苎麻内源乙烯含量的时空分布研究:乙烯含量最高的水果

　　摘 要：采用气相色谱法测定苎麻茎尖、上花芽(上部花芽)、中花芽(中部花芽)、下花芽(下部花芽)、上叶、中叶、下叶、雌花，雄花的乙烯含量及不同时期茎尖乙烯含量，结果表明：乙烯在苎麻体内分布总趋势是自上而下依次减少，上中部器官乙烯含量大于下部器官，其中茎尖和叶片乙烯含量大于花芽，性别表现为雌性的苎麻在茎尖、叶和花芽中的乙烯含量都大于性别表现为两性的苎麻，乙烯在雌花中的含量高于在混合花和雄花中的含量，不同部位花器官乙烯含量分布趋势与叶片的分布趋势相同，都是上部高，下部低，二麻期苎麻茎尖的乙烯含量大于三麻期，而性别决定前期的苎麻茎尖乙烯含量小于性别决定后期，最后对乙烯与苎麻的性别决定进行了讨论。
　　关键词：苎麻；乙烯：分布
　　中图分类号：S563.1　文献标识码：A　文章编号：1007－7847(2007)03－0279－04
　　
　　乙烯在植物生长发育过程中起多种作用，通过研究喷施乙烯抑制剂硝酸银和AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸)对苎麻性别及植物学性状的影响表明AVG和AgNO3，都可以抑制雌性花的形成，但是以AVG处理的效果较好，AVG对苎麻的正常生长没有产生不利影响，经AVG100mg/L处理后，植株生长速度减缓，叶片变薄黄化，花芽生长较快，这说明乙烯与苎麻性别分化有关，因而研究乙烯在苎麻体内分布及消长动态对研究苎麻性别决定的形成机制有一定意义，笔者对乙烯在苎麻体内的分布及其与性别的关系作了初步探索，以期为进一步研究乙烯在苎麻生长发育中的作用提供理论依据。
　　
　　1　材料与方法
　　
　　1．1　材料
　　供试品种为苎麻种质GBN-08和GBN-09型，这两个苎麻材料开花不受温度光照限制，三季麻都开花，但是GBN-08性别表现为植株上部为雌花，下部为雄花，中间为混合花，而GBN-09只开雌花，实验Eth(乙烯)用标样为化学纯级。
　　
　　1．2　方法
　　试验于2006年在中国农业科学院麻类所国家种质长沙苎麻圃进行，按照赵立宁的研究苎麻的性别决定应该发生在花芽小于等于0.5cm的时期内，而大于1cm的花芽性别已经决定，可以肉眼分辨，因此我们在二麻花芽小于0.5cm，即二麻性别决定初期；二麻花芽大于1cm，即二麻性别决定后期；三麻花芽小于0.5cm，即三麻性别决定初期；三麻花芽大于1cm三麻性别决定后期4个时期的取样测定苎麻体内乙烯，测定样品分别为：茎尖，上花芽、上叶(26～28节)，中花芽、中叶(15～17节)，下花芽、下叶(4～7节)，雌花(19～21节)，雄花(9～11节)，混合花(13～14节)，每类材料取0.5～1g，先加入两滴蒸馏水保湿到青霉素瓶再放人材料，盖盖子，用封口膜封口，装入黑色塑料袋，放置12h，取25μL，气相色谱测定乙烯含量，标准曲线法定量，重复3次，乙烯测定在中国科学院亚热带农业生态研究所进行，将4个时期测定的结果求平均值，绘成图标。
　　气相色谱条件：Agilent6890型气相色谱仪；色谱柱：HP-5((毛细管柱)Phenyl Methyl SiloxaneCapillary 30.0m×320μm×0，2μm nominal)，FID检测器，柱温100℃：氢离子火焰检测器(FID)，检测器温150℃；载气为氮气，流速50mL/min；燃气为氢气，流速50mL/min；空气流速40mL/min；保留时间为2.5min，用进样针进25μL乙烯样品在色谱仪上测定，气样进样流速为1.5mL/min，重复测定3次。
