天津农业科学TianjinAgriculturalSciences植物生理与生物技术
2009,15(3):29-31
植物激素在月季中的作用及其应用
王婉婉1,季静1,王罡1,杨少辉1,宋英今1,杜长城2
(1.天津大学,天津300072;2.天津市林业局,天津300061)
摘要:对植物激素的种类、生理作用、作用机理及其在月季上的应用做了较全面的介绍,旨在提供关于月季植物激素的信
息,以更好的将植物激素应用于月季生产。关键词:月季;植物激素;种类;作用机理;应用中图分类号:S685.12
文献标识码:A
DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.010
RoleandApplicationofthePlantHormonesonChinaRose
WANGWan-wan1,JIJing1,WANGGang1,YANGShao-hui1,SONGYing-jin1,DUChang-cheng2
(1.TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.ForestryBureauofTianjin,Tianjin300061,China)
Abstract:Thetype,physiologicalrole,effectmechanismandapplicationofplanthormonesinChinarosewereintroducedcomprehen-
sivelyinthispaper.ItprovidedtherelevanceinformationaboutthehormonesofChinarosesoastomakeabetteruseinChinarosepro-duction.
Keywords:Chinarose;planthormone;type;mechanism;application
月季(Rosachinensis)是蔷薇科蔷薇属植物,又称“中国玫瑰”,具有很高的观赏价值,是世界四大切花之一,在我国也名列切花生产之首。月季还是主要的盆栽观赏花卉,它品种繁多,花型高雅,香味宜人,适用广泛,素有“花中皇后”之美誉。植物激素在植物的整个生长周期中都起着重要的调节作用,月季也不例外,笔者对月季体内植物激素的种类、作用、作用机理及合理应用等进行了综述。1
的扦插生根,但浓度过高会刺激细胞产生乙烯,引起外植体老化死亡,月季的切花保鲜中也有报道使用生长素提高保鲜效果。1.2
植物激素种类及其一般作用
植物激素主要有生长素类、细胞分裂素类、赤
霉素类三大类,以及其他一些对生长同样起着调节性的物质。1.1
生长素类
主要生理作用是促进细胞伸长和分裂,促进生根,抑制器官脱落,性别调控,产生顶端优势,促进单性结实等。生长素主要包括NAA、IAA、IBA和2,4-D4种。一些生长激素广泛用于月季
收稿日期:2009-02-12;修订日期:2009-05-21
细胞分裂素类
主要生理作用是影响植物细胞分裂、顶端优势的解除和芽的分化等。在植物组织培养中,细胞分裂素类主要作用是促进细胞分裂和分化,诱导胚状体和不定芽的形成,延缓组织衰老并促进蛋白质的合成。由于这类化合物能促使腋芽从顶端优势的抑制下解放出来,从而促进芽的增殖,可以用于月季侧芽的诱导,增加月季产花量。细胞分裂素主要包括BA、ZT、ZR、2iP、ipA和TDZ。其中6-BA是常用的细胞分裂素。1.3赤霉素类
低浓度的赤霉素能促进矮化和发育迟缓的植物伸长生长,加速细胞的伸长生长和打破休眠,促进月季花枝增长,提高月季的经济效益。GA3是近百种赤霉素中最常用的种类。1.4其他物质
(1)脱落酸(ABA)可抑制细胞的分裂和伸长,
基金项目:格尔木市政府项目;“十一五”国家科技支撑计划(2007BAD67B02)
作者简介:王婉婉(1987-),女,山东枣庄人,在读硕士生,主要从事大豆转基因方面的研究。通讯作者:季静(1965-),女,吉林长春人,教授,博士后,主要从事作物和花卉转基因研究。
天津农业科学第15卷
具有促进脱落和衰老,促进休眠和提高抗性等生理作用。由于ABA有促进休眠、抑制生长的作用,在月季扦插、生长、切花保鲜等生产过程中应加以避免。
(2)多效唑(PP333)是一类高效低毒的植物生
素的活化作用并不是直接的,它仅作为“第一信使”在细胞中激活其它分子,如腺苷酸环化酶。激活的腺苷酸环化酶又可使ATP形成5-环式腺苷酸磷酸(CAMP)[4]。CAMP再作为“第二信使”激活相应的蛋白激酶或其它前体,间接启动与细胞伸长生长或细胞分裂有关的基因,从而诱发相应生理效应。33.1
