貴州省串核桃雌花芽分化期生理特性變化

李小永　田小琴

摘要 本研究通過測(cè)定串核桃雌花芽分化過程中抗氧化酶、可溶性蛋白、糖和淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)，揭示其花芽分化過程中生理特性的變化規(guī)律，為串核桃花芽分化時(shí)期營養(yǎng)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，串核桃雌花芽分化進(jìn)程中POD活性自4月中旬穗狀花序原基開始分化時(shí)逐漸增強(qiáng)，5月中旬花柄和雌花原基開始分化時(shí)，POD活性達(dá)到最大值，在7月中旬苞片和花被分化期有所下降，隨著氣溫下降，POD活性迅速降低，第2年氣溫回升時(shí)POD活性又有所上升。SOD活性在整個(gè)花芽分化時(shí)期處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)花芽分化的影響不明顯。可溶性淀粉含量在進(jìn)入休眠時(shí)達(dá)積累最大值，隨著氣溫逐漸下降，早春淀粉又重新積累，在4月底至5月初出現(xiàn)一個(gè)積累小高峰之后，于7月份又不斷下降?？扇苄蕴呛吭?月中下旬逐漸降低，5月中下旬開始上升，此高含量的狀況一直持續(xù)到7月中下旬，在此階段中雌花芽進(jìn)行了一系列的花芽分化。

關(guān)鍵詞 串核桃；雌花芽；生理特性

中圖分類號(hào) S664.101? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào) A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）08-0090-04

Changes of Physiological Characteristics during Female Flower Bud Differentiation of

Walnut in Guizhou Province

LI Xiaoyong1? ? TIAN Xiaoqin2*

（1Guizhou Forestry Survey and Planning Institute， Guiyang Guizhou 550005;

2Guizhou Walnut Research Institute， Guiyang Guizhou 550005）

Abstract In this study， the changes of antioxidant enzymes， soluble protein， sugar content， starch and other nutrients in the process of female flower bud differentiation of Chuanwalnut were measured to reveal the changes of physiological characteristics in the process of flower bud differentiation. It provides a research basis for exploring the regulation of flowering stage of Chuanwalnut in production. The results showed that the POD activity in the process of female flower bud differentiation of Walnut increased gradually since the spike primordium began to differentiate in the middle of April. When the flower stalk and female flower primordium began to differentiate in the middle of May， the POD activity reached the maximum value. In the middle of July， the bud and perianth differentiation period decreased. With the decrease of air temperature， the POD activity rapidly decreased， and the POD activity increased when the temperature rose in the next year. SOD activity was in a relatively stable state during the whole flower bud differentiation period， and had no obvious effect on flower bud differentiation. The content of soluble starch reached the maximum when it entered dormancy. With the temperature decreasing， it gradually decreased， and starch accumulated again in early spring. At the end of April and the beginning of May， there was a small accumulation peak， and then it continued to decline in July. The content of soluble sugar gradually decreased in the middle and late April， and began to increase in the middle and late May. This high content continued until the middle and late July. In this stage， the female flower buds underwent a series of flower bud differentiation.

Keywords walnut; female flower bud; physiological characteristics

花芽生理分化主要是積累組建花芽的營養(yǎng)物質(zhì)以及激素調(diào)節(jié)物質(zhì)、遺傳物質(zhì)等共同協(xié)調(diào)作用的過程，是各種物質(zhì)在生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞群中，從量變到質(zhì)變的過程，是為形態(tài)分化奠定的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）廣泛存在于植物體中，是活性較高的一種酶，與植物的呼吸作用、光合作用及花芽分化都有關(guān)系，在植物生長(zhǎng)的不同階段SOD、POD活性不斷發(fā)生變化[2]。李興軍等[3]對(duì)楊梅小年樹花芽孕育的研究中發(fā)現(xiàn)，POD到花芽分化盛期活性達(dá)到高峰。蔣欣梅等[4]在研究低溫處理青花菜萌動(dòng)種子對(duì)花芽分化促進(jìn)作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，多次低溫處理綠體春化過程中，葉片中POD活性較低，當(dāng)植株進(jìn)入花芽分化臨界期時(shí)，活性開始明顯上升?？扇苄蕴鞘侵参镄玛惔x的基礎(chǔ)，是植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中重要的能量來源，可為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量，是植物生長(zhǎng)發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子[5]?？扇苄缘鞍鬃鳛橹匾臓I養(yǎng)物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們的增加和積累能提高細(xì)胞的保水能力，對(duì)細(xì)胞的生命物質(zhì)及生物膜起到保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，草莓在開花前可溶性糖和淀粉含量處于高水平，隨著頂芽轉(zhuǎn)入花芽分化狀態(tài)，被大量消耗，在第二花序分化前又升高，進(jìn)入第二花序原始體大量分化時(shí)又再次降低[6]。樊衛(wèi)國等[7]對(duì)刺梨進(jìn)行花芽分化的研究發(fā)現(xiàn)，在花芽分化各個(gè)時(shí)期，花芽中的淀粉和可溶性糖的含量都明顯高于葉芽。吳月燕等[8]也指出可溶性糖和淀粉的含量與花芽分化有很大的相關(guān)性，葉片中淀粉積累有利于花芽分化。鄭煥娣等[9]指出花芽分化需要較高的可溶性糖，在花芽分化期可溶性糖呈連續(xù)上升趨勢(shì)，在分化末期達(dá)到一個(gè)高水平。李興軍等[3]研究發(fā)現(xiàn)，楊梅花芽分化前葉片內(nèi)可溶性總糖等營養(yǎng)為花芽發(fā)端提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。鐘曉紅等[10]在奈李的花芽分化研究中發(fā)現(xiàn)，葉片中可溶性糖的含量在生理分化期出現(xiàn)高峰，一旦進(jìn)入形態(tài)分化期則大量消耗。郭金麗等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在蘋果梨花芽生理分化期，成花短枝中可溶性蛋白質(zhì)大量上升，在形態(tài)分化期花芽各個(gè)花器官原基富含大量蛋白質(zhì)，而成花短枝中蛋白質(zhì)含量開始下降。

