停止处理。从第5节叶腋处开始取芽,每7 d取样一次,每次取芽20个,取下芽体后迅速置于FAA固定液中,按常规石蜡制片,切片厚度8~10 μm,番红—固绿对染,加拿大树胶封片,Olympus BH-2型显微镜观察、拍照。

      处理B,进行高温—低温—高温处理,2013年10月12日搬入人工气候箱开始进行处理,先高温26/21℃处理14 d,再转移到18/13℃,经过7、14、21、28、35 d处理,然后再转到26/21℃处理35、28、21、14、7 d,每个处理24盆。12月5日停止处理。除了试验因素外,其他管理措施相同。

      处理C,进行低温—高温处理,2014年10月12日先低温18/13℃处理过7、14、21d处理,再转到26/21℃处理35、28、21 d,共处理42 d,11月23日停止处理。每个处理24盆,除了试验因素外,其他管理措施相同。

    • 石斛兰叶腋处的休眠芽,从开始萌动到转向生殖生长,到整个花序形成,大致可划分为以下7个时期。

    • 休眠期(Dormant phase, DP)此时芽体小,呈高圆丘状,细胞形状相似,个体较小,排列紧密,整个芽体染色均匀(图版,1)。

      图      

      Figure  .   

    • 萌动期(Germination phase, GP)芽体还是呈高圆丘状,但生长锥顶端分生组织细胞排列紧密,细胞核大,染色较深,而下部的芽基组织细胞较大,核较小,排列疏松,不规则(图版,2)。

    • 花序原基分化期(Inflorescence Primordium Differentiation Phase, IPDP)生长点先变得圆滑肥大,向上隆起,呈半球形,生长点下面的细胞大而圆,排列疏松(图版,3)。

    • 花蕾原基分化期(Flower Differentiation Phase, SFDP)在不断膨大的生长锥下部周围隆起并逐渐分化产生1 ~ 3个椭圆形突起,即为花蕾原基。随后,中央顶端突起逐渐由圆扁变扁平,形成总状花序的顶花原基,其下部的突起形成花序中其它的侧花原基,呈椭圆形。此时,石斛兰的总状花序已现雏形(图版,4~5)。

    • 萼片原基分化期(Sepal Differentiation Phase, SDP)花蕾原基进一步增大变宽,继而在周围产生突起(切片上为两边突起),此突起即为萼片原基。侧蕾萼片原基生长很快,随后顶花原基也膨大变粗,顶部凹陷,其分化速度稍落后于侧蕾原基(图版,6~7)。

    • 花瓣原基分化期(Petal Differentiation Phase, PDP)随着萼片原基的不断分化生长,在伸长的萼片原基内侧产生新的凸起,即为花瓣原基(图版,7~9)。花瓣原基分化与萼片原基分化重合,分化时间快。

    • 合蕊柱分化期(Column Differentiation Phase, CDP)在花瓣原基继续生长发育的过程中,不断生长伸长的花瓣原基内侧又分化出新的凸起(图版,10),分化出合蕊柱原基。此时萼片己基本形成,抱合紧密,唇瓣开始逐渐覆盖于合蕊柱之上(图版,11~12)。至此,整个花芽形态分化过程结束。

    • 表 1图 1可以看出,在高温26/21℃处理条件下,从处理开始一直到处理结束,石斛兰芽体一直处于休眠芽状态,不能完成花芽分化;在22/17℃处理条件下,14 d后石斛兰芽体开始萌动,第21 d时大多数还是处于萌动期,但已经有芽体开始进入花序原基分化期,此后萼片分化期和花瓣分化期较快,基本14 d就能完成,合蕊柱分化期历时比较长,要经历14 d左右,在处理的第56 d,花芽分化完成。在18/13℃条件下,7 d后就进入萌动期,14 d后花序原基形成,此后花芽分化较快,35 d就能完成花芽分化。

      表 1  石斛兰不同温度处理对花芽分化的影响

      Table 1.  Statistics on flower bud differentiation of Den. Spring Snow under different temperature

      处理时间
      Treat/d
      处理温度(白/夜) Temperature (Day/Night) /℃
      26/21 22/17 18/13
      7 DP DP DP: GP=2:3
      14 DP DP: GP=7:3 IPDP: FDP=3:1
      21 DP GP: IPDP=4:1 FDP: SDP: PDP: CDP=1:3:2:1
      28 DP IPDP: FDP=2:3 SDP: PDP: CDP=1:3:6
      35 DP FDP: SDP=2:3 CDP
      42 DP SDP: PDP: CDP=1:7:2
      49 DP PDP: CDP=1:4
      56 DP CDP
      注:DP、GP、IPDP、FDP、SDP、PDP、CDP分别代表休眠期、萌动期、花序原基分化期、花蕾原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱分化期。
      Note: DP、GP、IPDP、FDP、SDP、PDP、CDP means Dormant phase, Germination phase, Inflorescence Primordium Differentiation Phase, Flower Differentiation Phase, Sepal Differentiation Phase, Petal Differentiation Phase, Column Differentiation Phase.

