雙季板栗休眠期至花期芽體或花序內(nèi)源激素的變化

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（廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530004）

板栗Castanea mollissima為殼斗科Fagaceae栗屬Castanea植物[1]，共有300 多個品種[2]。板栗經(jīng)濟(jì)價值較高，在我國栽培歷史悠久[3]，是我國重要的經(jīng)濟(jì)林樹種之一。板栗果實營養(yǎng)豐富，可加工制作成多種食品[4]，有“木本糧食”之稱[5]，是我國優(yōu)良的堅果類樹種之一[6]。

板栗雌雄異花同株，雌花少，雌雄花比例失衡嚴(yán)重影響板栗豐產(chǎn)[7-8]。板栗混合花序一般只著生于結(jié)果枝前端1 ～3 個芽，雌花著生于混合花序基部[6]。結(jié)果枝中部為純雄花序，基部為葉芽。在一定條件下，板栗芽體可進(jìn)行轉(zhuǎn)化[9-10]。植物花芽分化時，受樹體自身遺傳特性、樹齡、礦質(zhì)營養(yǎng)元素、蛋白質(zhì)、氨基酸、植物激素以及成花相關(guān)基因等內(nèi)部因子，水、光照、溫度等外界因子的共同影響[11]。

目前，已有較多關(guān)于板栗花芽形態(tài)解剖學(xué)[12-14]、營養(yǎng)學(xué)[15-17]、基因組學(xué)[18-19]、內(nèi)源激素[20-24]等方面的研究報道，關(guān)于板栗花芽分化與內(nèi)源激素相關(guān)性的研究鮮見報道。本文中研究了板栗休眠至花期間不同階段結(jié)果母枝頂芽和結(jié)果枝基部葉芽、純雄花序、混合花序內(nèi)源激素含量的變化，旨在為人工調(diào)控板栗花芽分化和促進(jìn)雌花形成提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗林地位于廣西壯族自治區(qū)南寧市隆安縣古潭鄉(xiāng)定軍村（107°21′—108°6′E，22°51′—23°21′N）。該地區(qū)屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.7 ℃，年均降雨量1 310.1 mm，年均蒸發(fā)量1 652.5 mm，無霜期357 d[25]；丘陵地貌，海拔90 ～100 m，土壤為赤紅壤，土層厚度100 cm 以上，pH4.7。試驗林地面積2.33 hm2，為當(dāng)?shù)刂髟云贩N雙季板栗，林齡17 a，郁閉度0.8，樹高7 ～8 m，平均冠幅5 m×6 m，2月施肥管理。

1.2 試驗方法

1.2.1 物候期調(diào)查

在陽光充沛地段選擇5 株生長正常且樹勢基本一致的植株，每株分別選取東、西、南、北不同方位結(jié)果母枝及其抽生的結(jié)果枝各5 個，標(biāo)記掛牌。實地觀察物候變化，記錄物候期。休眠期每隔30 d 觀察1 次，休眠末期至萌動期每隔15 d觀察1 次，萌動期至花期每隔3 ～5 d 觀察1 次。

1.2.2 樣品采集

2018年11月—2019年4月，選擇生長正常且樹勢基本一致的植株作為采樣植株，在選定植株樹冠中上部、外圍枝條上采集內(nèi)源激素分析用樣品。休眠期采集結(jié)果母枝頂部芽體（混合花芽），芽體萌動后采集結(jié)果枝芽體（分別采結(jié)果枝上部芽、中部芽和葉芽）或花序（在出現(xiàn)雄花序后，分別采集結(jié)果枝混合花序、純雄花序和葉芽）。3 次重復(fù)采樣，每次各取芽體（或花序）30 個，混合樣品。采樣時間及其間隔為：11月—翌年2月，每隔30 d 采1 次；2—3月（芽萌動前），每隔15 d采1 次；3—4月（芽開始萌動—結(jié)果枝停止生長），每隔3 ～5 d 采1 次。采集后，將樣品擦拭干凈，立即放入冰盒中帶回實驗室，分類置入液氮中速凍，然后置于-80 ℃超低溫冰箱中保存。

1.2.3 內(nèi)源激素含量測定

采用酶聯(lián)免疫法測定內(nèi)源激素ZR、IAA、GA3和ABA 的含量[26]，分別以C(ZR)、C(IAA)、C(GA3)和C(ABA)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季板栗的物候期