长延缓剂,兼有广谱内吸杀菌作用。PP333一般具有控制月季矮化,促进分枝、分蘖,促进生根,还可促进成花,并有延缓衰老,提高叶绿素含量,增强月季抗逆性等生理效应。PP333主要通过抑制赤并不常用,但透过其生理作用可知如果正确使用PP333可有利于月季生长[1-3]。2
霉素的生物合成而发挥生理效应。PP333在生产上
植物激素在月季中的应用
植物激素的作用机理
植物激素的作用机理至今仍不是很清晰,关
于这方面的假说也很多。一般认为生长素如IAA作用于细胞核上,作为基因的脱阻抑制剂,首先是被阻抑的基因活化,随后,在已活化的基因控制下,通过调节酶蛋白的种类和数量来表现其继发的生理作用[4]。比较著名的有酸生长理论,现对此作一介绍。
Rayle和Cleland于1970年提出了生长素作用
机理的酸生长理论:(1)原生质膜上存在着非活化的质子泵(H+-ATP酶),生长素能够活化质子泵,活
化了的质子泵消耗能量(ATP)将细胞内的H+泵到细胞膜外,使细胞壁基质溶液的pH值下降;H+可使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂,使某些多糖水解酶(如纤维素酶)活化或增加,从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂,细胞壁松弛,细胞的可塑性增加,细胞吸水,体积增大而发生不可逆增长[4]。由于生长素与H+-ATP酶的结合和随之带来的H+的主动分泌都需要一定的时间,所以生长素所引起伸长的滞后期(10~生长素的影响下,细胞壁松弛,还导致原生质的15min)比酸所引起伸长的滞后期(1min)长[5]。在粘度下降、流动性增加、呼吸作用增强,对水和溶质的透性提高,从而导致更多的营养物质和水分进入细胞,为细胞增大体积提供了必要的物质条件[4]。
现代生长理论一般集中在生长激素如何作用于效应基因上,认为它可作用于染色体,使相应区域解超螺旋,御载组蛋白,促进mRNA聚合酶与DNA链聚合,从而促进转录。也有研究认为生长
去除月季的顶端优势
月季主茎顶端在生长过程中会合成相对过量的生长素,这些生长素转运到侧芽中之后会抑制侧芽的生长,修剪月季主茎后,去除了主茎合成过量生长素,其侧芽可以大量发生。因此,可以通过修剪主枝来获得更多花枝。3.2促进细胞分裂和根的分化
生长素与细胞分裂素配合能引起细胞分裂,而且单独使用生长素也能引起细胞分裂和分化,生产上扦插月季时使用生根粉浸泡或涂抹枝条可大大提高月季扦插成活率,从而提高经济效益。一般将插条放人激素溶液中先浸泡30min左右,之后用消毒水如1%的高锰酸钾或百菌清溶液清洗消毒。有试验表明,应用2,4-D、IBA、NAA3种激素分别处理月季插条时,IBA50mg/L比较适宜[6]。
3.3在切花保鲜中的应用
月季切花的瓶插寿命较短,观赏品质容易降低,因此,其保鲜技术研究颇受重视[7]。乙烯和脱落酸可促进切花的衰老,而细胞分裂素、赤霉素及多胺等则可延缓切花衰老。现对乙烯的影响做一介绍,在切花衰老过程中,乙烯的动态变化可分为3个阶段:开始乙烯生成量低、变化平稳,到乙烯迅速上升达到高峰期,随后乙烯很快下降[8,9]。当乙烯生成量达到高峰时,或用外源乙烯处理切花时.花瓣会很快出现衰老症状,如褐变、凋萎、卷缩等,这是乙烯对切花的伤害作用。
有试验表明,NO可抑制乙烯及其它物质的合成而利于切花保鲜。用NO的供体硝普钠(SNP)试验,结果表明,0.1mmol/LSNP释放的NO可降低月季切花的萎蔫率,延长瓶插寿命,增加花枝鲜质量,抑制花瓣中花色素苷含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的升高,抑制月季呼吸速率和乙烯释
第3期
王婉婉等:植物激素在月季中的作用及其应用
放量并延缓二者跃变高峰的出现,抑制脂氧合酶的上升及ACC含量累积[10]。
(LOX)、ACC合成酶(ACS)、ACC氧化酶(ACO)活性
脱落酸能刺激乙烯的产生,增加花朵对乙烯的敏感性。通常脱落酸是通过乙烯而起作用,因此,切花体内脱落酸含量的增加,或使用外源脱落酸,可诱导切花合成乙烯,使衰老进程加快。细胞分裂素可抑制乙烯的生成,延迟乙烯高峰期的到来,因而延长切花的寿命。4
[7]
参考文献:
[1]刘庆昌,吴国良.植物细胞组织培养[M].北京:中国农业大学出版社,2003:31.
