板栗‘燕山早豐’雌花分化的解剖學(xué)研究

王麗媛，郭素娟

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

板栗‘燕山早豐’雌花分化的解剖學(xué)研究

王麗媛，郭素娟

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

為明確板栗雌花分化的解剖學(xué)特點(diǎn)，以河北遷西板栗‘燕山早豐’為研究對象，通過制作石蠟切片顯微觀察雌花的內(nèi)部解剖構(gòu)造，結(jié)合外部形態(tài)變化，研究了板栗的花芽分化過程。結(jié)果表明：板栗雌花在河北遷西地區(qū)從4月初開始分化，6月上旬雌花大量盛開，整個(gè)分化過程需70 d左右，分化過程可分為未分化期、分化前期、花序原基分化期、苞片原基分化期、雌花簇原基分化期、雌蕊原基分化期，板栗花芽分化溫度在8.8℃至25.7 ℃間，雌蕊原基形成到雌花盛開溫度在9.7 ℃至23.3 ℃間為宜。根據(jù)有效積溫、芽體大小、形狀、葉片顏色等方面，建立了板栗雌花分化過程中外部形態(tài)變化與內(nèi)部解剖特點(diǎn)之間的關(guān)系。

板栗；花芽分化；外部形態(tài)；內(nèi)部解剖

板栗Castanea mollissima是殼斗科栗屬的植物， 在我國分布范圍較廣，是我國主要經(jīng)濟(jì)林樹種之一，與桃、李、杏、棗并稱“五果”。板栗木材質(zhì)地堅(jiān)硬，紋理通直，可作為建筑和車船加工等材料；枝葉、樹皮內(nèi)含單寧，可用于制作烤膠；栗花可作為制作蜂蜜的蜜源；板栗果實(shí)含有豐富的糖、淀粉、粗纖維、胡蘿卜素及鈣、磷、鉀等物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，味道甜且糯，長期食用能活血止血，補(bǔ)腎健胃。但目前板栗生產(chǎn)上存在著不少突出的問題，需要從多方面解決，其中，雌花量少、雄花量多是造成我國板栗單產(chǎn)較低的關(guān)鍵原因之一[1-3]。果樹的花芽分化是一個(gè)復(fù)雜的過程，與雌花分化的時(shí)間、數(shù)量、質(zhì)量等多種因素有關(guān)。因此，了解板栗雌花的分化時(shí)期，從解剖學(xué)角度觀察板栗雌花的發(fā)育特點(diǎn)，從而人工采取有效措施增加雌花數(shù)量，提高雌花質(zhì)量，對于板栗的豐產(chǎn)栽培，具有重要的理論依據(jù)和實(shí)踐意義[4-5]。

目前，人們主要從生理角度觀察板栗花芽分化的形成和發(fā)育過程，通過對花芽進(jìn)行解剖顯微觀察各個(gè)發(fā)育階段的內(nèi)部特征[6-14]，而對板栗花芽不同分化時(shí)期的外部形態(tài)特點(diǎn)卻沒有比較詳盡的描述。本研究以河北遷西板栗‘燕山早豐’為試材，從板栗雌花芽分化過程中顯微結(jié)構(gòu)與外部形態(tài)的相關(guān)性方面進(jìn)行研究，以建立能夠反映內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)的外部形態(tài)指標(biāo)，作為判斷板栗花芽分化時(shí)期的有效手段，為板栗的栽培管理及生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于河北省東北部的遷西縣漢兒莊鄉(xiāng)板栗種植園內(nèi)，屬于燕山南麓的低山丘陵區(qū)域，地勢由西北向東南傾斜，地處東經(jīng)118°12′，北緯42°22′之間，屬于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為10.9 ℃，年平均降雨774.7 mm，平均日照時(shí)數(shù)2 705.9 h，年有效積溫4 285.9 ℃。礦產(chǎn)資源豐富，土壤主要為沙壤土，微酸性，氮磷鉀含量豐富，另含有多種適宜板栗樹種生長結(jié)果所需要的鐵、鎂、硼等微量元素。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選自‘燕山早豐’板栗品種，平均樹高約3 m，所選板栗樹樹勢中庸，長勢良好，栽植密度為4 m×3 m。

