文冠果雌蕊發(fā)育及其糖分積累的生理機(jī)制研究

景文昭，高述民

(北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 海淀 100083)

文冠果(Xanthocerassorbifolium)是一種中國(guó)北方特有的落葉灌木或者小喬木樹種，屬無(wú)患子科文冠果屬[1-2]。因其花期長(zhǎng)，具有較高的觀賞價(jià)值。其種子營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，種仁含油量高，是重要的木本油料作物和生物能源植物[3-4]。文冠果花為雜性花，頂生花序?yàn)閮尚曰?，即可孕花；?cè)生花序?yàn)樾刍ǎ床辉谢?。文冠果花多但座果率低，俗稱“千花一果”，主要原因是雄花數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩性花，導(dǎo)致后期落花落果比較嚴(yán)重[5]。

前人研究發(fā)現(xiàn)，制約植物座果率與產(chǎn)量的因素比較多，如小麥(TriticumaestivumL.)不孕花中有較高的IAA及GA含量，蘋果(Malusdomestica)不孕與其花發(fā)育過(guò)程中的高溫具有較大關(guān)系。文冠果座果率低的主要原因是開花后至結(jié)果前階段落花落果嚴(yán)重，與樹體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的匱乏有著直接關(guān)系[6-8]。植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要為糖類物質(zhì)，可溶性糖包括蔗糖、果糖和葡萄糖。糖分積累在梨(Pyrus spp)[9]、棗(ZiziphusjujubaMill.)[10]、薹菜[BrassicacampestrisL. ssp.Chinensis(L.) Makino var.tai-tsaiHort][11]等作物中已進(jìn)行了大量研究，涉及糖分積累與糖代謝酶相關(guān)性的研究較多。目前對(duì)文冠果的研究集中在雌雄蕊敗育[12]、花性別分化[13]、雄蕊不育[14]以及自交不親和[15]等方面，其中雄蕊不育等內(nèi)部敗育機(jī)理方面的研究較多，對(duì)于雌蕊敗育也只停留在其發(fā)育過(guò)程中的結(jié)構(gòu)研究[16]。因此在前期觀察解剖的基礎(chǔ)上，利用細(xì)胞組織學(xué)以及生理糖含量的測(cè)定，分析去頂處理后不同位置花序子房膨大率與其糖含量的相關(guān)性，從生理水平上分析了雌蕊敗育的內(nèi)部機(jī)制，對(duì)進(jìn)一步研究文冠果生殖敗育與產(chǎn)量制約因素具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為北京市昌平區(qū)大東流苗圃(N39°54′20′′， E116°25′29′′)內(nèi)生長(zhǎng)健康的10年生文冠果樹，其樹高、胸徑、冠幅、樹勢(shì)、樹形等性狀基本一致，并已經(jīng)進(jìn)入結(jié)果期，能正常開花結(jié)實(shí)的果樹。

1.2 方法

1.2.1 采樣時(shí)期確認(rèn)

第一年分別在文冠果花序芽鱗伸出2 d、6 d、10 d、16 d取樣，每次采集兩性花(源自頂生花序)和同期雄花(源自側(cè)生花序)花蕾，采集之后迅速放入指定的離心管中，用于測(cè)定花蕾和子房長(zhǎng)度和直徑。利用游標(biāo)卡尺對(duì)頂花序、側(cè)花序花蕾及子房長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量之后取平均值列表統(tǒng)計(jì)，繪制不同位置花蕾和子房的長(zhǎng)度生長(zhǎng)曲線。

1.2.2 處理設(shè)計(jì)

根據(jù)第一年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)曲線分別在四個(gè)時(shí)期采集兩性花(源自頂生花序)、同期雄花(源自側(cè)生花序)和同期轉(zhuǎn)化兩性花(源自去頂后原第一位側(cè)生花序)雌蕊組織。其中，去頂處理在芽鱗未伸出之前進(jìn)行，采樣從芽鱗伸出開始，間隔3～4 d取一次樣，生物學(xué)重復(fù)3次。采集之后放入指定離心管用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.3 文冠果雌蕊外部形態(tài)觀察

