芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
植物花芽的发育与内源激素关系密切。以芍药品种大富贵休眠期花芽为材料，采用高效液相色谱技
术(HPLC)分析内源激素GA ，IAA，ZT，ABA在芍药休眠芽发育不同时期的含量变化。结果表明：ABA含量
在北京地区11月20日开始增加，12月10日达到最大；GA 含量12月10日开始明显上升，12月30日开始
下降；ZT与GA，含量变化基本一致；IAA在休眠过程中含量很低且变化不大；GA ／ABA和ZT／ABA的比值随
休眠的加深而减小，随休眠的解除而增大。研究证明GA 和zT是解除休眠的促进物，这～结果对于施用外
源激素打破芍药休眠具有理论指导意义。
关键词：芍药；休眠芽；内源激素
芍药的花期集中在4月下旬
至5月上旬，不能满足周年供应。在长期的系统
演化过程中，芍药形成了冬季低温休眠的特性，
其种子和芽均须经过一定的低温过程才能破除
休眠而萌发，这种休眠表现为秋季先产生根系，
经历一段寒冷低温时期打破上胚轴和芽休眠后
袁燕波，等．芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
再出土萌发 。在北京地区，芍药休眠芽的发育
进程是10月底至11月初地上部分枯死，根茎上
着生的混合芽在土壤内越冬，次年春天再萌芽生
长。要实现芍药的商业生产可以利用冷藏和赤
霉素处理解除芍药花芽休眠，再转入适宜生长的
条件下培养一定时间，即可诱导芍药春节前后开
花。研究表明，植物休眠由内源激素控制，休眠
的起始、终止和调控以及休眠各阶段的变化均受
激素调节_2 J，而且不是单一激素调节，而是由多
种激素之间的平衡所控制，涉及芽休眠的激素有
脱落酸(ABA)、赤霉素(GA )、细胞分裂素(ZT)
和生长素(IAA)。以往的研究多集中在植物激素
与木本植物芽休眠的关系上，如杨树 、杉木
等。郑国生等 对芍药科木本植物牡丹花芽的
研究显示，低温期内GA ，ABA，CTK质量分数的
增减和GA ／ABA比值的变化可明显地反映低温
解除花芽休眠的进程。其中，GA ／ABA比值的
变化与休眠的进程直接对应，并证明了GA 和
CTK是解除休眠的促进物，ABA是解除休眠的抑
制物。Mornya等 指出，牡丹在秋季花芽分化期
IAA和GA 的含量增加，ABA的含量减少，从而
诱导开花。Momya等 认为牡丹秋季二次开花
可以通过调节GA ，IAA和CTK的含量来实现，
但对于宿根花卉芍药的内源激素研究还是空白。
本研究采用高效液相色谱技术(HPLC)，分
别测定了芍药芽休眠进程中赤霉素(GA )、生长
素(IAA)、细胞分裂素(ZT)、脱落酸(ABA)含量
及其比值的动态变化，探讨了内源激素在低温打
破休眠中的调节作用，这对于芍药反季节催花时
外源激素的施用，具有一定的指导意义。
1 材料与方法
1．1 材料
2009年10月21日至2010年3月选取生长
健壮、4年生大富贵芍药品种进行花芽采集，每隔
10 d取一次芽，剥除外层鳞片，液氮处理材料后
进行超低温保存，用于GA ，IAA，ZT，ABA浓度含
量测定，取样标准为纵径×横径≥1．5 cm×0．5
cm的顶芽，每处理每次取样8～10个芽。
1．2 方法
全部取样完成后，采用液相色谱分析法测定
各类激素的浓度。称取上述材料各0．5 g，放人
冰研钵内，加入少量铜试剂(抗氧化剂)和少量
(10 mL)80％冷甲醇，低温研磨成匀浆，4℃浸泡
过夜。次Et取出样品并加入适量PVP(非水溶性
聚乙烯吡咯烷酮)，放于摇床上10 min，再将匀浆
在室温下抽滤，残渣以80％冷甲醇冲洗3～4次，
抽滤后合并提取液。给提取液加1—2滴氨水，
35—40℃减压浓缩至水相，用蒸馏水转移人10
