CN112931086A - 一种西红花花芽提早分化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种西红花花芽提早分化的方法，包括以下步骤：先将西红花球茎置于20‑25℃的光照培养箱内，处理20天，然后将球茎置于25‑35℃的光照培养箱内，处理20天，最后将球茎置于20‑25℃的光照培养箱内，处理20天，移入温室中正常养护到开花。本发明采用T1(20℃‑25℃‑20℃)处理有利于缩短西红花球茎的夏季休眠期，提早西红花球茎的花芽分化。T1处理的淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白、IAA及GA的含量和SOD、POD酶活性均显著高于非变温对照组CK2，表明T1处理下的西红花球茎营养物质代谢活动旺盛，使花芽分化得以有序进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种西红花花芽提早分化的方法，属于中药栽培及加工技术领域。
背景技术
西红花(Crocus sativus L.)，属鸢尾科(Iridaceae)西红花属的多年生三倍体鳞茎类球根花卉，又名藏红花、西红花、撒馥兰、泊夫兰等，原产于伊朗、小亚细亚半岛和希腊，后引种到印度、地中海盆地、东欧和中国，以其干燥的柱头入药，具有活血化瘀、凉血解毒和解郁安神的功效。西红花喜冷凉湿润和半阴环境，较耐寒。球茎夏季休眠，秋季发根、萌叶。10月下旬开花，花朵日开夜闭。西红花在我国引种后逐渐探索出“二段法”栽培模式，即当年11月至翌年5月，开花后将母球种植于大田，越冬生长，并发育生成仔球，翌年7月采收后于室内干燥储藏，8-10月仔球在暗光阴湿条件下上架催芽、开花，之后采收花的柱头干燥入药。
作为名贵中药材，种植西红花经济价值高，亩产10000元以上。浙江地区种球挖起后，还可种植一季水稻，形成“万元千斤”种植模式。我国种植西红花面积仅5000亩左右，占市场需求量的20％左右，大部分还需依赖进口。因此，对西红花生产加工方法的改进对提高西红花产量及品质具有实际意义，尤其是提早其花芽分化后，使其提早7天开花，尽早进入当年新货市场，利于提升其市场价值。
花芽分化作为植物开花机理研究中的重点之一，受多种环境因素调节与控制，其中温度对其花芽分化有着较大的影响，温度过高或过低都不能完成花芽分化，抑制其成花，体内的相关物质通过一系列复杂生理生化反应由量变到质变的过程。有研究指出，淀粉、可溶性糖及蛋白质等营养物质对植物花芽分化发挥着重要作用。近年来，有关西红花的研究多集中于其组织培养、成分分析、药理研究与用途等方面，而有关其花芽分化方面的研究鲜见报道。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种西红花花芽提早分化的方法，解决现有方法中花期晚不利于球茎生根开花的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的一种西红花花芽提早分化的方法，包括以下步骤：
先将西红花球茎置于20-25℃的光照培养箱内，处理20天，然后将球茎置于25-35℃的光照培养箱内，处理20天，最后将球茎置于20-25℃的光照培养箱内，处理20天，移入温室中正常养护到开花。
作为改进，光照培养期间，每日光照培养12h，光照强度为3000lux，暗培养12h。
作为改进，培养箱内的相对湿度保持在80％。
作为改进，包括以下步骤：
先将西红花球茎置于20℃的光照培养箱内，处理20天，然后将球茎置于25℃的光照培养箱内，处理20天，最后将球茎置于20℃的光照培养箱内，处理20天，移入温室中正常养护到开花。
与现有技术相比，本发明采用变温处理西红花球茎，观察其花芽分化过程中的发育形态，同时定期测定其淀粉、可溶性糖、蛋白质含量及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等酶活性，研究与花芽分化相关的物质代谢变化规律，同时分析相关酶活性变化，并结合显微切片观察其花芽分化情况，为提早西红花花芽分化及其变温调控机制提供理论参考，并为后期制定其规范化栽培技术奠定基础。