在觀察期內(nèi)，雙季板栗物候期分為休眠期、芽萌動期、展葉期、現(xiàn)雄期、現(xiàn)雌期。2018年11月20日—2019年3月10日為休眠期。2019年3月10日為臨界點，芽開始萌動，變綠，略蓬松。2019年3月10—20日為芽萌動期。3月20日為臨界點，開始抽梢，展新葉。3月20—25日為展葉期。3月25日為臨界點，出現(xiàn)純雄花序。3月25日—4月15日為現(xiàn)雄期。4月15日為臨界點，出現(xiàn)雌花序。4月15日之后為現(xiàn)雌期。

2.2 休眠期雙季板栗芽體內(nèi)源激素的變化

2.2.1 內(nèi)源激素含量的變化

休眠期雙季板栗芽體內(nèi)源激素的含量見表1。由表1可知，休眠期至芽體開始萌動，雙季板栗芽體IAA 含量逐漸增加，在3月10日芽開始萌動時增至最大值，其含量為36.770 ng/g。在休眠期，雙季板栗芽體GA3含量前期變幅較小，但3月10日顯著上升。整個休眠期內(nèi)，雙季板栗芽體ABA含量顯著高于其他激素含量，總體呈下降趨勢，與ZR 含量均呈“降－升－降”的變化趨勢。3月10日芽開始萌動時，雙季板栗芽體IAA 含量極顯著高于未萌動前，ABA 含量極顯著低于未萌動前。2月25日雙季板栗芽體IAA、ZR 和ABA 含量與12月25日相比均顯著增加。

2.2.2 內(nèi)源激素含量比值的變化

休眠期雙季板栗芽體內(nèi)源激素含量的比值見表2。由表2可知，休眠期至芽開始萌動，雙季板栗芽體C(GA3)/C(IAA)值有規(guī)律下降；C(IAA)/C(ABA)值呈上升趨勢，至3月10日芽萌動時，極顯著上升。C(ZR)/C(IAA)值呈下降趨勢，但無規(guī)律性。C(ZR)/C(ABA)和C(GA3)/C(ABA)值呈上升趨勢，但無規(guī)律性。C(GA3)/C(ZR)值變化無規(guī)律性。

表1 休眠期雙季板栗芽體內(nèi)源激素的含量?Table1 Content of endogenous hormones in Shuangji chestnut bud during dormancy ng/g

表2 休眠期雙季板栗芽體內(nèi)源激素含量的比值?Table2 Ratio of endogenous hormones in Shuangji chestnut bud during dormancy

2.3 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內(nèi)源激素的變化

2.3.1 內(nèi)源激素含量的變化

此時期主要以混合花芽萌動為起點，研究結(jié)果枝基部葉芽和花序各發(fā)育階段內(nèi)源激素含量的變化。雙季板栗結(jié)果枝基部往上1 ～3 個芽為葉芽，第4 ～13 個芽發(fā)育為純雄花序，第14 ～17 個芽發(fā)育為混合花序。3月10日為混合花芽剛萌動準(zhǔn)備抽生結(jié)果枝時期，因此，混合花序、純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽均以剛萌動時的混合花芽各項指標(biāo)為起點。各觀測日期雙季板栗混合花序、純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽內(nèi)源激素含量見表3。

表3 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內(nèi)源激素的含量?Table3 Content of endogenous hormones in bud or inflorescence of Shuangji chestnut during germination to flowering ng/g

2.3.1.1 混合花序內(nèi)源激素含量的變化

由表3可知，混合花序IAA 含量先升、后降，呈拋物線變化。3月10—30日IAA 含量持續(xù)極顯著上升，在3月30日升至最大值（102.801 ng/g）；3月30日—4月10日IAA 含量極顯著下降，然后開始緩慢下降，在4月20日降至最小值（32.150 ng/g）。

混合花序GA3含量5.084 ～8.884 ng/g。GA3含量變化無規(guī)律性，3月10—20日顯著下降，降至研究期內(nèi)最低點。隨后開始上升，至3月25日極顯著升高，3月25日—4月4日其含量無顯著差異，4月4—10日又極顯著上升，4月4—15日其含量無顯著差異性，4月20日極顯著下降。

混合花序ZR 含量5.230 ～10.787 ng/g。3月10日—4月4日ZR 含量變化與GA3含量變化相似，4月4日后其含量極顯著下降。

混合花序ABA 含量62.658 ～120.112 ng/g，呈“升—降—升—降—升”波浪形變化。3月10—25日其含量持續(xù)上升，3月25日—4月4日急速下降，4月4—10日急速上升，4月10—15日急速下降，4月15—20日又急速上升。

2.3.1.2 純雄花序內(nèi)源激素含量的變化

由表3可知，純雄花序IAA 含量先升、后降、再升、又降。其中，3月10—30日其含量持續(xù)上升，4月4—10日含量急劇下降，4月10—15日急劇上升，4月15—20日急劇下降。3月30日，IAA含量最高（89.466 ng/g），3月10日IAA 含量最低（36.770 ng/g）。

