張?jiān)娖G，張毛毛，張 濤，葉清華，謝 倩，陳清西

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福州 350002)

海南蒲桃[Syzygiumcumini(L.) Skeels.]為桃金娘科(Myrtaceae)蒲桃屬(Syzygium)常綠喬木，又稱烏墨，為熱帶和亞熱帶珍貴樹種，適應(yīng)性強(qiáng)，被用作中國(guó)海南、云南、廣西、廣東、福建等地區(qū)生物防火林帶和觀賞綠化樹種栽培[1]。海南蒲桃為南方常用行道樹，其花量大，結(jié)實(shí)率高，成熟后大量落果，被踩踏后流出紫黑色汁液，影響路面清潔，因此如何通過(guò)調(diào)控海南蒲桃花量進(jìn)而減少掛果量，是亟待解決的問(wèn)題。

花芽分化是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化的開(kāi)端，與開(kāi)花時(shí)間密切相關(guān)[2]，分化正常與否決定著植物能否健康成花并發(fā)育成正常果實(shí)[3]。目前，已有玉蘭[4]、絳柳[5]等綠化植物花芽形態(tài)分化過(guò)程劃分的研究報(bào)道，還有銀杏[6, 7]花芽形態(tài)分化過(guò)程和期間內(nèi)源激素、碳水化合物和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)變化的研究報(bào)道，為花芽分化機(jī)理的研究奠定了基礎(chǔ)。因此，研究植物花芽分化過(guò)程與營(yíng)養(yǎng)、激素水平，對(duì)了解花芽分化過(guò)程生理生化變化及指導(dǎo)控制花果量和制定栽培管理措施具有重要意義。

本研究通過(guò)對(duì)海南蒲桃花芽形態(tài)結(jié)構(gòu)及相關(guān)生理生化指標(biāo)的觀測(cè)，分析海南蒲桃花芽分化過(guò)程中形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與內(nèi)源激素特征，以及花芽分化過(guò)程及生理生化變化，以期為海南蒲桃花果量調(diào)控和栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試花序、花芽采自福建農(nóng)林大學(xué)校區(qū)的海南蒲桃，樹體長(zhǎng)勢(shì)良好，無(wú)病蟲害。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 采樣與處理2019年4月3日對(duì)長(zhǎng)勢(shì)一致的花序進(jìn)行掛牌，并進(jìn)行第一次采樣，此后每隔6～8 d采樣1次，每次采集花序40個(gè)。其中，部分花序直接進(jìn)行形態(tài)結(jié)構(gòu)觀測(cè)；部分花序分離花芽和花柄，洗凈擦干，液氮處理后于-40 ℃冰箱保存，用于生理指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 形態(tài)結(jié)構(gòu)觀測(cè)用精度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量花芽的長(zhǎng)度和寬度，并在掃描儀(HP G4050)4800 dpi分辨率下采集圖片。參照李建霞等[8]的方法稍作修改制作冰凍切片：采用包埋劑包埋新鮮花芽，在冷凍切片機(jī)(LEICA CM1950)中-24 ℃冷凍1 h后，切取20 μm薄片，撈片后再展片。用倒置熒光顯微鏡(LEICA DMI8 物鏡×5、×10、×20、×40)進(jìn)行普通光源鏡檢，采集圖像。

1.2.3 生理指標(biāo)測(cè)定參考《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)》[9]，采用蒽酮比色法測(cè)定花芽和花柄可溶性總糖、淀粉含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定蛋白質(zhì)含量。采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測(cè)定內(nèi)源激素赤霉素(GA3)、脫落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)和玉米素(ZT)含量，ELISA檢測(cè)試劑盒由上海優(yōu)選生物公司提供。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄整理與作圖，采用DPS 7.5進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程及內(nèi)、外部形態(tài)結(jié)構(gòu)變化特征

