雙季板栗休眠期至花期芽體或花序內源激素的變化

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（廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004）

板栗Castanea mollissima為殼斗科Fagaceae栗屬Castanea植物[1]，共有300 多個品種[2]。板栗經濟價值較高，在我國栽培歷史悠久[3]，是我國重要的經濟林樹種之一。板栗果實營養豐富，可加工制作成多種食品[4]，有“木本糧食”之稱[5]，是我國優良的堅果類樹種之一[6]。

板栗雌雄異花同株，雌花少，雌雄花比例失衡嚴重影響板栗豐產[7-8]。板栗混合花序一般只著生于結果枝前端1 ～3 個芽，雌花著生于混合花序基部[6]。結果枝中部為純雄花序，基部為葉芽。在一定條件下，板栗芽體可進行轉化[9-10]。植物花芽分化時，受樹體自身遺傳特性、樹齡、礦質營養元素、蛋白質、氨基酸、植物激素以及成花相關基因等內部因子，水、光照、溫度等外界因子的共同影響[11]。

目前，已有較多關于板栗花芽形態解剖學[12-14]、營養學[15-17]、基因組學[18-19]、內源激素[20-24]等方面的研究報道，關于板栗花芽分化與內源激素相關性的研究鮮見報道。本文中研究了板栗休眠至花期間不同階段結果母枝頂芽和結果枝基部葉芽、純雄花序、混合花序內源激素含量的變化，旨在為人工調控板栗花芽分化和促進雌花形成提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗林地位于廣西壯族自治區南寧市隆安縣古潭鄉定軍村（107°21′—108°6′E，22°51′—23°21′N）。該地區屬于南亞熱帶季風氣候，年平均氣溫21.7 ℃，年均降雨量1 310.1 mm，年均蒸發量1 652.5 mm，無霜期357 d[25]；丘陵地貌，海拔90 ～100 m，土壤為赤紅壤，土層厚度100 cm 以上，pH4.7。試驗林地面積2.33 hm2，為當地主栽品種雙季板栗，林齡17 a，郁閉度0.8，樹高7 ～8 m，平均冠幅5 m×6 m，2月施肥管理。

1.2 試驗方法

1.2.1 物候期調查

在陽光充沛地段選擇5 株生長正常且樹勢基本一致的植株，每株分別選取東、西、南、北不同方位結果母枝及其抽生的結果枝各5 個，標記掛牌。實地觀察物候變化，記錄物候期。休眠期每隔30 d 觀察1 次，休眠末期至萌動期每隔15 d觀察1 次，萌動期至花期每隔3 ～5 d 觀察1 次。

1.2.2 樣品采集

2018年11月—2019年4月，選擇生長正常且樹勢基本一致的植株作為采樣植株，在選定植株樹冠中上部、外圍枝條上采集內源激素分析用樣品。休眠期采集結果母枝頂部芽體（混合花芽），芽體萌動后采集結果枝芽體（分別采結果枝上部芽、中部芽和葉芽）或花序（在出現雄花序后，分別采集結果枝混合花序、純雄花序和葉芽）。3 次重復采樣，每次各取芽體（或花序）30 個，混合樣品。采樣時間及其間隔為：11月—翌年2月，每隔30 d 采1 次；2—3月（芽萌動前），每隔15 d采1 次；3—4月（芽開始萌動—結果枝停止生長），每隔3 ～5 d 采1 次。采集后，將樣品擦拭干凈，立即放入冰盒中帶回實驗室，分類置入液氮中速凍，然后置于-80 ℃超低溫冰箱中保存。

1.2.3 內源激素含量測定

采用酶聯免疫法測定內源激素ZR、IAA、GA3和ABA 的含量[26]，分別以C(ZR)、C(IAA)、C(GA3)和C(ABA)表示。

2 結果與分析

2.1 雙季板栗的物候期

在觀察期內，雙季板栗物候期分為休眠期、芽萌動期、展葉期、現雄期、現雌期。2018年11月20日—2019年3月10日為休眠期。2019年3月10日為臨界點，芽開始萌動，變綠，略蓬松。2019年3月10—20日為芽萌動期。3月20日為臨界點，開始抽梢，展新葉。3月20—25日為展葉期。3月25日為臨界點，出現純雄花序。3月25日—4月15日為現雄期。4月15日為臨界點，出現雌花序。4月15日之后為現雌期。