mL离心管中，在6 000 r·ain 下离心20 min，弃
残渣，将上清液均匀分成两份。一份用1 mol·
L 的HC1调至pH 2．5～3．0，用等体积乙酸乙酯
萃取3次，合并有机相，加1～2滴氨水，35～40~E
浓缩至干，然后用3％色谱甲醇与97％0．1 mol·
L HAc的混合溶液溶解浓缩干的物质并定容至
1 mL，用0．45 IxL微膜过滤，用于测定IAA，GA ，
ABA的含量。另一份用1 mol·L 的氨水调至
OH 7．5～8．0，用等体积pH 8．0磷酸缓冲液饱和
的正丁醇萃取3次，合并有机相，60cI=浓缩至干，
然后用3％色谱甲醇与97％pH 7．0超纯水的混
合溶液溶解浓缩干的物质并定容至1 mL，用
0．45 L微膜过滤，用于测定ZT的含量。
采用高效液相色谱(HPLC)法，色谱条件：
Agilent 1100高效液相色谱仪，c】8柱(250×4．6
mm)，二极管阵列检测器， 四元泵，自动进样器，
柱温箱30℃，在线脱气机，流动相分别为：测定
IAA，GA ，ABA采用3％色谱甲醇与97％0．1
ool·L HAc的混合溶液，测定zT采用3％色谱
甲醇与97％pH 7．0超纯水的混合溶液，检测波
长分别为：IAA—280 nm，ABA—_26O nm，GA3—
210 nm，zT_267 nm，流速为l mL·min～，外标法
定量，标样均为Sigma产品。
2 结果与分析
2．1 芍药休眠芽内源激素含量动态变化
2．1．1 生长素(IAA)含量随时间的变化
花芽休眠阶段生长素含量很低，总体变化幅
度不大。从图1中可以看出，10月20日至11月
10日花芽IAA含量下降，此时芍药已基本停止生
长；随后IAA的含量开始增加，11月20日达到顶
峰。经分析，其产生的原因可能是休眠芽聚集能
量，以抵御寒冷的气候和为幼芽提供过冬的营养
·
物质。此后，IAA含量开始大幅下降，12月20日
至3月3日均处于较低水平。直到3月13日，
IAA含量大幅上升，此时芍药开始萌发。由此可
以得出，IAA含量在休眠期内的变化呈现先下降
后上升再下降，然后一直处于较低浓度水平上的
口'
口'
3
加
《
《
规律，虽然IAA含量最后在休眠解除期有明显增
加，但并不能就此确定IAA直接参与休眠的解
除，在解除休眠中可能无明显的作用，而作用于
花芽解除休眠后的萌发生长，更确切的结论有待
进一步验证
10—201o一3011—1O 11—20 11—301 2—1O12—2012—30 1—10 1—20 1—30 2—1O 2—20 3—03 3—1 3 3—23
日期(月一日)
图1 芍药休眠芽不同发育时期IAA含量变化
Fig：1 Change of IAA content in dollnancy buds of Paeonia lactlora in different stages
2．1．2 赤霉素(GA )含量随时间的变化
早在1964年，Eagles等 在用假挪威槭为材
料的研究中指出，休眠芽的萌发是因为GA等生
长促进物质克服了生长抑制物质的抑制作用，从
而导致了休眠的解除。之后的许多试验证实，休
眠的解除与GA类物质的积累总是相伴发生
的 。从图2中可以得出，随着低温期的延长，
花芽内GA 含量呈现先下降后上升的趋势。具
体表现为10月20日至11月20日GA 含量下
降，此时花芽开始停止活动，进入休眠；此后GA，
含量开始增加，12月30 H GA 含量达到顶峰 最
高值出现在花芽的深度休眠期；之后GA 含量开
始下降，在花芽萌发期降至最低值，说明休眠芽
中GA 含量随休眠深度的加深而增加，随休眠的
解除而减少，2月20日休眠解除时GA 含量趋于
平稳。因而，内源GA 可打破休眠，促进萌发，但
