東興金花茶花芽分化和發(fā)育的初步研究

唐健民，鄒 蓉，柴勝豐，史艷財(cái)，陳宗游，韋 霄

(中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，廣西 桂林 541000)

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東興金花茶花芽分化和發(fā)育的初步研究

唐健民，鄒 蓉，柴勝豐，史艷財(cái)，陳宗游，韋 霄

(中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，廣西 桂林 541000)

摘要：采用常規(guī)的石蠟切片法，對(duì)東興金花茶花芽分化的整個(gè)發(fā)育過(guò)程進(jìn)行了觀察研究。結(jié)果表明：東興金花茶的花芽分化始于12月下旬，整個(gè)分化時(shí)期約持續(xù)一個(gè)多月；東興金花茶花芽分化的順序是由外至內(nèi)進(jìn)行，分為花芽未分化期、花芽分化始期、花萼分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期和雌蕊分化期6個(gè)時(shí)期，各時(shí)期依次發(fā)生，花芽的每個(gè)分化期之間有重疊現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：東興金花茶；石蠟切片法；花芽分化

1引言

東興金花茶，又名小葉金花茶，屬山茶科山茶屬金花茶組，是常綠灌木或者小喬木，花色淡黃，枝繁花密，樹型美觀，具有較高的欣賞價(jià)值；東興金花茶分布范圍非常狹窄，野生資源稀少，目前僅見于防城國(guó)家級(jí)金花茶保護(hù)區(qū)內(nèi)，已被列為我國(guó)二級(jí)瀕危保護(hù)植物。隨著金花茶市場(chǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，濫挖盜采現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，其野生資源瀕臨滅絕，亟待人類的保護(hù)。東興金花茶目前的研究主要集中在分類[1]、群落[2]、扦插繁殖[3，4]、遺傳多樣性[5]等方面。采用石蠟切片法，從顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)水平上，對(duì)東興金花茶花芽分化的整個(gè)發(fā)育過(guò)程進(jìn)行觀察研究，較為完整的描繪了東興金花茶花芽分化的先后時(shí)間順序，以及發(fā)育過(guò)程中的組織學(xué)和細(xì)胞學(xué)變化，為東興金花茶的傳粉育種、花期調(diào)控和栽培保護(hù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

供試材料來(lái)源于桂林雁山廣西植物研究所，取陽(yáng)光充足，生長(zhǎng)正常的東興金花茶植株。

2.2試驗(yàn)方法

從2013年12月開始至2014年3月結(jié)束，每隔7d，采集樹冠外圍生長(zhǎng)良好，無(wú)病蟲害的花芽，每次采集10～15個(gè)花芽，測(cè)量花芽的長(zhǎng)和寬，取其平均值，用長(zhǎng)寬比表示花芽大小，花芽經(jīng)FAA固定液進(jìn)行固定。試驗(yàn)采用常規(guī)石蠟切片法[6]：樣品用FAA溶液固定→洗滌→依次經(jīng)30%-50%-70%-85%-95%-100%各級(jí)乙醇溶液脫水→脫乙醇→浸蠟→包埋→切片→脫蠟→1%番紅水溶液染色→固綠→透明→封藏，最后在德國(guó)卡爾蔡司顯微鏡下進(jìn)行切片觀察東興金花茶花芽分化形態(tài)進(jìn)程及特征，并拍照保存。

3結(jié)果與分析

3.1花芽分化的進(jìn)程和特點(diǎn)

試驗(yàn)采用常規(guī)石蠟切片法對(duì)東興金花茶花芽分化發(fā)育的不同階段特征進(jìn)行觀察研究[7，8]，結(jié)果表明東興金花茶的形態(tài)分化始于12月下旬，整個(gè)分化時(shí)期約持續(xù)一個(gè)多月；東興金花茶花芽分化的順序是由外至內(nèi)進(jìn)行的，隨著萼片原基、花瓣原基、雄蕊原基、雌蕊原基各部分依次發(fā)生，依次形成花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊?；ㄑ康拿總€(gè)分化期之間有重疊現(xiàn)象，此后一直到開花前都在進(jìn)行雄蕊原基和雌蕊原基的發(fā)育。

3.1.1花芽未分化期

該階段是植物葉芽從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入花芽生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，此時(shí)生長(zhǎng)錐扁平，尚未伸長(zhǎng)，頂端分生組織的細(xì)胞排列整齊而緊密；細(xì)胞較大，細(xì)胞內(nèi)的高爾基體、線粒體、核糖體數(shù)量增加，表明細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大，核酸合成速度加快，從而提高細(xì)胞分裂的頻率，促使花部原基逐漸依次形成。

3.1.2花芽分化初期

隨著不斷生長(zhǎng)和分化，生長(zhǎng)錐的表面有一層或數(shù)層細(xì)胞加速分裂，生長(zhǎng)錐的基部加寬，且生長(zhǎng)錐出現(xiàn)伸長(zhǎng)，生長(zhǎng)點(diǎn)逐漸向上突起，變得肥大圓厚，生長(zhǎng)錐兩側(cè)的細(xì)胞分裂快，中部分裂慢，葉原基是由頂端生長(zhǎng)錐基部?jī)蓚?cè)的表層細(xì)胞分裂產(chǎn)生；此階段生長(zhǎng)錐下方的初生髓部，細(xì)胞變得大而圓，出現(xiàn)大液泡，排列疏松無(wú)規(guī)則。從生長(zhǎng)錐正中縱切面上結(jié)果可看出，生長(zhǎng)錐的基部加寬，變得大而肥，其寬度明顯大于高度，這是花芽開始進(jìn)入分化的標(biāo)志[9，10](見圖1)。