體視顯微鏡觀察法：將采集到的不同位置花蕾置于體視鏡下，一部分剝離除雌蕊以外的花器官，另一部分只剝離苞片，留下花藥和中心的雌蕊組織，拍照記錄文冠果不同位置花序雌蕊組織的發(fā)育情況。

掃描電鏡觀察法：將采集到的不同位置花蕾迅速剝離除雌蕊以外的花器官，馬上放入FAA固定液中固定12 h以上。固定完成后依次使用濃度為70%、90%、100%的乙醇脫水處理，一次20 min。然后用100% 醋酸異戊酯置換兩次，每次用時(shí)20 min。置于二氧化碳臨界點(diǎn)干燥儀中干燥，樣品完全干燥后取出。將觀察面朝上用雙面導(dǎo)電膠粘到樣品臺(tái)上，離子濺射儀噴鍍后，掃描電子顯微鏡(日本日立，su8010)觀察、拍照。

1.2.4 文冠果雌蕊中不同種類糖含量的測(cè)定

將采集到的花蕾迅速剝離除雌蕊以外的花器官后放入指定離心管，在-80℃冰箱保存用于糖含量測(cè)定。稱取0.05 g左右的樣品放入研缽中，加入少量80%乙醇磨碎成漿，將磨碎的樣品轉(zhuǎn)移至5 mL離心管中，置于80℃水浴中浸取30 min，不時(shí)攪拌。取出后冷卻，離心5 min，收集上清液，其殘?jiān)?～3 mL 80%乙醇反復(fù)提取2次(各10 min)，冷卻離心，合并上清液，用蒸餾水定容至5 mL，為可溶性糖待測(cè)液，每個(gè)樣品重復(fù)3次。不同種類的糖含量的測(cè)定采用蒽酮硫酸法[17-19]。

1.2.5 文冠果雌蕊蔗糖代謝相關(guān)酶活性的測(cè)定

酶的提?。涸?～4℃條件下稱取樣品0.05 g左右，置于預(yù)冷的研缽中，液氮中研磨5～10 min，加入4倍體積的提取液(0.1 mol·L-1Tris，pH=7.0，10 mmol·L-1MgCl2，2%乙二醇，20 mmol·L-1巰基乙醇，2 mmol·L-1EDTA)。在水浴中提取，4500 r·min-1冷凍離心20 min，取上清液透析24 h后，離心定容至5 mL，酶提取液用于酶活性檢測(cè)。合成酶(SPS、SS-SD)和分解酶(SS-DD)酶活性按照Hubbard等和Lowell等的方法，并改進(jìn)后進(jìn)行檢測(cè)[20-21]。

1.2.6 文冠果不同位置花序雌花數(shù)量的統(tǒng)計(jì)

在盛花期統(tǒng)計(jì)頂花序、側(cè)花序以及轉(zhuǎn)化花序雌花數(shù)量，計(jì)算雌花比例，即子房膨大率。用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，Excel進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 文冠果不同位置花序子房膨大率

如圖1所示，不同位置文冠果花序的子房膨大率從大到小依次為：頂花序>轉(zhuǎn)化花序>側(cè)花序，頂花序的子房膨大率顯著高于側(cè)花序和轉(zhuǎn)化花序，去頂處理后的轉(zhuǎn)化花序子房膨大率顯著高于側(cè)花序，說(shuō)明去頂處理顯著提高了花序的子房膨大率。

