蜜光和寶光葡萄品種花芽分化時間和各時期特征

賈 楠，袁軍偉，韓 斌，李敏敏，劉長江，尹勇剛，孫 艷，郭紫娟，趙勝建

(河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究所，河北昌黎 066600)

0 引 言

【研究意義】葡萄(VitisviniferaL.)是我國主要果樹之一[1,2]，2014年開始葡萄栽培面積已經(jīng)躍居世界第2位[3]。生產(chǎn)上葡萄花芽分化不良造成大小年結(jié)果現(xiàn)象頻繁發(fā)生，制約了葡萄產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。研究葡萄花芽分化時間和各時期的特征，對解決葡萄大小年結(jié)果現(xiàn)象有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】葡萄和其他果樹一樣在生長發(fā)育的同時進(jìn)行花芽分化，這些花芽是下一年結(jié)果的基礎(chǔ)[4-6]。研究表明，花芽分化是一個復(fù)雜的形態(tài)建成過程[7-10]，受到環(huán)境因子光照[11]、溫度[12]、濕度[13]和營養(yǎng)物質(zhì)[14]、激素[15]和遺傳物質(zhì)[10]等因素影響。巨峰花芽分化期間具有順序性，中部成花能力較強(qiáng)，且在花芽分化進(jìn)程中與激素水平和營養(yǎng)物質(zhì)密切相關(guān)[16]。紅地球花芽分化進(jìn)程中花序原基的分化是花芽分化進(jìn)程中的關(guān)鍵階段[17]。夏黑在設(shè)施栽培下花芽分化異常，基本都停留在始原始體分化階段，光照條件惡化是設(shè)施夏黑葡萄不能成花的關(guān)鍵因子[18]。【本研究切入點(diǎn)】關(guān)于葡萄花芽分化規(guī)律的研究多集中在巨峰、紅地球、夏黑等國外品種上，且多集中在影響花芽分化的內(nèi)外因子上，針對國內(nèi)新品種花芽分化解剖學(xué)的研究相對較少。研究葡萄芽形態(tài)分化時間和各時期特征?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以我國葡萄新品種蜜光、寶光為試材，夏黑為對照，采用石蠟切片法，研究花芽形態(tài)分化時間和各時期的特征，為生產(chǎn)上制定合理有效地提高花芽分化栽培措施奠定基礎(chǔ)，為從根本上解決大小年結(jié)果現(xiàn)象提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2017年河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究所孔莊基地(39°47′ N，119°20′E)進(jìn)行。河北省昌黎縣位于中國東部季風(fēng)區(qū)，為暖溫帶、半濕潤大陸性氣候，年總?cè)照諘r數(shù)2 809.3 h，年平均溫度11 ℃，無霜期186 d，年平均降水量638.33 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤為沙壤土，土壤pH 6.82, 0～40 cm土壤含有機(jī)質(zhì)0.91 g/kg,土壤含水量為48.60%，排灌條件良好。

選取昌黎果樹研究所育成新品種貝達(dá)砧木嫁接的6 年生蜜光( V. vinifera-V.Labruscacv. Miguang)和寶光( V. vinifera-V.Labruscacv. Baoguang)為試材，貝達(dá)砧木嫁接的6 年生夏黑為對照(V.vinifera-V.Labruscacv.Summer Black)。蜜光和寶光為巨峰(V.vinifera-V.labruscacv.Kyoho)和早黑寶(V.viniferacv. Zaoheibao)的雜交后代。露地棚架栽培，株行距0.7 m ×4.0 m，正常水肥管理。

選取生長健壯樹體，采集枝條粗度大于0.8 cm的第3～6節(jié)位的冬芽20個，2017年5月中下旬至8月下旬，約每隔10 d取樣。具體取樣時間為5月17日、5月26日、6月7日、6月16日、6月26日、7月5日、7月18日、8月7日、8月28日。列出取樣日期與對應(yīng)編號和對應(yīng)重要物候期。表1

表1 不同品種的取樣時期與對應(yīng)編號和物候期
Table 1 Sampling date and corresponding number and critical phenological period of different grape cultivars

對應(yīng)編號 Number123456789取樣時期(月/日)Sampling date(M/D)5/175/266/76/166/267/57/188/78/28夏黑 Summer Black蜜光 Miguang寶光 Baoguang初花期成熟期

