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(1.貴州大學(xué)林學(xué)院，　貴陽 550025；　2.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，　貴陽 550025)

棕櫚(Palm) 屬于棕櫚科(Palmae) 棕櫚屬(Trachycarpus)常綠喬木，在我國該植物主要分布于秦嶺以南和長江中下游的溫暖、濕潤、多雨地帶[1]。棕櫚花單性，淡黃色，花序粗壯，花期4—5月。棕櫚為重要的經(jīng)濟樹種和優(yōu)良的觀賞植物，其根、莖、葉、花、種子含有多種對人體有益的化學(xué)物質(zhì)，多年生的樹干可用作建材；棕纖維可制造天然、無害的棕墊[2]。其未開放的花苞可做蔬菜，蓓蕾期的棕櫚花苞病蟲害少，幾乎不用農(nóng)藥，是具有較高開發(fā)價值的無公害特種蔬菜[2]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雄株花苞的產(chǎn)量明顯高于雌株。有研究表明，棕櫚種子含油率為14.6%，其中不飽和脂肪酸的含量為66.51%[3],所以棕櫚種子具有一定的經(jīng)濟價值。貴州省將要大力發(fā)展棕櫚產(chǎn)業(yè)，對于以收獲花苞為栽培目的，可以以雄株為主要栽培樹種；以收獲棕櫚種子為栽培目的，在人工栽培種植過程中主要以雌株為主，只需要配置少數(shù)授粉樹以滿足授粉要求。

棕櫚為典型的雌雄異株植物，目前對于棕櫚植物的研究主要集中在棕櫚種子良種的選育、棕片經(jīng)濟價值以及花苞營養(yǎng)成分分析等方面，未見對于其性別分化相關(guān)研究的報道[4]。對于棕櫚早期實生苗性別鑒定仍然是未解決的難題，本實驗旨在了解棕櫚性別分化的生理和分子機制，為實生苗早期性別的鑒定以及棕櫚撫育管理提供一定的參考。植物性別的表現(xiàn)包括性別決定和性別分化兩部分，性別決定是由受精決定的，性別分化是在性別決定的物質(zhì)基礎(chǔ)上，經(jīng)過一定的內(nèi)外環(huán)境條件相互作用發(fā)育成一定性別的表型的過程[5],性別分化的最后結(jié)果是性別的表達(dá)[6]。在許多植物中，各種植物激素在花發(fā)育中起重要的調(diào)節(jié)作用和影響性別分化[7],一種植物激素對不同植物具有雌性化或雄性化的作用，一些植物性別分化是由多種植物激素共同作用的結(jié)果[8]。植物內(nèi)源激素是植物性別分化過程中的一種誘導(dǎo)信號，積極參與性別分化過程，影響著植物的開花過程與性別表達(dá)[9]。

本研究通過對棕櫚雌雄花花期內(nèi)4種內(nèi)源激素在不同發(fā)育時期的含量進行動態(tài)測定和分析，且對不同種類的激素進行比值分析，從生理水平上研究不同種類的內(nèi)源激素調(diào)控雌雄花發(fā)育過程，為棕櫚雌雄株性別分化機制的研究提供一定的指導(dǎo)資料。

1　材料與方法

實驗地點位于海拔1 200 m、年平均氣溫15 ℃及年降雨量1 143 mm的貴州省貴定縣；選用樹齡相當(dāng)、長勢基本一致的健康、無病蟲害的10年生棕櫚雌雄株各3棵混合樣本作為實驗材料，分別于花蕾期、初花期、盛花期、盛花末期和終花期采集花，并放于液氮罐中，帶回實驗室。植物激素IAA、GA、ABA和ZR含量的測定是采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)測定[10]。

2　結(jié)果與分析

2.1　棕櫚雌雄株花期內(nèi)內(nèi)源激素含量的變化

2.1.1生長素(IAA)含量的變化

由圖1可知，在整個花期內(nèi)，棕櫚雌雄花IAA含量具有相似的變化模式；棕櫚雄花花蕾期，IAA含量處于整個花期內(nèi)最低水平，為30.63 ng/g，隨著花蕾的進一步發(fā)育，IAA含量的變化表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，在盛花期達(dá)到一個最高水平，為52.03 ng/g。棕櫚雌花花蕾期，IAA含量處于較低水平，為30.63 ng/g，是同花期雄花的IAA含量的1.61倍，隨著花蕾的進一步發(fā)育，IAA含量的變化表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，在盛花期達(dá)到一個最高水平，為103.01 ng/g，是同花期雄花的IAA含量的1.98倍，在盛花末期IAA含量出現(xiàn)整個花期內(nèi)最低值，為41.30 ng/g；且在花的每個發(fā)育期雌花的IAA含量都高于雄花的IAA含量。

