范李節(jié) 陳夢倩 王寧杭 申亞梅 張壽洲

(浙江農(nóng)林大學，臨安，311300) (深圳市中國科學院仙湖植物園)

木蘭屬(Magnolia)植物在我國栽培歷史悠久，種質(zhì)資源豐富，其樹形秀麗，花色多樣，極具觀賞價值[1]。望春玉蘭(M.biondii)、白玉蘭(M.denudata)和‘紅運二喬玉蘭’(M.×soulangeana‘Red lucky’)是木蘭屬中常見的種類，作為春季開花植物在園林中被廣泛應用。3種玉蘭花先于葉開放，花期2—3月份，望春玉蘭早于白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’。望春玉蘭花被片9枚，外輪3片呈萼片狀，內(nèi)兩輪花被片白色，外面中基部具有不同程度淺紫紅色[2]。白玉蘭花被片9枚，花色潔白，基部常帶粉紅色，適應性強，分布范圍廣；二喬玉蘭(M.×soulangeana)是白玉蘭和紫玉蘭(M.liliiflora)的雜交種，‘紅運二喬玉蘭’是其芽變品種，其花被片9枚，大小、形狀、顏色多變，為優(yōu)良的庭園樹種[3]。

花芽分化是植物重要的物候期之一，是植物從營養(yǎng)生長轉變?yōu)樯成L的轉折點[4]?；ㄑ糠只臄?shù)量和質(zhì)量是以后開花和結實的基礎[5]，花是玉蘭重要的觀賞性狀，了解和掌握花芽分化過程對玉蘭的花期調(diào)控、繁殖育種具有重要的意義。目前，木蘭科植物的花芽分化過程研究主要集中在鵝掌楸屬(Liriodendron)和木蘭屬中的常綠類木蘭，例如，中國鵝掌楸(L.chinese)[6]、北美鵝掌楸(L.tulipifera)和香港木蘭(M.championii)、山玉蘭(M.delavayi)、荷花玉蘭(M.grandiflora)、長葉木蘭(M.paenetalauma)[7]的花芽分化過程。落葉類玉蘭的花芽分化研究較少，本研究以望春玉蘭、白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’3種木蘭屬落葉類玉蘭為研究對象，希望能揭示其花芽分化過程，掌握分化規(guī)律，以期對木蘭屬植物的花期調(diào)控和品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

望春玉蘭(M.biondii)、白玉蘭(M.denudata)、‘紅運二喬玉蘭’(M.×soulangeana‘Red lucky’)均來自于浙江農(nóng)林大學苗圃(30°15′14″N,119°43′39″E)。供試驗樹種均為10年生，樹勢均勻、栽培管理條件一致，生長狀況良好且無病蟲害。

3種玉蘭各選6株，從2016年6月份開始每月選定樹冠中上部外圍不同方向至少采集花芽15個，用FAA固定液保存(V(50%乙醇)∶V(甲醛)∶V(冰乙酸)=8∶1∶1)。2017年新葉萌發(fā)開始每7 d采集一次，觀察到花芽開始分化后采樣時間縮短為每3 d一次，直至分化結束。

每次采樣后將材料置于體式解剖顯微鏡下觀察內(nèi)部結構，同時取固定24 h以上的花芽10個，采用改良的石蠟切片法切片觀察[8]。改良方式為，固定24 h后的花芽用50%乙醇和70%乙醇漂洗0.5 h，70%乙醇過夜，次日各梯度酒精脫水2 h，不同比例的二甲苯乙醇混合液(3/4乙醇、1/2乙醇、1/4乙醇)依次處理1 h，二甲苯透明3次，每次1 h，通過早晚加細碎蠟的方式浸蠟3 d，最后一天開蓋處理2 h后再包埋。切片厚度10 μm，番紅固綠染色，染色時間為30 s,中性樹膠封片后置于Axio Imager2熒光正置顯微鏡下觀察拍照。

