林木花芽分化研究進(jìn)展*

陳 晨 喻方圓

(南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院/南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210037)

林木花芽分化是指林木每年形成的頂端分生組織由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，即林木枝條上的生長(zhǎng)點(diǎn)由分生出營(yíng)養(yǎng)芽轉(zhuǎn)變?yōu)榉只龌ㄑ康倪^(guò)程?；ㄊ亲儺惖哪壑?Goethe， 2009)，花器官是高度變異的葉片(Gotoetal.， 2001)。花芽分化是由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的生理和形態(tài)標(biāo)志。這一過(guò)程由花芽分化前的誘導(dǎo)階段及之后的花序與花分化的具體進(jìn)程所組成。一般花芽分化可分為生理分化、形態(tài)分化2個(gè)階段。芽?jī)?nèi)生長(zhǎng)點(diǎn)在生理狀態(tài)上向花芽轉(zhuǎn)化的過(guò)程，稱(chēng)為生理分化。花芽生理分化完成的狀態(tài)，稱(chēng)作花發(fā)端。此后，便開(kāi)始花芽發(fā)育的形態(tài)變化過(guò)程，稱(chēng)為形態(tài)分化。花芽分化是林木開(kāi)花結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)，其狀況直接影響到果實(shí)的產(chǎn)量和質(zhì)量(喻方圓等， 1997; Chutinanthakunetal.， 2015)。因此，對(duì)林木花芽分化的研究具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。

1 花芽分化的解剖學(xué)觀察和花芽分化時(shí)期的劃分

解剖學(xué)觀察是研究花芽分化最直觀的方法，通過(guò)研究花芽分化期間芽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有助于了解林木所處分化時(shí)期。頂端生長(zhǎng)點(diǎn)變得扁平標(biāo)志著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變(Ryugo， 1985)。Engin等(2007)對(duì)甜櫻桃(Prunusavium)花芽形成和分化期間花芽的掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L(zhǎng)的標(biāo)志是頂端生長(zhǎng)點(diǎn)由扁平狀變?yōu)榘肭蛐?，并認(rèn)為這一現(xiàn)象發(fā)生的原因是受到環(huán)境，尤其是溫度的影響。Biologische bundesanstalt, bundessortenamt and chemische industrie(BBCH)是一種國(guó)際通用的定義,用于描述植物生長(zhǎng)不同階段物候特征(Kishore， 2016)，Han等(2018)采用此方法記錄了中國(guó)東南地區(qū)薄殼山核桃(Caryaillinoinensis)花芽的外部形態(tài)變化。Mert等(2013)利用體式顯微鏡和掃描電鏡技術(shù)對(duì)大、小年油橄欖(Oleaeuropaea)花芽?jī)?nèi)外部形態(tài)進(jìn)行調(diào)查，并詳細(xì)記錄了花芽大小的變化過(guò)程。洑香香等(2011)在研究青錢(qián)柳(Cyclocaryapaliurus)雌先型植株雌花花芽形態(tài)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，花芽起初呈紅斑點(diǎn)狀，2周后逐漸膨大呈紡錘形，當(dāng)花序伸長(zhǎng)膨大，可見(jiàn)花柄、苞片時(shí)形態(tài)分化完成。林木花芽形態(tài)分化進(jìn)程與其外部特征存在密切聯(lián)系，根據(jù)它們的時(shí)序性對(duì)應(yīng)關(guān)系，可通過(guò)對(duì)花芽外部特征的觀察來(lái)判斷花芽形態(tài)分化的過(guò)程(李辛雷等， 2012)。

為了更準(zhǔn)確地描述林木花芽分化的特征，花芽分化又會(huì)被細(xì)分為不同時(shí)期。但不同學(xué)者對(duì)不同植物花芽分化時(shí)期的劃分有所區(qū)別，如朱牧笛等(2017)將蘋(píng)果(Maluspumila)花芽分化過(guò)程劃分為未分化期、分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6個(gè)時(shí)期；Chen等(2019b)將東京野茉莉(Styraxtonkinensis)花芽分劃時(shí)期劃分為花芽分化始期、花序原基出現(xiàn)期、花萼原基出現(xiàn)期、花瓣原基形成期、雄蕊原基形成期和雌蕊原基形成期；武春昊等(2019)將“大香水”梨(Pyrusussriensis)花芽分化過(guò)程劃分為花序原基分化期、花蕾原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6個(gè)時(shí)期。同一種植物不同品種間花芽分化時(shí)期也可能不同。單瓣型、半重瓣型山茶花(Camelliajaponica)花芽分化包括花原基、萼片原基、花瓣原基、雄蕊原基和雌蕊原基分化期；而托桂型、重瓣型山茶花較前者多了雄蕊瓣化和雌蕊瓣化2個(gè)時(shí)期(葉茂宗等， 1989)。桂花(Osmanthusfragrans)雄花和兩性花花芽分化規(guī)律基本一致，只是雄花各分化階段開(kāi)始時(shí)間均早于兩性花(Xuetal.， 2014)。