1.2 方 法

采用石蠟切片法[19]觀察花芽分化進(jìn)程。取下的冬芽存放在青霉素小瓶中，抽氣20 min 后存放于FAA(配方為90 mL 50%的乙醇，5 mL 5%的甲醛和5 mL 5%冰乙酸)固定液中待用，經(jīng)過不同濃度酒精梯度脫水、二甲苯透明后用石蠟包埋，切片。切片厚度為10 μm，番紅固綠染色后用中性樹膠封片。Olympus顯微鏡觀察各取樣時期的花芽分化狀態(tài)并照相。參考黃璐[16]和Chinnathambi等[20]的研究并且結(jié)合試驗(yàn)，確認(rèn)葡萄所處的花芽分化時期并統(tǒng)計(jì)各采樣時期內(nèi)花芽不同分化時期所占的比例。

用農(nóng)業(yè)氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)記錄取樣時間的溫度。表2

表2 不同品種的取樣時期對應(yīng)溫度
Table 2 Corresponding temperature in sampling period of different varieties

對應(yīng)編號 Number123456789取樣時期(月/日)Sampling date(M/D)5/175/266/76/166/267/57/188/78/28溫度 Temperature(℃)31.0 27.634.838.428.928.831.832.520.3

2 結(jié)果與分析

2.1 蜜光、寶光和夏黑花芽分化時期及特征

研究表明,蜜光、寶光和夏黑花芽分化進(jìn)程不同步，但是各個時期的形態(tài)特征基本相同。將葡萄花芽分化形態(tài)分為如下5個階段。

未分化期：花芽內(nèi)部生長點(diǎn)尖而且狹窄，呈突起狀，縱切面呈尖圓錐形；上部細(xì)胞排列較緊密，體積較小，顏色較深；下部細(xì)胞排列疏散、較大，顏色較淺(圖1-1，圖1-6，圖1-11)?；ㄑ績?nèi)部生長點(diǎn)周圍有葉原基包裹。

花序開始分化前期：花芽內(nèi)部生長點(diǎn)開始伸長、拉大，頂端變寬變平，呈半球形(圖1-2，圖1-7，圖1-12)，相對突起的細(xì)胞顏色較深。相比未分化期，頂端生長點(diǎn)變得較圓潤和平滑，花芽內(nèi)部生長點(diǎn)周圍有葉原基包裹。

花序原始體發(fā)現(xiàn)期：花芽內(nèi)部突起逐漸擴(kuò)大，成為一個花序始原始體，花序始原始體的體積會慢慢變成和生長點(diǎn)相近(圖1-3，圖1-8，圖1-13)。

花序主軸期：花芽內(nèi)部的花序始原始體進(jìn)一步分化形成花序原基，花序主軸伸長分化，此時花序原基體積已經(jīng)逐漸超過頂端生長點(diǎn)體積(圖1-4，圖1-9，圖1-14)，整個花芽內(nèi)部各個原基分區(qū)明顯。

花序第二穗軸期:花序原基部逐漸分化產(chǎn)生二級穗，即花序原基基部產(chǎn)生分支原基，分支原基在花序原基基礎(chǔ)上自下而上逐漸產(chǎn)生(圖1-5，圖1-10，圖1-15)。圖1

注：1-5依次代表蜜光 未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、表示花序主軸期、表示花序第二穗軸期；6-10依次代表寶光 未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、表示花序主軸期、表示花序第二穗軸期；11-15依次代表夏黑 未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、表示花序主軸期、表示花序第二穗軸期

A:生長點(diǎn)；AL：始原始體；L：葉原基；IP：花序原基；BP：分枝原基

Note:1：Undifferentiation stage of Miguang, 2：The early differentiation of inforescence of Miguang, 3：The inflorescence anlagen appearance of Miguang, 4：The formation of the main axis of inflorescence primordium of Miguang, 5：The second branching of inflorescence primordium of Miguang; 6：Undifferentiation stage of Baoguang, 7：The early differentiation of inforescence of Baoguang, 8：The inflorescence anlagen appearance of Baoguang, 9：The formation of the main axis of inflorescence primordium of Baoguang, 10：The second branching of inflorescence primordium of Baoguang; 11：Undifferentiation stage of Summer Black, 12：The early differentiation of inforescence of Summer Black, 13：The inflorescence anlagen appearance ofSummer Black, 14：The formation of the main axis of inflorescence primordium of Summer Black, 15：The second branching of inflorescence primordium of Summer Black

