油茶花芽分化形態(tài)結(jié)構(gòu)及內(nèi)源激素變化

李孟南，戴秋月，黃永芳，楊運源，鄧 征

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

油茶(Camellia oleifera)是山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)植物，其特點是果實油脂含量較高，具有栽培經(jīng)濟價值，是我國特有的木本油料樹種[1]。內(nèi)源性植物激素是由植物自身代謝產(chǎn)生的一類具有高度生物活性的有機小分子化合物，激素信號往往通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)水平影響成花[2]。研究表明，植物內(nèi)源激素水平與花芽分化、成花有著十分緊密的聯(lián)系[3]。其中，激素間存在協(xié)同或頡頏作用，因此激素的動態(tài)平衡對花芽分化有促進(jìn)作用，有利于植物成花[3—6]。

目前，關(guān)于油茶花芽發(fā)育過程中內(nèi)源激素與花芽分化的關(guān)系研究較少[7]。本研究測定 4個油茶無性系花芽分化期內(nèi)源激素的動態(tài)變化，探討內(nèi)源激素與花芽分化的關(guān)系，為提高油茶花朵數(shù)、坐果率及油茶產(chǎn)量而采取田間管理措施提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

試材取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地種植的5年生4個普通油茶無性系：岑軟2號(C. oleifera‘Cenruan 2’)、岑軟 3 號(C. oleifera‘Cenruan 3’)、湘林 8 號(C. oleifera‘Xianglin 8’)、粵華 5 號(C. oleifera‘Yuehua 5’，原為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的陽春5號)。

1.2 方法

1.2.1 石蠟切片法觀察花芽結(jié)構(gòu)

選取樹冠中上部外圍不同方向、生長良好的花芽10～20個。4月至5月，每10 d取樣一次；6月至10月，每5 d取樣一次?；ㄑ吭贔AA溶液固定24 h后轉(zhuǎn)入70%乙醇，放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

參照《植物顯微技術(shù)》石蠟切片法制片[8]，0.5%蘇木精染色，2%鐵礬分色，中性樹膠封片后，置于顯微鏡下觀察并拍照。

1.2.2 酶聯(lián)免疫吸附分析法測定內(nèi)源激素

每品種選擇3株長勢一致、生長健壯、無病蟲害的植株，每株選取不同方向、生長良好、中等長度的當(dāng)年生枝條上的花芽5～10個。從5月10日開始，每隔20 d采樣，直至10月20日?；ㄑ咳雍蟠虬?、標(biāo)記迅速放入液氮中保存，并放入–80 ℃超低溫冰箱保存待測。

根據(jù)《植物激素及其免疫檢測技術(shù)》的方法，借助試劑盒通過酶聯(lián)免疫吸附分析法測定材料中玉米素核苷(ZR)、脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、赤霉素(GA)含量[9]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel統(tǒng)計分析軟件分析數(shù)據(jù)，Origin和Adobe Photoshop軟件作圖。

還可以使用創(chuàng)可貼療法：對病斑縱劃道，將蘸有EM菌劑，或枯草芽孢桿菌，或50倍液50%氯溴異氰尿酸的藥棉或衛(wèi)生紙敷于病斑及劃口處，然后用薄膜包裹。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶4個無性系花芽分化時期及結(jié)構(gòu)特征

對油茶4個無性系花芽發(fā)育的時間進(jìn)程觀察見表1，花芽在5～7月長度增加較快，表明花器正在形成。普通油茶花芽具鱗片5枚，先端淺裂；花萼3，復(fù)瓦狀排列，具有金黃色絹毛；花瓣5，分離；雌蕊花柱先端3裂，少有4裂，子房上位，有毛，3～5室，每室有2～3顆胚珠；雄蕊多數(shù)，無毛，花絲分離，3～4輪。

表1 油茶4個無性系花芽分化各階段的時間(月-日)Table 1 The stages of flower bud differentiation in 4 Camellia oleifera clones

2.1.1 前分化期

分前期和后期。前期花芽的生長點稍尖，外部形態(tài)與葉芽無明顯區(qū)別。前分化期從4月上旬至 4月中旬，花芽分化約10 d (圖1: A)。

圖1 油茶花芽分期形態(tài)變化Fig. 1 Morphological change of Camellia oleifera flower buds

2.1.2 萼片形成期

分前期與后期。前期萼片原基開始在生長點兩側(cè)出現(xiàn)，然后花萼原基向內(nèi)延伸并彎曲；在萼片形成后期，生長點變扁平，而萼片繼續(xù)伸長直至完全覆蓋生長點，與此同時，花瓣原基出現(xiàn)在生長點上(圖1: B～C)。這一階段發(fā)生在4月中旬至5月中旬，持續(xù)約20 d 。