2 結果與分析

2.1 3種玉蘭花芽分化過程變化

3種玉蘭自花謝后開始萌芽長出新葉，經(jīng)過近一個月的抽新枝，在新枝的頂端開始出現(xiàn)新芽。在分化過程中，芽外部依次形成2～3層被白色或淺褐色毛的佛焰苞狀苞片。3種玉蘭每年只進行一次花芽分化，從4月底開始頂芽逐步分化，至6月中上旬分化結束。以望春玉蘭長出新葉為0 d(2017年3月21日)統(tǒng)計花芽分化的時間(圖1)，‘紅運二喬玉蘭’和白玉蘭長出新葉的時間為3月25日和3月28日，比望春玉蘭長出新葉的時間晚4 d和7 d。望春玉蘭在長出新葉35 d后開始進入花芽分化，分化過程歷時39 d；白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’在43 d時進入花芽分化狀態(tài)，白玉蘭完成花芽分化需要41 d，早長出新葉的‘紅運二喬玉蘭’則只需要34 d。開花較早的望春玉蘭比白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’早8 d進入花芽分化。

圖1 3種玉蘭花芽分化進程及開花形態(tài)

2.2 3種玉蘭花芽分化的形態(tài)變化

根據(jù)石蠟切片觀察結果，白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’的花芽分化可以劃分為未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期5個時期。望春玉蘭因為具有萼片結構，其花芽分化過程可以分為未分化期、花芽分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期6個時期。3種玉蘭花芽分化的形態(tài)變化如下：

未分化期：3種玉蘭新芽淡黃綠色，望春玉蘭芽外部光滑無被毛，白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’外被淺褐色毛(圖2A,圖3A,圖4A)。芽頂端較尖，緊貼于頂端葉柄。花芽內(nèi)部生長點體積小，分化原基分生細胞較小且排列緊密(圖2H,圖3G,圖4G)。

花芽分化初期：芽基部開始膨大，望春玉蘭外部開始著生白色鱗毛，3種玉蘭內(nèi)部佛焰苞狀苞片開始分層(圖2B,圖3B,圖4B)，芽內(nèi)部的花芽原基處開始出現(xiàn)空腔，分化原基開始變粗、凸起、頂部光滑，細胞排列緊密(圖2I,圖3H,圖4H)。

萼片原基分化期：望春玉蘭花芽繼續(xù)變長變寬，外部被白色鱗毛(圖2C)。在切片上看芽內(nèi)部花芽原基生長錐伸長兩側變形，出現(xiàn)兩個凸起，此時最外輪的3枚萼片開始分化(圖2J)。白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’因無萼片結構無此時期。

花瓣原基分化期：芽變長變寬，頂生于枝頂，明顯區(qū)別于葉芽，芽內(nèi)部已分化出多層被毛佛焰苞狀苞片(圖2D,圖3C,圖4C)。白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’的芽內(nèi)部花原基生長錐伸長變形，在外圍出現(xiàn)凹陷和凸起，花瓣原基開始分化(圖3I,圖4I)。望春玉蘭萼片原基分化完成，內(nèi)側生長錐上出現(xiàn)小凸起，花瓣原基出現(xiàn)(圖2K)。

雄蕊原基分化期：3種玉蘭芽增大，外部白色或淺褐色毛逐漸細密(圖2E,圖3D,圖4D)，內(nèi)部生長錐變粗、伸長，頂端光滑整體外形似“駝峰”，外緣細胞小而緊密，內(nèi)部較為疏松。在花瓣原基的內(nèi)側，生長錐的底部周邊開始出現(xiàn)多排凸起的小點，雄蕊原基開始分化(圖2L,圖2M,圖3J,圖4J)。

雌蕊原基分化期：3種芽體積變大，外部鱗毛開始變得蓬松(圖2F,圖2G,圖3E,圖3F,圖4E,圖4F)。內(nèi)部生長錐伸長，底部變粗，頂部光滑，似圓錐形。生長錐上部出現(xiàn)多輪凸起，開始進行雌蕊分化(圖2N,圖3K,圖4K)，直至分化完成(圖2O,圖3L,圖4L)。

A-G.未分化期到花芽分化完成的芽；H.未分化期；I.花芽分化初期；J.萼片原基分化期；K.花瓣原基分化期；L-M.雄蕊原基分化期；N.雌蕊原基分化期；O.體式解剖鏡下分化完成的花芽；Te.花被片；Le.葉；Fl.花原基；Sc.鱗毛；Se.萼片原基；Pe.花瓣原基；St.雄蕊原基；Pi.雌蕊原基；比例尺:5 000 μm、1 000 μm、50 μm。