2 花芽分化期

不同林木花芽分化時(shí)間不同，多數(shù)樹(shù)種是在開(kāi)花前一年夏季到秋季之間進(jìn)行。如杉木(Cunninghamialanceolata)雄球花在結(jié)實(shí)頭年的6月下旬開(kāi)始分化，7月下旬—8月上旬雄球花花芽外形明顯膨大，容易與一般葉芽區(qū)別，整個(gè)過(guò)程持續(xù)30～40天。杉木雌球花在結(jié)實(shí)頭年的9月上、中旬開(kāi)始分化，到10月中、下旬出現(xiàn)大孢子葉球雛形，雌球花花芽開(kāi)始分化時(shí)間比雄球花晚70～80天(俞新妥等， 1981)。范李節(jié)等(2018)調(diào)查了3種木蘭屬(Magnolia)植物的花芽分化期發(fā)現(xiàn)，花芽分化時(shí)間集中在4月底至6月上中旬，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)34～41天。柑桔(Citrusunshiu)、芒果(Mangiferaindica)和美洲山核桃(Caryaillinoinensis)等，僅在開(kāi)花前1～2個(gè)月進(jìn)行花芽分化(Samachaetal.， 2013)。表1是部分樹(shù)種的花芽分化期。

表1 部分樹(shù)種的花芽分化期Tab. 1 Period of flower bud differentiation in some tree species

3 影響花芽分化的內(nèi)在因素

3.1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)

3.1.1 赤霉素 在赤霉素(GA)對(duì)林木花芽分化的影響方面相關(guān)研究豐富，但其中不乏相互矛盾之處(Wilkieetal.， 2008)。有證據(jù)表明，GA對(duì)大多數(shù)闊葉樹(shù)種的花芽分化具有抑制作用，但對(duì)針葉樹(shù)而言，情況則正好相反。美洲山核桃在前1年盛花期后施用GA減少了次年的開(kāi)花(Wood， 2011)。在12月份對(duì)樹(shù)木施用GA或GA合成抑制物質(zhì)，能夠顯著改變次年?duì)I養(yǎng)枝/花枝的比值，與未處理的林木相比，GA處理降低了成花基因(FT)的轉(zhuǎn)錄(Muoz-Fambuenaetal.， 2012)。GAs對(duì)花芽分化的影響與其種類(lèi)有關(guān)，GA3和GA7能抑制櫻桃(Cerasuspseudocerasus)和蘋(píng)果的花芽孕育從而抑制開(kāi)花，而GA4對(duì)開(kāi)花有促進(jìn)作用(曲波等， 2010；Xingetal.， 2016)。Reig等(2011)對(duì)枇杷(Eriobotryajaponica)噴施GA3，結(jié)果表明枇杷開(kāi)花數(shù)減少，研究中還指出這種抑制作用是通過(guò)干擾花芽誘導(dǎo)和分化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。此外，GA對(duì)植物花芽分化的影響還取決于植物所處的物候期、芽的位置、GA的濃度等(Bangerth， 2009)。Gonzlez-Rossia等(2006)研究不同濃度GA3對(duì)‘Black Diamond’和‘Black Gold’2個(gè)品種日本李(P.salicina)不同枝條類(lèi)型開(kāi)花數(shù)的影響，50 mg·kg-1GA3處理減少了2個(gè)品種混合枝上40%的花量，而濃度超過(guò)75 mg·kg-1的GA3處理則減少了75%～90%的花量；對(duì)50 mg·kg-1GA3分別減少了‘Black Gold’和‘Black Diamond’帶刺枝40%和25%的花量；75 mg·kg-1以上濃度的GA3處理分別減少70%、50%的花量。GA的抑花作用能減少人工疏花成本，同時(shí)不影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。雖然GA促進(jìn)擬南芥(Arabidopsisthaliana)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)停止，但也抑制花的形成，說(shuō)明GA對(duì)擬南芥成花與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的平衡具有雙重調(diào)控作用(Yamaguchietal.， 2014)。GA處理下，柑桔2 000多個(gè)功能基因的表達(dá)水平發(fā)生變化，其中300個(gè)基因的表達(dá)量至少提高2倍。GA處理還導(dǎo)致成花基因FT和Apetela 1(AP1)的mRNA水平降低(Goldberg-Moelleretal.， 2013)。GA對(duì)闊葉樹(shù)種花芽分化具有促進(jìn)作用，如Hassankhah等(2018)研究不同濃度GA對(duì)核桃(Juglansregiacv. ‘Chandler’)開(kāi)花的影響，GA處理均增加了每個(gè)分枝上的開(kāi)花量。