圖1　棕櫚雌雄花不同發(fā)育時期IAA含量的變化

2.1.2赤霉素(GA3)含量的變化

由圖2可知，在整個花期內(nèi)棕櫚雌雄花GA3含量差異不大；在花蕾期，雌花GA3含量為4.041 ng/g，雄花GA3含量為4.143 ng/g，雄花GA3含量略高于雌花；由花蕾期到初花期雌花GA3含量相對于雄花上升快，出現(xiàn)第1個峰值，為4.722 ng/g，由初花期到盛花期雌花GA3含量呈下降趨勢，雄花呈上升趨勢，在盛花期雄花GA3含量達(dá)到整個花期內(nèi)的一個最高峰值，為4.898 ng/g，此時期雄花GA3含量高于雌花任一時期GA3含量；盛花期到盛花末期，雌花GA3含量呈上升趨勢，在盛花末期出現(xiàn)第2個峰值，為4.868 ng/g，此時期GA3含量是整個雌花期最大含量；由盛花末期到終花期雌花GA3含量呈下降趨勢，雄花GA3含量保持在一定水平。由此可見，2種性別棕櫚花GA3含量在各個花期都有一定的差異。

圖2　棕櫚雌雄花不同花期GA3含量的變化

2.1.3脫落酸(ABA)含量的變化

由圖3可知，ABA含量在雌雄花發(fā)育的整個花期內(nèi)有一個顯著的波動，雌雄花發(fā)育過程中ABA含量的變化具有相似的波動趨勢，整體的變化規(guī)律表現(xiàn)為先下降后上升再下降，雌雄花在盛花期都出現(xiàn)一個最大峰值，分別為8.510 ng/g和5.458 ng/g；盛花期后雌雄株ABA含量均呈下降趨勢，且都維持在較低水平，但是終花期雌花ABA含量低于初花期，雄花ABA含量高于初花期。在花的每個發(fā)育期內(nèi)雌花的ABA含量都高于雄花的ABA含量。

圖3　棕櫚雌雄花不同發(fā)育時期ABA含量的變化

2.1.4玉米素核苷(ZR)含量的變化

由圖4可知，在棕櫚雌雄花發(fā)育過程中，在花的每個發(fā)育時期，雌花的ZR含量都高于雄花的ZR含量，在整個花期內(nèi)，雄花ZR含量的變化相對于雌花比較平緩；花蕾期棕櫚雌花的ZR含量為194.65 ng/g，雄花的ZR含量為123.56 ng/g，雌花ZR含量明顯高于雄花；由花蕾期到初花期雌花ZR含量呈下降趨勢，雄花ZR含量呈緩慢上升趨勢；初花期到盛花期雌雄花ZR含量均呈上升趨勢，在盛花期同時出現(xiàn)整個花期內(nèi)的最大峰值，分別為240.20 ng/g和177.37 ng/g；由盛花期到終花期雌雄花ZR含量均呈下降趨勢，雄花ZR含量相對于雌花下降平緩。

圖4　棕櫚雌雄花不同花期ZR含量的變化

2.2　雌雄花內(nèi)源激素含量比值的變化

由圖5可知，在整個花期內(nèi)，雌花的IAA/ABA、IAA/GA3、ZR/GA3和 ABA/GA3的比值變化規(guī)律相似，比值增高有利于雌花的成熟；雄花IAA/ABA、ZR/IAA和ZR/ABA比值變化規(guī)律相似，比值降低有利于花粉的發(fā)育成熟；雄花IAA/ABA比值在初花期明顯高于雌花，在盛花期比值降低，有利于花粉的脫落；雌花IAA/ABA比值在盛花期高于雄花，在其他發(fā)育時期該比值均低于雄花；雌花IAA/GA3的比值在整個花期內(nèi)均高于雄花的比值，且比值變化明顯；雄花IAA/GA3的比值在整個花期內(nèi)變化趨于平緩，可能IAA/GA3的比值對雄花的發(fā)育影響不大；雌花與雄花的ZR/IAA與IAA/GA3比值在整個花期內(nèi)具有相似的變化規(guī)律，在整個花期內(nèi)，雄花的ZR/GA3比值與雌花的ZR/ABA的比值具有相似的變化規(guī)律。

3　討　論

雌雄異株植物是研究植物性別分化的重要材料，植物激素對植物性別分化以及生長發(fā)育起著重要的調(diào)控作用[7]，棕櫚為典型的雌雄異株植物，其在育種過程中實生苗早期性別鑒定仍是未解決的難題。本研究通過分析棕櫚雌雄花花期內(nèi)幾個重要時期激素含量的動態(tài)變化，初步探討了激素與雌雄花發(fā)育的關(guān)系；能否通過激素調(diào)控延長花蕾期以提供食用花苞，需要進一步研究。