3月20—25日和4月10—15日，純雄花序GA3含量極顯著上升，4月15—20日急速下降，3月25日—4月10日緩慢下降。4月15日GA3含量達(dá)最大值（10.573 ng/g），3月20日其含量為最小值（5.154 ng/g）。

純雄花序ZR 含量變化規(guī)律與GA3基本一致。3月20—25日和4月4—15日其含量顯著上升，3月25日—4月4日和4月15—20日其含量極顯著下降。3月25日ZR 含量達(dá)最大值（12.538 ng/g），4月20日ZR 含量為最小值（6.701 ng/g）。

純雄花序ABA 含量呈“升—降—升”的趨勢變化。3月10—20日其含量急速上升，3月20日—4月4日持續(xù)大幅下降，4月4—20日持續(xù)上升。3月20日ABA 含量達(dá)到最大值（9.057 ng/g），4月4日ABA 含量為最低（40.311 ng/g）。

2.3.1.3 結(jié)果枝基部葉芽內(nèi)源激素含量的變化

由表3可知，結(jié)果枝基部葉芽IAA 含量先升、后降。3月10—30日其含量極顯著上升，3月30日—4月20日顯著下降，其含量最大值為112.850 ng/g，最小值為36.770 ng/g。

3月10—30日，結(jié)果枝基部葉芽GA3含量持續(xù)上升，3月30日—4月15日其含量趨于平緩，無顯著差異，4月15—20日極顯著下降。GA3含量最大值為7.477 ng/g，最小值為4.995 ng/g。

結(jié)果枝基部葉芽ZR 含量與GA3含量變化趨勢一致。3月10—25日其含量顯著上升，3月25—30日顯著下降，后直至4月15日趨于平緩，無顯著差異，4月15—20日其含量極顯著下降。ZR 含量最大值為11.835 ng/g，最小值為5.230 ng/g。

結(jié)果枝基部葉芽ABA 含量呈“升—降—升—降—升”波浪形變化。3月10—20日、3月30日—4月4日和4月15—20日其含量極顯著上升，3月20—30日和4月4—15日極顯著下降。ABA含量最大值為124.993 ng/g，最小值為66.286 ng/g。

2.3.1.4 相同日期不同部位內(nèi)源激素含量的比較

由表3可知，整個研究期內(nèi)，混合花序、純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽的IAA 和ABA 含量均高于GA3和ZR 含量，在相同觀測日期混合花序、純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽的IAA、GA3、ZR 和ABA 含量變化無規(guī)律性。

3月20日混合花序和純雄花序IAA 含量與4月4日時的含量無顯著差異。3月20日—4月4日混合花序IAA 含量高于純雄花序，4月10—20日其含量低于純雄花序。除3月20日外，葉芽IAA 含量顯著高于其他部位，且整體變幅小于其他部位。各部位IAA 含量與休眠期相比大幅增加。

3月20日、3月30日、4月4日和4月10日，混合花序和純雄花序GA3含量無顯著差異。4月4—10日混合花序GA3含量高于純雄花序，3月25—30日和4月15—20日其含量低于純雄花序。

3月30日、4月10日混合花序和純雄花序ZR 含量無顯著差異。4月4日混合花序ZR 含量顯著高于純雄花序，其他日期其含量顯著低于純雄花序。純雄花序和葉芽ZR 含量均比休眠期高。

4月15—20日混合花序和純雄花序ABA 含量無顯著差異。3月25日—4月15日混合花序ABA含量高于純雄花序，3月20日反之。

2.3.2 內(nèi)源激素含量比值的變化

各觀測日期雙季板栗混合花序、純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽內(nèi)源激素含量的比值見表4。

由表4可知，雙季板栗C(GA3)/C(ZR)值呈現(xiàn)階段性變化的特點?；旌匣ㄐ駽(GA3)/C(ZR)值前期變幅小，在0.6 ～0.8 區(qū)間變動，4月4—20日大幅上升，4月20日升至峰值1.969。其變化幅度大于純雄花序，4月10—20日遠(yuǎn)高于其他部位比值。純雄花序C(GA3)/C(ZR)值與混合花序變化趨勢基本一致，總體呈上升趨勢，4月20日達(dá)最大值1.102?；咳~芽C(GA3)/C(ZR)值整體變化幅度較小，趨于平緩。3 個部位C(GA3)/C(ZR)值在3月30日基本交叉重疊。