A：Apex；AL：Anlagen；L：Leaf primordium；IP：Inflorescence primordium；BP：Branching primordium

圖1 蜜光、寶光、夏黑花芽分化進(jìn)程的解剖結(jié)構(gòu)
Fig.1 The morpho-anatomical flower bud differentiation of Miguang, BaoguangandSummer Black grapes

2.2 蜜光、寶光和夏黑形態(tài)分化進(jìn)程比較

研究表明,夏黑在5月17日(初花期)已經(jīng)開始花芽分化，花序開始分化前期比例為16.7%，到8月28日花序第二穗軸分化率達(dá)75%；蜜光和寶光在5月17日也已經(jīng)進(jìn)入花芽分化，花序開始分化前期比例分別為70%和50%，到8月7日(果實(shí)成熟)二者花序第二穗軸分化率均為100%。蜜光和寶光的花芽分化速率快于夏黑。

6月上旬到8月上旬為夏黑花芽的分化盛期(約60 d)，在花芽分化盛期多階段相互重疊。夏黑未分化期和花序開始分化前期兩個時期同時進(jìn)行(5月17日到7月18日)；花序原始體發(fā)現(xiàn)期和花序主軸期同時進(jìn)行(6月7日到8月7日)；花序第二穗軸期于7月5日開始到8月28日分化率達(dá)到75%。6月7日到6月26日，未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期和花序主軸期4個階段同時進(jìn)行，其中6月7日到6月16日，四個時期比例未發(fā)生改變。7月5日到7月18日，5個分化時期同時存在，未分化期所占比例降低，花序第二穗軸期所占比例提高。

蜜光和寶光5月17日已經(jīng)進(jìn)入花芽分化，8月7日完成花芽分化；6月上旬到7月中下旬、5月下旬到7月中下旬分別為為蜜光 和寶光花芽的分化盛期。 蜜光未分化期持續(xù)約30天(5月17日到6月16日)，比率在30%及其以下；5月17日花序開始分化前期分化率為70%，到6月26日花序開始分化前期分化率為10%，這期間整體上花序開始分化前期分化率顯著下降，同時花序原始體發(fā)現(xiàn)期、花序主軸期和花序第二穗軸期相繼出現(xiàn)。蜜光花序原始體發(fā)現(xiàn)期持續(xù)約30天(6月7日到7月5日)，6月7日到6月16日花序開始分化前期和花序原始體發(fā)現(xiàn)期分化率呈現(xiàn)此消彼長，且未進(jìn)入到花序主軸期，這一段時間內(nèi)較多的花序原始體發(fā)現(xiàn)前期繼續(xù)分化進(jìn)入到花序原始體發(fā)現(xiàn)期。寶光花芽分化進(jìn)程與蜜光類似。表3

表3 夏黑、蜜光和寶光不同時期各分化形態(tài)花芽的比例
Table 3 Progression of flower bud formation in different grape cultivars of Summer Black Miguang andBaoguang(%)

日期Date品種Cultivar未分化期Undiffer-entiation stage花序開始分化前期The early differentiation ofinforescence花序原始體發(fā)現(xiàn)期The inflorescence anlagen appearance花序主軸期The formation of the main axis of inflorescence primordium花序第二穗軸期The second branching of inflorescence primordium5月17日May 17夏黑蜜光寶光83.3305016.770500000000005月26日May 26夏黑蜜光寶光752010258020006000100006月7日J(rèn)un. 1夏黑蜜光寶光25200255010403040100400006月16日J(rèn)un. 16夏黑蜜光寶光25200253016.7355033.315022.20027.86月26日J(rèn)un. 26夏黑蜜光寶光100010105451020356030020457月5日J(rèn)ul. 5夏黑蜜光寶光5002000201003040502550507月18日J(rèn)ul. 18夏黑蜜光寶光1000200010002030354070658月7日Aug. 7夏黑蜜光寶光00000010001500751001008月28日Aug. 28夏黑蜜光寶光000000500200075100100