赤霉素抑制闊葉樹(shù)的花芽分化，但對(duì)針葉樹(shù)而言，情況則正好相反。赤霉素首先被證實(shí)能促進(jìn)柏科(Cupressaceae)和杉科(Taxodiaceae)樹(shù)木的花芽分化(Katoetal.， 1958；Pharisetal.， 1967)。赤霉素能夠促進(jìn)松科樹(shù)木的開(kāi)花，如扭葉松(Pinuscontorta)(Pharis， 1975)、紅松(P.koraiensis)(郭景瑞等， 2013)等。赤霉素對(duì)扁柏屬(Chamaecyparis)、柏木屬(Cupressus)、刺柏屬(Juniperus)、崖柏屬(Thuja)、羅漢柏屬(Thujopsis)、四鱗柏屬(Tetraclinis)、柳杉屬(Cryptomeria)、杉木屬(Cunninghamia)、水松屬(Glyptostrobus)、水杉屬(Metasequoia)、巨杉屬(Sequoiadendron)、落羽杉屬(Taxodium)、落葉松屬(Larix)、云杉屬(Picea)、松屬(Pinus)、黃杉屬(Pseudotsuga)和鐵杉屬(Tsuga)等樹(shù)木的開(kāi)花均有促進(jìn)作用(Bonnet-Masimbert， 1987)。Pharis等(1987)在研究中指出，各種促進(jìn)開(kāi)花的栽培措施往往與GA4/7協(xié)同作用，減緩了因施用GAs產(chǎn)生的氧化代謝，同時(shí)導(dǎo)致內(nèi)源低極性GAs(如GA4/7)的積累，可見(jiàn)GA4/7可通過(guò)類(lèi)似于自然促進(jìn)開(kāi)花的方式促進(jìn)開(kāi)花。同時(shí)GA4/7對(duì)針葉樹(shù)種開(kāi)花具有直接的形態(tài)發(fā)生作用。

3.1.2 生長(zhǎng)素 關(guān)于生長(zhǎng)素(IAA)對(duì)植物花芽分化的影響爭(zhēng)議頗多。一種觀點(diǎn)認(rèn)為IAA可能是花芽形成的抑制因子。王玉華等(2002)在對(duì)大櫻桃的研究中發(fā)現(xiàn)，IAA在花芽生理分化期含量低，而在形態(tài)分化過(guò)程中含量升高，但花芽?jī)?nèi)IAA濃度遠(yuǎn)低于葉芽中IAA濃度，因此認(rèn)為IAA抑制花芽分化。羅羽洧等(2007)在研究無(wú)花果(Ficuscarica)花芽分化與內(nèi)源激素含量關(guān)系時(shí)也指出，IAA對(duì)于無(wú)花果而言是一種抑花激素。高水平的IAA同樣會(huì)抑制文冠果(Xanthocerassorbifolium)花芽分化(張寧等， 2019)。IAA在花芽分化不同階段起不同作用。Gao等(2012)研究指出IAA與核桃(J.regiacv. ‘Liaoning 1’)生理分化沒(méi)有密切聯(lián)系，而對(duì)其形態(tài)發(fā)生有顯著影響。也有研究認(rèn)為，低濃度IAA是花發(fā)生所必需的，而高濃度IAA可能抑制花芽分化(曲波等， 2010)。

3.1.3 細(xì)胞分裂素和脫落酸 喻雄等(2019)在研究?jī)?nèi)源激素含量與‘鐵城一號(hào)’油茶(C.oleiferacv. ‘Tiecheng No.1’)開(kāi)花關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，在花芽期細(xì)胞分裂素(CTK)含量上升，顯蕾期含量達(dá)到最高值后下降，這一結(jié)果說(shuō)明CTK促進(jìn)了‘鐵城一號(hào)’油茶開(kāi)花。CTK在花芽誘導(dǎo)階段起重要作用(Fangetal.， 2018)。CTK可以通過(guò)激活FT和Twin Sister of FT(TSF)基因的表達(dá)對(duì)開(kāi)花進(jìn)行調(diào)控(D’Aloiaetal.， 2011)。牛輝陵等(2015)對(duì)棗(Ziziphusjujuba)花芽分化的研究也指出，CTK對(duì)果樹(shù)的花芽分化有促進(jìn)作用。

