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萝卜(Raphanus sativus L.)是一种重要的蔬菜作物,在萝卜的种植过程中,其产量和品质常常因为低温、长日照导致的抽薹开花、肉质根糠心,最终失去商品性。因此,研究低温春化对萝卜幼苗生理特征、植株花芽分化与抽薹的影响,对于蔬菜产业发展至关重要。褪黑素(melatonin,N-乙酰基-5-甲氧基-色胺,MT)是一种色氨酸吲哚类衍生物,具有调控植物生长发育、响应非生物或生物胁迫等功能。目前,有关MT对植物花芽分化和抽薹的影响研究有限,其调控机制仍需深入研究,尤其是MT对植物花芽分化和抽薹过程中内源激素变化的调控及开花基因的时空表达的影响仍不清楚。本文以两个冬性差异极显著的萝卜品种‘韩国大根’(冬性极强)和‘新西兰短叶13号’(冬性极弱)为材料,设置差异外源MT浓度及施用方式,利用植物组织切片显微技术、植物生理学和分子生物学研究手段从形态学、幼苗抗低温生理、内源激素的变化及开花基因的时空表达等各方面系统研究了MT对萝卜花芽分化和抽薹的影响。主要结果如下:1.外源MT施用前,萝卜抽薹、开花规律的观察:根据萝卜生殖生长过程中形态学变化的观测结果,可将其生殖生长期划分为花芽未分化阶段、花芽分化准备阶段、现蕾阶段、抽薹阶段、开花阶段等5个阶段,其中现蕾阶段可观察到萝卜花芽芽体逐渐变大,抽薹阶段向开花阶段转变时可观察到雄蕊、雌蕊的发育过程。通过对以上各阶段芽和花的组织结构学观察,可将萝卜的生殖生长期细分为花芽未分化期、花芽分化前期、小花原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期、花粉形成期、子房膨大期等9个时期。2.外源MT对萝卜抽薹性状的影响:耐抽薹萝卜品种‘韩国大根’抽薹开花均晚于易抽薹萝卜品种‘新西兰短叶13号’。叶施梯度浓度(50μM,100μM,200μM,500μM,1000μM)MT后,2个品种的抽薹时间均推迟,且推迟时间随施用浓度的增加而延长;根施外源MT对萝卜抽薹的抑制效果比叶施明显,其中,根施500μM外源MT对萝卜的花芽分化和抽薹抑制效果最显著。3.外源MT影响萝卜生殖生长的机理研究:在萝卜花芽未分化期、现蕾期、抽薹期与开花期等4个关键生殖生长阶段,根施500μM外源MT可提高花芽分化和抽薹进程,并可提高芽内的可溶性糖、可溶性蛋白含量;通过提高内源MT含量,降低GA3、IAA、ABA与ZT含量来减缓花芽分化和抽薹进程;此外,根施500μM外源MT显著提高开花抑制基因FLC及其等位基因FLC1.1、FLC1.2、SVP的时空表达水平,同时也降低春化基因VRN1、VRN2及开花调控关键基因SOC1、LFY的时空表达水平,大大延缓了萝卜花芽分化和抽薹进程。4.外源MT缓解春化处理对萝卜幼苗低温胁迫的研究:低温下,根施500μM外源MT可通过维持叶表皮厚度、栅栏组织紧实度、海绵组织细胞的大小,提高净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等光合指标,以及SOD、POD、CAT、APX等抗氧化酶活性;同时,脯氨酸含量增加,MDA含量、相对电导率、H2O2含量、超氧阴离子含量等显著降低,从而缓解低温处理对萝卜幼苗的氧化损伤。本研究结果可为萝卜生产中通过化学调控手段调节花芽分化和抽薹提供了理论参考,具有一定的实际应用价值。