圖5　不同發(fā)育時期棕櫚雌雄花激素含量的比值

赤霉素被認(rèn)為是性別分化的一種重要激素，通常情況下被當(dāng)做是一種雄性激素，如利用赤霉素處理黃瓜、菠菜雌株，在雌株上會產(chǎn)生雄性表達(dá)[11]；對番木瓜噴施赤霉素抑制劑，能使雄株上產(chǎn)生心皮發(fā)育[12]；也有研究結(jié)果表明，植物激素赤霉素具有促進植物雌花性別分化的作用[13-14]，如利用外源噴施赤霉素處理麻瘋樹花序芽，結(jié)果顯示雌雄花比例明顯增加[15]；本研究中雌雄花不同發(fā)育時期赤霉素含量均存在一定的差異，但是沒有明顯的變化規(guī)律。生長素也是影響性別分化的一個因子，有研究表明，在許多植物中，生長素具有雌性效應(yīng)，如生長素對荔枝[16]、大麻[17]、仙人掌[18]等的影響，但同時也有研究者發(fā)現(xiàn)，生長素具有雄性效應(yīng)，其雄性效應(yīng)在蛇麻草中得出結(jié)論[19]。在本研究中，整個花期內(nèi)雌花IAA含量都高于雄花，且在花蕾期雌花的IAA含量高于雄花，說明高含量的IAA更有利于雌花的生長發(fā)育，這與IAA具有促雌作用的觀點相一致。也有研究者得出，植物的性別分化受生長素與細(xì)胞分裂素共同作用來調(diào)節(jié)[20]。調(diào)控植物性別分化的主要激素是赤霉素與細(xì)胞分裂素，而其他種類的激素對性別的調(diào)控是通過影響這兩種類型的激素活性來實現(xiàn)的[10]。對麻瘋樹花序噴施細(xì)胞分裂素的研究表明細(xì)胞分裂素具有明顯的促雌作用，同時還誘導(dǎo)形成了兩性花[21]。本研究中，在棕櫚雌雄花整個花期內(nèi)，雌花的ZR含量都高于雄花，雌花出現(xiàn)兩次峰值，分別是花蕾期和盛花期，雄花出現(xiàn)一次峰值，在盛花期。所以認(rèn)為，高水平的ZR含量有利于雌花的發(fā)育。脫落酸在花的多個發(fā)育階段都參與了調(diào)控作用，包括花發(fā)育的開始、分化、衰老。脫落酸對植物性別表達(dá)的作用，不同研究者有不同的觀點。脫落酸影響植物性別表達(dá)的作用沒有足夠的證據(jù)，不同的研究者得出不同的結(jié)論[22]。大多數(shù)研究中，ABA趨向于誘導(dǎo)種子植物和蕨類植物的單性同株和單性異株的雌性表達(dá)[23]。本研究中，不同發(fā)育時期棕櫚雌花的ABA含量一直高于雄花，說明高水平的ABA含量更有利于雌花的發(fā)育。

不同種類激素之間存在兩種生理效應(yīng)，即為相互促進和相互拮抗，因此植物激素間的平衡關(guān)系對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)作用更為重要[22]。高水平的IAA/ABA和ZR/ABA比值更有利于棕櫚雄花的生長發(fā)育，且在整個花期內(nèi)雄花比值的波動相對比較大，雌花的比值波動相對比較平緩；IAA/GA3和ABA/GA3比值的增高有利于雌花的生長發(fā)育；IAA/ZR比值的增高在盛花期對雄花的生長發(fā)育影響比較大。此研究結(jié)果表明，不同激素含量的變化以及不同激素比值的變化在棕櫚雌雄花發(fā)育過程中起一定的調(diào)控作用。而對于棕櫚性別分化的研究需要利用分子生物學(xué)的方法進行深入的研究，解析棕櫚性別分化的分子機制及激素基因相互作用來影響性別分化系統(tǒng)。

4　結(jié)　論

本研究對棕櫚雌雄花從花蕾期到終花期整個花期內(nèi)4種內(nèi)源激素含量動態(tài)變化進行了分析，得出棕櫚雌雄花在整個花期內(nèi)激素含量水平存在明顯差異。高水平的IAA、ABA、ZR有利于雌花的生長發(fā)育，高水平的GA3有利于雄花花粉的成熟；在激素平衡中，IAA/ABA比值的增加，有利于雌花的發(fā)育和雄花花粉的成熟；低水平的ZR/IAA比值，有利于雄花花粉與雌花的成熟；高水平的ABA/GA3和ZR/GA3比值更有利于雌花與雄花花粉的發(fā)育成熟；在整個花期內(nèi)，ZR/GA3比值的變化比對雄花的發(fā)育影響不大；ZR/ABA的比值的變化在整個花期內(nèi)對雌花的生長發(fā)育影響不大。

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