[2]李浚明,朱登云.植物组织培养教程第三版[M].北京:中国农业大学出版社,2005:30-32.
[3]拉兹丹MK.植物组织培养导论[M].肖尊安,祝扬译.北京:化学工业出版社,2006:25-26.
[4]吴国辉.植物生长素的作用机理[J].农机化研究,2004(6):288.
[5]毛丽君,林位夫.植物生长素在农业中的应用[J].河北农业科学,2008,12(2):80-81,84.
[6]吕研福.月季硬枝扦插技术[J].北方园艺,2007(5):137-138.
[7]黄运风,章玉平,刘武,等.月季切花保鲜技术研究初报[J].广西农业科学,2005,36(4):333-335.
[8]彭彪,彭东辉,许贤书.月季切花保鲜研究进展[J].林业勘察设计,2007(2):82-87.
[9]叶自新.植物生长激素在切花保鲜上的应用[J].中国花卉园艺,2005(18):54-55.
[10]张少颖,饶景萍,高慧.一氧化氮对切花月季瓶插过程中乙烯合成代谢的影响[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2007,35(11):171-175.
展望
植物激素在月季体内无时无刻不在发挥着作
用,它在维持月季的形态发生、生长、发育、开花、结实中起了主要的作用,其在月季体内的浓度及分布调节非常精密,微小浓度差异便可造成月季生理形态如花径、花期、株高、花数等的巨大差异。各月季品种体内激素的浓度甚至同一品种不同个体内植物激素的浓度也常有差别,导致不同的月季常常对同一外源激素产生不同反应,因此生产上不仅需要理论为基础,积累实际经验也相当重要[7]。
天津农业科学TianjinAgriculturalSciences植物生理与生物技术
2009,15(3):29-31
植物激素在月季中的作用及其应用
王婉婉1,季静1,王罡1,杨少辉1,宋英今1,杜长城2
(1.天津大学,天津300072;2.天津市林业局,天津300061)
摘要:对植物激素的种类、生理作用、作用机理及其在月季上的应用做了较全面的介绍,旨在提供关于月季植物激素的信
息,以更好的将植物激素应用于月季生产。关键词:月季;植物激素;种类;作用机理;应用中图分类号:S685.12
文献标识码:A
DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.010
RoleandApplicationofthePlantHormonesonChinaRose
WANGWan-wan1,JIJing1,WANGGang1,YANGShao-hui1,SONGYing-jin1,DUChang-cheng2
(1.TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.ForestryBureauofTianjin,Tianjin300061,China)
Abstract:Thetype,physiologicalrole,effectmechanismandapplicationofplanthormonesinChinarosewereintroducedcomprehen-
sivelyinthispaper.ItprovidedtherelevanceinformationaboutthehormonesofChinarosesoastomakeabetteruseinChinarosepro-duction.
