氮素营养调控菜薹生长及抽薹开花的机制

【作者】 陈丽丽； 陈日远； 宋世威；

【机构】 华南农业大学园艺学院；

【摘要】 抽薹开花是植物由营养生长向生殖生长转变的标志。氮素是对植物生长发育及产量品质形成最为重要的营养元素之一。氮素也会影响植物的抽薹开花,缺氮迫使植物提前抽薹开花,氮过量会推迟抽薹开花。菜薹(Brassica campestris L. ssp. chinesis var. utilis Tsen et Lee,别名菜心)是一种重要的菜薹类蔬菜,抽薹开花是其形成产品器官的必要条件。到目前为止菜薹的抽薹开花机理仍不清楚,特别是营养调控其机理研究仍然较少。因此研究氮素营养调控菜薹生长发育和抽薹开花机制,对于揭示菜薹产品器官形成具有重要的理论意义。本试验在水培条件下,设置一系列低氮、正常供氮和高氮水平处理,研究其对菜薹生长发育、抽薹开花、植株营养状况、内源激素含量、开花相关基因表达、薹茎的细胞结构等方面的影响,探讨氮素浓度与菜薹抽薹的内在联系。主要结果如下:不同氮素浓度显著影响了菜薹的生长发育和抽薹开花。与正常供氮相比,低氮处理使菜薹现蕾和开花时间提前,浓度越低,抽薹开花越早;低氮处理降低了菜薹的株高、茎粗、叶片数、叶面积和生物量,但提高了植株的根冠比。氮素浓度显著影响菜薹植株的营养状况。与正常供氮相比,低氮处理降低了植株的总氮、总磷、总钾含量,以及产品器官中的硝酸盐、可溶性蛋白、游离氨基酸含量,提高了总碳含量和C/N比。植株的C/N比与株高、茎粗、生物量等呈显著正相关,而与开花率呈显著负相关。这表明氮素营养通过调控植株的C/N比来影响抽薹开花。氮素和内源激素相互作用调控菜薹抽薹开花。低氮条件下,叶片和茎尖中的GA、IAA、CTK、BR含量在处理后10～15d含量上升,与抽薹开花相关的基因SOC1-1、SOC1-2、LFY的表达量在15～20 d上调。说明氮素可通过调控GA、IAA、CTK、BR等内源激素含量和开花基因表达来影响菜薹抽薹开花。氮素营养水平影响菜薹的薹茎发育。低氮条件下菜薹茎尖髓部细胞面积减小,皮层薄壁细胞呈短柱状,且细胞层数增加,导致菜薹茎粗显著降低。低氮处理下,细胞周期蛋白CYCD3-3、CYCB1-1和细胞壁松弛因子EXPA8的表达菜薹现蕾期在茎尖中下调。说明氮素可通过调控细胞结构相关基因的表达来调节菜薹茎发育。综上,氮素营养通过改变菜薹的植物营养状况、内源激素含量及相关基因表达来调控生长发育和抽薹开花。低氮水平菜薹通过提高植株的C/N比抑制植株生长、提早抽薹开花;通过下调细胞结构相关基因的表达来负向调节菜薹薹茎发育;通过提高内源激素含量和开花基因表达来提高开花率。更多还原