脫落酸(ABA)對(duì)花芽分化的影響研究不多。有研究認(rèn)為，ABA可能對(duì)花芽分化有利?；ㄑ科跁r(shí)，ABA含量較低，隨著花發(fā)育含量不斷上升，謝花期時(shí)含量最高，ABA對(duì)‘鐵城一號(hào)’油茶花芽生理分化有利(喻雄等， 2019)。高水平的ABA還促進(jìn)了側(cè)柏(Platycladusorientalis)雄花和雌花的形成(李廣等， 2019)。

3.1.4 其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 朱振家等(2015)研究油橄欖花芽分化期間側(cè)芽?jī)?nèi)源激素含量的變化，結(jié)果表明油橄欖側(cè)芽?jī)?nèi)高含量的玉米素核苷(ZR)有利于其花芽形態(tài)分化。劉少華等(2019)研究?jī)?nèi)源多胺(PAs)對(duì)不同品種的杏(Prunusarmeniaca)花芽分化的影響，PAs對(duì)杏花芽分化和成花有重要作用，其中高含量的腐胺(Put)和亞精胺(Spd)有利于萼片原基、雌蕊原基的分化和成花。

3.2 樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和礦質(zhì)養(yǎng)分等，其中以碳水化合物最為重要。碳水化合物在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有兩大作用，一是為生長(zhǎng)提供能量和碳骨架，二是代謝調(diào)控。因此，普遍認(rèn)為碳水化合物的積累有助于植物完成花芽分化過(guò)程。研究碳水化合物對(duì)花芽分化的影響，其困難之處在于設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)，將不同作用的碳水化合物分開(kāi)。

環(huán)割有利于碳水化合物在環(huán)割以上部位的積累從而促進(jìn)花芽誘導(dǎo)(Samachaetal.， 2013)，且環(huán)割時(shí)機(jī)十分重要。在柑桔開(kāi)花頭年9—10月進(jìn)行環(huán)割，第2年春天花量增加，但如果11月份環(huán)割，則沒(méi)有效果。環(huán)割增加了芽的質(zhì)量及蛋白質(zhì)濃度，加速花的形成，這些生理變化在冬季之前就發(fā)生了(Iwahorietal.， 1990)。Chen等(2019a)連續(xù)2年對(duì)東京野茉莉越冬枝條內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定，并建立與開(kāi)花數(shù)的聯(lián)系，結(jié)果表明高含量的可溶性糖有利于東京野茉莉開(kāi)花，且兩者之間呈極顯著正相關(guān)，而淀粉對(duì)東京野茉莉開(kāi)花作用不顯著。但Stutte等(1986)的研究認(rèn)為可溶性糖含量的上升對(duì)橄欖(Canariumalbum)花的形成沒(méi)有作用。

4 影響花芽分化的環(huán)境因素

4.1 水分

適度的干旱能促進(jìn)植物的花芽分化?？鬯欣谥参飶臓I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，有利于養(yǎng)分的累積，促進(jìn)花芽分化。李嘉玨(1981)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)梅花(Armeniacamume)進(jìn)行干旱訓(xùn)練后，梅花枝條生長(zhǎng)受到抑制，各類(lèi)型枝條比例有所改變，花芽開(kāi)始形態(tài)分化的時(shí)間與枝條停止生長(zhǎng)的時(shí)間有關(guān)。另外適度的干旱訓(xùn)練有利于花芽數(shù)量的增加，與扣水強(qiáng)度有顯著關(guān)系。控水可促進(jìn)柑橘(Citrusreticulata)提早開(kāi)花(于越等， 2019)。與對(duì)照相比，滴灌使得蘋(píng)果幼樹(shù)產(chǎn)生更多的花芽(Koutinasetal.， 2010)。青檸(Citruslatifolia)在重度水分脅迫條件下比適度水分脅迫條件下開(kāi)花量更多(Southwicketal.， 1986)。當(dāng)然，在水分對(duì)花芽分化的影響方面，也有不同的研究結(jié)果出現(xiàn)。如Benzoni等(1992)對(duì)荷荷巴(Simmondsiashinensis)的研究發(fā)現(xiàn)，在遭受水分脅迫條件下花芽形成受到抑制并且開(kāi)花延遲。