混合花序C(GA3)/C(IAA)值呈先降、后升的變化趨勢。3月10—20日C(GA3)/C(IAA)值大幅下降，3月20日—4月4日變化相對平緩，4月4—10日急劇上升，而后波動上升。純雄花序C(GA3)/C(IAA)值呈“降—升—降—升—降—升”變化趨勢，最大值為0.164，最小值為0.082。基部葉芽C(GA3)/C(IAA)值至3月25日急劇下降后，整體變化幅度較小?；旌匣ㄐ蚝图冃刍ㄐ駽(GA3)/C(IAA)值在3月25日—4月20日高于葉芽。純雄花序C(GA3)/C(IAA)值在3月20日—4月4日大于混合花序（3月20日和4月4日比值無顯著差異），4月10—20日反之。

混合花序、純雄花序和基部葉芽C(GA3)/C(ABA)值在3月30日前均先降、后升。3月30日—4月4日，混合花序和純雄花序C(GA3)/C(ABA)值持續(xù)上升，而基部葉芽該比值下降。4月10—20日各部位該比值呈先升、后降的變化趨勢。純雄花序C(GA3)/C(ABA)值變化幅度大于其他部位，除3月20日外，其他時期純雄花序C(GA3)/C(ABA)值高于混合花序。

表4 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內(nèi)源激素含量的比值?Table4 Ratio of endogenous hormone in bud or infolrescence of Shuangji chestnut during germination to folwering

各部位C(IAA)/C(ABA)值與純雄花序C(GA3)/C(ABA)值變化趨勢基本一致，呈不規(guī)則“M”型曲線，混合花序和純雄花序C(IAA)/C(ABA)值于4月4日達(dá)到最高值，基部葉芽C(IAA)/C(ABA)值于3月30日達(dá)到最高值。

各部位C(ZR)/C(IAA)值總體呈下降趨勢。混合花序和純雄花序呈現(xiàn)較有規(guī)律的“降—升—降—升—降—升”的變化趨勢，均在4月4—10日急速上升，在4月10—15日急劇下降?；咳~芽C(ZR)/C(IAA)值3月10—30日持續(xù)下降，而后趨于平緩，4月15日迅速下降。純雄花序和混合花序C(ZR)/C(IAA)值在4月4—15日期間無顯著差異，且除4月4日外，純雄花序C(ZR)/C(IAA)值高于混合花序。

混合花序、純雄花序和葉芽C(ZR)/C(ABA)值的變化趨勢與C(GA3)/C(ABA)值和C(IAA)/C(ABA)值的變化趨勢一致。4月4日混合花序和純雄花序C(ZR)/C(ABA)值達(dá)最大值，分別為0.171和0.221；4月20日該值達(dá)最小值，分別為0.034和0.063。整個時期（除3月20日外），純雄花序C(ZR)/C(ABA)值高于混合花序。

3 結(jié)論與討論

本研究中著重探究雙季板栗休眠期至花期（出現(xiàn)雌花序時）芽體或花序內(nèi)源激素的變化，故采樣時間至4月20日止。本研究結(jié)果表明，芽體萌動至花期，4 種內(nèi)源激素（GA3、ZR、IAA、ABA）中，就單種激素而言均無特別的規(guī)律或結(jié)果顯示其影響花性變化，而是內(nèi)源激素種類及其比值共同作用影響板栗開花。各時期IAA 和ABA 含量均高于ZR 和GA3含量，C(GA3)/C(ZR)和C(IAA)/C(ABA)值均高于C(GA3)/C(IAA)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(ZR)/C(IAA)值?；旌匣ㄐ蚝徒Y(jié)果枝基部葉芽IAA 含量呈拋物線變化，純雄花序IAA 含量呈不規(guī)則拋物線變化，混合花序IAA含量在現(xiàn)雄期至現(xiàn)雌期先升、后降，純雄花序和結(jié)果枝基部葉芽IAA 含量呈無規(guī)律波動變化，各部位IAA 含量均于3月30日達(dá)到峰值，其中葉芽IAA 含量高于其他部位含量。高水平IAA 是否抑制葉芽生長，還應(yīng)進(jìn)行后期試驗探究。各部位GA3含量和ZR 含量變化趨勢相似，整體無明顯變化規(guī)律，表現(xiàn)為無規(guī)律波動，ABA 含量整體呈波浪形趨勢變化?；旌匣ㄐ蚋骷に睾吭诂F(xiàn)雄期至現(xiàn)雌期時而低于純雄花序，時而高于純雄花序。混合花序和純雄花序的C(GA3)/C(ZR)和C(GA3)/C(IAA)值整體呈上升趨勢，在現(xiàn)雄期至現(xiàn)雌期大幅上升，并表現(xiàn)為混合花序的C(GA3)/C(ZR)和C(GA3)/C(IAA)值高于純雄花序；C(IAA)/C(ABA)和C(ZR)/C(ABA)值反之。結(jié)果枝基部葉芽、純雄花序和混合花序的C(GA3)/C(ABA)、C(IAA)/C(ABA)和C(ZR)/C(ABA)值的變化規(guī)律非常相似，在開始出現(xiàn)純雄花序后，純雄花序的C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA) 和C(IAA)/C(ABA) 值均高于混合花序；C(ZR)/C(IAA)值變化與其他指標(biāo)值有不同規(guī)律。C(GA3)/C(ZR)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(IAA)/C(ABA)值可能影響板栗的花性，高C(GA3)/C(ZR)值、低C(GA3)/C(ABA)值、低C(ZR)/C(ABA)值和低C(IAA)/C(ABA)值有利于雌花形成。

