卡特兰花期调控及其关键栽培技术研究

论文摘要

本研究以卡特兰品种Brassolaeliocattleya Sung Ya Green‘Green World’为试材,观测和记录研究了卡特兰的生长发育规律以及北方温室温度和湿度的周年变化,研究了各年生器官中营养物质的周年变化,以及不同叶龄叶片相对于不同光强的叶绿素荧光特性。采用石蜡切片法观察了卡特兰花芽的形态发生和结构发育过程。在此基础上,在花芽分化期进行3种不同的温度处理,探讨了相应时期内的营养以及新叶中内源激素的动态变化;对处于不同花芽分化阶段的卡特兰进行不同的温度处理,研究了温度对开花性状和质量的影响;在花芽分化期喷洒和注射不同浓度的GA3、NAA、ABA等激素,探讨了激素对开花性状和质量的影响。最后对卡特兰花朵衰老过程中的某些生理生化变化进行了研究,并且构建了卡特兰ACO基因的反义表达载体pBI121ACC,为进一步应用反义技术培养花期长的卡特兰新品种奠定了基础。通过以上研究,得出以下主要研究结果:通过研究各年生器官中营养物质变化发现,卡特兰当年形成的假鳞茎储存较少的淀粉,营养物质主要以可溶性糖的成分存在,其它各年生假鳞茎和叶片中,营养物质以淀粉形态储存,花芽分化和开花消耗大量营养。在休眠期营养储存少,在新芽初生期各假鳞茎营养储存较多,所以卡特兰的换盆和分株繁殖宜在新芽初生期进行。对不同叶龄叶片的荧光特性研究表明,随着光照强度的增加和叶龄的增长,PSⅡ电子传递量子产率（Yield）、光化学淬灭（qP）、有效光化学量子产量（Fv’/Fm’）表现为逐渐降低,非光化学猝灭（qN）逐渐升高。新叶虽然在低光强下有着较高的qP、Yield、Fv’/Fm’,但当光强高于740μmol·m-2s-1时,光抑制现象严重,表观电子传递速率（ETR）降低,表明新叶对强光的适应能力较差,因此在栽培中,新叶生长期光照强度不宜超过740μmol·m-2s-1。一年生叶片ETR最高,光能利用效率最高,但光强超过1250μmol·m-2s-1时同样会导致光抑制,二、三年生叶片ETR相近,四年生ETR最低,光能利用率最低,最易受到光抑制。在北方温室温度条件下,卡特兰花芽分化从7月初花序原基分化开始,至9月下旬合蕊柱及花粉块形成历时约3个月。其过程可分为6个时期:未分化期、花序原基分化期、小花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、合蕊柱及花粉块分化期。其中,小花原基分化期、合蕊柱及花粉块分化期历时长,分化较慢,其它时期历时短,分化较快。自萼片原基分化期开始,新生植株生长已基本停止。6月下旬,在卡特兰花芽未分化期开始不同的温度处理表明,25/20℃处理能显著的促进花芽分化,30/25℃处理花芽能正常分化,35/30℃处理抑制花芽分化;25/20℃和30/25℃处理条件下,叶面积增长速率差异不显著,在处理24 d时,25/20℃处理条件下花鞘增长速率快于30/25℃处理。35/30℃处理条件下,叶面积和花鞘增长速率明显落后于其它两个处理。在不同温度处理的开始时,随处理温度的升高,可溶性糖在新叶和新假鳞茎中下降幅度增大,在老叶和老假鳞茎中下降幅度变小,淀粉在各个器官中下降幅度也变小。处理18 d时,35/30℃处理条件下,新叶中可溶性糖含量明显高于其它两个处理,假鳞茎中可溶性糖含量则低于其它两个处理。在30/25℃处理条件下,可溶性糖和淀粉在各个器官中变化趋势基本一致。在25/20℃处理条件下,新叶的可溶性糖含量与其它各器官变化趋势相反。25/20℃、30/25℃处理条件下,新生叶片中GA3、ZR、ABA含量增加,IAA含量减少。35/30℃处理抑制新生叶片中GA3、ZR、ABA含量,促进IAA含量,而较低的GA3、ZR、ABA含量和较高水平的IAA含量不利于花芽分化;35/30℃处理使GA3/IAA、GA3/ZR的比值处于一个较为稳定的状态,而这种状态不利于花芽分化。保持较低的IAA/ZR与IAA/ABA水平,有利于花芽分化的继续进行。在6月下旬,卡特兰花芽未分化期开始25/20℃处理能够显著地促进开花,使盛花期提前56 d,但开花率低,开花以单花为主。在8月中旬萼片分化期开始25/20℃处理也能够显著地促进开花,使盛花期提前14 d,开花以双花为主,并且花朵显著增大。花芽未分化期开始35/30℃的高温处理能够抑制开花,萼片分化期开始35/30℃的高温处理能够延迟开花,花期延迟14 d。两次30/25℃处理与对照无差异。花蕾破鞘期进行10/6℃的低温处理能够延迟开花,使盛花期推迟36 d,在元旦开放。在花芽分化过程中喷施300 mg·kg-1和600 mg·kg-1的GA3能够使花柄和花葶的长度显著增加,使盛花期分别提前9.33 d和8.67 d,两个处理之间差异不显著。喷施不同浓度的NAA对卡特兰开花性状没有影响,当喷施NAA的浓度为200 mg·kg-1时使花期推迟6.67 d。注射GA3的浓度为60 mg·kg-1和120 mg·kg-1时,能够使盛花期显著提前13.34 d和22.34 d,使萼片、花瓣、花柄和花葶的长度显著增加;9月9日花鞘注射10 mg·kg-1的NAA能够使花期提前,能够使花朵显著增大。喷施和注射ABA对卡特兰的花期没有影响,注射ABA浓度为40 mg·kg-1时,开花率下降,花朵缩小。所以,在栽培中推荐使用注射的方法进行花期调控,不仅用量小,而且效果显著,注射60 mg·kg-1的GA3或10 mg·kg-1的NAA不仅能够使花期提前,而且使花朵增大,可以作为花期调控的重要手段。卡特兰花衰老过程中花瓣的可溶性蛋白质含量逐渐下降,细胞质膜透性、丙二醛（MDA）、超氧阴离子（O2·-）产生量随花瓣的衰老逐渐增加,超氧物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性逐渐降低。内源ZRs含量降低,内源IAA、ABA含量上升,乙烯释放量呈跃变型变化,GA3含量变化不明显。以花瓣为试材,首先提取总RNA,并根据其它兰花的ACC氧化酶基因保守序列设计一对特异性引物,然后通过RT-PCR法克隆得到1条967 bp的卡特兰ACO cDNA片断,共编码321个氨基酸残基。序列分析结果显示该克隆片断与已发表的其它兰花的ACO基因序列同源性均在85%以上,尤其与卡特兰原生种和其近亲属的同源性均在95%以上。将克隆的卡特兰ACO片段反向连接到植物表达载体pBI121中CaMV35S启动子的下游,构建了卡特兰ACO基因的反义表达载体pBI121ACC。本研究论文首次明确了卡特兰在北方温室环境条件下的生长发育规律、需肥规律、需光特性,首次明确了卡特兰花芽分化的规律和时期,为制定合理的栽培和管理措施提供了一定依据;通过研究不同温度处理对卡特兰花芽分化、营养物质、内源激素的影响,首次揭示了温度对营养物质、内源激素的调节作用,以及在此基础上对花芽分化的影响。首次成功的通过温度和激素处理对卡特兰花期进行了调控,能够使卡特兰在花卉的热销季节供应市场;通过克隆卡特兰ACO基因以及其反义表达载体的构建,为将来通过反义技术培养花期长的卡特兰新品种奠定了基础。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 卡特兰研究进展