4.2 溫度

除了水分，溫度對(duì)林木花芽分化的影響也很顯著，不同樹(shù)種對(duì)溫度的要求不同。許多熱帶和亞熱帶樹(shù)木的花芽分化是由低溫誘導(dǎo)的，如荔枝(Litchichinensis)、甜橙(Citrussinensis)和油橄欖等(Menzeletal.， 1995；Moss， 1976；Hackettetal.， 1964)。其與草本植物春化作用的不同是對(duì)低溫的需求不同，熱帶亞熱帶樹(shù)木需要的低溫是15～20 ℃，而草本植物春化作用需要的低溫是-1 ℃～10 ℃。而對(duì)溫帶落葉樹(shù)種來(lái)說(shuō)，高溫(30 ℃以上)增加葡萄(Vitisvinifera)花芽的誘導(dǎo)，21 ℃或更低的溫度則增加葡萄藤蔓的生長(zhǎng)(Buttrose， 1970)。較高的溫濕度促進(jìn)石榴(Punicagranatum)的花芽分化，且以月均溫15～20 ℃為宜。當(dāng)月均溫低于10 ℃時(shí)，花芽分化停止(蔡永立等， 1993)。與此相反，朱益民等(2019)研究發(fā)現(xiàn)，相比于25 ℃， 19 ℃顯著促進(jìn)‘堰紅桂’(O.fragranscv. ‘Yabhong’)的花芽分化，該溫度下花序分化期和雌蕊分化期縮短。較高的溫度(28 ℃)不僅抑制藍(lán)莓(Vacciniumcorymbosum)花芽的形成，還削弱花芽的分化，最終導(dǎo)致花發(fā)育不完全(Pescieetal.， 2011)。

溫度對(duì)花芽分化的影響往往不是直接的，而是通過(guò)其他器官或過(guò)程間接發(fā)生作用。如Koutinas等(2010)研究指出，高溫促使某些蘋(píng)果品種的長(zhǎng)枝頂端產(chǎn)生GA，間接抑制花芽的形成。低溫對(duì)花芽休眠的解除、花發(fā)育過(guò)程的順利完成具有重要作用(Fadnetal.， 2018)。低溫對(duì)于花原基的形成具有誘導(dǎo)作用，低溫是必須的，但低溫并不會(huì)直接引發(fā)花原基的形成，經(jīng)歷低溫后還需要經(jīng)歷適宜的溫度，才有利于花原基的形成(區(qū)善漢等， 2009)。植物開(kāi)花的春化作用促進(jìn)植物開(kāi)花與DNA甲基化水平降低密切相關(guān)，且兩者之間呈正相關(guān)，這說(shuō)明春化作用促進(jìn)開(kāi)花可能是由于對(duì)誘導(dǎo)開(kāi)花的基因或基因啟動(dòng)因子的去甲基化引起(李紅艷等， 2019)。芒果是通過(guò)成熟的葉片來(lái)感受低溫的，成熟葉片對(duì)荔枝的花芽分化的誘導(dǎo)也是必須的(Yingetal.， 2004)。柑桔的葉片對(duì)低溫誘導(dǎo)花芽分化來(lái)說(shuō)可能不是必須的，或者柑桔通過(guò)干旱來(lái)誘導(dǎo)花芽分化，這意味著低溫或干旱誘導(dǎo)柑桔花芽分化的感知器官可能是枝或芽(Wilkieetal.， 2008)。

4.3 光照

光照是植物生長(zhǎng)發(fā)育中重要的外界環(huán)境因子之一，光照時(shí)間和光照強(qiáng)度對(duì)植物花芽分化也有較大影響。日照時(shí)間縮短30 min可誘導(dǎo)哥斯達(dá)黎加25種熱帶落葉和半落葉樹(shù)種的花芽分化(Riveraetal.， 2001)。中等光照強(qiáng)度處理下新西蘭圣誕樹(shù)(Metrosiderosexcelsa)開(kāi)花最多，過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱光照處理不利于油橄欖花芽分化(Henriodetal.， 2003；Stutteetal.， 1986)。光照強(qiáng)度達(dá)到光飽和后對(duì)花發(fā)育不再產(chǎn)生影響(Christiaensetal.， 2015)。在夏季對(duì)杏樹(shù)冠內(nèi)進(jìn)行遮蔭，造成冠層內(nèi)透光不足，導(dǎo)致花芽?jī)?nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平降低，最終導(dǎo)致開(kāi)花減少(Bartolinietal.， 2013)。有研究指出，在不同的環(huán)境因素誘導(dǎo)下，樹(shù)木累積的成花素可能是相同的。FT基因的表達(dá)可能因低溫誘導(dǎo)，也可能由長(zhǎng)日照或短日照誘導(dǎo)。中間型植物的日照也會(huì)誘導(dǎo)FT基因的表達(dá)。長(zhǎng)日照誘導(dǎo)擬南芥FT基因在葉片中積累，而適宜的溫度或高鹽環(huán)境能通過(guò)積累FT蛋白誘發(fā)擬南芥提前開(kāi)花(Balasubramanianetal.， 2006；Ryuetal.， 2011)。Ikegami等(2013)從無(wú)花果中分離得到的FcFT1基因可在葉片中高度表達(dá)，同時(shí)指出該基因在長(zhǎng)日照和短日照條件下表達(dá)量均增加。

