Fioritura forzata in alberi di mandarino in condizioni di Phytotron

Riepilogo

Qui, presentiamo un protocollo per forzare fioritura di alberi di mandarino in condizioni phytotron. L'acqua lo stress, elevato illuminamento e un fotoperiodo di primavera simulato ammessi fiori vitali ottenute in un breve periodo di tempo. Questa metodologia permette ai ricercatori di avere diversi periodi di fioritura in 1 anno.

Abstract

Phytotron è stato ampiamente utilizzato per valutare l'effetto di numerosi parametri sullo sviluppo di molte specie. Tuttavia, meno informazioni sono disponibili su come raggiungere velocemente abbondante fioritura in alberi da frutto giovane con questa camera di crescita della pianta. Questo studio ha mirato a delineare la progettazione e le prestazioni di una metodologia veloce chiara per forzare fioritura in giovani alberi di mandarino (CV Nova e CV Clemenules) e di analizzare l'influenza dell'intensità di induzione sul tipo di infiorescenza. La combinazione di un periodo di sforzo breve acqua con condizioni simulate primavera (giorno 13 h, 22 ° C, notte h 11, 12 ° C) in phytotron ammessi fiori ottenibili solo dopo 68-72 giorni dal momento in cui l'esperimento ha cominciato. Requisiti di bassa temperatura sono stati adeguatamente sostituiti con stress idrico. Risposta floreale era proporzionale a stress idrico (misurato come numero di foglie cadute): maggiore è l'induzione, la più grande quantità di fiori. Intensità di induzione floreale influenzata anche tipo di infiorescenza e date per la fioritura. Dettagli su illuminazione artificiale (Lumen), fotoperiodo, temperature, pianta di dimensioni e l'età, strategia di induzione e giorni per ciascuna fase sono forniti. Come ottenere fiori da alberi da frutto in qualsiasi momento e anche più volte l'anno, può avere molti vantaggi per i ricercatori. Con la metodologia proposta nel presente documento, tre o anche quattro, periodi di fioritura possono essere costretti ogni anno, e i ricercatori dovrebbero essere in grado di decidere quando, e sapranno, la durata dell'intero processo. La metodologia può essere utile per: fiore produzione e dosaggi di germinazione del polline in vitro; esperimenti con i parassiti che colpiscono le prime fasi di sviluppo di frutta; studi sulle alterazioni fisiologiche di frutta. Tutto questo può aiutare a coltivatori di piante per abbreviare i tempi per ottenere gameti maschili e femminili per eseguire costretto-croci.

Introduzione

Phytotron è stato ampiamente utilizzato per valutare l'effetto di numerosi parametri sullo sviluppo di molte piante erbacee e piante della lampadina. Specie come riso¹, Giglio², fragola³ e molti altri⁴ sono stati valutati in condizioni di phytotron. Esperimenti di camera sugli alberi della foresta sono stati effettuati anche per valutare la sensibilità di ozono giovanile faggio^5,6e per valutare l'influenza delle temperature sull'indurimento di gelo nei semenzali di pino silvestre e abete rosso⁷ . Meno informazioni sono disponibili su come ottenere la fioritura veloce profusa in alberi da frutto giovane via camere di crescita.

La fioritura di alberi di agrumi e la sua relazione con molti fattori endogeni ed esogeni, da lungo tempo sono state ampiamente studiate. Temperature⁸, acqua disponibilità⁹, carboidrati¹⁰, auxina e gibberellina indice^11,12, acido abscissico¹³e molti altri fattori che influenzano i sistemi riproduttivi degli agrumi sono stati ha studiato. Effetti di temperatura e fotoperiodo su antogena sono stati studiati in arancio dolce (Citrus × sinensis (L.) Osbeck)^14,15. In questi esperimenti, condizioni lungo induttive (5 settimane a 15/8 ° C) sono state utilizzate e la temperatura durante lo sviluppo di sparare influenzato infiorescenza tipo¹⁴. Durante la fioritura degli agrumi, il termine "infiorescenza" è stato applicato a tutti i tipi di crescita di fiore-cuscinetto che nascono da gemme ascellari, come usato da Reece¹⁶.

Avendo una metodologia chiara precisa per forzare fioritura nel corso di un breve periodo di tempo e altre volte diverso da primavera può fornire molti vantaggi per i ricercatori. Risparmia nelle zone tropicali, la fioritura degli alberi da frutto si verifica solo una volta l'anno, che limita il numero di esperimenti che si possono fare.