本发明采用T1(20℃-25℃-20℃)处理有利于缩短西红花球茎的夏季休眠期，提早西红花球茎的花芽分化。T1处理的淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白、IAA以及GA的含量均显著高于非变温对照组CK2，T1处理的SOD、POD酶活性均显著高于非变温对照组CK2，表明T1处理下的西红花球茎营养物质代谢活动旺盛，较高活力的CAT、POD、SOD可更好地维持细胞内氧自由基浓度的平衡，保护花芽顶端分生组织免受活性氧的毒害作用，使花芽分化得以有序进行。因此，采用T1(20℃-25℃-20)可促进西红花提早进行花芽分化。
附图说明
图1为本发明中西红花不同变温处理后的花芽分化情况；
图2为本发明中石蜡切片显示西红花花芽分化的形态发育过程；图中A为T1组随机取样的石蜡切片观察图，B为T2组随机取样的石蜡切片观察图，C为T3组随机取样的石蜡切片观察图，D为CK1组随机取样的石蜡切片观察图，E为CK2组随机取样得石蜡切片观察图；
图3为本发明中西红花花芽分化过程中营养物质含量；图中A为淀粉含量，B为可溶性糖含量，C为可溶性蛋白含量；
图4为本发明中西红花花芽分化过程中酶活性变化；图中A为SOD活力，B为POD活力，C为CAT活力；
图5为本发明中西红花花芽分化过程中内源激素含量变化；图中A为IAA含量，B为GA3含量。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种西红花花芽提早分化的方法，包括以下步骤：
(1)试验设计
设置三组不同的变温处理，同时设置两个对照组(经验性温度与非变温处理)；
3个变温处理组分别是20℃-25℃-20℃，记为T1；20℃-30℃-25℃，记为T2；25℃-35℃-25℃，记为T3；
2个对照组为，25℃-30℃-25℃，记为CK1，为经验温度；25℃-25℃-25℃为不变温对照组，记为CK2；
(2)种球选择
试验材料为来自江苏省南通御福源药业有限公司，从中选取225个大小均匀的球茎，其重量为18～24g，随机分成五组，每组有球茎45个，五组西红花球茎的大小、生理状况相近；
(3)光照培养箱内培养
自2019年6月25日起，将T1、T2置于20℃的光照培养箱内，将T3、CK1、CK2置于25℃的光照培养箱内，进行第一阶段处理，处理时间为20天；至2019年7月15日起，将T1、CK2置于25℃培养箱内，将T2、CK1置于30℃的光照培养箱内，将T3置于35℃的光照培养箱内，进行第二阶段的温度处理；至2019年8月5日，将T1置于20℃的光照培养箱内，将T2、T3、CK1、CK2置于25℃的光照培养箱内，分别进行第三阶段的温度处理，直到8月25日，移入温室中正常养护到开花；具体如表1所示；
表1西红花球茎的变温处理
另外，放入光照培养箱内培养的五组西红花球茎，除了各组处理温度不同，其他因素例如光照、湿度均保持一致；
(4)光照管理
光照培养期间，每日光照培养12h，光照强度为2000lux，暗培养12h；
(5)湿度控制
相对湿度保持在80％；
(6)项目测定
观察其花芽分化过程中的发育形态，同时测定其生物量，定期测定其淀粉、可溶性糖、蛋白质含量及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD等酶活性，以研究其变化规律；
(7)数据分析
在观测各组西红花花芽分化过程时，采用石蜡制片法对球茎顶芽进行纵切，切片厚度为8～10μm，西红-固绿对染，中性树胶封片，Leica DM2000光学显微镜观察、拍照；
在测定其生物量时，变温处理前分别对5组西红花球茎称重，每组随机选取15个球茎，3次重复，并记录数据。在变温处理结束(即8月25日)后，取出球茎称重，分析其处理前后的生物量差异；