休眠破除过程和萌芽过程是截然不同的两个阶
段，内外条件的变化对这两者的影响也不同¨⋯，
而具体的条件变化对解除休眠和促进萌发的不
同影响有待进一步研究。
2．1．3 脱落酸(ABA)含量随时间的变化
ABA具有增强植物抗逆性、诱导休眠的作
用。从图3中可以看出，11月20日ABA含量开
始增加，12月10日花芽内源ABA含量达到最
高，此时GA 含量处于相对低的水平，而后ABA
含量开始下降，并在1月20日以后保持在较低
的水平上。当ABA含量处于较高水平时，花芽
处于深度休眠期，无法萌发；当休眠解除的时候，
ABA含量就降低到一定水平，以后变动幅度一直
很小，说明ABA含量的下降与花芽休眠的解除
相关，进一步验证了ABA是花芽萌发的抑制物
质。花芽的休眠，显然与内源ABA的含量变化
有关。从而可以得出结论，休眠芽的形成，有赖
于秋季ABA的积累；休眠的解除，可能取决于入
冬后ABA含量的下降，这与朱永亮等 的研究
结果一致。
2．1．4 细胞分裂素(ZT)含量随时间的变化
多数研究认为细胞分裂素能够克服存在于
芽内的萌发抑制因子，同时细胞分裂素解除休眠
的作用不能传递，只影响所施的芽 。从图4中
可以看出，10月20日至l2月30日ZT的含量逐
渐攀升，到12月30日达到顶峰，在此期间可能
是ZT增加了细胞分裂分化的速度，加厚角质层，
提高对叶原基的保护能力。此时zT含量与GA，
∞ ∞ 加 o
0 O 0 0 O 0 O 0
袁燕波，等．芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
1 000
0．900
0． 80O
10-2010-3011—1011-2011—301 2—1012—2O12—3O 1—10 1—20 1-30 2—10 2—20 3—03 3—13 3—23
日期(月一日)
芍药休眠芽不同发育时期GA 含量变化
Change of GA3 content in dormancy buds of Paeonia lactlora in different stages
10—20 10—3011—10 11—20 11—3012—1012—2O12—30 1—10 1—2O 1—30 2—10 2—20 3一O3 3—13 3—23
日期(月一日)
图3 芍药休眠芽不同发育时期ABA含量变化
Fig．3 Change of ABA content in dormancy buds of Paeonia lactlora in different stages
含量变化趋势一致，与ABA含量变化趋势正好
相反。ZT含量12月30日开始下降，3月13日
随着休眠的解除有所上升，此时，细胞分裂素可
能促进细胞分裂和扩大，诱导花芽的分化。因
此，zT能够克服萌发抑制的因子，解除休眠，促进
花芽的萌发。
2．2 芍药休眠芽中内源激素比值的变化
根据前人对树木的研究发现，内源激素的比
值对植物休眠状态的影响极为重要。本试验也
发现休眠芽内源激素比值变化比单一激素更能
反映芍药花芽的休眠进程。从图5中可以看出，
休眠芽中IAA／ABA的比值在整个过程中基本上
没有变化，而GA ／ABA，ZT／ABA的比值变化趋
势大体相同。随着花芽的休眠与解除，GA ／ABA
和ZT／ABA的比值基本呈现先下降后急剧上升
再下降的趋势，到1月30日下降到一定水平后
基本平稳，并与11月20日之前基本持平。由此
可以认为GA ，CTK和ABA均参与了这一期间的
调控活动，三者的消长关系控制着芍药植株花芽
的休眠和解除休眠的进程。
3 讨论
芍药植株进入休眠后，必须接受一个低温量
值才能打破休眠 ，低温解除休眠的程度与抑制
物的消失、促进物的出现以及促进物／抑制物比