有研究報道表明，高ZR 含量可能對板栗冬前芽的花芽分化具有促進(jìn)作用[24]；高水平IAA 和GA3含量有助于板栗打破冬前芽休眠，促進(jìn)花芽分化[21,24,27]；板栗結(jié)果母枝頂芽在萌動前IAA 含量大幅上升，ABA 含量大幅下降[20-21]。程華等[24]經(jīng)研究認(rèn)為，較高水平C(ZR)/C(IAA)、C(GA3)/C(IAA)及C(ABA)/C(IAA)值有利于板栗冬前梢打破休眠期進(jìn)入花芽分化時期。而本研究結(jié)果表明，在板栗休眠至萌動期，IAA 和ABA 含量均高 于ZR 和GA3含量，C(GA3)/C(ZR) 和C(IAA)/C(ABA)值均顯著高于C(GA3)/C(IAA)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(ZR)/C(IAA)值?；旌匣ㄑ縄AA 含量有上升趨勢，ABA 含量有下降趨勢。在芽萌動前，IAA 含量極顯著上升，ABA 含量極顯著下降，低ABA 含量和高IAA 含量可能有利于芽萌動。整個休眠至芽體萌動期，混合花芽C(IAA)/C(ABA)值上升最顯著，C(ZR)/C(IAA)和C(GA3)/C(IAA)值顯著下降，高C(IAA)/C(ABA)值、低C(ZR)/C(IAA)值和低C(GA3)/C(IAA)值共同作用，在促進(jìn)芽萌動中可能起重要作用。

關(guān)于內(nèi)源激素與成花的關(guān)系，有研究報道單個激素水平對板栗花芽分化有顯著影響。其中，陳昉[28]和季志平等[20]經(jīng)研究認(rèn)為，高含量ZR 對板栗雌花形成有促進(jìn)作用。陳澍燕等[23]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，IAA 在板栗雌花發(fā)育中起重要作用。季志平等[20]和雷新濤等[22]經(jīng)研究指出，易形成雌花部位保持較低IAA 和ABA 水平，不易形成雌花部位則反之，且易形成雌花部位GA3含量顯著高于其他部位。也有研究報道，激素比值對板栗花芽分化有顯著影響。程華等[24]和吳聰華[27]認(rèn)為，板栗由花序原基進(jìn)入花簇原基分化需要較低的C(ZR)/C(IAA)、C(GA3)/C(IAA) 和C(ABA)/C(IAA) 值。也有研究報道，在植物花芽分化過程中，內(nèi)源激素的平衡起重要作用[29-30]。

板栗花芽分化具有特殊性，其雌雄花芽分化時間不一致；混合花芽形成具有不確定性，而一旦形成混合花芽，性別分化已經(jīng)完成[18]。決定板栗產(chǎn)量重要因素的性別分化是一個較復(fù)雜的過程，受多種因素影響，有較多問題有待進(jìn)一步深入系統(tǒng)研究。內(nèi)源激素在板栗花芽性別分化中起重要作用，可通過施用外源植物生長調(diào)節(jié)劑來促進(jìn)雌花形成。本研究中僅分析了激素含量及其比值與板栗花性變化的關(guān)系，尚不明確促進(jìn)板栗雌花形成的激素和調(diào)節(jié)劑適宜用量，此外，激素、其他影響因素及其交互效應(yīng)對板栗性別分化的綜合作用也尚不明確。因此，有必要開展相關(guān)田間試驗，研究板栗芽體性別分化過程中各環(huán)節(jié)各因素的相互作用，從而精確控制板栗在不同水平的性別分化，建立多維調(diào)控模型，以便于進(jìn)一步研究和調(diào)控生產(chǎn)，實現(xiàn)板栗栽培的高產(chǎn)高效。