蜜光、寶光和夏黑花芽分化各階段整體具有明顯的順序性，但進(jìn)入各分化階段時間存在一定的差異。夏黑 花芽分化進(jìn)程較緩慢，各階段持續(xù)時間相對較長且各階段互相重疊。蜜光和寶光 花芽分化相對集中，分化進(jìn)程相對較快。

3 討 論

葡萄花芽分化和其他果樹一樣是一個連續(xù)的動態(tài)過程，各個時期無明顯的界限[7,8,21]。關(guān)于葡萄花芽分化時期分為幾個階段，有不同的劃分方法。路瑤[17]和袁志友等[22]將葡萄的花芽分化階段劃分為未分化期、花序原基分化期和花序第二穗軸期。王海波等[23]將葡萄的花芽分化階段劃分雛梢生長點(diǎn)未分化期、雛梢生長點(diǎn)半球/平頂期、雛梢生長點(diǎn)頂分期、帶有苞片始原始體出現(xiàn)期、花序主軸和各小穗原基發(fā)育期和花序二級軸發(fā)育期。黃璐[16]將葡萄的花芽分化階段劃分未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、花序主軸期和花序第二穗軸期。結(jié)合試驗(yàn)研究結(jié)果，將蜜光、寶光和夏黑花芽分化形態(tài)分為分未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、花序主軸期和花序第二穗軸期5個階段。蜜光、寶光和夏黑花芽分化進(jìn)程時間存在一定差異，各個時期的形態(tài)特征基本相同。

蜜光、寶光和夏黑花芽分化各時期具有明顯的順序性。但6月7日到6月16日，夏黑在未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期和花序主軸期分化率未發(fā)生改變，均為25%、25%、40%、10%；而蜜光和寶光在該時間段花序原始體發(fā)現(xiàn)期分化率分別由30%提高到50%及10%提高到27.8%。這說明夏黑花芽分化出現(xiàn)了停滯(6月7日到6月16日)，而蜜光和寶光繼續(xù)分化。葡萄花芽分化是一個伴隨物質(zhì)代謝和能量代謝的高度復(fù)雜的形態(tài)建成過程[24,25]，受到光照、溫度等環(huán)境因子的影響[16,23]。不同葡萄品種對溫度的需求有差異[12]，雷司令和希拉茲在20℃開花結(jié)果良好，而無核白和白玫瑰香在20℃時無花[26]。本試驗(yàn)中，葡萄花芽分化過程中溫度呈先升高后下降趨勢，6月16日溫度最高，可達(dá)38.4℃；6月7日的溫度為34.8℃，次之。而夏黑在6月7日到6月16日花芽分化進(jìn)程出現(xiàn)了停滯，而蜜光和寶光繼續(xù)花芽分化，有可能是由于此時溫度過高，延緩了夏黑花芽分化進(jìn)程，蜜光和寶光對此階段高溫相對不敏感。

花芽分化不良是果樹上隔年結(jié)果現(xiàn)象的重要原因[23,27]。試驗(yàn)表明，夏黑花芽分化進(jìn)程較緩慢，蜜光和寶光 花芽分化相對集中。蜜光和寶光在8月7日完成花芽分化(100%)；而夏黑在8月28日，花芽分化率為75%。露地棚架栽培條件下，蜜光和寶光成花能力高于夏黑，冬季采用中短稍修剪方式較適宜，而夏黑可以主要采用中短稍修剪，輔以長稍修剪。除此之外，試驗(yàn)表明夏黑花芽的分化盛期在6月上旬到8月上旬；蜜光和寶光花芽的分化盛期分別為6月上旬到7月中下旬和5月下旬到7月中下旬。露地棚架栽培條件下5月下旬到8月上旬為葡萄花芽分化盛期，同時也是促進(jìn)葡萄花芽分化的關(guān)鍵期，該時期合理養(yǎng)分供應(yīng)是提高花芽分化數(shù)量和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

4 結(jié) 論

蜜光寶光和夏黑花芽分化均可分為未分化期、花序開始分化前期、花序原始體發(fā)現(xiàn)期、花序主軸期和花序第二穗軸期5個時期；蜜光、寶光和夏黑花芽分化進(jìn)程在時間上存在一定差異，但是各個時期的形態(tài)特征基本相同。夏黑花芽分化進(jìn)程較緩慢，各階段持續(xù)時間相對較長且各階段互相重疊；而蜜光和寶光 花芽分化相對集中，分化進(jìn)程相對較快。