串核桃是貴州鄉(xiāng)土品種的一個(gè)優(yōu)良類型，又名葡萄核桃，每雌花序著生5～30朵雌花，穗狀果序，最多可達(dá)30個(gè)以上[12]。目前，串核桃生產(chǎn)中存在嚴(yán)重的落花落果現(xiàn)象，其中一個(gè)重要的原因是在花芽分化過程中雌花芽數(shù)量沒有雄花芽數(shù)量多，雄花芽分化及發(fā)育過程中消耗了大量的樹體養(yǎng)分，從而進(jìn)一步限制了雌花芽的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致坐果率低。前人對(duì)串核桃的分布已進(jìn)行了相關(guān)描述[13-22]，但對(duì)于串核桃雌花芽分化期生理特性尚未進(jìn)行系統(tǒng)研究。為此，筆者前期開展了串核桃雌花芽分化不同時(shí)期外觀特性、雌花芽分化內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、雌花芽分化內(nèi)源激素和多胺含量變化等相關(guān)研究[15-17]。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上，對(duì)串核桃雌花芽不同分化時(shí)期可溶性蛋白和酶活性等生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，旨在弄清串核桃抗氧化酶與營養(yǎng)物質(zhì)等生理指標(biāo)與雌花芽分化的關(guān)系，為串核桃花芽分化時(shí)期的營養(yǎng)調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在貴州省串核桃代表地選擇生長(zhǎng)正常、無病蟲害的串核桃植株。取樣時(shí)間為：①3月上旬至5月下旬，1次/10 d，6～10 粒/次；②6月上旬至9月上旬，1次/30 d，6～10 粒/次；③9月中旬至次年2月下旬采1次，1次/30 d，6～10 粒/次。采集的花芽用冰袋帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 串核桃雌花芽分化時(shí)期的確定。串核桃雌花芽分化時(shí)期的確定參照文獻(xiàn)[16]。

1.2.2 可溶性蛋白、糖和淀粉的測(cè)定。可溶性蛋白用考馬斯亮藍(lán)法進(jìn)行測(cè)定，考馬斯亮藍(lán)G-250測(cè)定蛋白質(zhì)含量屬于染料結(jié)合法的一種?？捡R斯亮藍(lán)G-250在游離態(tài)下呈紅色，當(dāng)它與蛋白質(zhì)的疏水區(qū)結(jié)合后變?yōu)榍嗌?，前者最大光吸收?65 nm，后者在595 nm。在一定蛋白質(zhì)濃度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)—色素結(jié)合物在595 nm波長(zhǎng)下的光吸收與蛋白質(zhì)含量成正比?？扇苄蕴呛偷矸酆康臏y(cè)定采用蒽酮比色法，在強(qiáng)酸條件下，蒽酮與可溶性糖（包括還原性糖和非還原性糖）作用生成藍(lán)綠色糖醛衍生物，該藍(lán)綠色顏色深淺與含糖量成正比，可在625 nm下進(jìn)行比色測(cè)定。