2.1.1 花芽形態(tài)分化過(guò)程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程劃分為7個(gè)階段，各階段對(duì)應(yīng)的日期和花芽?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)特征如圖1所示。(1)花序原基分化期：頂端分生組織細(xì)胞體積增大，向上突起呈平滑圓弧形，隨著生長(zhǎng)錐細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)，分化形成花序原基In(圖1，A)。(2)小花原基分化期：花序原基生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞不斷分裂，表面積增大，分化出1～3個(gè)突起的小花原基Fl(圖1，B)。(3)萼片原基分化期：小花原基中心下凹，四周突出形成萼片原基Se(圖1，C)。(4)花瓣原基分化期：萼片原基內(nèi)側(cè)的小花原基在邊緣處形成突起，為花瓣原基Pe(圖1，D)。(5)雄蕊原基分化期：花瓣原基內(nèi)側(cè)產(chǎn)生新的突起，向腔內(nèi)彎曲，即為雄蕊原基St(圖1，E)。(6)雌蕊原基分化期：小花原基的中心部位出現(xiàn)新的突起為雌蕊原基Pi(圖1，F(xiàn))。(7)雄蕊雌蕊形成期：雌蕊原基高度開(kāi)始超過(guò)雄蕊原基，雄蕊雌蕊原基細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行生長(zhǎng)分化，雄蕊原基頂端分化形成花藥，基部形成花絲；雌蕊原基向上分化形成花柱和柱頭，向下在花托中形成子房(圖1，G～I(xiàn))。至此，海南蒲桃花芽分化基本完成。

A.花序原基分化期(4月3日)；B.小花原基分化期(4月3日-4月11日)；C.萼片原基分化期(4月11日-4月18日)；D.花瓣原基分化期(4月18日-4月25日)；E.雄蕊原基分化期(4月25日-5月2日)；F.雌蕊原基分化期(5月2日-5月8日)；G～I(xiàn).雄蕊雌蕊形成期(5月8日-6月2日)。In.花序原基；Fl.小花原基；Se.萼片原基；Pe.花瓣原基；St.雄蕊原基；Pi.雌蕊原基；An.花藥；Sty.花柱；Ov.子房；Re.花托圖1 海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程A. Inflorescence primordium differentiation period(April 3); B. Floret primordium differentiation period(April 3 - April 11); C. Sepal primordium differentiation period(April 11 - April 18); D. Petal primordium differentiation period(April 18 - April 25); E.Stamen primordium differentiation period(April 25 - May 2); F. Pistil primordium differentiation period(May2 - May 8); G～I(xiàn). Stamen and pistil formation period(May 8 - June 2). In. Inflorescence primordium; Fl. Floret primordium; Se. Sepal primordium; Pe. Petal primordium; St. Stamen primordium; Pi.Pistil primordium; An.Anther; Sty. Style; Ov. Ovary; Re. Receptacle.Fig.1 Flower bud morphological differentiation of S. cumini

2.1.2 花芽外部形態(tài)的變化特征海南蒲桃花序芽位于花序軸各分枝的頂端，花序芽又可分化形成3個(gè)小花芽，位于中間的為頂芽，兩側(cè)為側(cè)芽，整個(gè)花序呈圓錐狀。從2019年4月3日到6月2日，海南蒲桃花芽從花序原基形成到分化結(jié)束的時(shí)間跨度為60 d。期間，花芽大小和形狀隨著分化的進(jìn)行發(fā)生了明顯變化(圖2)；頂芽和側(cè)芽的長(zhǎng)寬變化趨勢(shì)基本一致，花芽長(zhǎng)度均呈“快—慢”趨勢(shì)增加，寬度均呈“快—慢—快”趨勢(shì)增加(圖3)。具體變化為：4月3日，處于花序原基分化期的海南蒲桃花序軸各分枝的頂端為單一花序芽(圖2，A)；4月11日，小花原基分化期的花序軸各分枝伸長(zhǎng)，花序芽已經(jīng)分化形成1～3個(gè)小花芽(圖2，B)；4月18日，萼片原基分化導(dǎo)致花芽上部較花托處明顯膨大，成為萼筒(圖2，C)；4月25日，處于花瓣原基分化期的花芽其縱切面出現(xiàn)空腔(圖2，D)，顏色較淺；5月2日，處于雄蕊原基分化期的花芽縱切面顯現(xiàn)2片深色(圖2，E 箭頭所示)，為雄蕊形成部位；5月8日，處于雌蕊原基分化期的花芽中軸部位形成淡綠色花柱(圖2，F(xiàn))；5月16日和5月22日，雄蕊雌蕊形成期之間花芽越來(lái)越飽滿(圖2，G～H)；6月2日，花芽明顯變黃，形成完整的雌雄蕊，部分花芽發(fā)育到即將開(kāi)花的狀態(tài)，花絲頂開(kāi)上部覆蓋的圓形帽狀體(圖2，I 箭頭所示)，此時(shí)頂芽和側(cè)芽的寬度均顯著增加，表明花芽完成分化即將開(kāi)放時(shí)會(huì)橫向膨大。