在测定其生理生化指标时，分别于7月14日、8月14日和8月24日取样，每组随机选取15个西红花种球，从这15个球茎基部混合取样共1.2g，保存于液氮中，用于测定并分析淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白等营养物质含量、CAT、POD、SOD等酶活性。淀粉、可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法；CAT活性的测定采用H2O2分解法；POD活性的测定采用愈创木酚法；SOD活性的测定采用氮蓝四唑法。
采用SPSS 21.0软件进行差异性分析，Excel 2010进行绘图，单因素方差分析。结果如图1-图5所示。
图1为变温处理后西红花的花芽生长情况。在本次实验中，选用的球茎重量均在18g左右，在变温处理结束后，各组处理间球茎重量无显著差异(P>0.05)。而不同处理组间花芽的长度有显著差异(P<0.05)，花芽的长度可以作为花芽分化程度的外在指标依据。在一定条件下，花芽长度越长，花芽分化程度越高。如表2所示。
表2西红花在变温处理前后的生物量与花芽长度
图2为同一时期分别从五个处理组随机取样的石蜡切片图。本研究采用传统石蜡切片法，在同一时期从五个处理组随机取样，观察其花芽分化情况。发现T1(20℃-25℃-20℃)的花芽分化进程快于其他各组，T3(25℃-35℃-25℃)的花芽分化进程均慢于其他各组。由此可知，低温处理组合更有利于花芽的提早分化，而变温过程中过高温度的处理会延缓花芽分化进程。
图3为西红花花芽分化过程中营养物质含量变化图。淀粉作为储藏的主要营养物质，其含量在花芽分化过程中呈下降趋势，第Ⅰ阶段，五个处理组间淀粉含量相接近，无显著差异(p>0.05)，第Ⅱ阶段，5个处理组间的淀粉含量呈现差异，T1处理的淀粉含量为194.68mg/gFW，而CK1处理的淀粉含量仅为164.00mg/g FW。在第Ⅲ阶段，T1处理的淀粉含量为128.29mg/gFW，相较于第Ⅱ阶段降低了34.1％，CK1处理的淀粉含量为147.66mg/g FW，相较于第Ⅱ阶段降低了9.96％，相较于第Ⅱ阶段，T2处理组淀粉含量降低了27.08％，T3降低了18.21％。表明花芽分化期间消耗了淀粉，而不同变温处组间的淀粉消耗量存在差异，T1处理组淀粉含量变化较大，花芽分化旺盛，消耗较多的淀粉，T3处理组淀粉含量降低幅度较小，淀粉代谢活动较缓慢，花芽分化慢于其他各组。
可溶性糖含量先下降再上升，总体呈现上升趋势。淀粉直接转化为可溶性糖，为西红花花芽分化提供了充足的可直接利用的营养基础，对花芽分化具有积极意义。第Ⅰ阶段各处理组间可溶性糖含量无显著差异(p>0.05)。第二阶段中，T2处理组的可溶性糖含量大幅下降，显著低于两个对照组(p<0.05)，T3、CK1、CK2的可溶性糖含量相比于第Ⅰ阶段，均有降低。在第Ⅲ阶段中，各处理组的可溶性糖含量均有所上升，其中T1处理组含量高于非变温处理组CK2的27.5％，T2、T3处理组的可溶性糖含量均高于对照组CK1和CK2。表明变温处理有利于可溶性糖的累积，且温度越低越有利于可溶性糖的累积。
可溶性蛋白作为植物器官形态建成的结构与营养物质，在花芽分化过程中不断积累，证明西红花花芽分化需要含量较高的蛋白质。这是因为西红花的花芽顶端分生组织在接受成花信号诱导后，需进行大量的成花相关基因的复制与转录，必然会诱导蛋白质的大量合成。各处理组的可溶性蛋白均呈现上升趋势，第Ⅰ时期，CK2可溶性蛋白含量较高，T3的含量较低。第Ⅱ阶段，T2、T3的含量逐渐上升。到第Ⅲ时期，T1的可溶性蛋白含量高于CK1的11.13％，高于CK2的13.91％。T2的可溶性蛋白含量高于CK1的14.34％，高于CK2的17.19％，T3的可溶性蛋白含量高于CK1的3.62％，高于CK2的6.20％。表明变温处理对可溶性蛋白的合成有影响，且T1、T2的温度设定有利于可溶性蛋白的大量积累。
