掌葉復盆子花芽分化與氣象因子變化關系研究

閆翠香，邵小明

（1.浙江農(nóng)林大學 暨陽學院，浙江 諸暨 311800；2.生物多樣性與有機農(nóng)業(yè)北京市重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，北京 100193）

掌葉復盆子Rubus chingii，隸屬于薔薇科Rosaceae 懸鉤子屬Rubus，落葉小灌木，因其葉多為五裂且似掌狀得名。其適應性廣[1]，主產(chǎn)區(qū)為華東地區(qū)，尤其是以江西、安徽、浙江、福建等省最為豐富。掌葉復盆子為藥食兩用漿果類樹種[2]，是山區(qū)綠化及生態(tài)農(nóng)業(yè)園建設的理想灌木材料，具有良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。目前，生產(chǎn)上使用的掌葉復盆子資源多來源于野生，關于掌葉復盆子生長缺少氣象因子方面的研究。為此，本實驗以掌葉復盆子為試材，研究其花芽分化與年氣溫、日照時數(shù)、降水量和相對濕度變化之間的對應關系，以期為人工栽培過程中適時調(diào)節(jié)掌葉復盆子花芽分化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2012-2015 年，在江西省德興市張村鄉(xiāng)張村（28°76′ N，117°56′ E）和饒二鎮(zhèn)吳家?guī)X（28°83′ N，117°70′ E），分別選擇生長健壯的不同掌葉復盆子15 株叢為定點觀察采樣對象，株叢的株齡為10 a 以上。

1.2 方法

花芽周期為夏季結果老枝死亡后至來年春季開花結果這段時間，取芽部位為結果母枝中、上部的健壯花芽20～ 35 枚，經(jīng)預實驗確定取芽具體時間為：每年8 月1 日到翌年1 月15 日，此階段花芽外部形態(tài)變化整體緩慢，約15 d 取樣1 次；1 月15 到2 月5 日每10 d 取樣1 次；2 月5 日到坐果及果實成熟，每5 d 取樣1 次。調(diào)查發(fā)現(xiàn)12 月之前花芽分化階段已結束，故文中花芽分化圖片只展示到12 月之前。花芽剝?nèi)[片，立即投入FAA固定液（70%乙醇：福爾馬林：冰醋酸=90：5：5）中，抽氣、保存。

石蠟切片樣品制備及顯微觀察：參照楊捷頻[3]和姜建福等[4]的制片方法，將FAA 固定液處理后的掌葉復盆子花芽進行常規(guī)石蠟切片法制片，采用番紅-固綠雙重染色法進行切片染色，用Olympus-BX51 顯微鏡鏡檢并拍照。各發(fā)育階段的初始時間以出現(xiàn)第一個該發(fā)育狀態(tài)的花芽發(fā)育時間為準，結束時間即下一個發(fā)育狀態(tài)的開始時間；各氣象因子數(shù)據(jù)來自德興氣象站，圖表中氣溫為月平均，日照時長為當月的平均日照時長，降水量為當月降水量和，相對濕度為當月平均相對濕度。

2 結果與分析

2.1 掌葉復盆子花芽形態(tài)分化

掌葉復盆子根部多年生，地上部枝干一二年生，二年生枝干春季開花結果后夏季枯死，冬春根蘗的萌芽春季快速生長并分生出二次分枝，新生枝干的營養(yǎng)生長和二年生枝干開花結果同時進行。二年生枝開花結果后枯死，一年生枝繼續(xù)營養(yǎng)生長及生殖生長。根據(jù)掌葉復盆子花芽發(fā)育時頂端分生組織的形態(tài)變化（圖1），將花芽分化過程分5 個時期：形態(tài)分化前期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期。

8-9 月為花芽形態(tài)分化前期。6 月掌葉復盆子結果母枝逐漸枯萎死亡，而一年生枝條繼續(xù)營養(yǎng)生長。8 月中旬至9 月，隨著一年生枝條上混合芽的萌發(fā)，一年生枝條上的二次分枝同時繼續(xù)伸長生長，混合芽頂部的分生組織細胞活動開始活躍起來，生長錐逐漸突起（圖1A）。

萼片原基分化期。10 月初，新梢停止生長，花芽內(nèi)部生長錐繼續(xù)發(fā)育，更加突出且明顯加寬，快速膨大，隨后繼續(xù)生長加寬（圖1B），生長錐的邊緣明顯發(fā)生分化，出現(xiàn)了萼片原基（圖1C）。10 月中旬萼片原基繼續(xù)生長發(fā)育，生長錐繼續(xù)向上生長并突起（圖1D），萼片原基逐漸進行伸長生長，后期發(fā)育成為花萼。