圖2 海南蒲桃花芽分化過(guò)程中外部形態(tài)的變化Fig.2 Changes of the external morphology of flower buds of S. cumini during its differentiation

此處所測(cè)花芽長(zhǎng)寬為小花原基分化期后分化出的小花芽的長(zhǎng)寬。不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下同圖3 海南蒲桃花芽分化過(guò)程中長(zhǎng)度和寬度的變化Length and width measured are the length and width of flower buds after the floret primordium differentiation period. Different letters indicate significant differences at 0.05 level. The same as belowFig.3 Length and width of flower buds of S. cumini during its differentiation

2.2 海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量變化特征

首先，海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽可溶性糖含量呈先下降后上升的變化趨勢(shì)，花柄可溶性糖含量呈先下降后上升再下降趨勢(shì)(圖4，A)。其中，4月3日至4月25日，花芽和花柄可溶性糖含量都顯著降低，分別達(dá)到最低值4.47 mg/g和3.88 mg/g，說(shuō)明從小花原基開(kāi)始分化到花瓣原基分化完成，花芽和花柄均需消耗大量可溶性糖；自5月16日起，花芽可溶性糖含量顯著上升并于6月2日達(dá)最高水平(11.78 mg/g)，花柄可溶性糖含量則顯著下降，說(shuō)明花芽形態(tài)分化基本完成時(shí)，花芽積累大量可溶性糖有利于開(kāi)花。

其次，海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽淀粉含量呈先下降后上升趨勢(shì)，花柄淀粉含量則呈先上升后下降再上升趨勢(shì)(圖4，B)。其中，4月11日至4月25日，花芽淀粉含量處于較低水平，花柄淀粉含量顯著上升，并在4月25日達(dá)到最高值(9.33 mg/g)；4月25日至5月8日，花芽淀粉含量顯著上升，而花柄淀粉含量顯著下降，并于5月8日達(dá)到最低值(4.70 mg/g)；之后，花芽淀粉含量先降后升，花柄淀粉含量則持續(xù)顯著上升，均在6月2日達(dá)到最高水平，此時(shí)花芽形態(tài)分化基本完成。說(shuō)明海南蒲桃花芽形態(tài)分化前期和雄蕊雌蕊形成期，花芽大量消耗積累的淀粉，而花芽進(jìn)入雄蕊雌蕊形成期和開(kāi)花需要積累淀粉。

另外，海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽蛋白質(zhì)含量呈先上升后下降趨勢(shì)，花柄蛋白質(zhì)含量總體呈下降趨勢(shì)(圖4，C)。到其花芽形態(tài)分化基本完成時(shí)(6月2日)，花柄蛋白質(zhì)含量處于極低水平，而花芽蛋白質(zhì)卻大量積累。

2.3 海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中內(nèi)源激素含量及比值的變化特征

2.3.1 GA3、ABA、IAA、ZT含量在整個(gè)海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽和花柄GA3含量分別在0.56～0.68 ng/g和0.58～0.71 ng/g間變化，GA3含量始終處于較低水平且較為穩(wěn)定(圖5，A)。

花芽和花柄ABA含量均呈近似“W”型變化趨勢(shì)(圖5，B)。在雄蕊原基和雌蕊原基分化期間，花芽ABA含量于5月2日達(dá)到最高值(915.33 ng/g)，花柄ABA含量于5月8日達(dá)到最高值(801.53 ng/g)。

