杜立言，俞潔蕾，周春玲

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東青島 266109)

花芽分化是植物開花的先決條件，它是一個高度復(fù)雜的生理生化和形態(tài)發(fā)生的過程[1-3]。木本植物花芽分化指木本植物每年形成的營養(yǎng)頂端向生殖頂端生長轉(zhuǎn)化的過程，即木本植物枝條上的生長點由分生出營養(yǎng)芽轉(zhuǎn)變?yōu)榉只龌ㄑ康倪^程[2-3]。了解木本植物花芽分化對調(diào)控花期、?；ū９?、增加產(chǎn)量以及提高植物觀賞價值具有重要意義。長期以來人們就很注意研究花芽分化的內(nèi)因和外因，并提出了多種控制花芽分化的學(xué)說：有碳氮比(C/N)學(xué)說、臨界節(jié)位假說、內(nèi)源激素平衡說、遺傳基因控制論、成花素學(xué)說和多因子控制理論，當前普遍被人接受的是碳氮比學(xué)說、內(nèi)源激素平衡學(xué)說和遺傳基因控制論。

目前被科學(xué)界公認的六大類植物內(nèi)源激素有植物生長素類(auxins，IAA)、赤霉素類(gibberenllins，GA)、細胞分裂素類(cytokinins，CTK)、乙烯(ethylene,ETH)、脫落酸(abscisic acid，ABA)、油菜素甾醇類(brassinosteroids，BR)。已經(jīng)被確定為植物激素的為9種，除公認的六大類外還有茉莉酸(jasmonic acid, JA)、水楊酸(salicylic acid, SA)、獨角金內(nèi)酯(strigolactones, SL)[4-5]。植物激素能夠影響植物發(fā)芽、生根、開花、結(jié)實、性別決定、休眠和脫落，對植物的生長發(fā)育有重要的調(diào)控作用。植物激素與始花期調(diào)控密切相關(guān)，并且作為信號物質(zhì)能夠讓植物對一定環(huán)境條件下的生物和非生物脅迫造成的生理反應(yīng)進行調(diào)節(jié)[6-8]。植物內(nèi)源激素可以通過與特定的蛋白質(zhì)受體結(jié)合來調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育，對木本植物花芽分化起著微量高效的調(diào)節(jié)作用。眾多研究表明植物內(nèi)源激素含量的變化影響了木本植物花芽分化，植物內(nèi)源激素的平衡也影響花芽分化的進行。隨著遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，植物內(nèi)源激素調(diào)控木本植物花芽分化的研究有了比較深入的了解，但是木本植物花芽分化是一個復(fù)雜的過程，內(nèi)源激素對木本植物花芽分化的調(diào)控效果還存在較大爭議。

本文就木本植物花芽分化的規(guī)律及花芽分化過程中內(nèi)源激素的含量變化進行綜述，探討植物內(nèi)源激素調(diào)控木本植物花芽分化的機制，為外源激素對木本植物花芽分化進行調(diào)控提供參考和幫助。

1 木本植物花芽分化的規(guī)律

1.1 木本植物花芽分化的過程

Bangerth[9]認為木本植物花芽分化是不可逆的過程，需要植物激素瞬間變化調(diào)控花芽分化的發(fā)端。但在嚴苛條件下龍眼、荔枝和柑橘的花芽均可逆轉(zhuǎn)為葉芽，這預(yù)示植物內(nèi)源激素對成花具有更為復(fù)雜且未知的作用[10-11]?；ㄑ糠只饕浅苫ɑ蚩刂频纳砩^程，成花基因啟動后引起的一系列有絲分裂等特殊發(fā)育活動分化出花器原始體、花芽孕育完成的現(xiàn)象稱為花芽發(fā)端，而花芽原始體進一步發(fā)育構(gòu)成完整的花器的過程，則被稱為花芽發(fā)育階段或花芽形態(tài)建成[12]。

對于木本植物花芽生理分化以及形態(tài)分化的研究較多，蘋果[13]、櫻桃[14]、木蘭[15]、梨[16]、櫻花[17]、丁香[18]、桂花[19]等均有報道?；ㄑ糠只臅r期一般是根據(jù)各部分原基出現(xiàn)來劃分的，其分化速率反映了植物本身的節(jié)律和特性。木本植物的花芽分化通常在新梢停止生長后開始，可分為生理分化期和形態(tài)分化期，其又可以細分為未分化期、分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期。