Fiori ottenuti con metodi forzate possono essere utilizzati per un'ampia varietà di esperimenti per: ottenere polline vitale per la crescita in vitro ed esperimenti di germinazione in qualsiasi mese¹⁷; eseguire esperimenti con parassiti che colpiscono le prime fasi di sviluppo del frutto, anche prima di caduta dei petali, ad esempio Pezothrips kellyanus Bagnall¹⁸o Prays citri Millière¹⁹; studiare l'effetto di temperature, trattamenti chimici, predatori naturali o soli insetti allevamento; valutare l'influenza di numerosi fattori sulle alterazioni fisiologiche che disturbano le prime fasi di sviluppo di frutta, ad esempio "cordonatura" dolce arancia^20,21; Guida di selezionatori per abbreviare i tempi per ottenere gameti maschili e femminili per eseguire costretto-croci.

Questo libro intende delineare la progettazione e le prestazioni di una metodologia veloce chiara per forzare fioritura in giovani alberi di mandarino (CV Nova e CV Clemenules) e di analizzare l'influenza dell'intensità di induzione sul tipo di infiorescenza. Per raggiungere questo obiettivo principale, dettagli su illuminazione artificiale (Lumen), fotoperiodo, temperature, dimensioni dell'impianto ed età, strategia di induzione, giorni per induzione, giorni per germogliare, giorni per la fioritura e la quantità totale di fiori per varietà sono forniti. Intensità di induzione di sollecitazione dell'acqua fu anche registrata e correlati con il tipo di infiorescenza, le date e gli importi dei fiori.

Protocollo

1. crescita camera caratteristiche e requisiti del regolamento

1. Utilizzare una camera di crescita misura 1,85 x 1,85 m x 2,5 m (L x W x H) con un volume totale di 8,56 m³ (Figura 1). Una camera di crescita più grande o più piccolo possa essere riordinata per se necessario.
   Nota: Quasi tutta la stanza, o anche una serra, può essere adattata per essere usato come una camera di crescita.
2. Verifica se normative quali temperatura (giorno/notte), fotoperiodo (giorno/notte), luce intensità e l'umidità relativa sono disponibili (Figura 2).
   Nota: Il timer dovrebbe consentire temperatura e luce interruttore (on/off) controllo almeno ogni 30 min.

2. il materiale vegetale

1. Ottenere il materiale vegetale da vivai registrati con una certificazione di assenza di virus (ad esempio, sei alberi di mandarino CV 'Clemenules' e alberi di mandarino 6 CV 'Nova').
   Nota: Gli alberi di mandarino possono essere giovani (ad es., varietà di 1 - o 2-anno-vecchio innestate su portinnesti).
2. Utilizzare pentole adeguate (ad es., un pot di plastica di 22 cm x 20 cm (diametro x altezza) e preparare 5 L di substrato standard basata di alta qualità bianco torba (50%) e fibra di cocco (50%).
3. Alberi di uso che sono circa 1,5 m di altezza con una corona sferica ben sviluppata da 1 m per 1,5 m. piante dovrebbero essere completamente sano e parassiti-, agente patogeno - o libera da malattia.

3. la prima irrigazione

1. Irrigare le piante per la prima volta, non appena arrivano dal vivaio per standardizzare il contenuto di umidità. Acqua per immersione. Coprire i vasi con acqua a metà strada per 20 min.
2. Mantenere le piante fuori in mezz'ombra senza irrigazione per 3-5 giorni (tabella 1).