圖5 海南蒲桃花芽和花柄內(nèi)源激素含量的變化Fig.5 Changes of endogenous hormone contents in flower buds and pedicels of S. cumini during its differentiation

花芽和花柄IAA含量分別在47.15 ～71.05 ng/g和40.98 ～64.88 ng/g間波動(dòng)變化，每次波動(dòng)幅度都達(dá)到顯著水平；花芽和花柄IAA含量的變化趨勢(shì)從4月3日至4月25日幾乎同步，自4月25日進(jìn)入雄蕊原基分化期后，兩者的變化趨勢(shì)相反(圖5，C)。

花芽ZT含量先波動(dòng)變化再緩慢上升，而花柄ZT含量呈先上升后下降再上升趨勢(shì)；相較分化之初，花芽形態(tài)分化基本完成時(shí)花芽和花柄ZT含量均顯著提高，其中花芽ZT含量達(dá)到最高值54.27 ng/g(圖5，D)。

2.3.2 花芽?jī)?nèi)源激素比值由表1可知，在海南蒲桃花芽分化過(guò)程中，花芽ABA/GA3比值較大，始終遠(yuǎn)高于同期其他內(nèi)源激素比值，并呈先下降后上升、再下降再上升的變化趨勢(shì)，與ABA含量變化趨勢(shì)相同，且分化前后差異顯著；花芽ABA/IAA比值相對(duì)較低，并也呈先下降后上升、再下降再上升的趨勢(shì)，且變幅相對(duì)較??；花芽ZT/GA3比值處于較高水平，并呈波動(dòng)變化，在雄蕊雌蕊形成期期間(5月22日)達(dá)到最大值為94.38，與其他時(shí)期花芽ZT/GA3比值差異顯著；花芽ZT/IAA比值在各比值中最小，呈較小的波動(dòng)變化趨勢(shì)，且分化前后ZT/IAA比值水平無(wú)顯著差異。以上結(jié)果表明，海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽ABA/GA3和 ZT/GA3比值均顯著增大，ABA/IAA比值稍有減小。

表1 海南蒲桃花芽分化過(guò)程中內(nèi)源激素比值的變化

3 討 論

3.1 海南蒲桃花芽形態(tài)分化階段的劃分

植物花芽形態(tài)分化過(guò)程的劃分沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，但多以花芽?jī)?nèi)各原基出現(xiàn)的順序作為劃分依據(jù)，分化順序一般為萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊[10]。海南蒲桃為花序型植物，且小花為兩性花，花芽形態(tài)分化過(guò)程被劃分為7個(gè)階段，與馥郁滇丁香‘香妃’[11]、藍(lán)花丹[12]等花芽形態(tài)分化規(guī)律基本相似，明顯與單生花型植物如杏李[13]和雌雄異株型植物如栝樓[14]的花芽形態(tài)分化規(guī)律存在差異。喬永剛等[15]認(rèn)為，花芽分化過(guò)程中花芽外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在相關(guān)性，相鄰分化階段存在一定的重疊現(xiàn)象。本研究中，海南蒲桃花芽?jī)?nèi)外形態(tài)結(jié)構(gòu)也存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，并據(jù)此劃分了各階段發(fā)生的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)萼片原基分化期與花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期與雌蕊原基分化期在時(shí)間上也存在部分重疊現(xiàn)象?；ㄑ啃螒B(tài)建成是非常復(fù)雜的過(guò)程，花芽形態(tài)分化規(guī)律不僅取決于植物自身遺傳性，還會(huì)受外界環(huán)境條件的影響，如光周期、溫度和氣候等[16-17]，樹冠上不同部位的花芽受樹體營(yíng)養(yǎng)分配規(guī)律的影響[18]，也會(huì)導(dǎo)致分化時(shí)間上存在差異。

3.2 海南蒲桃花芽形態(tài)分化與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的關(guān)系