花瓣原基分化期。10 月中旬，隨著萼片原基的伸長生長，在生長錐的周圍、萼片原基的內(nèi)側逐漸形成突起，為花瓣原基（圖1E，F(xiàn)），花瓣原基后期發(fā)育成5 枚單輪花瓣。在花器官持續(xù)分化發(fā)育的過程中，花托也繼續(xù)發(fā)育膨大（圖1G）。

雄蕊原基分化期。11 月初，隨著萼片原基和花瓣原基的發(fā)育，在花瓣原基的內(nèi)側逐漸產(chǎn)生突起，為雄蕊原基，雄蕊原基有多輪（圖1H），并繼續(xù)伸長生長（圖1I），分化發(fā)育出花藥和花絲（圖1J），后期多輪雄蕊原基發(fā)育成雄蕊群（圖1K）。

雌蕊原基分化期。11 月中旬，隨著雄蕊的發(fā)育，雄蕊內(nèi)側突起的花托的邊緣也逐漸發(fā)育出大量的突起，彼此分離，即是離生的雌蕊原基，并逐漸向花托頂部發(fā)展而布滿整個生長錐（圖1I-K），最終發(fā)育成為雌蕊群，花芽分化完畢。分化完全的花芽具有花萼5 枚、花瓣5 枚、雄蕊和雌蕊均多數(shù)（圖1L）。

2.2 花芽分化階段與部分氣象因子變化

通過連續(xù)的切片觀察和各時間段氣溫、日照時數(shù)、降水量和相對濕度變化分析得出對應關系（圖2）。5-10 月月均氣溫較高，達20℃以上，7 月氣溫最高，達到28℃以上，8 月和9 月略有降低，從10 月上旬開始迅速降低，天氣逐漸涼爽，11 月15℃左右，到12 月則低于10℃，天氣逐漸寒冷；5-6 月日照時數(shù)受雨季的影響并不長，7-9 月顯著增加，10 月達到全年中的最長時間，受降水和太陽角度降低影響，11-12 月平均日照時數(shù)又有所降低；全年降水量2 090 mm，屬降水多的濕潤地區(qū)，降水主要集中在4-8 月，最多是6 月；秋冬季降水少，相對濕度與降水趨勢基本一致。

從掌葉復盆子芽體整個時期的形態(tài)特征變化看，8 月之前新生枝干主要進行營養(yǎng)生長，隨著8 月和9 月高溫逐漸減弱、日照時數(shù)逐漸增加、降水量逐漸減少和濕度的逐漸降低，8 月葉腋處孕育出幼芽，9 月混合芽芽體迅速生長，10 月初隨著氣溫顯著降低，新梢停止生長，芽體的長寬比繼續(xù)增大，此時日照長度達到最長，內(nèi)部組織結構開始分化，隨后分化出萼片原基（圖1B-E），10 月中旬分化出花瓣原基（圖1E，F(xiàn)），花托繼續(xù)膨大；11 月初氣溫繼續(xù)降低，平均日照長度縮短，花芽繼續(xù)發(fā)育長大，但生長速度漸緩，內(nèi)部分化出雄蕊原基；11 月中旬，花芽發(fā)育生長更為緩慢，整個芽體此時縱向延長并不明顯，花托也發(fā)育變大，分化出雌蕊原基（圖2E）；12 月和翌年1 月由于天氣晴朗，日照長度有所延長，但是氣溫急劇降低，天氣寒冷，植株進入冬眠，花芽在植株冬眠之前完成形態(tài)分化。翌年2 月底，氣溫回升，日照逐漸延長，混合花芽重新活躍，變得膨大松散，芽鱗打開，露出褶疊著的小葉，隨后露出花蕾，2～ 3 片葉展開，3 月上旬花蕾開放。

3 結論與討論

春季掌葉復盆子一年新生枝條進行營養(yǎng)生長并持續(xù)到初夏，初夏新生枝條孕育花芽且花芽進行營養(yǎng)生長，8月初至11 月中下旬為花芽形態(tài)分化期，花芽分化過程與年氣溫、日照時數(shù)、降水量和相對濕度之間存在對應關系，相對低溫、長日照、少降水和低濕度是促進掌葉復盆子花芽分化的重要氣象因子。8-9 月氣溫和濕度小幅度降低，為花芽形態(tài)分化前期；10 月初氣溫明顯降低、日照長度最長且光強處于中等的條件利于花芽分化的啟動，分化出萼片原基；10 月中旬分化出花瓣原基；11 月日照長度又逐漸縮短，11 初分化出雄蕊原基；11 月中旬分化出雌蕊原基，且芽體生長逐漸緩慢，進入大約2 個月的休眠期；而且10-11 月相對低溫、少降水和低濕度的干旱條件有利于枝梢停止生長進入接受花誘導狀態(tài)，利于掌葉復盆子花芽的形態(tài)分化。