1.3 取樣方法

2014年3月20日至2014年6月15日，將每株樹樹冠外圍中部東、南、西、北4個(gè)方向各隨機(jī)抽取生長中庸的當(dāng)年生枝條共20個(gè)，采取枝條上的飽滿芽(花序)，部位選在枝條形態(tài)學(xué)上端的第1個(gè)芽(花序)，每隔2～3 d取樣1次。采集后剝離鱗片，投入FAA固定液中進(jìn)行固定。

1.4 觀察方法

1.4.1 樣品觀察與處理

采集當(dāng)年生枝條上的飽滿芽和花序，用游標(biāo)卡尺測量花芽的長度和寬度及花序的長度，用解剖針剝?nèi)パ客饷娴镊[片并計(jì)數(shù)。

1.4.2 石蠟切片制作方法

試驗(yàn)材料首先經(jīng)過70%酒精、85%酒精、95%酒精、無水乙醇進(jìn)行脫水處理(均處理1 h以便徹底除去材料里面的水分），無水乙醇處理2次；材料徹底脫水后于1/2二甲苯+1/2無水乙醇和純二甲苯中進(jìn)行透明（均處理1 h），二甲苯應(yīng)更換2次，以除盡乙醇；透明后材料在1/2二甲苯+1/2石蠟中以38 ℃存放，36 h后每半小時(shí)調(diào)高4 ℃，直至溫度升為62 ℃，然后每隔2 h換1次純蠟，共換3次蠟；接下來進(jìn)行包埋、修塊等工作后，在切片機(jī)上制成縱切片，切片厚度為8～10 μm；常規(guī)脫蠟，不同梯度乙醇（無水乙醇、95%酒精、85%酒精、70%酒精、50%酒精、30%酒精）復(fù)水，用蘇木精伊紅雙重染色，不同梯度乙醇（30%酒精、50%酒精、70%酒精、85%酒精、95%酒精、無水乙醇）脫水，二甲苯透明，最后用中性樹膠進(jìn)行封片，在OLYMPUS光學(xué)顯微鏡下觀察、拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 板栗雌花分化的解剖學(xué)特點(diǎn)

2.1.1 未分化期

3月下旬板栗尚處于休眠狀態(tài)，結(jié)果母枝頂芽還未開始萌發(fā)，此時(shí)期近頂端腋芽生長錐稍尖呈圓弧形，外側(cè)由葉原基包被，外部形態(tài)及內(nèi)部特征與葉芽差異不明顯（見圖1-1）。

2.1.2 分化前期

4月2日左右板栗芽露白，完全混合花芽萌動(dòng)并進(jìn)入萌芽狀態(tài)，花芽分化逐漸開始，此時(shí)期近頂端腋芽生長錐的高度和寬度都有所增加，體積較未分化期有所增大，生長錐形狀由之前的圓弧形生長為半圓形，頂端逐漸隆起增大，此時(shí)花芽由營養(yǎng)生長進(jìn)入生殖生長（見圖1-2）。

2.1.3 花序原基分化期

4月初隨著板栗新生枝條的伸長生長，樹體開始展葉，新梢上逐漸形成新的腋芽并不斷增大。4月8日左右，近頂端腋芽生長錐繼續(xù)迅速向上伸長、增大，由之前的半圓形逐漸形成圓形，頂部明顯凸起，此時(shí)進(jìn)入花序原基分化期（見圖1-3）。

2.1.4 苞片原基分化期

對切片進(jìn)行顯微觀察發(fā)現(xiàn)，4月17日板栗花序原基形成不久，在其基部兩側(cè)迅速形成1～3個(gè)小的突起，即為苞片原基。此后，花序由基部到上不斷形成新的苞片原基，這些苞片原基隨著雌花芽的分化逐漸增大，生長較快，呈現(xiàn)彎月或半月形狀，且基部的苞片原基與上部苞片原基相比明顯大且圓（見圖1-4）。

2.1.5 雌花簇原基分化期

隨著混合花序的伸長，其基部兩側(cè)的苞片原基迅速發(fā)育，在其內(nèi)部分化出1～3個(gè)小突起，同時(shí)，自基部到上在苞片原基的內(nèi)部各自分化出小突起，此時(shí)即為雌花簇原基分化期。4月29日對切片進(jìn)行顯微觀察發(fā)現(xiàn)，不同苞片原基內(nèi)部的突起發(fā)育程度相差很大，基部苞片內(nèi)的小突起比較寬且明顯向外隆起突出，頂部呈光滑的半球形，而其它部位的小突起則比較小且干癟，頂部尖且粗糙（見圖1-5）。