      图  1  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

      Figure 1.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    • 在高温26/21℃处理2周条件下,石斛兰花芽不能分化。从高温转到低温,接受低温18/13℃处理7 d,再接受高温处理,花芽不能完成分化,芽体分化为营养芽(图版,13~14),最终形成高芽;经过14 d低温处理后再接受高温处理,能够完成花芽分化,而且在高温条件下花芽分化生长迅速,在第42 d时,已经可以显现完整花蕾状态;在经过低温18/13℃处理21 d、28 d、35 d后,再接受高温处理,都能够完成花芽分化,但随着低温处理的时间越长,花芽生长发育速度变缓, 在高温处理下,花芽分化和生长速度会加快(图 2)。

      图  2  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

      Figure 2.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    • 经过低温18/13℃处理7 d,再经过高温26/21℃处理,春石斛兰不能完成花芽分化,最终形成高芽;经过低温14 d、21 d处理,再经过高温26/21℃处理,春石斛兰能够顺利完成花芽分化,最终形成花蕾。同样发现,低温处理时间越长,花芽生长发育速度变缓, 在高温处理下,花芽分化和生长速度会加快(图 3)。

      图  3  不同温度处理对石斛兰花芽分化和发育的影响

      Figure 3.  Effects of different temperature treatments on Den. Spring Snow flower bud differentiation and development

    • 石斛兰的花芽分化过程与蝴蝶兰[6]、卡特兰[7]基本相似,都是逐步分化出花序原基、花蕾原基、萼片原基、花瓣原基,随后又因兰花其特殊的生理构造,开始其特有的繁殖器官发育过程—合蕊柱的发育,但是石斛兰与蝴蝶兰和卡特兰有一个明显的不同点,那就是存在萌动期阶段,当经历7 d的18/13℃低温处理后,芽体就处于萌动期状态,这是一个对温度高度敏感的时期,此后的温度高低决定芽体分化的走向。如果此段时间石斛兰经历18/13℃的低温诱导,能够促进花芽分化;如果此段时间石斛兰遭遇高温,则形成高芽。

      有研究表明,热带兰由营养生长转向生殖生长的重要环境信号是温度[8],温度过低或过高都会抑制花芽的分化和发育。蝴蝶兰(Phal. hybrida)[9-10]、卡特兰(C. hybrida)[11-12]、大花蕙兰(Cymbidium hybridum)[13]等热带兰需要在一定的时期内接受某种程度的低温诱导才能成花,若低温处理不足,会导致开花整齐度差,甚至不能完成花芽分化,而且花芽分化有一定的温度上限,如蝴蝶兰所在环境日温大于28℃,花芽几乎不会发生[9],大花蕙兰在35/25℃的温度条件下,花芽的形成受抑制[13],卡特兰在35/30℃的高温处理下能够延迟或抑制开花[11-12]。本研究也表明,在高温26/21℃处理条件下,石斛兰不能完成花芽分化,22/17℃处理条件下,需要56 d才能完成花芽分化,在18/13℃条件下,35 d能够完成花芽分化,可见,石斛兰花芽分化过程持续时间和温度有关,温度低,花芽分化速度越快。

      持续足够时间的低温是花芽分化的关键,石斛兰在18/13℃低温处理14 d就可以完成花芽分化的启动,花芽分化开始后,不管是经历高温还是低温,花芽分化都能够继续进行,在较高温度条件下下,花芽分化和生长速度会加快。在生产中可以利用这一特点对春石斛的花期进行调控,首先至少经历14 d的持续低温处理,再根据目标花期时间对春石斛进行高温或低温处理。

    • 持续足够时间的低温是花芽分化的关键,萌动期是一个对温度高度敏感的时期,此时至少经历2周的低温,能够形成花芽,经历高温,则形成高芽。花芽形成后温度高有利于花芽的发育。

参考文献 (14)

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