華南植物園等在兜蘭花期調控研究中取得進展

兜蘭屬植物花型獨特，具有觀賞價值，開花時間與開花豐度是決定兜蘭觀賞價值的重要農藝性狀。市場上的兜蘭多為人工栽培的單花雜交種，由于其開花習性多樣，多采取自然開花的生產模式，沒有穩定的花期調控技術，影響了其產業化發展。所有單花種兜蘭均能分化出多個花芽，但常常只有一朵能正常開放，其余花芽常敗育。目前關于兜蘭開花機制的研究較少。外源赤霉素（GA）處理是調控開花的重要手段，通過探究外源GA對兜蘭開花的影響，揭示兜蘭開花豐度和花期調控背后的機制，具有重要的科學意義和應用前景。  

　　中國科學院華南植物園農生中心曾宋君研究團隊及其合作者以單花種胼胝兜蘭（Paphiopedilum callosum）為研究材料，通過細胞學形態觀察，明確了其從營養生長到開花的8個主要階段（圖1）。其中花器官分化階段（階段5）是決定開花豐度的關鍵階段。此時，主花已經完成花器官的分化，副花處于分化的起始階段，若不進行外源GA處理，副花往往停止發育并敗育，因此胼胝兜蘭頂端常著生單花。  

　　合適濃度的外源GA處理能使花期提前35天并促進胼胝兜蘭副花芽發育。石蠟切片結果顯示，赤霉素對胼胝兜蘭花發育早期沒有影響，而在花器官分化階段通過促進花序軸的伸長和副花的發育進而使得胼胝兜蘭花期提前并出現一梗雙花現象。在花器官分化階段，外源GA處理顯著降低了花芽中細胞分裂素（CTK）的含量，促進內源IAA、GA₁和GA₃的積累，使得花芽中呈現出高的GA，低比例的CTK/IAA水平。外源GA促進了花芽中PcAP3, PcPI,和PcSEP基因的表達，進一步促進了副花的形成。此外，高水平的內源GA促進了PcXTH9與PcTCP15的表達，促進抽薹。研究表明，外源GA處理可以有效提前花期并促進副花芽發育，形成一梗雙花，雙花率由8.9%提高至86.9%。基于形態學、生理學和轉錄組學的聯合分析發現，外源GA處理提前花期是通過促進抽薹而不是影響成花誘導來實現的，而外源GA通過調節內源激素水平與花發育基因的表達影響副花芽發育。  

　　該研究首次闡述了外源GA對胼胝兜蘭開花的影響機制，可為胼胝兜蘭的花期調控提供技術支持，并為進一步研究兜蘭和其他多年生非模式植物的開花機制提供參考。研究由華南植物園和廣東省農業科學院環境園藝研究所共同完成，相關研究結果在線發表在Horticulture Research上。研究工作得到國家重點研發計劃和廣東省重點研發項目的資助。