2.1.6 雌蕊原基分化期

5月12日對切片進(jìn)行顯微觀察發(fā)現(xiàn)，隨著雌花簇原基的分化發(fā)育，其內(nèi)部圓形生長點(diǎn)細(xì)胞分裂加快，在其周圍產(chǎn)生萼片原基。此后，隨著萼片原基的分化發(fā)育，緊接著又在其內(nèi)部產(chǎn)生花瓣原基和雌蕊原基（見圖1-6）。由外向內(nèi)分別為苞片原基、萼片原基、花瓣原基和雌蕊原基直至5月底雌花開放，6月4號(hào)左右為雌花盛花期。

綜上所述，板栗完全混合花芽在4月初芽體萌動(dòng)后開始分化，4 月上旬進(jìn)入花序原基分化期，4 月中旬苞片原基出現(xiàn)，4 月下旬進(jìn)入雌花簇原基分化期，5月中旬進(jìn)入雌蕊原基分化期，6 月上旬雌花盛開，整個(gè)過程歷時(shí)70 d 左右。此外，由于樹體本身和氣候等因素的影響，不同花芽的分化時(shí)間和分化速度也是不同的。

圖1 板栗雌花分化各階段解剖結(jié)構(gòu)Fig. 1 Anatomic structure of female flower development on chestnut

2.2 板栗雌花分化的外部形態(tài)變化

板栗頂芽4月初萌動(dòng)發(fā)育，直至5月中旬進(jìn)入雌蕊原基分化期，對雌花芽不同分化時(shí)期外部形態(tài)變化和內(nèi)部解剖特點(diǎn)的比較，各時(shí)期發(fā)育狀況如表1所示。

表1 板栗雌花分化的外部形態(tài)變化Table 1 External morphology of female flower development on chestnut

通過建立板栗雌花芽分化時(shí)期外部形態(tài)變化和內(nèi)部解剖特點(diǎn)的關(guān)系，可以看出，在3月下旬未分化期，板栗處于休眠狀態(tài)，頂芽呈三角形還未開始進(jìn)行分化，外部鱗片呈褐色，處于木質(zhì)化狀態(tài)緊緊包被頂芽，此時(shí)花芽外部形態(tài)及內(nèi)部特征與葉芽差異不明顯；4月初進(jìn)入分化前期，此時(shí)溫度逐漸升高，樹體開始萌動(dòng)，頂芽開始分化增大，長約0.76 cm，外部鱗片變成灰綠色，頂花芽呈幼嫩狀態(tài)，開始進(jìn)入生殖生長；花序原基分化期，樹體開始展葉，頂芽與葉芽差別較大，長約0.97 cm，膨大呈現(xiàn)飽滿狀態(tài)，逐漸抽生出新的枝條，葉片變?yōu)辄S綠色，頂端腋芽生長錐形前端明顯凸起，逐漸變?yōu)閳A形；在苞片原基分化期，隨著新梢的伸長生長，枝條上的芽全部抽生成新梢，頂芽抽生的嫩梢長4～6 cm，能看到明顯的花序，葉片顏色逐漸變?yōu)榈G色，在花序原基基部兩側(cè)迅速形成1～3個(gè)小突起，隨著苞片的增大，花序基部苞片明顯區(qū)別于其它部位新生成的苞片，此時(shí)近頂端花序長約0.46 cm；在雌花簇原基分化期，隨著近頂端花序的伸長生長（0.82 cm），嫩梢生長迅速，肉眼能看到4～6個(gè)雄花序，葉片顏色由淡綠色逐漸變?yōu)樯罹G色，苞片原基內(nèi)部分化出1～3個(gè)小突起，同時(shí)，自基部到上在苞片原基的內(nèi)部分化各自分化出小突起，并且基部苞片內(nèi)的小突起比其它部位的小突起大且突出；在雌蕊原基分化期，枝條與花序繼續(xù)伸長，枝條長20～30 cm，肉眼明顯看到10～13個(gè)花序，最長花序可到8～9 cm，隨著雌花簇原基的分化，其內(nèi)部圓形生長點(diǎn)細(xì)胞分裂加快，向外擴(kuò)散，由外向內(nèi)分別生成萼片原基、花瓣原基和雌蕊原基，此時(shí)，近頂端花序長到1.33 cm，雌花芽1.92 mm，葉片顏色為深綠色。此外，從開始分化到雌花盛開，平均有效積溫50 ℃，13 d左右即可完成一個(gè)發(fā)育階段。