5 花芽分化相關(guān)假說(shuō)

植物花芽分化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是多種因素共同作用的結(jié)果，采取科學(xué)的措施對(duì)花芽分化進(jìn)行調(diào)控，有助于提高植物開(kāi)花結(jié)實(shí)質(zhì)量。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者針對(duì)花芽分化的調(diào)控提出許多看法，如碳氮比學(xué)說(shuō)、激素平衡和信號(hào)調(diào)節(jié)假說(shuō)等。

5.1 碳氮比學(xué)說(shuō)

碳氮比學(xué)說(shuō)最早由Klebs提出，即只有當(dāng)植物體內(nèi)碳水化合物的積累比含氮化合物在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)時(shí)，植物開(kāi)始開(kāi)花。潘瑞熾等(2001)將該學(xué)說(shuō)總結(jié)為當(dāng)植物體內(nèi)碳水化合物與可利用的含氮化合物比值高時(shí)，有利于生殖生長(zhǎng)，可促進(jìn)開(kāi)花；反之有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，抑制開(kāi)花。張麗之等(2019)對(duì)蘋(píng)果的研究結(jié)果證實(shí)此觀點(diǎn)。植物體內(nèi)儲(chǔ)備的碳水化合物和含氮化合物對(duì)花芽的形成具有重要作用，兩者的積累可促成某種促花劑的合成，從而影響芒果花芽分化的誘導(dǎo)(Gorakhetal.， 1999)。

5.2 激素平衡和信號(hào)調(diào)節(jié)假說(shuō)

Luckwill(1970)認(rèn)為植物花芽分化并非與某一特定的激素有關(guān)，CTK/GA平衡可解釋植物花芽分化，即CTK/GA高時(shí)花芽大量形成；反之成花能力下降。激素的平衡可導(dǎo)致成花基因解除阻遏，使成花基因活化。目前，這一假說(shuō)得到發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)花芽分化還與CTK/IAA、ABA/IAA、ABA/GA、(ZR+IAA)/GA等激素平衡密切相關(guān)(鐘曉紅等， 1999；潘瑞熾， 2002)。羅羽洧等(2007)測(cè)定無(wú)花果花芽中幾種激素含量發(fā)現(xiàn)，較高的ABA/IAA、ABA/GA1+3、ZR/IAA有利于無(wú)花果花芽分化。

Lavee(1989)在研究油橄欖結(jié)果大小年現(xiàn)象時(shí)提出激素信號(hào)調(diào)節(jié)假說(shuō)。油橄欖結(jié)果大小年是由正在發(fā)育果實(shí)的種子輸向葉片的特定信號(hào)，引起葉片內(nèi)的代謝發(fā)生改變而引起的。發(fā)育果實(shí)的種子輸出的信號(hào)可能是激素性質(zhì)的，當(dāng)葉片接受來(lái)自正在發(fā)育果實(shí)的種子的信號(hào)后，葉片內(nèi)部就發(fā)生一系列代謝變化并調(diào)節(jié)著營(yíng)養(yǎng)芽的分化程度，并以果樹(shù)自身特有的調(diào)節(jié)機(jī)制控制著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的比率，從而影響花芽發(fā)端。這一假說(shuō)的局限性在于僅涉及正在發(fā)育果實(shí)的種子輸出的激素信號(hào)，而未包括旺盛營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的梢尖輸出的激素信號(hào)。此外，該假說(shuō)在其他果樹(shù)上是否適用還需進(jìn)一步驗(yàn)證(李興軍等， 2001)。

Bangerth(1998)的假說(shuō)強(qiáng)調(diào)激素信號(hào)自正在發(fā)育果實(shí)的種子或旺盛營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的梢尖運(yùn)輸?shù)綘I(yíng)養(yǎng)芽，在營(yíng)養(yǎng)芽中被轉(zhuǎn)導(dǎo)為抑制花芽發(fā)端的因子，而不是通過(guò)葉片代謝改變來(lái)影響花芽發(fā)端。Bangerth(1993)推測(cè)激素信號(hào)來(lái)自于梢尖，旺盛營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的梢尖產(chǎn)生的極性運(yùn)輸?shù)腎AA可能是抑制花芽發(fā)端的一種信號(hào)。Ito(1998；1999)研究日本梨(P.pyrifolia)IAA水平后也認(rèn)為，旺盛營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的梢尖產(chǎn)生的IAA可能是抑制花芽發(fā)端的一種信號(hào)。由于GA處理促進(jìn)果實(shí)種子釋放IAA，抑制次年開(kāi)花的花芽發(fā)端(Bangerth， 1989)，因而認(rèn)為來(lái)自正在發(fā)育果實(shí)種子的IAA也是抑制花芽發(fā)端的一種信號(hào)。GA抑制果樹(shù)花芽發(fā)端決定于特定的GA類(lèi)型和GA運(yùn)輸，尚不能確定正在發(fā)育果實(shí)種子的GA自身是抑制花芽發(fā)端的信號(hào)，還是參與調(diào)節(jié)花芽發(fā)端信號(hào)的產(chǎn)生。營(yíng)養(yǎng)芽中高濃度的CTK促進(jìn)花芽發(fā)端，可能與較弱的IAA信號(hào)有關(guān)(李興軍等， 2001)。