1.2 木本植物花芽分化類型

根據(jù)不同樹種花芽分化的特點，木本植物花芽分化的方式可以分為5類，分別是夏秋分化型、冬春分化型、當年分化型、年內(nèi)多次分化型和不定期分化型。不同花芽分化類型的植物花芽分化時期和延續(xù)時間的長短不同，表1是部分樹種的花芽分化的時期和延續(xù)時間。隨著進一步研究，發(fā)現(xiàn)夏秋分化型的植物部分品種產(chǎn)生了變異現(xiàn)象，在多地的物候觀測中發(fā)現(xiàn)多種夏秋分化型的木本植物會在秋天(10月至11月)進行二次開花，例如蘋果、桃、連翹、榆葉梅、丁香和‘紅元寶’紫玉蘭等[19-23]，并且有木本植物相應(yīng)品種存在穩(wěn)定二次開花的現(xiàn)象。郭娜[18]對‘什錦丁香’‘小葉丁香’和‘藍丁香’的兩次花芽分化對比分析認為，其體內(nèi)存在兩種花芽分化的類型，第一次開花的花芽為正常夏秋分化的花芽，第二次開花的花芽為當年一次分化的花芽。櫻花屬于夏秋分化型的植物，是典型的春季開花植物，但筆者在對‘十月櫻’開花物候的觀測中發(fā)現(xiàn)，該品種櫻花能夠每年在10月到11月之間穩(wěn)定地二次開放。

表1 部分樹種的花芽分化期

2 植物內(nèi)源激素對木本植物花芽分化的影響

2.1 生長素類

生長素(IAA)是最早發(fā)現(xiàn)的一種植物激素，具有促進側(cè)根和不定根形成，保持頂端優(yōu)勢等多種功能，一般認為IAA是花芽分化的抑制因子，IAA對于木本花芽分化的影響爭議頗多[24]。大多數(shù)木本植物IAA含量在花芽生理分化期迅速降低，促進花芽由生理分化期向形態(tài)分化期的轉(zhuǎn)變。王偉[25]對龍眼花芽內(nèi)源激素的測定發(fā)現(xiàn)，生理分化期間植物體花芽內(nèi)IAA的含量較低；邱學(xué)思等[26]對‘黃金杏’研究發(fā)現(xiàn)，‘黃金杏’進入生理分化期后IAA含量迅速下降，至生理分化期結(jié)束降至最低；桂花進入花芽形態(tài)分化期后IAA含量呈現(xiàn)下降趨勢[27]；‘首紅’蘋果花芽中IAA含量在花芽生理分化期同樣呈現(xiàn)急劇下降趨勢[30]，這都說明在生理分化期IAA下降有利于木本植物由生理分化期向形態(tài)分化期的轉(zhuǎn)化。木本植物花芽進入形態(tài)分化期后不同植物IAA含量隨著形態(tài)分化的進行有較大差別，三角梅在整個花芽分化期內(nèi)IAA相對含量最低[28]；‘首紅’蘋果花芽內(nèi)IAA含量在花芽形態(tài)分化期開始后一周含量較低且無明顯變化，趨于穩(wěn)定不變狀態(tài)[29]；研究人員對于大櫻桃的研究發(fā)現(xiàn)，隨著形態(tài)分化的進行，IAA含量呈波浪式上升趨勢，在雄蕊原基分化期芽內(nèi)IAA含量達到峰值[30]；而對于龍眼[25]和杏[26]的研究表明高濃度的IAA有利于龍眼花芽形態(tài)分化，形態(tài)分化開始后，IAA含量逐漸上升。

2.2 細胞分裂素類

細胞分裂素(CTK)為腺嘌呤的衍生物，是控制木本植物生長和發(fā)育的激素[31-33]，與IAA一起誘導(dǎo)植物細胞分裂，抑制葉片衰老，并且還能介導(dǎo)植物對環(huán)境的應(yīng)激反應(yīng)[34-36]。玉米素核苷(ZR)是CTK在木質(zhì)部中運輸?shù)闹饕问?，對植物花芽分化具有重要意義[37]。在油橄欖較長的生理分化期內(nèi)，ZR含量一直處于較高水平，從生理分化期向花芽形態(tài)分化期轉(zhuǎn)變過程中，花芽中ZR含量迅速下降至最低含量，隨著花芽形態(tài)分化期的進行油橄欖花芽中ZR含量有所上升[38-40]。對于毛棉杜鵑和簕杜鵑花芽分化過程中ZR含量的測定同樣發(fā)現(xiàn)，花芽進入花萼原基分化期和花瓣原基分化期后ZR含量出現(xiàn)高峰，但隨著花芽形態(tài)分化的完成ZR含量急劇下降[41-43]。在大櫻桃[30]、刺梨[44]、‘首紅’蘋果[29]花芽分化的研究中發(fā)現(xiàn)，在花芽生理分化期后花芽ZR含量有提升，進入花芽形態(tài)分化期后植株花芽和葉芽中ZR含量都呈下降趨勢?？傮w來說在花芽形態(tài)分化期開始前木本植物花芽內(nèi)ZR含量較高，并且部分木本植物進入生理分化期后ZR含量略有升高，Ai等[45]研究認為高濃度的ZT有利于五味子花芽分化的進行，在文冠果[46]和板栗[47]二次花芽分化期的研究也表明在花芽分化期內(nèi)ZT含量逐漸提高。

