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为解决Paphiopedilum兰花分蘖能力弱影响花量的问题，中国科学院华南植物园研究人员开展 BAP 对P. callosum分蘖影响的研究，发现 BAP 可促分蘖，还揭示其调控机制，对兰花培育及相关研究意义重大，值得一读。
在神秘的植物世界里，兰花一直是备受瞩目的存在，尤其是兜兰属（Paphiopedilum ）兰花，它们凭借独特的花朵造型和极高的观赏价值，成为园艺爱好者们的心头好。想象一下，一盆盆兜兰绽放，花朵的唇瓣犹如一个个精致的小口袋，是不是很有趣？然而，兜兰属植物却有着自己的 “小烦恼”，大多数兜兰的分蘖能力较弱，分蘖芽在形成后常常进入休眠状态，这可让想要培育出繁花似锦兜兰的园艺师们犯了难。
要知道，花朵的数量可是影响兰花观赏价值和经济价值的关键因素。就好比去花店买花，一大束娇艳的兰花肯定比孤零零几朵更吸引人，价格也可能更高。而分蘖芽能否顺利生长，直接决定了最终的分蘖数量和花朵数量。所以，搞清楚如何打破分蘖芽的休眠，促进它们生长，就成了科学家们亟待解决的问题。
植物激素在植物的生长发育过程中起着至关重要的作用，就像人体的激素能调节各种生理功能一样。科学家们推测，植物激素或许就是解开兜兰分蘖芽生长之谜的关键钥匙。但是，激素对兜兰分蘖的具体影响，却一直是个未解之谜，这也激发了科研人员的好奇心和探索欲。
为了揭开这个神秘的面纱，中国科学院华南植物园的研究人员经过不懈努力，在《BMC Plant Biology》期刊上发表了题为 “Exogenous benzylaminopurine promotes tillering in Paphiopedilum callosum by interacting with abscisic acid and indole-3-acetic acid” 的论文。他们的研究发现，苄氨基嘌呤（BAP，一种细胞分裂素）竟然可以促进兜兰的分蘖，就像给兜兰注入了 “生长加速剂”。这一发现不仅为深入了解兜兰分蘖的调控机制提供了重要线索，还为其他非模式植物分蘖发育的研究奠定了基础，就像是为植物生长研究领域打开了一扇新的大门。
那么，研究人员是如何开展这项研究的呢？他们运用了多种先进的技术方法。首先，通过石蜡切片技术，他们能够清晰地观察到兜兰分蘖芽的发育过程，就像是给分蘖芽的生长拍了一部 “微观纪录片”。接着，利用高效液相色谱 - 串联质谱（UPLC-ESI-MS/MS）技术，准确测量了植物体内激素的含量，精确掌握激素的变化情况。此外，转录组测序技术也派上了大用场，它帮助研究人员分析了不同发育阶段基因的表达情况，了解基因在分蘖过程中的 “工作” 状态 。
下面，让我们一起走进他们的研究成果，看看都有哪些有趣的发现吧。
兜兰分蘖芽的形成与生长
研究人员发现，成熟的兜兰植株通常有 4 - 5 片叶子，这些叶子像小卫士一样守护着茎基部。分蘖芽就藏在每片叶子的叶腋处，它们的发育就像一场有序的接力赛。先是从腋芽分生组织形成，然后逐步长出第一、第二和第三片叶原基，当第四片叶原基出现时，分蘖芽就成熟啦，具备了快速生长的能力。
不过，不同的兜兰品种在分蘖能力上差异很大。比如，P. callosum的分蘖能力较弱，成熟的分蘖芽会进入 5 - 7 个月的休眠期，就像进入了 “冬眠” 状态。只有当主茎的顶端分生组织从营养生长转变为生殖生长并抽薹后，这些休眠的分蘖芽才会苏醒，开始生长，所以P. callosum通常是单枝开花。而P. ‘SCBG Yingchun’就不一样啦，它的分蘖能力很强，分蘖芽成熟后能和主茎叶子同步生长，不会进入休眠期，最终形成多枝开花的繁茂景象。
外源 BAP 促进P. callosum分蘖芽和根的发育
研究人员给P. callosum“喂” 不同浓度的 BAP，想看看会发生什么有趣的事情。结果发现，100 - 1000mg/L 的 BAP 都能促进分蘖芽的生长。在这些浓度中，400mg/L 的 BAP 效果最为显著，处理 100 天后，分蘖芽的数量明显增加，达到了 3.41 个，而且第一个分蘖芽的平均高度也有 4.32cm 。研究人员还观察到，BAP 处理后的P. callosum分蘖芽生长有明显的阶段性。30 天时，能看到茎基部有突起的芽点，这是休眠释放阶段；60 天时，分蘖芽开始膨大、变绿，突破母株，进入膨大阶段；之后，分蘖芽持续生长，最终成为新的分蘖苗。此外，低浓度的 BAP（100 和 200mg/L）虽然对分蘖芽的促进作用不如高浓度，但能促进新根的产生。
400mg/L BAP 处理对休眠释放阶段内源激素含量的影响
为了探究 BAP 促进分蘖的内在机制，研究人员在 BAP 处理 30 天后，对植株内的各种激素含量进行了测定。他们发现，BAP 处理后，脱落酸（ABA）、赤霉素（GA<sub>7</sub>）和一些细胞分裂素（如 iP、tZ、cZ）的含量显著降低，而生长素（IAA）和另一些细胞分裂素（如 BAP、oT、pT）的含量则大幅升高。这表明 BAP 的作用就像一个 “激素调控大师”，能巧妙地改变植物体内激素的平衡，从而影响分蘖芽的生长。