　　
　　乙烯标准曲线的绘制：据PV=nRT可以算出在温度为25℃时，乙烯的密度是1.15g/L，取不同体积的乙烯，换算出乙烯的质量，进行气相色谱分析后，根据得到的峰面积可以计算出线性方程y(乙烯质量)=0.00000528x(峰面积)，测定样品乙烯含量(μg/g)=乙烯质量／样品重量。
　　
　　2　结果与分析
　　
　　2．1　苎麻花芽、叶片和茎尖乙烯含量分布分析
　　图1表明，乙烯在苎麻体内分布总趋势是自上而下依次减少，上中部器官乙烯含量大于下部器官，其中茎尖和叶片乙烯含量大于花芽，GBN-08的花芽乙烯含量以中部最高，上部次之，下部最低，而叶片乙烯含量是上叶》中叶》下叶；GBN-09的乙烯含量分布为上叶》中叶》上花芽》下叶》中花芽》下花芽，对于茎尖乙烯含量则GBN-09》GBN-08，性别表现为雌性的苎麻GBN-09在茎尖、叶和花芽中的乙烯含量都大于性别表现为两性的苎麻GBN-08。
　　
　　2．2　苎麻花器官乙烯含量分布分析
　　由图2可以看出，不同节位GBN-09都表现为雌花，而GBN-08则表现为雄花、混合花和雌花，这两个苎麻相同节位花器官的乙烯含量都是雌花中的含量高于混合花和雄花中的含量，从整个植株来看不同部位花器官乙烯含量分布趋势与叶片的分布趋势相同，都是上部高，下部低。
　　　　
　　2．3　不同时期苎麻茎尖乙烯含量分析
　　图3表明，二麻期苎麻茎尖的乙烯含量大于三麻期，而性别决定前期的苎麻茎尖乙烯含量小于性别决定后期，不论那个时期都是GBN-09的茎尖乙烯含量高于GBN-08。
　　
　　3　讨论
　　
　　苎麻是雌雄同株异花作物，雄花在植株的下部，雌花与雄花的中间段为混合花，雌花在植株的上部，本试验对苎麻乙烯体内分布研究表明，乙烯在苎麻各器官中的含量自下而上逐步升高，乙烯在雌花中的含量高于在混合花和雄花中的含量，在雌株中的含量高于两性株，这可能是因为乙烯在性�分化和雌性器官发育中起着重要作用，对性别决定前期和后期产生乙烯的比较说明，乙烯可能参与苎麻的性别决定。
　　赵立宁等报道了GA可以促进雌性苎麻的雄性化，黄森等用GA处理柿果实的研究表明GA能显著地抑制ACC的积累，降低EFE的活性，从而显著降低了内源乙烯的生成，这是否能说明GA通过减低乙烯的含量来调节苎麻的性别决定，这方面需要进行深入的研究，按照现在分子生物学的研究表明GA通过调节DELLA蛋白来控制植物雄花的发育，而乙烯调节着植物的诸多发育过程，DELLA蛋白在乙烯调节的植物发育过程中扮演着重要的角色，乙烯信号途径的激活可以延缓DELLA蛋白降解过程，这与苎麻性别的决定有何关系还需要进一步研究。
　　刘宏伟等报道乙烯释放量的变化与小麦雄性不育有直接关系，利用乙烯合成抑制剂(AVG)处理细胞核质互作雄性不育系后，内源乙烯释放速率降低，育性得到部分恢复，李德红等报道光敏核不育水稻幼穗的育性与乙烯的生成密切相关，乙烯参与育性转换的调控并可能起着重要作用，刘志勇等也报道了油菜育性转换与乙烯释放量的关系，乙烯释放量的增加可以导致油菜雄性不育，这些结论表明乙烯在植物性别决定过程中起关键作用，一定量的乙烯导致植物雄性不育，但是对于苎麻雌性的形成可能需要更多的乙烯，这是否是乙烯合成酶或乙烯氧化酶发生变异所致还需要进一步研究。
　　
　　作者简介：邢虎成(1978－)，男，内蒙古包头人，博士研究生；揭雨成(1966－)，男，湖南桃源人，博士，研究员，博士生导师，通讯作者，主要从事生理生化、生物技术与品种资源科研工作。