光调控内源激素影响香草兰花芽分化的机制

The flower bud of vanilla is a kind of mixed bud, low flower bud differentiation rate causes the low yield. Many studies showed that the endogenous hormone levels affect the floral bud differentiation directly, Our research group confirmed that reducing the level of GA and increasing the levels of ZR,ABA were conducive to improve bud differentiation rate by 16.27%～19.33%; Besides, compared with the control, our previous studies indicated that reasonable lighting conditions could increase the differentiation rate of vanilla by 20.20%. So, can light mediate the endogenous hormone? and then regulate flower bud differentiation? Are there any other intermediaries? How does the photosynthetic carbon assimilation respond to lighting conditions? In order to dissect the mechanism of the flower bud differentiation regulated by light via endogenous hormone, and provide theoretical support for the technical measures to improve bud differentiation rate of vanilla, this item will study the flower bud differentiation rule under different light treatment conditions. At the same time, the content of endogenous hormones and the photosynthetic carbonassimilation characteristics will be lucubrated.

香草兰花芽为混合芽，生产中花芽分化率低、开花量少造成的低产问题严重影响产业发展。前人研究证明GA、ZR、ABA和IAA等激素水平直接影响植物的花芽分化，本项目组研究证实通过降低花芽分化期GA水平，提高ZR、ABA水平能使香草兰花芽分化率提高16.27%～19.33%；此外，前期研究发现，合理的光照条件下香草兰花芽分化率比对照高20.20个百分点。那么光是否通过调控内源激素进而影响香草兰花芽分化？是否还存在其他中间媒介？其光合碳同化途径对光照如何响应？本研究以香草兰为对象，研究不同光照处理条件下的花芽分化规律；同时利用HPLC-MS/MS技术分析內源激素的含量及变化特征；并以叶绿素荧光为探针，结合关键酶活性分析其光合碳同化特性。上述研究旨在深入剖析光照和内源激素协同调控香草兰花芽分化的机制，为研发调控香草兰花芽分化的技术措施提供理论支持。

香草兰为多年生热带特色香料作物，广泛应用于食品、化妆品等行业，具有“天然食品香料之王”的誉称，在我国海南、云南等地区有广泛种植。香草兰花芽为混合芽，生产中花芽分化率低、开花量少造成的低产问题严重影响产业发展。前期研究发现光照与内源激素均与香草兰花芽分化关系密切，为深入剖析光照和内源激素协同调控香草兰花芽分化的机制，项目研究了不同光照处理条件下的花芽分化规律，內源激素的含量及变化特征，并以叶绿素荧光为探针，结合关键酶活性等生理指标分析其光合碳同化特性。研究结果表明IAA和GA为影响香草兰花芽分化的主要内源激素，它们受光照条件影响显著，在花芽形态建成初期不同处理含量差异达10倍。35%-40%透光率条件下花芽分化率显著最高，结合营养物质积累等生理指标分析了光照通过调控内源激素进而影响香草兰花芽分化的机制，为生产上采用适宜的荫蔽度开展种苗繁育和促进香草兰花芽分化，进一步提高移栽成活率和产量提供了实用的理论指导。同时，为掌握香草兰的光合碳同化特性，开展了香草兰气孔状态特性及其在波动光强下光合动态的日变化研究，探讨其在光能利用效率受限时的光合调控策略，确定了香草兰为CAM光合碳同化途径，发现香草兰的光合诱导速率很快，只需要4-6分钟就能达到最大光合速率的95%，推测其可通过水-水循环和环式电子传递替代电子传递途径协同调节光合动态变化，还通过调整叶绿体ATP合酶活性来调控光合受限时的光保护过程，即叶绿体ATP合酶活性的下调促进跨类囊体膜质子梯度形成，进而激活光系统II处的热耗散以耗散过剩光能，该结果从理论上进一步验证了适宜香草兰生产的透光率（荫蔽度），为后期开展香草兰气孔行为调控和增产途径发掘奠定了基础。