圖2望春玉蘭花芽分化過程形態(tài)特征

A-F.未分化期到花芽分化完成的芽；G.未分化期；H.花芽分化初期；I.花瓣原基分化期；J.雄蕊原基分化期；K.雌蕊原基分化期；L.體式解剖鏡下分化完成的花芽；Te.花被片；Le.葉；Fl.花原基；Sc.鱗毛；Se.萼片原基；Pe.花瓣原基；St.雄蕊原基；Pi.雌蕊原基；比例尺:5 000 μm、1 000 μm、50 μm。

圖3白玉蘭花芽分化過程形態(tài)特征

A-F.未分化期到花芽分化完成的芽；G.未分化期；H.花芽分化初期；I.花瓣原基分化期；J.雄蕊原基分化期；K.雌蕊原基分化期；L.體式解剖鏡下分化完成的花芽；Te.花被片；Le.葉；Fl.花原基；Sc.鱗毛；Se.萼片原基；Pe.花瓣原基；St.雄蕊原基；Pi.雌蕊原基；比例尺:5 000 μm、1 000 μm、50 μm。

圖4 ‘紅運二喬玉蘭’花芽分化過程形態(tài)特征

3 結論與討論

植物的花芽分化需要經(jīng)過一段時間的營養(yǎng)物質(zhì)積累[9-12]，在外觀上表現(xiàn)為芽變長增粗，3種玉蘭在新葉生長近一個月后，新枝的頂芽開始變得粗長，逐漸進入花芽分化狀態(tài)，在花瓣原基分化期時外觀上已能明顯區(qū)分葉芽和花芽。3種玉蘭的花芽分化集中在4月底到6月中上旬，整個過程歷時近40 d，花芽分化時期接近紅花玉蘭(M.wufengenis)[13]，其中白玉蘭需要41 d，比武祖發(fā)等[14]對白玉蘭花芽分化觀察時得出的時間稍短。3種玉蘭中望春玉蘭開花最早，進入花芽分化的時間也比白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’提前8 d左右，白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’花期相近，進入花芽分化的時間也基本相同，這與王珂等[15]研究甘肅桃(Prunuskansuensis)、新疆桃(P.ferganensis)和普通桃(P.persica)花芽分化特性時得出的早分化、早開花的結論相同。

植物花芽分化時期的形態(tài)變化大體是相同的[16]，通過石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’的花芽分化可以劃分為未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期5個時期。望春玉蘭因為具有萼片結構其花芽分化過程可以分為未分化期、花芽分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期6個時期，這與棗花(Ziziphusjujuba)[17]、杏(Apricotcultivars)[18]、天山櫻桃(Cerasustianschanica)[19]的花芽分化的階段劃分類似。在形態(tài)上，3種玉蘭花芽分化時期的形態(tài)變化和鵝掌楸屬、木蘭屬中的常綠類木蘭也是相同的[7]，在進入花芽分化時花芽原基都開始伸長變寬，由外而內(nèi)逐步出現(xiàn)多輪凸起的小點[20]。望春玉蘭的萼片是最外輪的花被片，成熟時在形態(tài)上和內(nèi)部的花瓣具有明顯差異，但在分化時期與白玉蘭、‘紅運二喬玉蘭’最外輪的花瓣的形態(tài)和分化特點相同。3種玉蘭雄蕊原基和雌蕊原基在生長錐上都是多輪環(huán)狀排列，每輪原基幾乎同時出現(xiàn)，同木蘭科的桂南木蓮(Manglietiachingii)、木蓮(Manglietiafordiana)、觀光木(Tsoongiodendronodorum)一樣很難找到兩者間的分界線[21-22]。

綜上所述，通過石蠟切片和體式解剖鏡觀察到3種玉蘭在新葉長出約30d后開始進入花芽分化，分化時間主要集中在4月底至6月中上旬，其中望春玉蘭進入花芽分化的時間早于白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’。望春玉蘭的花芽分化過程可以分為6個時期，白玉蘭和‘紅運二喬玉蘭’都可以分為5個時期。本研究豐富了玉蘭屬植物花芽分化研究的理論基礎，為玉蘭花發(fā)育的分子機制研究提供了形態(tài)學依據(jù)，同時也對玉蘭花期調(diào)控和品種選育具有一定的指導意義。

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