1.2.3 植物抗氧化酶指標(biāo)的測(cè)定。超氧物歧化酶（SOD）抑制氮藍(lán)四唑（NBT）在光下的還原作用來確定酶活性大??；過氧化物酶（POD）能使愈創(chuàng)木酚氧化，生成茶褐色物質(zhì)，該物質(zhì)在470 nm處有最大吸收，可用分光光度計(jì)測(cè)量470 nm的吸光度變化，測(cè)定過氧化物酶活性。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。采用Excel 2007和SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SOD總活性和POD活性變化

由圖1可以看出，串核桃雌花芽分化進(jìn)程中POD活性自4月中旬穗狀花序原基開始分化時(shí)逐漸增強(qiáng)，5月中旬花柄和雌花原基開始分化時(shí)，POD活性達(dá)到最大值，表明POD活性增強(qiáng)有利于其雌花原基和花柄原基的分化；在7月中旬苞片和花被分化期有所下降，隨著氣溫下降，雌花花芽分化相繼進(jìn)入休眠狀態(tài)，POD 活性迅速降低，第2年氣溫回升時(shí)，雌蕊分化開始直至雌花開放，POD活性有所上升。SOD活性在整個(gè)花芽分化時(shí)期相比POD處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，穗狀花序原基開始分化至花柄和雌花原基開始分化時(shí)，SOD活性升高，到苞片和花被分化期時(shí)輕微下降，雌花開放時(shí)期迅速下降。

2.2 可溶性蛋白、糖和淀粉含量的變化

串核桃雌花芽穗狀花序原基開始分化時(shí)可溶性淀粉含量最低，花柄和雌花原基分化期有所升高，苞片和花被分化期又降低，樹體休眠期可溶性淀粉含量達(dá)到峰值。春季解除休眠萌芽后，雌蕊開始分化，雌花繼續(xù)膨大，雌花芽中可溶性淀粉含量開始下降，直至雌花分化完成可溶性淀粉含量才開始上升。高含量的可溶性糖是串核桃雌花花芽分化的重要能量基礎(chǔ)，高含量的可溶性糖保證了高質(zhì)量成花?？扇苄钥偺呛繌拇苹ㄑ克霠罨ㄐ蛟_始分化時(shí)逐漸開始上升，至休眠期達(dá)峰值，雌蕊分化期至雌花開放期總糖含量逐漸下降（圖2）。

4月中下旬穗狀花序原基開始分化時(shí)，可溶性糖含量逐漸降低，可溶性蛋白質(zhì)分解為可溶性糖提供花芽分化過程中所需的能量，在5月中下旬花柄和雌花原基開始分化時(shí)，為保證花芽分化時(shí)花器官各原基形態(tài)分化進(jìn)程的順利進(jìn)行蛋白質(zhì)在花芽中開始大量積累。這種高含量的狀況一直持續(xù)到7月中下旬苞片和花被分化期，這時(shí)期雌花芽進(jìn)行了一系列的花芽分化，說明高含量的可溶性蛋白質(zhì)是串核桃雌花芽分化順利進(jìn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。此后隨著氣溫下降，雌花芽分化相繼進(jìn)入休眠狀態(tài)，其含量下降，第2年雌花形成和開放時(shí)，可溶性蛋白含量持續(xù)下降直到5月中旬才開始大量積累。

3 結(jié)論與討論

串核桃雌花芽在休眠期時(shí)可溶性淀粉含量出現(xiàn)峰值，第2年春年氣溫開始回升后淀粉又重新開始積累。這是因?yàn)樾菝邥r(shí)期串核桃花芽分化暫時(shí)停止，消耗能量減少，在4月底至5月初出現(xiàn)一個(gè)積累小高峰之后在7月份又不斷下降，猜測(cè)此時(shí)光合作用很弱，合成的可溶性糖少，需要可溶性淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖來滿足花芽分化過程中需要的能量，從而導(dǎo)致淀粉含量持續(xù)下降。該期間串核桃雌花芽花萼原基陸續(xù)進(jìn)入分化狀態(tài)，需要大量的可溶性糖提供能量，而此時(shí)串核桃葉片光合作用弱，不能及時(shí)合成花芽分化所需的大量可溶性糖，為保障串核桃雌花芽分化的正常進(jìn)程，需要可溶性淀粉水解為糖以提供能量。蛋白質(zhì)是植物花器官形態(tài)建成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，4月中下旬，葉片光合作用弱，可溶性糖含量逐漸降低，可溶性蛋白質(zhì)分解為可溶性糖提供花芽分化過程中所需的能量，5月中下旬，蛋白質(zhì)在花芽中開始大量積累，保證花芽分化時(shí)花器官各原基形態(tài)分化進(jìn)程的順利進(jìn)行，此高含量的狀況一直持續(xù)到7月中下旬，此時(shí)期雌花芽進(jìn)行了一系列的花芽分化。這說明高含量的可溶性蛋白質(zhì)是花芽分化順利進(jìn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)；隨著氣溫下降，雌花的花芽分化相繼進(jìn)入休眠狀態(tài)，其含量下降，第2年雌花形成和開放時(shí)，可溶性蛋白含量持續(xù)下降直到5月中旬才開始大量積累。POD活性增強(qiáng)有利于其雌花原基和花柄原基的分化，SOD活性在整個(gè)花芽分化時(shí)期處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)花芽分化影響不明顯。