6 花芽分化的分子調(diào)控

花芽是由枝條的分生組織分化而來(lái)，但很多植物引發(fā)花芽分化的第一次生化變化發(fā)生在葉片中。葉片整合內(nèi)外因素抑制或引起花芽分化，最終影響花芽誘導(dǎo)的程度。葉片感知日照時(shí)間變化后，產(chǎn)生一種成花素的可移動(dòng)蛋白，這種蛋白通過(guò)韌皮部轉(zhuǎn)運(yùn)到莖分生組織。對(duì)不同植物而言，花芽分化的原始誘導(dǎo)可能來(lái)自葉片，也可能來(lái)自葉片和分生組織，也可能只來(lái)自分生組織(Samachaetal.， 2013)。

成花素是一種蛋白質(zhì)，由擬南芥的FT及其孿生基因編碼(Turcketal.， 2008)。許多植物具有擬南芥開(kāi)花抑制基因Terminal Flower 1(TFL1)，TFL1編碼的蛋白抑制擬南芥分生組織進(jìn)行花芽分化(Ratcliffeetal.， 1999)。TFL1和FT調(diào)控同一組具有促進(jìn)開(kāi)花功能的基因。FT/TFL1的比值具有調(diào)控開(kāi)花和控制分生組織穩(wěn)定性的功能。葉片或分生組織中FT編碼的轉(zhuǎn)錄子的積累或TFL1編碼的轉(zhuǎn)錄子的減少，發(fā)生在許多木本植物分生組織花芽分化之前(Pinetal.， 2012)。FT編碼基因的過(guò)量表達(dá)能引起柑桔和蘋(píng)果提前開(kāi)花，而TFL1編碼基因的減少表達(dá)也能導(dǎo)致蘋(píng)果提前開(kāi)花(Samachaetal.， 2013)。

目前，多個(gè)與開(kāi)花相關(guān)的生物鐘調(diào)控基因得到廣泛研究，如早花3(Early Flowering 3，ELF3)和早花4(Early Flowering 4，ELF4)等(Alvarezetal.， 2016；Zhaoetal.， 2019)。日照時(shí)間有助于激活生物鐘調(diào)控基因，以及通過(guò)激活紅光感受器光敏色素A(PHYA)基因直接改變開(kāi)花時(shí)間。在低光照強(qiáng)度的情況下，PHYA基因表達(dá)，將生物鐘打亂，從而改變開(kāi)花時(shí)間(Somersetal.， 1998)。Flowering Locus C(FLC)、Suppressor of Overexpression of CO1(SOC1)、Constans(CO)和FT等與開(kāi)花有關(guān)的基因也引起了大量關(guān)注。一些轉(zhuǎn)錄抑制因子直接參與FT調(diào)控。MAD-box轉(zhuǎn)錄因子FLC抑制擬南芥開(kāi)花，負(fù)調(diào)控SOC1和FT的表達(dá)(Pérezetal.， 2011)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)溫度對(duì)開(kāi)花的調(diào)控作用做了大量研究。溫度與光照信號(hào)交互作用，調(diào)控FLC、CO和FT等與開(kāi)花有關(guān)的基因(Franklin， 2009)。例如，溫度直接影響光敏色素B(PHYB)基因的表達(dá)，繼而影響FT基因的表達(dá)，最終調(diào)控開(kāi)花(Hallidayetal.， 2003)。Halliday等(2003)的研究強(qiáng)調(diào)CO和FLC基因的作用，但在低溫條件下，F(xiàn)LC的表達(dá)水平提高了，這可能是FT下調(diào)的原因。同樣，溫度也會(huì)改變CO基因的穩(wěn)定性，其結(jié)果是減少FT的表達(dá)。同樣的可能性是FLC類(lèi)似蛋白改變FT的表達(dá)(Horvath， 2009)。