碳水化合物是花芽分化過(guò)程中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量來(lái)源[19]。張綠萍等[20]研究發(fā)現(xiàn)，蓮霧花芽分化過(guò)程中葉片碳水化合物含量顯著下降，認(rèn)為可能是蓮霧花芽分化消耗所致。本研究中，海南蒲桃花芽和花柄碳水化合物含量在分化過(guò)程中都顯著升高，由此推測(cè)海南蒲桃花芽形態(tài)分化和花柄生長(zhǎng)發(fā)育消耗的碳水化合物主要由葉片輸入補(bǔ)充，這同時(shí)也體現(xiàn)了花序與周圍葉片為“庫(kù)”和“源”的關(guān)系，“源”為“庫(kù)”提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，海南蒲桃花芽形態(tài)分化初期和雄蕊雌蕊形成期，花芽可溶性糖和淀粉含量較高，這與張麗杰等[22]研究結(jié)果一致，說(shuō)明花芽進(jìn)入形態(tài)分化和開(kāi)花都需要積累大量的碳水化合物。

蛋白質(zhì)是細(xì)胞增殖、形態(tài)建成和生命活性的物質(zhì)基礎(chǔ)，是花芽分化過(guò)程中必需的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[23]。植物花芽分化過(guò)程中蛋白質(zhì)含量增加[24]，為花芽分化提供物質(zhì)保障。海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中花芽、花柄的蛋白質(zhì)含量變化呈現(xiàn)互補(bǔ)趨勢(shì)，因此推測(cè)海南蒲桃花芽需要從花柄中轉(zhuǎn)運(yùn)大量蛋白質(zhì)，而花柄發(fā)育只需要較低水平的蛋白質(zhì)。海南蒲桃花芽分化的順利進(jìn)行和開(kāi)花需要積累大量蛋白質(zhì)，主要用于各原基形態(tài)結(jié)構(gòu)的維持。

3.3 內(nèi)源激素對(duì)海南蒲桃花芽形態(tài)分化的調(diào)控

植物花芽分化過(guò)程受到多種激素的調(diào)控，一般認(rèn)為赤霉素對(duì)花芽分化起抑制作用，細(xì)胞分裂素對(duì)花芽分化起促進(jìn)作用，脫落酸和生長(zhǎng)素對(duì)花芽分化的作用沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)[25]。莫文娟等[13]研究認(rèn)為，高水平的ABA可能引起枝條停長(zhǎng)，與GA3形成拮抗，有利于花芽分化；張寧等[26]研究發(fā)現(xiàn)，高水平的ZT促進(jìn)花芽分化。本研究結(jié)果顯示，海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程中，花芽GA3含量低且較穩(wěn)定，ABA、ZT含量較高，這與前人研究結(jié)果一致，因此認(rèn)為高水平的ZT、ABA和低水平GA3有利于海南蒲桃的花芽形態(tài)分化。

同時(shí)，花芽形態(tài)分化并非由單一激素決定，激素間存在著互相協(xié)同和拮抗的作用，是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程[19]。趙通等[27]研究發(fā)現(xiàn)‘李光杏’花芽分化過(guò)程中花芽?jī)?nèi)ABA/IAA、ZR/IAA及ABA/GA的比值升高；覃喜軍等[28]研究發(fā)現(xiàn)羅漢果花芽分化過(guò)程中花芽?jī)?nèi)ABA/IAA、ZR/IAA比值穩(wěn)定，認(rèn)為高比值的ABA/GA3、ZR/GA3有利于其花芽分化。本研究中高水平的ABA/GA3、ZT/GA3也有利于海南蒲桃花芽形態(tài)分化的進(jìn)行。

4 結(jié) 論

本研究將海南蒲桃花芽形態(tài)分化過(guò)程劃分為7個(gè)階段：即花序原基分化期、小花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期和雄蕊雌蕊形成期。海南蒲桃花芽形態(tài)分化和開(kāi)花均需要積累大量的可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)，低含量的GA3，高含量的ZT、ABA、IAA及高水平的ABA/GA3、ZT/GA3比值有利于海南蒲桃花芽形態(tài)分化。因此，在海南蒲桃花果量調(diào)控和栽培管理中，可以考慮外施GA3來(lái)打破花芽GA3的穩(wěn)定水平，降低ABA/GA3、ZT/GA3比值，達(dá)到抑制海南蒲桃花芽分化的效果。