Keywords:Chinarose;planthormone;type;mechanism;application
月季(Rosachinensis)是蔷薇科蔷薇属植物,又称“中国玫瑰”,具有很高的观赏价值,是世界四大切花之一,在我国也名列切花生产之首。月季还是主要的盆栽观赏花卉,它品种繁多,花型高雅,香味宜人,适用广泛,素有“花中皇后”之美誉。植物激素在植物的整个生长周期中都起着重要的调节作用,月季也不例外,笔者对月季体内植物激素的种类、作用、作用机理及合理应用等进行了综述。1
的扦插生根,但浓度过高会刺激细胞产生乙烯,引起外植体老化死亡,月季的切花保鲜中也有报道使用生长素提高保鲜效果。1.2
植物激素种类及其一般作用
植物激素主要有生长素类、细胞分裂素类、赤
霉素类三大类,以及其他一些对生长同样起着调节性的物质。1.1
生长素类
主要生理作用是促进细胞伸长和分裂,促进生根,抑制器官脱落,性别调控,产生顶端优势,促进单性结实等。生长素主要包括NAA、IAA、IBA和2,4-D4种。一些生长激素广泛用于月季
收稿日期:2009-02-12;修订日期:2009-05-21
细胞分裂素类
主要生理作用是影响植物细胞分裂、顶端优势的解除和芽的分化等。在植物组织培养中,细胞分裂素类主要作用是促进细胞分裂和分化,诱导胚状体和不定芽的形成,延缓组织衰老并促进蛋白质的合成。由于这类化合物能促使腋芽从顶端优势的抑制下解放出来,从而促进芽的增殖,可以用于月季侧芽的诱导,增加月季产花量。细胞分裂素主要包括BA、ZT、ZR、2iP、ipA和TDZ。其中6-BA是常用的细胞分裂素。1.3赤霉素类
低浓度的赤霉素能促进矮化和发育迟缓的植物伸长生长,加速细胞的伸长生长和打破休眠,促进月季花枝增长,提高月季的经济效益。GA3是近百种赤霉素中最常用的种类。1.4其他物质
(1)脱落酸(ABA)可抑制细胞的分裂和伸长,
基金项目:格尔木市政府项目;“十一五”国家科技支撑计划(2007BAD67B02)
作者简介:王婉婉(1987-),女,山东枣庄人,在读硕士生,主要从事大豆转基因方面的研究。通讯作者:季静(1965-),女,吉林长春人,教授,博士后,主要从事作物和花卉转基因研究。
天津农业科学第15卷
具有促进脱落和衰老,促进休眠和提高抗性等生理作用。由于ABA有促进休眠、抑制生长的作用,在月季扦插、生长、切花保鲜等生产过程中应加以避免。
(2)多效唑(PP333)是一类高效低毒的植物生
素的活化作用并不是直接的,它仅作为“第一信使”在细胞中激活其它分子,如腺苷酸环化酶。激活的腺苷酸环化酶又可使ATP形成5-环式腺苷酸磷酸(CAMP)[4]。CAMP再作为“第二信使”激活相应的蛋白激酶或其它前体,间接启动与细胞伸长生长或细胞分裂有关的基因,从而诱发相应生理效应。33.1
长延缓剂,兼有广谱内吸杀菌作用。PP333一般具有控制月季矮化,促进分枝、分蘖,促进生根,还可促进成花,并有延缓衰老,提高叶绿素含量,增强月季抗逆性等生理效应。PP333主要通过抑制赤并不常用,但透过其生理作用可知如果正确使用PP333可有利于月季生长[1-3]。2
霉素的生物合成而发挥生理效应。PP333在生产上
植物激素在月季中的应用
植物激素的作用机理
植物激素的作用机理至今仍不是很清晰,关
于这方面的假说也很多。一般认为生长素如IAA作用于细胞核上,作为基因的脱阻抑制剂,首先是被阻抑的基因活化,随后,在已活化的基因控制下,通过调节酶蛋白的种类和数量来表现其继发的生理作用[4]。比较著名的有酸生长理论,现对此作一介绍。
Rayle和Cleland于1970年提出了生长素作用
机理的酸生长理论:(1)原生质膜上存在着非活化的质子泵(H+-ATP酶),生长素能够活化质子泵,活
化了的质子泵消耗能量(ATP)将细胞内的H+泵到细胞膜外,使细胞壁基质溶液的pH值下降;H+可使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂,使某些多糖水解酶(如纤维素酶)活化或增加,从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂,细胞壁松弛,细胞的可塑性增加,细胞吸水,体积增大而发生不可逆增长[4]。由于生长素与H+-ATP酶的结合和随之带来的H+的主动分泌都需要一定的时间,所以生长素所引起伸长的滞后期(10~生长素的影响下,细胞壁松弛,还导致原生质的15min)比酸所引起伸长的滞后期(1min)长[5]。在粘度下降、流动性增加、呼吸作用增强,对水和溶质的透性提高,从而导致更多的营养物质和水分进入细胞,为细胞增大体积提供了必要的物质条件[4]。