2.3 赤霉素類

赤霉素(GA)是一種在植物體內(nèi)廣泛存在的激素，在對木本植物花芽分化的影響方面研究豐富，但其中不乏相互矛盾之處。大櫻桃花芽分化期中GA3含量在生理分化期處于低含量狀態(tài)，形態(tài)分化期開始后逐漸上升[30]。桂花花芽生理分化期GA3含量增多，進入形態(tài)分化期后含量下降，一直到花芽分化結(jié)束[48]。安麗君[49]用外源赤霉素處理桃花品種‘八月脆’后發(fā)現(xiàn)，GA1對桃花花芽分化具有抑制作用，并且具有一定的時期性，GA3能夠抑制成花基因PpLEAFY及MADS6的正常表達，從而抑制‘八月脆’的花芽分化。油桐在花芽生理分化期開始前含量較高，從生理分化期到形態(tài)分化期過程中含量快速下降，在形態(tài)分化過程中含量一直維持在較低的水平，花芽分化結(jié)束后含量上升[50]。研究發(fā)現(xiàn)無花果隨著花芽分化的進行GA1、GA3在芽內(nèi)的含量不斷下降，保持較低的水平，一直到花芽分化的完成[51]。白芝蘭等[31]用不同濃度的GA3處理‘紐荷爾臍橙’容器大苗，發(fā)現(xiàn)300 mg/L對花芽分化抑制效果最好。不同濃度外源GA對油茶進行葉面噴施，發(fā)現(xiàn)300 mg/L的處理對枝條花芽形成和當年果實品質(zhì)的影響最大[52]。不同木本植物同一時期或者是在生理分化期向形態(tài)分化期轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時刻，赤霉素含量和變化趨勢不同，對多數(shù)木本植物來說是主要的成花抑制激素。

2.4 脫落酸

脫落酸(ABA)主要合成于處于休眠狀態(tài)和將要脫落的器官中，是一種調(diào)節(jié)休眠、脫落及植物脅迫反應(yīng)的生長抑制物質(zhì)[53]。ABA對木本植物花芽分化的影響可能是多種因素共同決定的，不同的花芽分化階段ABA的變化趨勢存在較大差異，一般來看較高濃度的ABA有利于木本植物開啟花芽分化。但是對于枇杷花芽分化的研究發(fā)現(xiàn)，ABA在枇杷花芽分化過程中起到抑制作用，對枇杷的植株用外源ABA進行處理，會導(dǎo)致枇杷成花困難甚至不能成花[54]；在對梨的研究中也發(fā)現(xiàn)高濃度的ABA對花芽分化產(chǎn)生抑制作用[55]。在大櫻桃[30]和杏[26]花芽的生理分化期中，花芽ABA含量迅速升高，ABA含量迅速躍升有利于植物生理分化期的進行，轉(zhuǎn)入花芽進入形態(tài)分化期后ABA含量迅速下降。在蘋果花芽分化研究過程中發(fā)現(xiàn)ABA含量在生理分化期較低，隨著花芽分化的進行ABA含量不斷上升，進入形態(tài)分化期后ABA平穩(wěn)地維持在高水平[30]。對簕杜鵑[44]和無花果[51]的研究測定同樣表明，進入花芽分化階段后隨著花芽分化的進行ABA含量逐漸上升。