1.2.2 热带兰花期调控研究现状

1.2.3 花衰老过程中的生理生化变化研究现状

1.2.4 乙烯合成与ACC 氧化酶基因的研究现状

1.3 研究目标和主要研究内容

1.3.1 主要研究目标

1.3.2 主要研究内容

1.4 课题来源

1.5 研究技术路线

第二章卡特兰生长发育规律及其关键栽培技术

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 卡特兰的生物学特性

2.2.2 温室内温湿度年变化

2.2.3 卡特兰生长规律变化

2.2.4 卡特兰的栽培管理

2.2.5 卡特兰可溶性糖、淀粉、可溶蛋白质含量的周年变化

2.3 讨论与小结

第三章卡特兰不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的比较

3.1 材料与方法

3.2 结果分析

3.2.1 各叶龄叶片的Yield，qP，Fv’/Fm’和qN 比较

3.2.2 各叶龄叶片的电子传递速率（ETR）比较

3.3 讨论与小结

第四章卡特兰的花芽形态分化

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.2.1 卡特兰花芽分化时期及主要特征

4.2.2 卡特兰花芽分化与植株形态的关系

4.3 讨论

第五章不同温度处理对卡特兰花芽分化、营养物质、内源激素的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 试验设计

5.1.2 测定项目及方法

5.2 结果与分析

5.2.1 不同温度处理对卡特兰花芽形态分化的影响

5.2.2 不同温度处理对叶面积和外露花鞘长的影响

5.2.3 不同温度处理对可溶性糖、淀粉、蛋白质的影响

5.2.4 不同温度处理新叶中内源激素含量的动态变化

5.2.5 不同温度处理新叶中内源激素比值的变化

5.3 讨论

5.3.1 不同温度处理对碳水化合物和蛋白质的影响

5.3.2 不同温度处理对内源激素含量的影响

第六章花期调控

6.1 材料与方法

6.1.1 温度调控花期

6.1.2 激素调控花期

6.1.3 观测指标

6.2 结果与分析

6.2.1 先期温度处理（处理1）对开花及开花性状的影响

6.2.2 后期温度处理（处理2）对开花及开花性状的影响

6.2.3 后期低温处理对卡特兰开花和开花性状的影响

6.2.4 喷施不同浓度的激素对开花和开花性状的影响

6.2.5 注射不同浓度的激素对开花和开花性状的影响

6.3 小结与讨论

6.3.1 温度对开花和开花性状的影响

6.3.2 激素对开花和开花性状的影响

第七章卡特兰花朵衰老机理及其ACC 氧化酶基因克隆与反义表达载体的构建

7.1 材料与方法

7.1.1 卡特兰花朵衰老机理

7.1.2 卡特兰ACC 氧化酶基因的克隆与反义表达载体的构建

7.2 结果与分析

7.2.1 卡特兰花朵衰老机理

7.2.2 卡特兰ACC 氧化酶基因的克隆与反义表达载体的构建

7.3 讨论

7.3.1 卡特兰花朵衰老机理

7.3.2 卡特兰ACC 氧化酶基因的克隆与反义表达载体的构建

第八章结论与展望

8.1 结论

8.1.1 卡特兰生长发育规律

8.1.2 卡特兰不同叶龄叶片叶绿素荧光特性

8.1.3 卡特兰的花芽形态分化

8.1.4 不同温度处理对卡特兰花芽分化、营养物质、内源激素的影响

8.1.5 温度调控花期

8.1.6 激素调控花期

8.1.7 卡特兰花朵衰老过程中某些生理生化变化

8.1.8 卡特兰ACC 氧化酶基因克隆与反义表达载体的构建

8.2 展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢

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