串核桃雌花芽分化內(nèi)源激素和多胺含量變化的研究

田小琴 婁 麗 冷天鳳

(貴州省核桃研究所，貴州 貴陽 550005)

串核桃屬于貴州鄉(xiāng)土品種即泡核桃(Juglans.sigillataDode)的一個優(yōu)良類型，又名葡萄核桃，每雌花序著生10～30朵雌花，穗狀果序多著生堅果5～30個[1-2]。串核桃結(jié)實(shí)量大、產(chǎn)量高，但在生產(chǎn)中落花落果等問題嚴(yán)重，目前串核桃雌花花芽分化內(nèi)源激素及多胺變化方面未見報道，因此，本文通過對已進(jìn)入盛果期的串核桃雌花芽外觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，劃分雌花芽分化時期，再結(jié)合花芽分化期內(nèi)源激素和多胺等含量變化，從植物激素和多胺角度分析成花原因，以期為解決串核桃落花落果問題提供理論指導(dǎo)。

花芽分化是植物由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長的標(biāo)志，是有花植物發(fā)育最為關(guān)鍵的階段，是一個比較復(fù)雜的形態(tài)建成過程，由植物體內(nèi)外的多種因子共同作用、相互協(xié)調(diào)完成[1]。其中內(nèi)源激素是重要的影響因子之一，研究植物花芽分化過程中內(nèi)源激素的變化可為植物開花的化學(xué)調(diào)控提供理論依據(jù)。目前，國內(nèi)外對于植物激素對花芽分化的作用眾說紛紜，國內(nèi)外很多研究表明，生長素(IAA)和赤霉素(GA3)抑制短日照植物花芽分化，而細(xì)胞分裂素(CTK)和脫落酸(ABA)促進(jìn)花芽分化[3-4]。多胺是植物體內(nèi)具有廣泛生物活性的含氮堿，自1989年以來，多胺在植物方面的研究取得了很大的進(jìn)展，尤其是精胺(Spm)、亞精胺(Spd)和腐胺(Put)廣泛分布于植物體中，對許多高等植物的生長發(fā)育具有調(diào)節(jié)作用，與植物遺傳物質(zhì)的合成，器官的分化，膜的穩(wěn)定性及內(nèi)源激素的平衡等有著密切聯(lián)系，對果樹胚胎發(fā)生、萌芽、開花、坐果、花芽分化、性別表達(dá)、果實(shí)生長、根系形成、抗逆性等有多方面的效應(yīng)[5-9]。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況和材料

試驗(yàn)地位于息烽縣西山村，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫12～16℃，年降雨量950～1200mm，海拔1105m～1304m，土層厚度150cm，土壤為砂頁巖發(fā)育的黃壤，呈微酸性至中性。試驗(yàn)材料為15年生的串核桃植株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 采樣

2018年3月上旬～2019年4月上旬，樹液開始萌動后開始取雌花芽。取樣時間為3月上旬～5月下旬，每10d采1次，6月上旬～9月上旬，30d采一次，9月中旬～第二年2月下旬采1次。雌花芽主要采集植株不同方位的結(jié)果母枝頂芽和中部芽，對收集的樣品分兩部分進(jìn)行處理分別保存，一部分用 FAA 固定液保存進(jìn)行石蠟切片，明確雌花芽分化時期，在顯微鏡下觀察其內(nèi)部形態(tài)變化特征，另一部分稱取花芽5g左右，用液氮處理后放于零下80℃ 冰箱，用于測定花芽內(nèi)源激素和多胺含量。

1.2.2 雌花芽分化時期的確定

根據(jù)串核桃雌花芽外觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察，雌花芽分化時間為4月下旬，完成于次年的3月中旬，歷經(jīng)11個月的時間，雌花芽分化分為6個時期，分別是穗狀花序分化期(4月20號)、花柄和雌花原基分化期(5月23號)、苞片和花被分化期(7月16號)、雌蕊分化期(3月10號)、雌花形成期(3月28號)、雌花開放期(4月10號)。

1.2.3 內(nèi)源激素含量及多胺測定

采用高效液相色譜法測定4種植物激素(IAA、ABA、GA3、ZR)和多胺(Spm、Spd、Put)含量[3]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007和SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 串核桃雌花芽分化期內(nèi)源激素的變化