圖1 文冠果不同位置花序的子房膨大率

2.2 文冠果不同位置花蕾和子房的生長(zhǎng)曲線

文冠果頂花序雌蕊花蕾和子房的長(zhǎng)度和直徑在整個(gè)發(fā)育階段不斷增加，側(cè)花序雌蕊花蕾的長(zhǎng)度和直徑也在不斷增長(zhǎng)，但始終小于頂花序雌蕊花蕾的長(zhǎng)度和直徑，子房的長(zhǎng)度在大孢子母細(xì)胞分裂Ⅰ期之后不再增長(zhǎng)，直徑開始減少(圖2A；圖2B)，說(shuō)明子房開始敗育。可以看出，從花芽期到開花前期，頂花序子房的長(zhǎng)度和直徑均與花蕾的長(zhǎng)度和直徑呈正相關(guān)增長(zhǎng)，相關(guān)系數(shù)分別為0.9763和0.9925。并且在側(cè)花序雌蕊子房開始敗育之前，其子房的長(zhǎng)度和直徑也均與花蕾的長(zhǎng)度和直徑呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.9790和0.9567。

圖2 文冠果頂、側(cè)花序子房長(zhǎng)度、直徑隨花蕾長(zhǎng)度(A)、直徑(B)的變化趨勢(shì)

根據(jù)文冠果不同位置雌蕊的生長(zhǎng)曲線，并結(jié)合文冠果的外部形態(tài)表現(xiàn)，將取樣時(shí)間分為四個(gè)時(shí)期：Ⅰ期-花芽期(芽鱗伸出0～2 d)，Ⅱ期-大孢子母細(xì)胞期(芽鱗伸出3～8 d)，Ⅲ期-大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ期(芽鱗伸出9～12 d)，Ⅳ期-大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ期前期(芽鱗伸出12～18 d)(圖3)。結(jié)合各個(gè)時(shí)期文冠果花序特征將Ⅰ期和Ⅱ期稱為發(fā)育前期，Ⅱ期和Ⅲ期稱為發(fā)育中期，Ⅲ期和Ⅳ期稱為發(fā)育后期(表1)。

表1 文冠果花序不同時(shí)期特征

圖3 文冠果花序發(fā)育圖

2.3 文冠果不同位置花蕾體視顯微鏡和掃描電鏡觀察

文冠果雌蕊各部分在Ⅰ期的發(fā)育是由外向內(nèi)的向心式分化。從花原基開始分化后至Ⅱ期前，頂花序的兩性花、側(cè)花序的雄花以及轉(zhuǎn)化花序的兩性花雌蕊在形態(tài)上未見(jiàn)明顯差別。頂花序兩性花的8枚雄蕊同時(shí)輪狀發(fā)育向上整齊包裹住由3個(gè)心皮組成的復(fù)雌蕊(圖4A)，可以看出柱頭相鄰兩個(gè)心皮之間有一凹溝，各個(gè)心皮獨(dú)立且分離(圖4-B)，此時(shí)心皮細(xì)胞很小，排列致密(圖4C)。側(cè)花序雄花此時(shí)8枚雄蕊同時(shí)發(fā)育整齊，包裹住由3個(gè)心皮組成的復(fù)雌蕊(圖4D)，心皮獨(dú)立，分離(圖4F)，雄花子房大小與兩性花一致(圖4E)。轉(zhuǎn)化花序兩性花中3個(gè)心皮組成的復(fù)雌蕊由8枚雌蕊整齊包住(圖4G)，各個(gè)心皮是獨(dú)立且分離的，排列緊密(圖4I)，子房大小與頂花序大小一致(圖4H)。