4. condizioni primavera nella phytotron

1. Scrivi una recensione su condizioni di primavera del sito per determinare la media temperatura di giorno e notte, fotoperiodo e umidità (per esempio, alla latitudine lavoro (39° 28 ′ N, 0 ° 20 ′ 37.71″ W 53.95″) con sola fioritura all'anno da che il periodo di fioritura albero di agrume si estende metà di marzo alla fine di aprile con alcune variazioni annuali. Pertanto, queste date sono state controllate in diverse stazioni meteorologiche (ad es. w.s. 38 ° 57' 51.77″ N, 0 ° 15' 02.24″ W 113 m s.l.m.) per almeno 10 anni, e sono stati determinati la media temperatura di giorno e notte, fotoperiodo e umidità relativa).
2. Programma della camera di crescita per gli alberi di mandarino con le seguenti condizioni: (i) temperatura di 22 ° C/11 ° C (giorno/notte); (ii) fotoperiodo di 13/11 h (chiaro/scuro); (iii) umidità relativa intorno 60% e non meno di 50% (Figura 3).
   1. Utilizzare due controllori elettronici con doppia uscita, uno per il giorno e uno per l'umidità di notte. Utilizzare un timer per passare dal giorno alla umidità di notte. Impostare umidità minima e massima per giorno e notte.
      1. Per l'umidità, premere e rilasciare (singola pressione) il tasto Set ; SP 1 (set-point 1) apparirà; Premere e rilasciare il pulsante Set e premere il tasto su o giù per modificare il valore di SP1 (50%) .
      2. Per umidità massima, premere e rilasciare (singolo premere) il pulsante Set ; SP 1 (set-point 1) apparirà; Premere il tasto su o giù per cambiare a SP 2; SP 2 (set-point 2) apparirà; Premere e rilasciare il pulsante Set e premere il tasto su o giù per modificare il valore di SP2 (60%) .
   2. Utilizzare un regolatore elettronico con 2 set point e una regolazione differenziale per impostare la temperatura. Utilizzare un timer per cambiare dal giorno alla notte la temperatura.
      1. Impostare la temperatura di giorno desiderato (22 ° C). Premere e rilasciare il tasto Set ; SP 1 (set-point 1) apparirà; Premere il tasto Set ; Premere il tasto su o giù per modificare il valore di SP1 .
      2. Impostare la banda di regolazione, per esempio db1 e dF1 parametri. Refrigerazione inizia quando Set point 1 (SP1) più db1 si raggiunge e si ferma a una temperatura uguale a SP1 plus db1 meno dF1. Premere il tasto Set per 5 s; rE1 apparirà; Premere il tasto Set; Premere il tasto UP ; DB1 apparirà; Digitare Set e premere il tasto su o giù per modificare il valore di db1 (2 ° C); Premere il tasto Set | Fino; dF1 apparirà; Digitare Set e premere il su o giù per modificare il valore di dF1 (2 ° C).
      3. Per impostare la temperatura desiderata notte (11 ° C), accedere a parametro OS1 (Offset impostato punto 1). Premere il tasto Set per 5 s; Premere verso il basso per 3 volte; cnF apparirà; Premere il tasto Set | Verso il basso; PA2 apparirà; Premere il tasto Set; rE1 apparirà; Premere il tasto Set; OS1 apparirà; Digitare Set e premere su o giù per modificare il valore di OS1 (-11 ° C); Premere il tasto fnc (funzione ESC (uscita)).
3. Aumentare la temperatura di 1 ° C (23/12 ° C giorno/notte) dopo 4 settimane e aggiungere una mezz'ora di luce (13.5/10.5 chiaro/scuro).
   Nota: Come il phytotron ha intervalli di variazione, la temperatura notturna può variare da 11 ° C a 14 ° C e la temperatura di giorno da 19 ° C a 22 ° C (Figura 3).
4. Utilizzare due kit luce con un riflettore, un alogenuro sodio reattanza elettrica e lampada di sodio ad alta pressione (HPS) 600 W per ottenere l'intensità della luce appropriata (Figura 4). Intensità della luce è essenziale per la fioritura.
5. Modificare la distanza tra la lampada e la corona per ottenere l'intensità di luce desiderata e impostare il fotoperiodo con il timer.
6. Controllare l'illuminamento con un luxmetro. Nella parte superiore della corona, 55.000 lux (671 µmol m^-2 s^-1) dovrebbe essere raggiunto, con 40.000 lux (488 µmol m^-2 s^-1) alla corona-base.

5. immissione alberi all'interno del phytotron

1. Posizionare gli alberi all'interno del phytotron e tenerli per diverse settimane senza innaffiarle (Figura 5A).
2. Distribuire regolarmente alberi in modo che ognuno ha lo stesso spazio disponibile e luce (ad esempio, gli alberi erano uniformemente distribuiti all'interno della camera di crescita in tre linee e a quattro posizioni. La distanza tra le righe era 0,46 cm, mentre la distanza tra le posizioni era 0,37 cm) (Figura 1).
3. Distribuire gli individui e le varietà in modo casuale tra posizioni (Figura 1).