现代生长理论一般集中在生长激素如何作用于效应基因上,认为它可作用于染色体,使相应区域解超螺旋,御载组蛋白,促进mRNA聚合酶与DNA链聚合,从而促进转录。也有研究认为生长
去除月季的顶端优势
月季主茎顶端在生长过程中会合成相对过量的生长素,这些生长素转运到侧芽中之后会抑制侧芽的生长,修剪月季主茎后,去除了主茎合成过量生长素,其侧芽可以大量发生。因此,可以通过修剪主枝来获得更多花枝。3.2促进细胞分裂和根的分化
生长素与细胞分裂素配合能引起细胞分裂,而且单独使用生长素也能引起细胞分裂和分化,生产上扦插月季时使用生根粉浸泡或涂抹枝条可大大提高月季扦插成活率,从而提高经济效益。一般将插条放人激素溶液中先浸泡30min左右,之后用消毒水如1%的高锰酸钾或百菌清溶液清洗消毒。有试验表明,应用2,4-D、IBA、NAA3种激素分别处理月季插条时,IBA50mg/L比较适宜[6]。
3.3在切花保鲜中的应用
月季切花的瓶插寿命较短,观赏品质容易降低,因此,其保鲜技术研究颇受重视[7]。乙烯和脱落酸可促进切花的衰老,而细胞分裂素、赤霉素及多胺等则可延缓切花衰老。现对乙烯的影响做一介绍,在切花衰老过程中,乙烯的动态变化可分为3个阶段:开始乙烯生成量低、变化平稳,到乙烯迅速上升达到高峰期,随后乙烯很快下降[8,9]。当乙烯生成量达到高峰时,或用外源乙烯处理切花时.花瓣会很快出现衰老症状,如褐变、凋萎、卷缩等,这是乙烯对切花的伤害作用。
有试验表明,NO可抑制乙烯及其它物质的合成而利于切花保鲜。用NO的供体硝普钠(SNP)试验,结果表明,0.1mmol/LSNP释放的NO可降低月季切花的萎蔫率,延长瓶插寿命,增加花枝鲜质量,抑制花瓣中花色素苷含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的升高,抑制月季呼吸速率和乙烯释
第3期
王婉婉等:植物激素在月季中的作用及其应用
放量并延缓二者跃变高峰的出现,抑制脂氧合酶的上升及ACC含量累积[10]。
(LOX)、ACC合成酶(ACS)、ACC氧化酶(ACO)活性
脱落酸能刺激乙烯的产生,增加花朵对乙烯的敏感性。通常脱落酸是通过乙烯而起作用,因此,切花体内脱落酸含量的增加,或使用外源脱落酸,可诱导切花合成乙烯,使衰老进程加快。细胞分裂素可抑制乙烯的生成,延迟乙烯高峰期的到来,因而延长切花的寿命。4
[7]
参考文献:
[1]刘庆昌,吴国良.植物细胞组织培养[M].北京:中国农业大学出版社,2003:31.
[2]李浚明,朱登云.植物组织培养教程第三版[M].北京:中国农业大学出版社,2005:30-32.
[3]拉兹丹MK.植物组织培养导论[M].肖尊安,祝扬译.北京:化学工业出版社,2006:25-26.
[4]吴国辉.植物生长素的作用机理[J].农机化研究,2004(6):288.
[5]毛丽君,林位夫.植物生长素在农业中的应用[J].河北农业科学,2008,12(2):80-81,84.
[6]吕研福.月季硬枝扦插技术[J].北方园艺,2007(5):137-138.
[7]黄运风,章玉平,刘武,等.月季切花保鲜技术研究初报[J].广西农业科学,2005,36(4):333-335.
[8]彭彪,彭东辉,许贤书.月季切花保鲜研究进展[J].林业勘察设计,2007(2):82-87.
[9]叶自新.植物生长激素在切花保鲜上的应用[J].中国花卉园艺,2005(18):54-55.
[10]张少颖,饶景萍,高慧.一氧化氮对切花月季瓶插过程中乙烯合成代谢的影响[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2007,35(11):171-175.
展望
植物激素在月季体内无时无刻不在发挥着作
用,它在维持月季的形态发生、生长、发育、开花、结实中起了主要的作用,其在月季体内的浓度及分布调节非常精密,微小浓度差异便可造成月季生理形态如花径、花期、株高、花数等的巨大差异。各月季品种体内激素的浓度甚至同一品种不同个体内植物激素的浓度也常有差别,导致不同的月季常常对同一外源激素产生不同反应,因此生产上不仅需要理论为基础,积累实际经验也相当重要[7]。