3 結(jié)論與討論

自3月下旬板栗萌芽前到6月中旬每隔2～3 d采樣一次，一部分制作石蠟切片，觀察板栗花芽分化進(jìn)程中內(nèi)部解剖特點(diǎn)，一部分用于測量觀察不同分化時(shí)期板栗花芽外部的形態(tài)變化，通過建立板栗花芽分化的外部形態(tài)變化與內(nèi)部解剖特點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)外部形態(tài)的描述來判斷雌花花芽的分化程度，以便在生產(chǎn)實(shí)踐過程中采取相關(guān)措施以提高雌花量提供理論依據(jù)。

結(jié)果表明，在燕山地區(qū)板栗雌花芽從休眠停止以后到雌花盛開整個(gè)過程可分為6個(gè)時(shí)期，分別是未分化期、分化前期、花序原基分化期、苞片原基分化期、雌花簇原基分化期、雌蕊原基分化期。4月初芽體萌動(dòng)后開始進(jìn)行分化，6 月上旬雌花盛開，整個(gè)過程歷時(shí)70 d 左右。此外，2014年4月日平均溫度最低為8.8 ℃，最高為22.6 ℃；5月日平均溫度最低為14.3 ℃，最高為26.9 ℃。因此板栗花芽分化溫度在8.8 ℃至26.9 ℃間，雌花簇分化到雌蕊原基形成溫度在9.7 ℃至23.3 ℃間為宜。

前人通過解剖學(xué)手段對于核桃等經(jīng)濟(jì)林的研究已有了一定的進(jìn)展[15-19]。目前，各學(xué)者關(guān)于板栗雌花分化的進(jìn)程以及持續(xù)時(shí)間的研究是基本一致的，但由于影響花芽分化的因素有多種[20-24]，關(guān)于花芽分化具體起始和終止時(shí)間的說法不盡一致,出現(xiàn)這些問題的原因可能是：（1）試驗(yàn)地的立地條件和溫度等氣候因素的影響；（2）試驗(yàn)?zāi)攴莶灰恢?，不同年份之間溫度等條件會(huì)有一定的差異；（3）品種不同所致；（4）遺傳因素的影響。

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Study on anatomy of development of female flower in chestnut ‘Yanshanzaofeng’

WANG Liyuan, GUO Sujuan
(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

Taking Yanshan Zaofeng‘3113’chestnut varieties from Hebei Qianxi as the object, to research the flower bud differentiation of Chestnut by microscopic observation of internal anatomical characteristics and morphology changes of female flower bud. The results showed that: female flower bud differentiation in the area of Hebei Yanshan at the beginning of April, large number of female flowers in full bloom in early June, and the differentiation process takes about 70 days, the differentiation process can be divided into differentiation phase, in florescence primordium differentiation phase, bract primordium differentiation stage,female flower cluster primordia differentiation stage, pistil primordium differentiation phase, the temperature of flower bud differentiation of chestnut is 8.8 degree to 25.7 ℃ , the appropriate temperature from pistil primordium formation to the female flowers in full bloomis 9.7 ℃ to 23.3 ℃ .In addition,the relationship between the external morphology and internal anatomy changes during the chestnut flower differentiation process were formed from bud size, shape, leaf color and other aspects .

chestnut(Castanea mollissimaBl.); flower bud differentiation; morphology; internal anatomy

S727.33；S718.47

A

1673-923X(2017)01-0043-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.01.008

2015-12-10

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)重大項(xiàng)目（201204401）；“十二五”科技支撐計(jì)劃課題（2013BA14B0402）

王麗媛，碩士研究生；E-mail：479011096@qq.com 通訊作者：郭素娟，博士，教授

王麗媛，郭素娟. 板栗‘燕山早豐’雌花分化的解剖學(xué)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(1): 43-47.

[本文編校：謝榮秀]