2.1.3 花瓣形成期

2.1.4 雌雄蕊形成期

分前期和后期。在花瓣形成后期，生長點變得更寬，略有凹陷，雌雄蕊原基同時出現(xiàn)在生長點上，雌蕊原基是中央3～5個較大的突起，雄蕊原基是周圍一些小而互生的突起(圖1: F～G)。在雌雄蕊形成后期，能明顯地看到多層雄蕊圍繞著中央雌蕊。通常雌雄蕊形成于6月中旬至6月下旬。

2.1.5 子房與花藥形成期

在雌雄蕊形成后期，雌蕊下部膨大形成“V”型子房，雌蕊上部伸長，并靠攏形成柱頭(圖1: H)。此時花藥開始在雄蕊中形成。子房與花藥分化時間為6月下旬至7月上旬，歷經(jīng)10 d。

2.1.6 雌雄蕊成熟期

此時柱頭繼續(xù)伸長，子房膨大成囊狀，3室，每室 2～3個胚珠。此時花藥已全部形成(圖1:I～L)。這個過程從 7月上旬到 7月下旬，歷時約 20 d。

整個花芽期從4月上旬至7月，歷時3～4月，花蕾期從7月至10月中旬，歷時3個多月。油茶4個無性系花芽分化時間不一致。湘林8號分化快，粵華5號分化時間相對滯后，岑軟2號、3號比湘林8號滯后10 d左右。

2.2 油茶4個無性系花芽激素含量動態(tài)變化

2.2.1 ZR含量

油茶花芽中 ZR相對含量較低，不同無性系花芽的ZR含量略有差異，各無性系的花芽ZR含量也隨著時間變化而變化(圖2: A)。湘林 8號和粵華 5號的ZR含量變化趨勢一致，呈“升–降–升–降”變化趨勢，在花芽期ZR含量先升后降，在現(xiàn)蕾期ZR含量略微上升后持續(xù)下降。湘林8號ZR含量最大值13.308 ng·g–1FW，出現(xiàn)在現(xiàn)蕾期中期，粵華5號最大值為14.916 ng·g–1FW，出現(xiàn)在現(xiàn)蕾期中期。岑軟3號和岑軟2號花芽ZR含量變化相似，基本呈“升–降–升–降–升” 趨勢，總體含量呈上升趨勢，在花芽期ZR含量先升后降，ZR含量在現(xiàn)蕾期中期先升后降，在現(xiàn)蕾期后期顯著上升。其中岑軟2號的ZR含量變化波動較大。岑軟 3號最大值13.928 ng·g–1FW，出現(xiàn)在現(xiàn)蕾期中期。4個無性系的ZR含量無顯著差異。

圖2 油茶4個無性系花芽內(nèi)源激素含量動態(tài)變化Fig. 2 The changes of endogenous hormones content in flower buds of 4 clones of Camellia oleifera

2.2.2 ABA含量

隨著時間的變化，湘林8號和粵華5號花芽中ABA 含量出現(xiàn)“降–升–降–升”的變化趨勢，總體上逐漸降低；岑軟3號和岑軟2號表現(xiàn)出“升–降–升”的變化趨勢，在花芽分化前期，ABA含量升高迅速(圖2: B)。4個無性系油茶的最高ABA含量均出現(xiàn)在萼片形成期，隨后ABA含量均顯著降低，并保持在較低水平，在花蕾期 ABA含量有所回升。ABA 含量的變化范圍在 76.815 ng·g–1FW～137.648 ng·g–1FW。

2.2.3 IAA含量

油茶無性系花芽分化期與現(xiàn)蕾期IAA含量均呈先緩慢升高而后下降再回升的變化趨勢，總體來看，在花芽分化期IAA含量是不斷增加的，在現(xiàn)蕾中期IAA含量降低，至現(xiàn)蕾后期 IAA含量略有上升(圖2: C)。其中湘林8號和粵華5號在花瓣形成期IAA含量下降，岑軟2號和岑軟3號在花瓣形成期IAA含量升高，直至現(xiàn)蕾中期IAA含量達(dá)最高值，臨近開花時，IAA含量降低。IAA含量的變化范圍在在 49.072～13ng·g–1FW。

2.2.4 GA含量

油茶花芽中GA含量相對較低，隨花芽發(fā)育不斷降低?；ㄑ糠只捌贕A含量相對較高，在現(xiàn)蕾中期，GA含量降低一半(圖2: D)。說明GA有抑制花芽分化的作用。湘林8號GA含量降低幅度最大，由花芽分化前期的最高值13.720 ng·g–1FW降至現(xiàn)蕾后期的最低值4.416 ng·g–1FW?；浫A5號與岑軟3號、岑軟2號降幅近似。

3 結(jié)論與討論

油茶花芽分化過程分為前分化期(10 d)、萼片形成期(20 d)、花瓣形成期(30 d)、雌雄蕊形成期(20 d)、子房與花藥形成期(10 d)和雌雄蕊成熟期(20 d)等6個階段[10—12]，歷時3～4個月。花芽在春梢褐化20 d左右開始分化，雌蕊成熟時間長，從7月上旬直至7月下旬，此時花器官原基雛形已形成，花蕾外部形態(tài)肉眼可辨?，F(xiàn)蕾期從7月至10月中旬，此期間花絲伸長、藥隔出現(xiàn)、柱頭分裂、子房發(fā)育，10月中旬開始開花。油茶4個無性系的花芽分化時間不同，湘林8號分化時間早，分化快；粵華5號與湘林 8號分化起始時間相近，但雌雄蕊分化比湘林 8號慢5 d。岑軟3號和岑軟2號分化時間一致，均比湘林8號時間推遲15 d。