由圖1可知，串核桃穗狀花序分化期、花柄和雌花原基分化期、苞片和花被分化期IAA含量分別為19.22ng/g.FW、18.18ng/g.FW和23.84ng/g.FW，在12月9號出現(xiàn)峰值，含量為47.4ng/g.FW，此時是串核桃休眠期，休眠期過后IAA含量迅速下降，第二年雌蕊原基開始分化直至雌花開放時，IAA含量都處于較低水平；雌花芽分化中ABA含量的最大值與IAA含量類似都出現(xiàn)在12月，含量為206.88ng/g.FW，最低值出現(xiàn)在苞片和花被分化期，含量為43.78 ng/g.FW；雌花芽分化中GA3的變化趨勢與IAA變化一致，12月份最高，含量為11.69 ng/g.FW，其它分化時期含量較低；ZR在雌花芽分化中最低值出現(xiàn)在12月份，含量為2.99 ng/g.FW，最高值出現(xiàn)在花柄和雌花原基分化期，含量為31.64 ng/g.FW。這說明較低水平的IAA、ABA和GA3含量和較高的ZR含量更有利于雌花芽的分化，過高的IAA、ABA和GA3含量可能使分化過程停止，并引起花芽休眠。

圖1 不同花芽分化時期內(nèi)源激素含量的變化

2.2 串核桃雌花芽分化期激素比值

內(nèi)源激素的平衡狀況是影響雌花芽分化的主要因素，由圖2可知，從穗狀花序分化期到雌花開放期IAA/ABA和IAA/GA3的比值較小，變化不明顯，總體呈下降趨勢；IAA/ZR和ABA/ZR的比值從穗狀花序分化期至苞片和花被分化期很低，在休眠期比值迅速升高，暖春花芽開始分化時比值又持續(xù)下降，直至雌花完全開放；ABA/GA3的比值相對較大，呈現(xiàn)“下降-上升-下降-上升的趨勢”，最大的時期是雌花開放期為32.25，比值最低的是苞片和花被分化期為10.04；ZR/GA3比值的變化趨勢是“上升-下降-上升”，最大時期是花柄和雌花原基分化期為9.14，最小時期為休眠期為0.26。

圖2 不同花芽分化時期內(nèi)源激素比值變化

2.3 串核桃雌花芽分化期多胺含量變化

由圖3可知， 串核桃雌花芽不同分化期Spm和Spd的變化趨勢類似，在花柄和雌花原基分化期出現(xiàn)峰值，分別為1.03umol/g.FW和1.04umol/g.FW；Spm的最低值在穗狀花序分化期，為0.16 umol/g.FW；Spd的最低值出現(xiàn)在樹體休眠期，為0.29 umol/g.FW。Put的峰值出現(xiàn)在苞片和花被分化期，為2.19 umol/g.FW，最低值和Spd類似出現(xiàn)在休眠期，為1.02 umol/g.FW。結(jié)果表明，在花柄和雌花原基分化期需要保持較高的Spm和Spd含量，在苞片和花被分化期需要較高的Put含量。

圖3 不同花芽分化時期多胺含量變化

3 結(jié)論和討論

激素及多胺與植物的花芽分化具有十分緊密的聯(lián)系，但最有影響的是赤霉素(GA3)、細(xì)胞分裂素(CTK)、生長素(IAA)和脫落酸(ABA)等。目前普遍認(rèn)為赤霉素對果樹及木本植物花的發(fā)生起抑制作用，前人研究的棗樹、荔枝、蘋果、芒果等果樹花芽期間赤霉素都有十分明顯的抑制花芽分化的作用[10-11]。也有研究表明赤霉素量減少是分化所必須的，而在后期花器官發(fā)育，赤霉素是有促進(jìn)作用的[12]。大部分學(xué)者認(rèn)為較高水平的細(xì)胞分裂素含量會促進(jìn)花芽的分化[12-15]。生長素對花芽分化的作用尚無統(tǒng)一定論，有學(xué)者對櫻桃花芽分化的研究表明低濃度的生長素有助于花芽形態(tài)分化[13]，而李天紅發(fā)現(xiàn)生長素對花芽分化有促進(jìn)作用[14]。脫落酸對花芽分化的作用眾說紛紜，曹尚銀和認(rèn)為脫落酸含量高對成花有促進(jìn)作用，黃羌維在對龍眼的研究中發(fā)現(xiàn)較高含量的脫落酸不利于花芽的形成。有些研究認(rèn)為激素比值與花芽分化的關(guān)系比單項激素水平更密切[16]。大量的研究表明，多胺參與調(diào)節(jié)植物的花芽分化，但是關(guān)于多胺調(diào)控植物成花的機(jī)理仍不清楚[17-18]。

本研究表明，串核桃雌花芽分化中較低水平的IAA、ABA、GA3含量和較高水平的ZR含量可能更有利于雌花芽分化，在雌花芽分化中，ZR的累積能使樹體生長和分化停止，并引起雌花芽的休眠；IAA/ABA、IAA/GA3、ABA/GA3、ZR/GA3高比值和IAA/ZR、ABA/ZR低比值有利于雌花芽分化；雌花芽分化期需要一定的Spm、Spd和Put含量。