6. floreale induzione

1. Utilizzare lo stress idrico per induzione floreale. Dopo la prima irrigazione, non irrigare gli alberi fino a quando il periodo di sforzo di acqua è considerato avere terminato.
2. Controllare l'intensità di sollecitazione di acqua ogni giorno guardando turgore foglia.
3. Considera abbastanza stress idrico per induzione floreale quando la maggior parte delle foglie sono flaccide, ma non hanno iniziato a cadere (ad es., dopo 22 giorni senza irrigazione, foglie erano flaccidi e alcuni hanno cominciato a cadere) (tabella 1).
   Nota: Se lo stress idrico è eccessivo (molte foglie cadono), pianta sopravvivenza può essere compromessa, mentre se lo stress idrico è insufficiente (non abbastanza foglie flaccide), scarsa fioritura può avvenire.
4. Irrigare abbondantemente gli alberi dopo il periodo di sforzo di acqua. Per questo primo irrigazione, acqua di immersione. Coprire i vasi con acqua a metà strada per 20 min.
5. Misurare l'intensità di sollecitazione di acqua per ogni individuo prendendo il numero totale di foglie cadute (figura 5BC). La percentuale di foglie cadute è una misura indiretta di acqua stress subiti da ogni individuo. Stimare la percentuale di foglie cadute comparando la quantità totale di foglie prima e dopo il periodo di sforzo di acqua.

7. fiore raccolta se necessario per altri esperimenti

1. All'inizio e alla fine dei periodi di fioritura, raccogliere fiori una volta al giorno. I giorni di produzione massimo fiore, raccogliere fiori, due volte al giorno e 7 giorni alla settimana.
2. Vendemmia a mano fiori e conservare a-20 ° C in un sacchetto di plastica con etichettato (Figura 5). La produzione di fiore di sei alberi di mandarino può variare da 25 a oltre 200 fiori al giorno.
   1. Scegli lo stato esatto fiore durante la raccolta.
   2. Utilizzare i fiori per i test di germinazione del polline in vitro o per qualsiasi altro scopo con una vitalità di polline che è uguale a polline fresco.

8. altre attività di gestione

1. Acqua alberi circa una volta a settimana dopo il periodo di stress idrico a seconda delle esigenze.
2. Verificare la presenza di parassiti e malattie ogni 2-3 giorni (per esempio, solo una piccola popolazione di Icerya purchasi Maskell è stata osservata in questo esperimento ed è stato rimosso manualmente per evitare l'uso di trattamenti chimici (Figura 5E)).
3. Controllare le impostazioni di temperatura e umidità con un data logger (Figura 3).

Risultati

L'esperimento è stato effettuato nella camera di crescita di pianta che si trova presso Gandía Campus del Politecnico Valencia (comune di Gandía) nella provincia di Valencia, Spagna (39° 28 ′ N, 0 ° 20 ′ 37.71″ W 53.95″), in autunno e inverno ((26 ottobre - 2018 5 febbraio 2017) Tabella 1). Sei alberi di mandarino CV 'Clemenules' (una mutazione del germoglio di Citrus clementina Hort. ex Tanaka) e sei alberi di mandarino CV 'Nova' (l'ibrido di tangel...

Discussione

Era possibile forzare la fioritura di alberi di agrumi giovane (solo 2 anni), rapidamente e in qualsiasi momento con produzione di fiori profusa (circa 216 fiori per albero). In precedenti studi^14,15, antogena è stata indotta da basse temperature e il processo è durato circa 120 giorni. La combinazione di un periodo di sforzo breve acqua con molla condizioni in phytotron ha permesso questa volta essere ridotto significativamente, con alberi di mandarino (c.v. N...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Data-logger	Testo	Testo 177-H1	Testo 177-H1, humidity/temperature logger, 4 channels, with internal sensors and additional external temp
Data-logger sotfwae	Testo	Software Comsoft Basic Testo 5	Basic software for the programming and reading of the data loggers Testo
Electronic controller differential	Eliwell	IC 915 (LX)  (cod. 9IS23071)	Electronic controller with 2 set points and differential set point adjustment
Electronic controller dual	Eliwell	IC 915 NTC-PTC	Electronic controllers with dual output
Growth chamber - phytotron	Rochina		Chamber measuring 1.85 x 1.85 x 2.5 m (L x W x H) with a total volume of 8.56 m3. With temperature (day/night), photoperiod (day/night), light intensity and minimum relative humidity control.
Light kit	Cosmos Grow/Bloom Light		Light kit with reflector, electric ballast sodium/halide and high-pressure sodium (HPS) 600W lamp
Luxmeter	Delta OHM	HD 9221	HD 9221 Luxmeter to measure the light intensity
Plant material	Beniplant S.L (AVASA)		Mandarin trees from registered nurseries with a virus-free certification
Substrate	Plant Vibel		Standard substrate based on quality 50% white peat and 50% coconut fiber