短日照條件下，GA通過(guò)調(diào)控SOC1和LEAFY(LFY)誘導(dǎo)開(kāi)花(Blazquezetal.， 1998；Moonetal.， 2003)。缺失GA的基因型在短日照條件下不能開(kāi)花，而當(dāng)FT過(guò)表達(dá)時(shí)可以開(kāi)花，因此Blazquez等(2000)指出GA在FT誘導(dǎo)的上游至少起部分調(diào)控作用。ABA通常與GA起相反的作用，抑制花芽的形成。ABA和乙烯(ETH)都是通過(guò)影響DELLA蛋白來(lái)影響開(kāi)花，而DELLA蛋白是傳導(dǎo)GA信號(hào)所必須的(Achardetal.， 2006)。

7 展望

雖然林木花芽分化領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但目前的研究主要集中在解剖和生理生化層面，研究對(duì)象僅限于少數(shù)用材和經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種。隨著研究手段和方法的不斷創(chuàng)新以及造林樹(shù)種的多樣化，林木花芽分化領(lǐng)域的研究也將迎來(lái)新的發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面： 1) 研究對(duì)象不斷拓展。隨著各地造林樹(shù)種向珍貴化、彩色化、效益化的轉(zhuǎn)變，許多重要珍貴鄉(xiāng)土樹(shù)種將成為研究對(duì)象，如青錢(qián)柳、元寶楓(Acertruncatum)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、楓香(Liquidamberformosana)、麻櫟(Quercusacutissima)、楠木(Phoebezhennan)等，弄清這些樹(shù)種的花芽分化規(guī)律，促進(jìn)其開(kāi)花結(jié)實(shí)，對(duì)保障這些樹(shù)種造林用種的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要實(shí)際意義。2) 新的研究手段和方法不斷得到應(yīng)用。在解剖學(xué)領(lǐng)域，隨著掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、熒光顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡等先進(jìn)設(shè)備的不斷普及，對(duì)林木花芽分化過(guò)程中的顯微結(jié)構(gòu)研究將更加微觀化和精準(zhǔn)化，可不斷揭示林木花芽分化的解剖學(xué)機(jī)制。在生理生化領(lǐng)域，先進(jìn)的生理生化測(cè)定手段有高效液相色譜分析、氣相-質(zhì)譜分析、電感耦合等離子質(zhì)譜分析、同位素示蹤分析等。這些技術(shù)手段的應(yīng)用，將使激素水平和樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)與花芽分化的關(guān)系，光周期、干旱脅迫和低溫對(duì)花芽分化的影響等方面的研究結(jié)果更加可靠，林木花芽分化的生理生化機(jī)制將得到進(jìn)一步闡釋。3) 隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，林木花芽分化領(lǐng)域的分子生物學(xué)研究將得到快速發(fā)展，在林木花芽分化領(lǐng)域的基因調(diào)控、蛋白質(zhì)調(diào)控和代謝調(diào)控方面的研究將取得突破性進(jìn)展，一系列與花芽分化相關(guān)基因的功能及其作用機(jī)制不斷被揭示，與花芽分化相關(guān)的蛋白質(zhì)及其功能，涉及花芽分化代謝通路的重要代謝物及其功能也將逐步被闡明。

8 結(jié)論

1) 研究花芽分化最直觀的方法是解剖學(xué)觀察，通過(guò)研究花芽分化期間芽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有助于了解林木所處分化時(shí)期?；ㄑ糠只^(guò)程通?？蓜澐譃槲捶只?、分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6個(gè)時(shí)期，不同學(xué)者針對(duì)不同樹(shù)木劃分的時(shí)期有所不同。不同林木花芽分化時(shí)間不同，多數(shù)樹(shù)種是在開(kāi)花前一年夏季到秋季之間進(jìn)行。

2) 植物激素和樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)等與花芽分化密切相關(guān)。植物激素包括赤霉素和生長(zhǎng)素等，其中赤霉素最為重要，赤霉素抑制大多數(shù)闊葉樹(shù)種的花芽分化，但促進(jìn)針葉樹(shù)的花芽分化；樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和礦質(zhì)養(yǎng)分等，其中以碳水化合物最為重要，碳水化合物充足有利于花芽分化。影響花芽分化的環(huán)境因素包括水分、溫度和光照等。通常認(rèn)為，適度的干旱和充足的光照能促進(jìn)林木的花芽分化，溫度對(duì)林木花芽分化的影響也很顯著，但不同樹(shù)種對(duì)溫度的要求不同。

3) 與花芽分化相關(guān)的假說(shuō)包括碳氮比學(xué)說(shuō)、激素平衡和信號(hào)調(diào)節(jié)假說(shuō)。在分子生物學(xué)領(lǐng)域，花芽分化的分子調(diào)控已經(jīng)取得重要進(jìn)展，包括成花基因(FT)、抑花基因(TFL1)在內(nèi)的眾多基因的作用機(jī)制。