圖4 文冠果不同位置花序雌蕊Ⅰ期體視顯微鏡和掃描電鏡照片

在大孢子母細(xì)胞期即Ⅱ期，雌、雄兩器官的發(fā)育開始出現(xiàn)差異。頂花序兩性花雌蕊的發(fā)育晚于雄蕊(圖5A)，8枚雄蕊已有花藥形狀，并且高于雌蕊。雌蕊從原來(lái)的短柱型逐漸變成三棱型向上生長(zhǎng)，3個(gè)心皮逐漸愈合形成復(fù)雌蕊，心皮之間的凹溝細(xì)胞發(fā)育形成乳突狀細(xì)胞(圖5C)，子房開始膨大，表面密布短毛(圖5B)。側(cè)花序雄花發(fā)育比頂花序兩性花發(fā)育晚，雄蕊中的花藥生長(zhǎng)緩慢，發(fā)育不完全，花柱向上生長(zhǎng)不明顯(圖5D)，子房膨大(圖5E)，但雌蕊3個(gè)心皮不向中心愈合生長(zhǎng)，心皮之間沒(méi)有形成乳突狀細(xì)胞(圖5F)。轉(zhuǎn)化花序的兩性花生長(zhǎng)類似頂花序，雌蕊發(fā)育晚于雄蕊發(fā)育(圖5G)，8枚雄蕊形成花藥形態(tài)，雌蕊心皮呈三棱形向中心愈合形成復(fù)雌蕊，花柱伸長(zhǎng)，心皮之間的細(xì)胞形成乳突狀細(xì)胞(圖5I)，子房直徑和長(zhǎng)度逐漸增加(圖5H)，表面有短毛密生。

圖5 文冠果不同位置花序雌蕊Ⅱ期體視顯微鏡和掃描電鏡照片

在性別分化的關(guān)鍵期即大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ期，雌、雄兩種生殖器官已經(jīng)有明顯的差異。從外部形態(tài)上看，頂花序兩性花雌蕊的發(fā)育超過(guò)雄蕊的發(fā)育，花柱逐漸伸長(zhǎng)，雄蕊花藥生長(zhǎng)緩慢(圖6A)，子房繼續(xù)膨大，表面有短絨毛密生(圖6B)，柱頭心皮之間的凹溝處乳突狀細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)(圖6C)。側(cè)花序雄花雄蕊發(fā)育加快，8枚雄蕊發(fā)育飽滿，花絲開始伸長(zhǎng)，子房開始敗育，3個(gè)心皮組成的復(fù)雌蕊中間開始出現(xiàn)空洞(圖6D；圖6E)，心皮中心開始出現(xiàn)空洞(圖6F)。轉(zhuǎn)化花序兩性花子房與頂花序兩性花子房相似，子房體積不斷膨大，表面也出現(xiàn)短絨毛密生(圖6H，I)，雄蕊發(fā)育不及雌蕊發(fā)育(圖6G)。

圖6 文冠果不同位置花序雌蕊Ⅲ期體視顯微鏡和掃描電鏡照片

在性別分化完成期即大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ期前期，雌雄兩器官已經(jīng)分化完成。頂花序兩性花的柱頭高度逐漸超出雄蕊，子房體積繼續(xù)膨大，表面絨狀物密生，花柱繼續(xù)伸長(zhǎng)，心皮之間的乳突狀細(xì)胞逐漸伸長(zhǎng)，布滿整個(gè)柱頭(圖7A；圖7B；圖7C)。側(cè)花序雄花花柱并未伸長(zhǎng)，子房已經(jīng)萎縮，中間3心皮組成的復(fù)雌蕊中心空洞變大，8枚花藥發(fā)育完全(圖7D；圖7E；圖7F)。轉(zhuǎn)化花序兩性花的子房比前一個(gè)時(shí)期的體積要大，花柱繼續(xù)伸長(zhǎng)，心皮表面布滿乳突狀細(xì)胞，子房表面毛狀物伸長(zhǎng)(圖7G；圖7H；圖7I)。

圖7 文冠果不同位置花序雌蕊Ⅳ期體視顯微鏡和掃描電鏡照片

2.4 文冠果雌蕊發(fā)育過(guò)程中糖含量的變化

不同位置花序雌蕊內(nèi)的糖含量測(cè)定結(jié)果顯示(圖8)，在文冠果雌蕊發(fā)育前期，總糖含量呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)。在發(fā)育前期，頂花序、側(cè)花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中的總糖含量差異不顯著。在Ⅱ期向Ⅲ期生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中的總糖含量開始顯著增加，與側(cè)花序差異顯著，發(fā)育后期轉(zhuǎn)化花序雌蕊中的總糖含量最高(圖8A)。

頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中蔗糖含量的變化趨勢(shì)相似，在雌蕊發(fā)育的整個(gè)過(guò)程中含量不斷增加，發(fā)育前期轉(zhuǎn)化花序雌蕊蔗糖含量高于頂花序，發(fā)育后期頂花序雌蕊蔗糖含量逐漸高于轉(zhuǎn)化花序，在Ⅳ期差異顯著。側(cè)花序雌蕊在前三個(gè)時(shí)期的蔗糖含量緩慢增加，在Ⅳ期含量發(fā)生下降，含量始終最低，在發(fā)育后期與頂花序和轉(zhuǎn)化花序差異顯著(圖8B)。

頂花序、側(cè)花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊在前三個(gè)時(shí)期果糖含量不斷增加，發(fā)育前期三者差異不顯著，在Ⅲ期頂花序雌蕊果糖含量顯著高于側(cè)花序和轉(zhuǎn)化花序。在Ⅳ期頂花序和側(cè)花序雌蕊果糖含量均有所降低，轉(zhuǎn)化花序雌蕊果糖含量增加，顯著高于頂花序和側(cè)花序(圖8C)。

頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中葡萄糖含量的變化趨勢(shì)相似，前三個(gè)時(shí)期含量不斷增加，在Ⅳ期含量有所降低，在整個(gè)雌蕊發(fā)育過(guò)程中兩者差異均不顯著。側(cè)花序雌蕊葡萄糖含量在發(fā)育前期不斷增加，Ⅰ期含量顯著高于頂花序和轉(zhuǎn)化花序，發(fā)育后期含量不斷降低，并顯著低于頂花序和轉(zhuǎn)化花序(圖8D)。

圖8 文冠果不同位置花序雌蕊發(fā)育過(guò)程中糖含量變化

2.5 文冠果不同位置雌蕊發(fā)育過(guò)程中糖代謝相關(guān)酶的變化

不同位置花序雌蕊糖代謝相關(guān)酶活性的變化顯示(圖9)。在整個(gè)雌蕊發(fā)育過(guò)程中，頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊SS合成方向酶活性在不斷增加，側(cè)花序雌蕊SS合成方向酶活性變化不大。在發(fā)育前期，側(cè)花序雌蕊SS合成方向酶活性最高，與轉(zhuǎn)化花序差異顯著。在發(fā)育后期，頂花序雌蕊SS合成方向酶活性最高，轉(zhuǎn)化花序次之(圖9A)。由圖9B可知，頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中SS分解方向酶活性的變化趨勢(shì)相似，總體呈下降。側(cè)花序雌蕊中SS分解方向酶活性不斷增加，在發(fā)育前期酶活性低于頂花序和轉(zhuǎn)化花序，但在發(fā)育后期顯著高于頂花序和轉(zhuǎn)化花序。由圖9C可知，頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊中SPS酶活性在整個(gè)雌蕊發(fā)育過(guò)程中不斷增加，側(cè)花序雌蕊中SPS酶活性呈現(xiàn)S型。在發(fā)育前期三者之間差異不顯著，在發(fā)育后期，頂花序和轉(zhuǎn)化花序雌蕊SPS酶活性顯著高于側(cè)花序。

圖9 文冠果不同位置花序雌蕊發(fā)育過(guò)程中酶活性變化

2.6 文冠果不同位置雌蕊發(fā)育過(guò)程中糖含量與酶活性相關(guān)性分析

文冠果頂花序雌蕊生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，在發(fā)育前期，蔗糖的積累與SS合成方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.969；果糖的積累與SS合成方向活性顯著正相關(guān)，r值為0.867；葡萄糖的積累與SPS活性顯著正相關(guān)，r值分別為0.971，與SS合成方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值分別為-0.970；在發(fā)育中期，蔗糖的積累與SS分解方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.911；果糖的積累與SS分解方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.842；葡萄糖與SS合成方向活性顯著正相關(guān)，r值為0.733。在發(fā)育后期，蔗糖的積累與SS合成方向、SPS活性顯著正相關(guān)，r值分別為0.937、0.940，與SS分解方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.831；果糖積累與各個(gè)時(shí)期都不顯著；葡萄糖積累與SPS活性顯著正相關(guān)，r值為0.879(表2)。