ZR作為一種細(xì)胞分裂素，具有促進(jìn)細(xì)胞分裂、花芽分化和促進(jìn)植物生長的作用，能夠提高作物產(chǎn)量，增強植物抗逆性[13—14]。ZR含量一定程度上反映植物體內(nèi)細(xì)胞分裂及代謝活動的強度。油茶花芽分化期間，花原基細(xì)胞迅速分裂成花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊，此時 ZR含量不斷增加，有利于花器官形成。至現(xiàn)蕾前期，雌蕊進(jìn)入成熟期，ZR含量迅速下降，但隨著胚珠的形成，ZR含量繼續(xù)增加并保持在較高水平。油茶花芽分化中 ZR含量波動較大，與金花茶(Camellia petelotii)葉片[15]、油桐(Vernicia fordii)葉片[16]中ZR含量變化相似。其中，粵華5號和湘林8號的ZR含量變化趨勢相近，岑軟3號和岑軟2號ZR含量變化趨勢一致。這與不同油茶無性系之間花芽分化時間的早晚密切相關(guān)。

ABA對于成花的作用尚有爭議，可能與植物種類有關(guān)。在蘋果(Malus pumila)、梨(Pyrus)、李(Prunus salicina)中 ABA 對成花沒有直接影響[17]，但 ABA可明顯抑制營養(yǎng)生長、誘導(dǎo)休眠，從而間接影響花芽孕育。油茶4個無性系的花芽ABA含量相對較高，在油茶花芽分化過程中ABA含量逐漸降低?；ㄑ壳胺只诩拜嗥纬善冢珹BA含量升高迅速。油茶4個無性系的ABA含量均在萼片形成期達(dá)最高，并在花瓣形成期和雌雄蕊形成期出現(xiàn)不同程度的下降，而后保持在較穩(wěn)定的水平。在花芽分化期和現(xiàn)蕾期，ABA與IAA存在明顯的頡頏作用，即ABA含量上升，IAA含量下降。韋靖杰等[18]研究也表明，油茶現(xiàn)蕾期至謝花期花蕾、葉、枝條各器官中的IAA 和ABA均存在頡頏作用。

對不同植物的研究表明，低濃度IAA促進(jìn)蘋果[6]、刺梨(Rosa roxburghii)[19]花芽分化，而高濃度IAA對銀杏(Ginkgo biloba)雌花芽分化有促進(jìn)作用[20]。油茶 IAA 絕對含量高(49.072～135.622 ng·g–1FW)，在花芽發(fā)育進(jìn)程中均呈現(xiàn)出先緩慢升高后下降又回升的波動變化，整個花芽分化過程中IAA含量不斷增加，臨近開花時IAA含量降低，說明高濃度IAA促進(jìn)油茶花蕾形成，低濃度IAA有利于開花。這與韋靖杰等[18]的研究相似，而喻雄等[21]研究表明，油茶‘鐵城一號’IAA含量較低，這可能是品種不同或油茶大小年導(dǎo)致的。

一般植物花芽分化的先決條件是GA 含量下降[22]。與其他三種內(nèi)源激素含量相比，GA含量相對較低(5.616～13.720 ng·g–1FW)，隨著花芽發(fā)育不斷減少。在整個成花過程中緩慢下降，這說明GA抑制花芽分化，這與油茶‘鐵城一號’研究結(jié)果一致[21]。

植物花芽分化受內(nèi)源激素影響，同時各種內(nèi)源激素相互頡頏、協(xié)調(diào)從而達(dá)到動態(tài)平衡，進(jìn)而調(diào)控植物花芽分化[23]。油茶品種不同，其內(nèi)源激素含量及變化也有差異。龍眼(Dimocarpus longan)內(nèi)源激素在大小年變化不同[4]，油茶大小年嚴(yán)重，其內(nèi)源激素變化在大小年可能表現(xiàn)不同。此外，油茶成花及內(nèi)源激素還與降水、氣溫、營養(yǎng)條件有較大關(guān)系[24]。研究表明，改變溫度、控制土壤含水量、施肥、噴施外源激素、修剪等對花芽分化具有調(diào)控作用[25—28]。ZR促進(jìn)細(xì)胞分化，有利于花器官的形成；IAA促進(jìn)花芽分化；IAA與ABA之間存在頡頏作用。因此，在生產(chǎn)上可通過設(shè)置不同配比的ZR、IAA、ABA處理調(diào)節(jié)花芽分化期從而改變開花時間，降低落花落果率，提高結(jié)實率。