值的变化有关 ]。研究发现，IAA的含量变化与
芍药花芽的发育过程相一致。当芍药基本停止
植物花芽的发育与内源激素关系密切。以芍药品种大富贵休眠期花芽为材料，采用高效液相色谱技
术(HPLC)分析内源激素GA ，IAA，ZT，ABA在芍药休眠芽发育不同时期的含量变化。结果表明：ABA含量
在北京地区11月20日开始增加，12月10日达到最大；GA 含量12月10日开始明显上升，12月30日开始
下降；ZT与GA，含量变化基本一致；IAA在休眠过程中含量很低且变化不大；GA ／ABA和ZT／ABA的比值随
休眠的加深而减小，随休眠的解除而增大。研究证明GA 和zT是解除休眠的促进物，这～结果对于施用外
源激素打破芍药休眠具有理论指导意义。
关键词：芍药；休眠芽；内源激素
芍药的花期集中在4月下旬
至5月上旬，不能满足周年供应。在长期的系统
演化过程中，芍药形成了冬季低温休眠的特性，
其种子和芽均须经过一定的低温过程才能破除
休眠而萌发，这种休眠表现为秋季先产生根系，
经历一段寒冷低温时期打破上胚轴和芽休眠后
袁燕波，等．芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
再出土萌发 。在北京地区，芍药休眠芽的发育
进程是10月底至11月初地上部分枯死，根茎上
着生的混合芽在土壤内越冬，次年春天再萌芽生
长。要实现芍药的商业生产可以利用冷藏和赤
霉素处理解除芍药花芽休眠，再转入适宜生长的
条件下培养一定时间，即可诱导芍药春节前后开
花。研究表明，植物休眠由内源激素控制，休眠
的起始、终止和调控以及休眠各阶段的变化均受
激素调节_2 J，而且不是单一激素调节，而是由多
种激素之间的平衡所控制，涉及芽休眠的激素有
脱落酸(ABA)、赤霉素(GA )、细胞分裂素(ZT)
和生长素(IAA)。以往的研究多集中在植物激素
与木本植物芽休眠的关系上，如杨树 、杉木
等。郑国生等 对芍药科木本植物牡丹花芽的
研究显示，低温期内GA ，ABA，CTK质量分数的
增减和GA ／ABA比值的变化可明显地反映低温
解除花芽休眠的进程。其中，GA ／ABA比值的
变化与休眠的进程直接对应，并证明了GA 和
CTK是解除休眠的促进物，ABA是解除休眠的抑
制物。Mornya等 指出，牡丹在秋季花芽分化期
IAA和GA 的含量增加，ABA的含量减少，从而
诱导开花。Momya等 认为牡丹秋季二次开花
可以通过调节GA ，IAA和CTK的含量来实现，
但对于宿根花卉芍药的内源激素研究还是空白。
本研究采用高效液相色谱技术(HPLC)，分
别测定了芍药芽休眠进程中赤霉素(GA )、生长
素(IAA)、细胞分裂素(ZT)、脱落酸(ABA)含量
及其比值的动态变化，探讨了内源激素在低温打
破休眠中的调节作用，这对于芍药反季节催花时
外源激素的施用，具有一定的指导意义。
1 材料与方法
1．1 材料
2009年10月21日至2010年3月选取生长
健壮、4年生大富贵芍药品种进行花芽采集，每隔
10 d取一次芽，剥除外层鳞片，液氮处理材料后
进行超低温保存，用于GA ，IAA，ZT，ABA浓度含
量测定，取样标准为纵径×横径≥1．5 cm×0．5
cm的顶芽，每处理每次取样8～10个芽。
1．2 方法
全部取样完成后，采用液相色谱分析法测定
各类激素的浓度。称取上述材料各0．5 g，放人
冰研钵内，加入少量铜试剂(抗氧化剂)和少量
(10 mL)80％冷甲醇，低温研磨成匀浆，4℃浸泡
过夜。次Et取出样品并加入适量PVP(非水溶性
聚乙烯吡咯烷酮)，放于摇床上10 min，再将匀浆
在室温下抽滤，残渣以80％冷甲醇冲洗3～4次，
抽滤后合并提取液。给提取液加1—2滴氨水，
35—40℃减压浓缩至水相，用蒸馏水转移人10