表2 文冠果頂花序雌蕊可溶性糖含量與酶活性相關(guān)性

文冠果側(cè)花序雌蕊生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，在發(fā)育前期，蔗糖的積累與SS分解方向活性顯著正相關(guān)，r值為0.733；在發(fā)育中期，葡萄糖的積累與SPS活性顯著正相關(guān)，r值為0.824。在發(fā)育后期，葡萄糖的積累與SS分解方向活性顯著正相關(guān)，r值為0.879(表3)。

表3 文冠果側(cè)花序雌蕊可溶性糖含量與酶活性相關(guān)性

文冠果轉(zhuǎn)化花序雌蕊生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，在發(fā)育前期，葡萄糖的積累與SPS活性顯著正相關(guān)，r值為0.970，與SS分解方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.815。在發(fā)育中期，蔗糖、果糖、葡萄糖的積累與各個(gè)糖代謝相關(guān)酶相關(guān)性不顯著。在發(fā)育后期，蔗糖的積累與SS合成方向和SPS活性顯著正相關(guān)，r值分別為0.820、0.907；果糖的積累與SS分解方向活性顯著負(fù)相關(guān)，r值為-0.909(表4)。

表4 文冠果轉(zhuǎn)化花序雌蕊可溶性糖含量與酶活性相關(guān)性

2.7 文冠果不同位置花序子房膨大率與糖含量的關(guān)系

由表5可知，頂花序子房膨大率在發(fā)育中期與總糖含量顯著正相關(guān)，r值分別為1.000、0.998，在Ⅰ期和Ⅲ期與蔗糖含量顯著正相關(guān)，r值分別為1.000、1.000，在Ⅳ期與果糖含量顯著正相關(guān)，r值為0.997，各個(gè)時(shí)期的葡萄糖含量與子房膨大率沒(méi)有顯著相關(guān)。這說(shuō)明在頂花序雌蕊糖代謝中，總糖和蔗糖含量對(duì)頂花序子房膨大率的調(diào)控最顯著，主要表現(xiàn)在Ⅲ期。

表5 不同位置花序子房膨大率與糖含量相關(guān)性分析

側(cè)花序子房膨大率在Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ期與總糖含量顯著正相關(guān)，r值分別為0.998、1.000和0.999，在Ⅳ期與蔗糖含量顯著正相關(guān)，r值為0.999，在Ⅱ期與果糖含量顯著正相關(guān)，r值為0.998，在Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ期與葡萄糖含量顯著正相關(guān)，r值分別為0.998、0.999和0.998。說(shuō)明糖代謝中總糖和葡萄糖含量對(duì)側(cè)花序子房膨大率的調(diào)控最明顯，主要表現(xiàn)在發(fā)育前期。

轉(zhuǎn)化花序子房膨大率在Ⅰ期與總糖含量顯著相關(guān)，r值為1.000，在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ期與蔗糖含量顯著相關(guān)，r值分別為1.000、1.000和1.000，在Ⅱ期與果糖含量顯著相關(guān)，r值為1.000，在發(fā)育前期和Ⅳ期與葡萄糖含量顯著相關(guān)，r值分別為0.999、1.000和1.000。說(shuō)明去頂處理促進(jìn)了蔗糖等糖類的含量增加，進(jìn)而促進(jìn)糖類積累，提高了雌花比例。