400mg/L BAP 处理下分蘖芽发育的转录组分析
研究人员对不同处理时间的分蘖芽进行了转录组分析，就像给分蘖芽的基因活动做了一次全面的 “体检”。通过分析，他们得到了大量的基因信息，还发现不同发育阶段的基因表达有明显差异。在休眠释放阶段，与植物激素信号转导、核糖体和 DNA 复制相关的途径被激活；在分蘖芽从母株长出并伸长的阶段，淀粉和蔗糖代谢、氮代谢等途径发挥重要作用；而在分蘖芽持续生长阶段，光合作用、光合作用 - 天线蛋白等途径则变得活跃起来。这些结果揭示了不同阶段分蘖芽生长所需的物质和能量来源，以及激素在其中的调控作用。
细胞分裂素生物合成、降解和信号转导相关基因的表达谱
细胞分裂素在分蘖芽的发育中起着关键作用，研究人员深入研究了与之相关的基因表达情况。他们发现，在P. callosum中，有多个与细胞分裂素生物合成、降解和信号转导相关的基因。其中，一些基因的表达在 BAP 处理后发生了明显变化，比如IPT1在 S3 阶段显著下调，而CYP735A1则呈现相反的趋势，LOG3在 S1 和 S3 阶段显著上调。这些基因表达的变化，进一步解释了 BAP 处理后细胞分裂素含量和信号转导的变化，为理解细胞分裂素在分蘖芽发育中的作用提供了分子层面的证据。
生长素和脱落酸生物合成、降解和信号转导相关差异表达基因（DEGs）的表达谱
除了细胞分裂素，生长素和脱落酸在分蘖发育中也有着重要作用。研究人员发现，在 BAP 处理过程中，参与生长素生物合成、运输和信号转导的一些基因表达上调，比如YUCCA基因在 S1 - S3 阶段上调，同时DAO基因表达下调，这使得 IAA 在分蘖芽生长过程中发挥着积极作用。而对于脱落酸，其生物合成和代谢相关基因的表达较为复杂，ZEP基因在 S1 - S3 阶段上调，NCED基因下调，CYP707A7基因在 S1 - S3 阶段显著上调，这些变化导致了脱落酸含量的改变，进而影响分蘖芽的生长。
参与分蘖芽生长的差异表达基因的表达谱
除了激素相关基因，研究人员还关注了其他可能影响分蘖芽生长的基因。他们发现，与休眠相关的基因（如DRM1和SVP）在 BAP 处理后表达下调，这意味着 BAP 可能通过抑制这些休眠相关基因，打破分蘖芽的休眠状态，促进其发育。此外，参与糖类代谢和能量生产的基因在不同阶段也有不同的表达变化，在 S2 阶段，与糖类运输和代谢相关的基因上调，为分蘖芽的生长提供能量和物质支持；在 S3 阶段，与能量生产和转换相关的基因上调，帮助分蘖芽更好地生长发育。
两种分蘖能力不同的兜兰中与分蘖相关候选基因表达模式的比较
研究人员选取了分蘖能力强的P. ‘SCBG Yingchun’作为对照，通过定量实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）技术，比较了两种兜兰在分蘖过程中基因表达的差异。他们发现，在P. callosum中，BAP 处理后休眠相关基因（PcDRMH1和PcSVP）的表达下降，这和P. ‘SCBG Yingchun’中这些基因的表达趋势相似，表明 BAP 能打破P. callosum分蘖芽的休眠。同时，ABA 分解代谢基因（PcCYP707A）在 BAP 处理后表达增加，而 ABA 响应调节因子基因（PcABF2）表达下调，生长素转运基因（PcPIN1）和生长素合成基因（PcYUC2）表达上调，这些结果进一步证实了 BAP 通过调节激素代谢和运输来促进分蘖芽生长。
利用 qRT-PCR 验证基因表达
为了确保研究结果的准确性，研究人员还选取了 12 个与内源激素、糖类合成和代谢等相关的差异表达基因，通过 qRT-PCR 技术进行验证。结果发现，qRT-PCR 的结果与转录组数据基本一致，这就像给之前的研究结果加上了一道 “保险”，让研究结论更加可靠。
综合研究结果和讨论部分，我们可以得出这样的结论：BAP 促进P. callosum分蘖的过程，涉及到与 ABA 和 IAA 的相互作用。BAP 处理后，ABA 含量降低，ABA 分解代谢基因PcCYP707A上调，同时 IAA 含量增加，IAA 合成基因PcYUC2和运输基因PcPIN1C上调。此外，BAP 还能下调休眠相关基因PcDRM1和PcSVP的表达，唤醒沉睡的分蘖芽，促进其生长。
这项研究意义重大。从理论层面来看，它揭示了 BAP 促进兜兰分蘖的分子机制，让我们对植物激素调控植物生长发育的过程有了更深入的理解，就像为我们打开了一本关于植物生长奥秘的 “新教科书”。从实践角度出发，它为园艺生产提供了重要的理论依据，以后园艺师们可以根据这些研究结果，合理使用 BAP 等植物生长调节剂，培育出更多分蘖多、花朵繁茂的兜兰，满足人们对美的追求，也为花卉产业的发展注入新的活力。相信在未来，随着研究的不断深入，我们能更好地掌握植物生长的规律，让植物为我们的生活带来更多的惊喜和美好。