mL离心管中，在6 000 r·ain 下离心20 min，弃
残渣，将上清液均匀分成两份。一份用1 mol·
L 的HC1调至pH 2．5～3．0，用等体积乙酸乙酯
萃取3次，合并有机相，加1～2滴氨水，35～40~E
浓缩至干，然后用3％色谱甲醇与97％0．1 mol·
L HAc的混合溶液溶解浓缩干的物质并定容至
1 mL，用0．45 IxL微膜过滤，用于测定IAA，GA ，
ABA的含量。另一份用1 mol·L 的氨水调至
OH 7．5～8．0，用等体积pH 8．0磷酸缓冲液饱和
的正丁醇萃取3次，合并有机相，60cI=浓缩至干，
然后用3％色谱甲醇与97％pH 7．0超纯水的混
合溶液溶解浓缩干的物质并定容至1 mL，用
0．45 L微膜过滤，用于测定ZT的含量。
采用高效液相色谱(HPLC)法，色谱条件：
Agilent 1100高效液相色谱仪，c】8柱(250×4．6
mm)，二极管阵列检测器， 四元泵，自动进样器，
柱温箱30℃，在线脱气机，流动相分别为：测定
IAA，GA ，ABA采用3％色谱甲醇与97％0．1
ool·L HAc的混合溶液，测定zT采用3％色谱
甲醇与97％pH 7．0超纯水的混合溶液，检测波
长分别为：IAA—280 nm，ABA—_26O nm，GA3—
210 nm，zT_267 nm，流速为l mL·min～，外标法
定量，标样均为Sigma产品。
2 结果与分析
2．1 芍药休眠芽内源激素含量动态变化
2．1．1 生长素(IAA)含量随时间的变化
花芽休眠阶段生长素含量很低，总体变化幅
度不大。从图1中可以看出，10月20日至11月
10日花芽IAA含量下降，此时芍药已基本停止生
长；随后IAA的含量开始增加，11月20日达到顶
峰。经分析，其产生的原因可能是休眠芽聚集能
量，以抵御寒冷的气候和为幼芽提供过冬的营养
·
物质。此后，IAA含量开始大幅下降，12月20日
至3月3日均处于较低水平。直到3月13日，
IAA含量大幅上升，此时芍药开始萌发。由此可
以得出，IAA含量在休眠期内的变化呈现先下降
后上升再下降，然后一直处于较低浓度水平上的
口'
口'
3
加
《
《
规律，虽然IAA含量最后在休眠解除期有明显增
加，但并不能就此确定IAA直接参与休眠的解
除，在解除休眠中可能无明显的作用，而作用于
花芽解除休眠后的萌发生长，更确切的结论有待
进一步验证
10—201o一3011—1O 11—20 11—301 2—1O12—2012—30 1—10 1—20 1—30 2—1O 2—20 3—03 3—1 3 3—23
日期(月一日)
图1 芍药休眠芽不同发育时期IAA含量变化
Fig：1 Change of IAA content in dollnancy buds of Paeonia lactlora in different stages
2．1．2 赤霉素(GA )含量随时间的变化
早在1964年，Eagles等 在用假挪威槭为材
料的研究中指出，休眠芽的萌发是因为GA等生
长促进物质克服了生长抑制物质的抑制作用，从
而导致了休眠的解除。之后的许多试验证实，休
眠的解除与GA类物质的积累总是相伴发生
的 。从图2中可以得出，随着低温期的延长，
花芽内GA 含量呈现先下降后上升的趋势。具
体表现为10月20日至11月20日GA 含量下
降，此时花芽开始停止活动，进入休眠；此后GA，
含量开始增加，12月30 H GA 含量达到顶峰 最
高值出现在花芽的深度休眠期；之后GA 含量开
始下降，在花芽萌发期降至最低值，说明休眠芽
中GA 含量随休眠深度的加深而增加，随休眠的
解除而减少，2月20日休眠解除时GA 含量趋于
平稳。因而，内源GA 可打破休眠，促进萌发，但