目前，對(duì)植物花芽分化過程中生理生化指標(biāo)的含量變化規(guī)律的研究雖然很多，但是在花芽分化過程中，蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖、核酸等含量變化各有規(guī)律，不同植物差異也比較大，尚未形成一個(gè)具有普遍指導(dǎo)意義的理論，故此關(guān)于花芽生理分化機(jī)理的研究至今還不明晰[16]。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 陳晨，喻方圓.林木花芽分化研究進(jìn)展[J].林業(yè)科學(xué)，2020（9）：119-129.

[2] 鄒琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[3] 李興軍，李三玉，汪國云，等.楊梅花芽孕育期間葉片酸性蔗糖酶活性及糖類含量的變化[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，18（2）：164-166.

[4] 蔣欣梅，于錫宏.低溫處理青花菜萌動(dòng)種子對(duì)花芽分化的促進(jìn)作用[J].生物學(xué)學(xué)報(bào)，2004，30（4）：421-427.

[5] 朱德民.植物生長(zhǎng)與耐鹽性[J].科學(xué)農(nóng)業(yè)（臺(tái)），1982，30（3-4）：202.

[6] 羅充，彭抒昂，馬林濤.草莓成花過程中Ca，Ca M及成花物質(zhì)含量變化[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2000，9（4）：266-271.

[7] 樊衛(wèi)國，劉國琴，安花明，等.刺梨花芽分化期芽中內(nèi)源激素和碳、氮營養(yǎng)的含量動(dòng)態(tài)[J].果樹學(xué)報(bào)，2003，20（1）：40-43.

[8] 吳月燕，李培民，吳秋峰.葡萄葉片內(nèi)碳水化合物及蛋白質(zhì)代謝對(duì)花芽分化的影響[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，15（4）：54-57.

[9] 鄭煥娣，陳善娜，田育天，等.香莢蘭花芽分化期與萌發(fā)期可溶性糖和蔗糖的變化[J]. 云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，23（植物學(xué)專輯）：93-95.

[10] 鐘曉紅，羅先實(shí)，陳愛華.奈李花芽分化與體內(nèi)主要代謝物含量的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，25（1）：31-35.

[11] 郭金麗，張玉蘭.蘋果梨花芽分化期蛋白質(zhì)、淀粉代謝的研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，20（2）：80-82.

[12] 郗榮庭，張毅萍.中國果樹志·核桃卷[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，1996.

[13] 裴東，魯新政.中國核桃種質(zhì)資源[M].北京：中國林業(yè)出版社，2011.

[14] 范永林，陳軍，余紹亮，等.紅花串核桃種類型（品種）特性及育種策略[J].貴州林業(yè)科技，2012，40（1）：36-39.

[15] 田小琴，冷天鳳，婁麗，等.貴州省串核桃花期與果實(shí)特性分析[J].種子，2019，38（6）：76-77.

[16] 田小琴，婁麗，冷天鳳.串核桃雌花芽分化外觀特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（5）：133-136.

[17] 田小琴，婁麗，冷天鳳.串核桃雌花芽分化內(nèi)源激素和多胺含量變化的研究[J].貴州林業(yè)科技，2021，49（1）：7-11.

[18] 劉崇欣，謝永貴，謝恩云.黔西北串核桃豐產(chǎn)栽培技術(shù)[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2009（11）：12-13.

[19] 國家標(biāo)準(zhǔn)總局.谷類、油料作物種子粗脂肪測(cè)定方法：GB2906—82[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1982.

[20] 余光英，胡國珍，王凌翔.貴州核桃[J].貴州林業(yè)科技，1988（2）：38-46.

[21] 余光英，胡國珍，李忠洪.貴州省核桃農(nóng)家品種資源調(diào)查研究[J].貴州林業(yè)科技，1987（2）：1-17.

[22] 西北農(nóng)業(yè)大學(xué).基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1986. （責(zé)編：張宏民）

基金項(xiàng)目 黔林科合〔2022〕12號(hào)，貴州省科技廳基金項(xiàng)目（黔科合基礎(chǔ)〔2018〕1092號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介 李小永（1987—），男，吉林長(zhǎng)春人，高級(jí)工程師，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作。

收稿日期 2022-11-23