一般情況下，植物生長到一定階段后其葉芽的生理及組織狀態(tài)會轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄑ康纳砑敖M織狀態(tài)[5]。但植物花芽分化同時受到內(nèi)部環(huán)境條件（即植物的遺傳性）和外界環(huán)境因子的共同作用，是一個非常復雜的過程。目前，在影響花芽分化的諸多外界因子中，研究較多的是氣溫、光照和降水等氣象因子[6-7]，另外還有營養(yǎng)物質(zhì)等。

植物花芽分化與氣溫有密切關系，而且不同植物花芽分化需要的溫度差別較大，如龍眼Dimocarpus longan，荔枝Litchi chinensis和蝴蝶蘭Phalaenopsis等熱帶亞熱帶植物需要8～ 14℃相對低溫，高溫和低溫均抑制花芽分化[6,8-10]。草莓Fragaria×ananassa花芽分化適宜溫度為10～ 20℃，高溫和低溫均對其花芽分化具有抑制作用[11]。土耳其安卡拉幾種山莓Rubus corchrifolius栽培品種中夏季結果型花芽的分化溫度為6～ 14℃，而秋季結果型花芽分化溫度為17～ 23℃[12]。美國阿肯色州、俄勒岡州和西弗吉尼亞州的黑莓Rubus glaucus栽培品種花芽分化的時間由于各地氣溫不同而稍有差異，但是溫度過低花芽均停止分化[13]。低溫誘導不僅促進植物由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長，還可以促進其植物體內(nèi)一系列的生理生化變化及花芽分化過程中的生理生化變化，為花芽分化提供物質(zhì)和能量[14]，推動花芽分化?？梢?，10 月初的相對低溫是啟動掌葉復盆子花芽分化的一個信號。溫度對植物的光合、呼吸、激素形成等都會產(chǎn)生影響，是調(diào)節(jié)植物花芽分化的重要因子之一。

植物花芽分化不僅與日照長短有關[15-16]，而且與日照強度有關，適度強光，增強光合能力，合成較多有機物質(zhì)，且強光可以抑制新梢內(nèi)的生長，強紫外線可分解生長素，提高促花激素比例，促進花芽形成[17]。試驗地10 月初日照長度最長，而光強處于中等，11 月日照長度又逐漸縮短，可見掌葉復盆子花芽分化的啟動可能需要長的日照，10 月中等強度的光照也利于花芽的形成。

適度的干旱可以促進花芽分化，而連續(xù)陰雨天氣、空氣濕度較大和光照不足等都會延遲開花[6,16-17]。在花芽分化臨界期，適度干旱，可抑制新梢生長，抑制GA 的生物合成，增加ABA 和CTK 含量，抑制營養(yǎng)生長，促進花芽分化[18]，適度干旱還可抑制淀粉酶的產(chǎn)生，利于光合產(chǎn)物的積累，利于淀粉的積累，提高碳氮比及細胞液濃度，并增加樹體內(nèi)的氨基酸，尤其是精氨酸，進而促進花芽分化。但僅有干旱而沒有低溫的條件，植物并不能完成成花誘導[19-21]。秋冬季節(jié)德興地區(qū)降水少、濕度低，屬于最為干旱的時期，又伴隨著低溫，可見秋冬相對低溫、少降水和低濕度的條件有利于枝梢停止生長進入接受花誘導狀態(tài)，利于掌葉復盆子花芽的分化。

因此，在德興地區(qū)，10-11 月期間采取相應措施，如人為降低溫度、延長光照、適度干旱等技術措施可以調(diào)控掌葉復盆子花芽的分化，甚至根據(jù)需要調(diào)控其果實成熟時期，對提高產(chǎn)量和品質(zhì)具有積極作用；研究中發(fā)現(xiàn)早冬有花芽開放結果現(xiàn)象，但是隨著溫度降低果實和未開放的花逐漸枯萎，不過通過調(diào)節(jié)光溫水等環(huán)境條件有望促使掌葉復盆子冬季開花結果，甚至培育出一年兩熟品種。