休眠破除过程和萌芽过程是截然不同的两个阶
段，内外条件的变化对这两者的影响也不同¨⋯，
而具体的条件变化对解除休眠和促进萌发的不
同影响有待进一步研究。
2．1．3 脱落酸(ABA)含量随时间的变化
ABA具有增强植物抗逆性、诱导休眠的作
用。从图3中可以看出，11月20日ABA含量开
始增加，12月10日花芽内源ABA含量达到最
高，此时GA 含量处于相对低的水平，而后ABA
含量开始下降，并在1月20日以后保持在较低
的水平上。当ABA含量处于较高水平时，花芽
处于深度休眠期，无法萌发；当休眠解除的时候，
ABA含量就降低到一定水平，以后变动幅度一直
很小，说明ABA含量的下降与花芽休眠的解除
相关，进一步验证了ABA是花芽萌发的抑制物
质。花芽的休眠，显然与内源ABA的含量变化
有关。从而可以得出结论，休眠芽的形成，有赖
于秋季ABA的积累；休眠的解除，可能取决于入
冬后ABA含量的下降，这与朱永亮等 的研究
结果一致。
2．1．4 细胞分裂素(ZT)含量随时间的变化
多数研究认为细胞分裂素能够克服存在于
芽内的萌发抑制因子，同时细胞分裂素解除休眠
的作用不能传递，只影响所施的芽 。从图4中
可以看出，10月20日至l2月30日ZT的含量逐
渐攀升，到12月30日达到顶峰，在此期间可能
是ZT增加了细胞分裂分化的速度，加厚角质层，
提高对叶原基的保护能力。此时zT含量与GA，
∞ ∞ 加 o
0 O 0 0 O 0 O 0
袁燕波，等．芍药休眠芽发育进程内源激素变化研究
1 000
0．900
0． 80O
10-2010-3011—1011-2011—301 2—1012—2O12—3O 1—10 1—20 1-30 2—10 2—20 3—03 3—13 3—23
日期(月一日)
芍药休眠芽不同发育时期GA 含量变化
Change of GA3 content in dormancy buds of Paeonia lactlora in different stages
10—20 10—3011—10 11—20 11—3012—1012—2O12—30 1—10 1—2O 1—30 2—10 2—20 3一O3 3—13 3—23
日期(月一日)
图3 芍药休眠芽不同发育时期ABA含量变化
Fig．3 Change of ABA content in dormancy buds of Paeonia lactlora in different stages
含量变化趋势一致，与ABA含量变化趋势正好
相反。ZT含量12月30日开始下降，3月13日
随着休眠的解除有所上升，此时，细胞分裂素可
能促进细胞分裂和扩大，诱导花芽的分化。因
此，zT能够克服萌发抑制的因子，解除休眠，促进
花芽的萌发。
2．2 芍药休眠芽中内源激素比值的变化
根据前人对树木的研究发现，内源激素的比
值对植物休眠状态的影响极为重要。本试验也
发现休眠芽内源激素比值变化比单一激素更能
反映芍药花芽的休眠进程。从图5中可以看出，
休眠芽中IAA／ABA的比值在整个过程中基本上
没有变化，而GA ／ABA，ZT／ABA的比值变化趋
势大体相同。随着花芽的休眠与解除，GA ／ABA
和ZT／ABA的比值基本呈现先下降后急剧上升
再下降的趋势，到1月30日下降到一定水平后
基本平稳，并与11月20日之前基本持平。由此
可以认为GA ，CTK和ABA均参与了这一期间的
调控活动，三者的消长关系控制着芍药植株花芽
的休眠和解除休眠的进程。
3 讨论
芍药植株进入休眠后，必须接受一个低温量
值才能打破休眠 ，低温解除休眠的程度与抑制
物的消失、促进物的出现以及促进物／抑制物比
值的变化有关 ]。研究发现，IAA的含量变化与
芍药花芽的发育过程相一致。当芍药基本停止