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大蒜严格的季节发育性特点是目前限制新鲜蒜薹和蒜头供应的瓶颈问题。阐明温度和光周期对大蒜蒜薹和鳞茎发育的影响及机理,可以为大蒜生长发育调控提供理论依据,以期实现新鲜蒜薹和蒜头的周年供应。本试验主要通过大田和室内人工气候箱试验,系统研究大蒜蒜薹和鳞茎发育的临界温度和光周期条件,以及发育过程中相关生理生化和基因表达变化,主要结果如下:1.蒜种低温处理显著影响大蒜植株生长发育,可以代替植株生长过程中的春化需求。G064(‘改良蒜’)品种蒜种播前分别于5℃、10℃、15℃处理20、40、60 d,与对照相比,蒜种低温处理显著诱导植株抽薹并提高抽薹率、缩短植株生育期、促进植株伸长生长、增加独头蒜率。植株抽薹率与处理温度间不存在简单线性关系,处理温度过低(5℃)或过高(15℃)均不利于大蒜抽薹。蒜种播前10℃处理40 d,或5℃处理20 d植株抽薹率最高。但随着低温持续时间的延长,蒜头产量下降。蒜种播前5℃处理20 d的蒜头产量显著高于其他处理。2.大蒜植株春化处理显著提高抽薹率。G064(‘改良蒜’)品种播种65、45、25 d后,分别在5/0℃、10/5℃、15/10℃、20/15℃(昼/夜)温度下处理40 d,发现不同苗龄大蒜植株对春化处理的响应有差异。春化处理后,所有测试苗龄的抽薹率均显著提高,苗龄最小植株(4叶期)的抽薹率最高。10/5℃(昼/夜)春化处理温度下,各苗龄处理植株抽薹率最高,分别为28.6%、40.1%和50.0%。此外,春化处理抑制了植株的营养生长。试验认为,G064品种大蒜春化的临界苗龄是:4叶期,株高36.7 cm,假茎粗4.31 mm。3.大蒜春化完成后,较高的处理温度(20℃或25℃)和长日照(14 h)是大蒜抽薹和鳞茎膨大的必要条件。G107(‘二季早’)、G025(‘苍山大蒜’)和G064(‘改良蒜’)品种田间自然春化后,进行不同昼/夜温度(15/10℃、20/15℃、25/18℃)和光周期(8 h和14 h)处理。结果表明,20-25℃和14 h显著促进大蒜植株抽薹和鳞茎膨大,同时缩短植株生育期、增加蒜头重。田间自然春化后,G107各温度处理在长日下均能抽薹并形成鳞茎,20/15℃和14 h光照是所有处理中最有效的抽薹和鳞茎膨大条件;G025和G064品种在20/15℃和25/18℃及长日照下均能抽薹并形成鳞茎,15/10℃温度处理无论长日和短日下均不能抽薹和形成鳞茎,25/18℃并长日照条件下G064的抽薹和鳞茎膨大特性显著优于其他处理。相比较而言,G025则在20/15℃并长日照抽薹和鳞茎膨大最好。4.大蒜内源激素和MeJA含量与大蒜的蒜薹和鳞茎发育密切相关。对田间种植的8个品种、G064品种3个播期以及人工气候箱不同温度和光周期处理的3个品种大蒜植株生长发育过程中内源激素和MeJA含量、POD和SOD活性变化分析发现,低温诱导植株产生更多的蛋白,使得POD和SOD活性显著提高,可能促进了植株通过春化。植株完成春化,由营养生长向生殖生长转变时,可溶性蛋白、IAA、ZR、MeJA含量显著增加,促进了植株发育状态的转变。随后,花芽分化期,IAA、ZR、MeJA含量下降,ABA含量升高,利于大蒜植株的花芽分化进程。进入生殖生长期后,IAA和ZR积累量增加,促进蒜薹早期的发育,随着蒜薹的发育,GA含量逐渐升高,对蒜薹的继续生长和花发育有利,此时植株体内MeJA的积累量也在增加。而进入鳞茎膨大期后,GA、ABA和IAA含量以及SOD活性降低,MeJA含量则显著升高,促进大蒜鳞茎的发育。5.AsFT、AsLFY、AsSOC1在大蒜的生长发育中起关键作用。采用RT-PCR技术,克隆得到了大蒜FT和SOC1同源基因的部分CDs序列,长度分别为305bp和389bp,分别编码101和124个氨基酸。利用实时荧光定量PCR技术,分析田间种植的8个品种、G064品种3个播期大蒜发育过程中AsFT、AsLFY、AsSOC1的表达量。结果显示,AsFT、AsLFY、AsSOC1在营养生长期表达量很低,生殖生长期显著上调表达。因此推断AsFT、AsLFY和AsSOC1是控制大蒜抽薹和鳞茎膨大的关键基因。大蒜植株通过春化后,较高的温度和长日照诱导AsFT、AsLFY和AsSOC1上调表达,从而引发并促进蒜薹和鳞茎发育;上调表达出现越早,会相应促进植株提早进入抽薹和鳞茎膨大阶段。