图4为西红花花芽分化过程中酶活性变化。超氧化物歧化酶(SOD)活性在花芽分化的三个阶段中总体呈上升趋势，T1处理的SOD酶活性增加了96.31％，且在第Ⅲ阶段显著高于两个对照组，T3处理的SOD酶活性仅为51.86U/g·min FW，低于对照组CK1的6.88％，表明T1、T2的变温处理有利于增强SOD酶活性。
POD酶活性在花芽分化的三个阶段呈上升趋势，T1处理的POD活性在第Ⅰ、第Ⅲ阶段均高于非变温对照CK2，在第Ⅲ阶段，T1处理的POD活性高于非变温处理CK2的31.10％。T2处理的POD活性显著高于非变温处理CK2，T3处理的POD活性与非变温处理CK2无显著差异(p>0.0)。表明变温处理有利于提高POD酶活性，且T1、T2处理更有利于提高POD活性，T3处理下的POD活性相对较低。
CAT酶活性在花芽分化的三个阶段呈现上升趋势，第Ⅰ阶段，T1处理的CAT活性显著高于其他各处理组(p<0.05)，第Ⅲ阶段各处理组的CAT活性无显著差异，表明在处理初期，变温处理对CAT活性有一定影响，而各处理组CAT活性随着处理时间的推移最终无显著差异(p>0.05)。
图5为西红花花芽分化过程中酶活性变化图。生长素含量在花芽分化过程中总体呈上升趋势，第Ⅱ、Ⅲ阶段各处理组IAA含量存在显著差异(p<0.05)。T1的IAA含量始终高于其他各处理组，在第Ⅲ阶段高于非变温处理CK2的8.71％，而T3的IAA含量低于非变温处理的5.10％。表明不同处理下的IAA含量差异较大，T1处理有利于西红花球茎内IAA的积累，促进生长代谢活动。
赤霉素含量在花芽分化过程中总体呈上升趋势，T1的GA含量在Ⅰ、Ⅱ阶段较低，第Ⅲ阶段快速增长，显著高于非变温处理组CK2。T2的GA含量与两个对照组无显著差异(p>0.05)，T3的GA含量偏低。表明T1、T2的变温处理有利于GA的合成和积累，促进花芽快速代谢发育。
分析可知，T1(20℃-25℃-20℃)处理下的西红花提早进行花芽分化，淀粉含量和过氧化氢酶CAT活性在不同处理组间无显著差异(P>0.05)，不同变温处理之间的可溶性糖含量、蛋白质含量、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)活性呈显著差异性。T1、T3与CK1、CK2的可溶性糖含量均存在显著差异，表明低温处理(T1)和高温(T3)处理对可溶性糖含量均有较大影响。T1在三个时期内都与CK1、CK2存在显著差异，且T1的含量最高，这表明相较于其他各组，T1(20℃-25℃-20℃)的温度设定对球茎内可溶性蛋白质的含量有较大影响；T1在三个时期内与CK1、CK2均存在显著差异，且T1在第三阶段过氧化物酶(POD)活性达到最高；T1、T2均与对照组有显著差异，SOD酶活性均较高，表明低温处理对SOD酶活性有一定的促进作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种西红花花芽提早分化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将西红花球茎置于20-25℃的光照培养箱内，处理20天，然后将球茎置于25-35℃的光照培养箱内，处理20天，最后将球茎置于20-25℃的光照培养箱内，处理20天，移入温室中正常养护到开花。
2.根据权利要求1所述的一种西红花花芽提早分化的方法，其特征在于，光照培养期间，每日光照培养12h，光照强度为3000lux，暗培养12h。
3.根据权利要求1所述的一种西红花花芽提早分化的方法，其特征在于，培养箱内的相对湿度保持在80％。
4.根据权利要求1所述的一种西红花花芽提早分化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将西红花球茎置于20℃的光照培养箱内，处理20天，然后将球茎置于25℃的光照培养箱内，处理20天，最后将球茎置于20℃的光照培养箱内，处理20天，移入温室中正常养护到开花。
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