3 討論

3.1 文冠果雌蕊的發(fā)育是選擇性敗育的結(jié)果

植物功能性雄蕊和雌蕊的發(fā)育是一個(gè)十分復(fù)雜的生理學(xué)過(guò)程。在發(fā)育前期，花的內(nèi)部既有雌蕊原基也有雄蕊原基，在形態(tài)上沒(méi)有任何差別。之后伴隨著雄性或者雌性器官發(fā)育阻滯(Developmental Arrest)，選擇性敗育分化成不同類型的花，行使不同功能[22-23]，如在白麥瓶草(Silenelatifolia)[24]和黃瓜(Cucumissativus)[25]等作物中均存在這種現(xiàn)象。本研究中文冠果的兩性花和雄花在發(fā)育早期都經(jīng)歷了一個(gè)“兩性花”階段(Bisexual Stage)，形態(tài)和子房的直徑和長(zhǎng)度沒(méi)有差別，發(fā)育后期分別分化形成了提供花粉的雄花及接收花粉的兩性花?；ㄆ鞴龠x擇性敗育階段在不同植物中不盡相同，可分為四個(gè)階段：雌雄原基發(fā)育前，雌雄蕊發(fā)育初期，減數(shù)分裂前和減數(shù)分裂后[24]。研究發(fā)現(xiàn)，文冠果雄花中雌雌蕊選擇性敗育發(fā)生的階段在大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ的雙線期[5, 14-15]，外部形態(tài)是蕾期向開花初期過(guò)渡的階段[26-27]，與本試驗(yàn)中的研究結(jié)果一致。

植物雌蕊的發(fā)育過(guò)程由雌雄性別決定和配子體的分化、發(fā)育和成熟組成。大量研究結(jié)果表明，雌蕊的發(fā)育與特定基因選擇性表達(dá)、激素調(diào)控、miRNA的調(diào)控、程序性細(xì)胞凋亡(Programmed cell death，PCD)和細(xì)胞周期的停滯等復(fù)雜過(guò)程密切相關(guān)[28-30]。研究發(fā)現(xiàn)，雌蕊在性別決定過(guò)程中容易受到植物激素、營(yíng)養(yǎng)、光照、溫度和濕度等因素影響，表明植物發(fā)育過(guò)程中的性別分化具有一定可塑性。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)文冠果雌蕊的敗育發(fā)生在發(fā)育后期，此時(shí)兩性花和雄花已經(jīng)分化完成，但在短時(shí)間內(nèi)迅速敗育，說(shuō)明側(cè)花序雌蕊的敗育涉及到發(fā)育受阻以及后期的結(jié)構(gòu)解體等復(fù)雜過(guò)程，與PCD可能有密切聯(lián)系，為后續(xù)從分子角度剖析機(jī)理打下了基礎(chǔ)。

3.2 去頂處理顯著提高了雌蕊內(nèi)部糖含量以及花序子房膨大率

植物頂端優(yōu)勢(shì)使植物主莖頂端的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)地位，而鄰近側(cè)芽的生長(zhǎng)受到抑制，使側(cè)芽處于休眠狀態(tài)。本試驗(yàn)中在文冠果蕾期性別分化前去除頂花序，導(dǎo)致約35% 的兩性花出現(xiàn)在臨近原頂花序的第一側(cè)花序上。油橄欖中存在與文冠果相似的情況，頂花序均為兩性花，一級(jí)分枝很少或沒(méi)有兩性花，應(yīng)與糖的供給等營(yíng)養(yǎng)因素有關(guān)[31]。不同位置營(yíng)養(yǎng)供給的差異而導(dǎo)致兩性花和雄花的產(chǎn)生。也有研究認(rèn)為，這種現(xiàn)象與激素調(diào)控密切相關(guān)[32]。糖與各種激素相互影響，共同調(diào)控植物不同位置的花芽發(fā)育。Mason等[33]的研究結(jié)果表明有效糖與頂端優(yōu)勢(shì)強(qiáng)相關(guān)聯(lián)，而不是IAA。頂芽對(duì)糖的強(qiáng)烈需求限制了有效糖轉(zhuǎn)運(yùn)至腋芽，從而抑制腋芽萌發(fā)[33]。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)去頂處理能顯著提高蔗糖含量與子房膨大率，將糖含量、頂端優(yōu)勢(shì)以及子房膨大率緊密聯(lián)系為一體，為研究糖和激素在子房膨大率的作用提供了依據(jù)。