3.1.3花萼分化期

頂端原基的兩側(cè)出現(xiàn)小顆粒突起時(shí)，花芽即進(jìn)入花萼分化期；生長(zhǎng)錐兩側(cè)突起部分就是萼片原基，隨著萼片原基經(jīng)過(guò)細(xì)胞平周和垂周的分裂，增加萼片的長(zhǎng)度和寬度，使得圓潤(rùn)的花芽?jī)蓚?cè)出現(xiàn)明顯的2個(gè)隆起的萼片，此時(shí)的生長(zhǎng)錐變得寬而平坦。隨著不斷生長(zhǎng)，萼片向上并彎曲形成弧形狀，生長(zhǎng)錐向上凸起(見圖2)。

3.1.4花瓣分化期

由于萼片原基較短，其生長(zhǎng)很快就停止了，在萼片兩側(cè)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)突起點(diǎn)，這就是花瓣原基。隨著花蕾不斷分化和生長(zhǎng)，花瓣原基逐漸伸長(zhǎng)(見圖3、4)。

圖1花芽分化初期圖2花萼分化期圖3花瓣分化期

3.1.5雄蕊分化期

雄蕊原基是花瓣原基形成后，在花瓣原基兩側(cè)內(nèi)部出現(xiàn)，其在花瓣原基兩側(cè)內(nèi)部逐漸凸起，與花原基中央向下凹陷形成一個(gè)凹字形。雄蕊原基的不斷分化和生長(zhǎng)，使雄蕊基部寬大且頂端圓肥，隨著花蕾的不斷生長(zhǎng)，雄蕊的基部以后生長(zhǎng)伸長(zhǎng)為花絲，頂端肥大部分發(fā)育為花藥(見圖5、6)。

圖4花瓣分化期圖5雄蕊分化期圖6雄蕊分化期

3.1.6雌蕊分化期

在雄蕊原基產(chǎn)生和生長(zhǎng)錐向下凹陷形成凹字形以后，隨著雄蕊原基的發(fā)育的同時(shí)，雄蕊原基內(nèi)側(cè)基部的生長(zhǎng)錐向上突起，突起部分即雌蕊原基(見圖7、8)。雌蕊原基以后經(jīng)心皮原基發(fā)育成花器官的子房部分。在花芽切片試驗(yàn)中，在翌年的春天，大致1月底便可觀察到東興金花茶的花器官子房、花藥的切片(見圖9)。

圖7雌蕊分化初期圖8雌蕊分化期圖9花蕾橫切片

3.2花芽分化期外部形態(tài)特征

根據(jù)花芽長(zhǎng)寬比(圖10)可知，在12月15日前花芽處在未分化時(shí)期，其芽體扁平矮小，芽寬大于芽長(zhǎng)，隨著花芽頂端分生細(xì)胞不斷的伸長(zhǎng)，芽體的生長(zhǎng)錐不斷變大，一周以后其長(zhǎng)寬比表明，花芽的長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)了花芽的寬度，說(shuō)明花芽在不斷的生長(zhǎng)；到了第二周花芽分化到達(dá)峰值，花芽的長(zhǎng)度差不多是花芽寬度的2倍。

4結(jié)論與討論

植物的花芽分化是植物有性繁殖器官形成的一個(gè)重要過(guò)程，是一個(gè)復(fù)雜的形態(tài)建成，是植物由生理生長(zhǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)向生理生殖狀態(tài)，形成花器官的關(guān)鍵時(shí)期[11，12]。

圖10　東興金花茶花芽各時(shí)間段的長(zhǎng)寬比

花芽分化分為三個(gè)階段：生理生化階段、形態(tài)分化階段和性細(xì)胞形成階段，三個(gè)階段在整個(gè)分化發(fā)育過(guò)程中順序不可改變，而且缺一不可。東興金花茶花芽分化分為花芽未分化期、花芽分化始期、花萼分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期和雌蕊分化期六個(gè)時(shí)期，各時(shí)期依次發(fā)生，各個(gè)時(shí)期均有重疊現(xiàn)象，整個(gè)細(xì)胞分化過(guò)程大概持續(xù)一個(gè)多月；花芽外部形態(tài)也隨著花芽的不斷分化，芽長(zhǎng)從小于芽寬變?yōu)閷⒔茄繉挼?倍。本試驗(yàn)較為完整地描繪了東興金花茶花芽整個(gè)分化過(guò)程中組織學(xué)和細(xì)胞學(xué)的變化，掌握了東興金花茶花芽分化的先后時(shí)間順序和每個(gè)分化階段的細(xì)胞組織變化，可以保證花芽陽(yáng)光充足，為花芽的分化提供優(yōu)越的條件，以保證花的質(zhì)量和數(shù)量，從而達(dá)到對(duì)東興金花茶的花期可以進(jìn)行人工調(diào)控，為東興金花茶傳粉繁育及引種栽培提供科學(xué)的理論依據(jù)。

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收稿日期：2016-04-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：31160137)；廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：2015GXNSFBA139089)

作者簡(jiǎn)介：唐健民(1988—)，男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事藥用和保護(hù)植物學(xué)研究工作。

通訊作者：韋霄(1967—)，男，博士，研究員，主要從事經(jīng)濟(jì)植物引種馴化和瀕危植物保護(hù)生物學(xué)研究。

中圖分類號(hào)：S794

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)11-0015-03