2.5 其他植物生長激素

除了上述4種主要的植物激素外，乙烯和油菜素甾醇(BR)等也會對花芽的分化產(chǎn)生影響。油菜素甾醇被普遍認為是第六類植物內(nèi)源性激素，BR表現(xiàn)出生長素、赤霉素的某些特性，能影響植物的花芽分化和生長發(fā)育[56-57]。擬南芥的大多數(shù)過表達BR合成突變體和信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)突變體表現(xiàn)出延長營養(yǎng)生長和推遲開花。在對荔枝施加外源BR后發(fā)現(xiàn)，其能夠在一定程度上抑制荔枝成花[58]。乙烯利通過表皮或者植物葉表面滲入細胞內(nèi)，在堿性環(huán)境下通過釋放乙烯誘導(dǎo)植物花芽分化，促進植物開花[59]，對簕杜鵑施加外源乙烯同樣能夠提前5 d開花，并延長花期7 d[60]。

3 內(nèi)源激素間互作對花芽分化的影響

研究者曾經(jīng)提出“成花素”的概念，但至今未能提取出來，所以人們更傾向于內(nèi)源激素對花芽分化的調(diào)控。隨著對內(nèi)源激素研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)并不是某一種內(nèi)源激素直接決定木本植物花芽分化的起始，而是多種激素的動態(tài)平衡調(diào)控花芽分化的正常進行。

1970年Luck[61]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果短枝上花芽分化受到細胞分裂素和赤霉素共同的影響，于是他提出CTK/GA平衡影響花芽分化，后來Hoad[62]和Grochowska[63]的研究也支持這個結(jié)果。生產(chǎn)上利用乙烯利促使蘋果成花效果很好，研究認為乙烯利能夠抑制生長素的合成與傳導(dǎo)，進而間接促使蘋果成花。曹尚銀等[29]研究蘋果花芽分化的過程，發(fā)現(xiàn)花芽形態(tài)分化開始后ABA/IAA、ABA/GAs、ZR/GAs和ZR/IAA比值迅速升高,達到平衡狀態(tài),對提高成花率有重要作用。‘七月鮮’和‘佳縣長棗’的研究發(fā)現(xiàn)，高的ABA/GA3值對花芽孕育和花的發(fā)育均有利，ABA/IAA比值增大，IAA/GA3比值減小可促進花芽發(fā)育[63]。刺梨在花芽分化期花芽的ABA/IAA、ABA/GA、ZR/GA和ZR/IAA比值高于葉芽，這有利于刺梨的花芽分化[44]。文冠果中ZT/IAA值在芽分化初期至雌蕊原基分化期不斷上升，ABA/IAA、ABA/GA和ZT/GA在花芽分化初期至雌蕊原基分化期均處于較高水平，有利于文冠果的花芽分化[64]?；ㄑ糠只^程中激素靜態(tài)比值是激素平衡說的重要的支持論據(jù)，通常情況下花芽分化過程中各類激素處于動態(tài)變化之中，通過對不同木本植物花芽分化過程中不同激素靜態(tài)比值研究，發(fā)現(xiàn)高的ABA/IAA、ABA/GAs、ZR/GAs和ZR/IAA值有助于花芽分化的進行。由此可見，并不是單一的某種激素對花芽分化產(chǎn)生影響，而是多種內(nèi)源激素通過在時間和空間上的相互間的平衡狀態(tài)來調(diào)控花芽分化。

4 問題與展望

植物內(nèi)源激素對木本植物花芽分化的影響機理是植物生理生化研究領(lǐng)域重要的內(nèi)容，針對植物花芽分化的研究有利于了解植物營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變過程中生理和形態(tài)變化，也有利于調(diào)控植物的花期。隨著科技的快速發(fā)展，通過使用植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控植物的生長發(fā)育和產(chǎn)品質(zhì)量逐漸被人們重視，并因此獲得了巨大的經(jīng)濟和社會效益。但是現(xiàn)階段植物內(nèi)源激素的研究缺乏統(tǒng)計學(xué)分析處理的方法，沒有研究明確提出內(nèi)源激素的木本植物花芽分化的促進或抑制的濃度范圍。內(nèi)源激素對于不同植物花芽分化不同階段的影響存在較大差異，同一激素在不同植物的同一分化階段起到的作用相去甚遠。確定各種植物內(nèi)源激素對植物花芽分化促進和抑制的濃度范圍，可以為外源激素對木本植物花芽分化進行調(diào)控提供指導(dǎo)。

隨著植物內(nèi)源激素測定方式不斷地發(fā)展，未來對于植物內(nèi)源激素的研究可以從植物內(nèi)源激素影響花芽分化的途徑、植物激素對植物花芽分化促進和抑制的濃度范圍以及從多種植物內(nèi)源激素間平衡的進行而展開。