2.2 休眠期雙季板栗芽體內源激素的變化

2.2.1 內源激素含量的變化

休眠期雙季板栗芽體內源激素的含量見表1。由表1可知，休眠期至芽體開始萌動，雙季板栗芽體IAA 含量逐漸增加，在3月10日芽開始萌動時增至最大值，其含量為36.770 ng/g。在休眠期，雙季板栗芽體GA3含量前期變幅較小，但3月10日顯著上升。整個休眠期內，雙季板栗芽體ABA含量顯著高于其他激素含量，總體呈下降趨勢，與ZR 含量均呈“降－升－降”的變化趨勢。3月10日芽開始萌動時，雙季板栗芽體IAA 含量極顯著高于未萌動前，ABA 含量極顯著低于未萌動前。2月25日雙季板栗芽體IAA、ZR 和ABA 含量與12月25日相比均顯著增加。

2.2.2 內源激素含量比值的變化

休眠期雙季板栗芽體內源激素含量的比值見表2。由表2可知，休眠期至芽開始萌動，雙季板栗芽體C(GA3)/C(IAA)值有規律下降；C(IAA)/C(ABA)值呈上升趨勢，至3月10日芽萌動時，極顯著上升。C(ZR)/C(IAA)值呈下降趨勢，但無規律性。C(ZR)/C(ABA)和C(GA3)/C(ABA)值呈上升趨勢，但無規律性。C(GA3)/C(ZR)值變化無規律性。

表1 休眠期雙季板栗芽體內源激素的含量?Table1 Content of endogenous hormones in Shuangji chestnut bud during dormancy ng/g

表2 休眠期雙季板栗芽體內源激素含量的比值?Table2 Ratio of endogenous hormones in Shuangji chestnut bud during dormancy

2.3 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內源激素的變化

2.3.1 內源激素含量的變化

此時期主要以混合花芽萌動為起點，研究結果枝基部葉芽和花序各發育階段內源激素含量的變化。雙季板栗結果枝基部往上1 ～3 個芽為葉芽，第4 ～13 個芽發育為純雄花序，第14 ～17 個芽發育為混合花序。3月10日為混合花芽剛萌動準備抽生結果枝時期，因此，混合花序、純雄花序和結果枝基部葉芽均以剛萌動時的混合花芽各項指標為起點。各觀測日期雙季板栗混合花序、純雄花序和結果枝基部葉芽內源激素含量見表3。

表3 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內源激素的含量?Table3 Content of endogenous hormones in bud or inflorescence of Shuangji chestnut during germination to flowering ng/g

2.3.1.1 混合花序內源激素含量的變化

由表3可知，混合花序IAA 含量先升、后降，呈拋物線變化。3月10—30日IAA 含量持續極顯著上升，在3月30日升至最大值（102.801 ng/g）；3月30日—4月10日IAA 含量極顯著下降，然后開始緩慢下降，在4月20日降至最小值（32.150 ng/g）。

混合花序GA3含量5.084 ～8.884 ng/g。GA3含量變化無規律性，3月10—20日顯著下降，降至研究期內最低點。隨后開始上升，至3月25日極顯著升高，3月25日—4月4日其含量無顯著差異，4月4—10日又極顯著上升，4月4—15日其含量無顯著差異性，4月20日極顯著下降。

混合花序ZR 含量5.230 ～10.787 ng/g。3月10日—4月4日ZR 含量變化與GA3含量變化相似，4月4日后其含量極顯著下降。

混合花序ABA 含量62.658 ～120.112 ng/g，呈“升—降—升—降—升”波浪形變化。3月10—25日其含量持續上升，3月25日—4月4日急速下降，4月4—10日急速上升，4月10—15日急速下降，4月15—20日又急速上升。

2.3.1.2 純雄花序內源激素含量的變化

由表3可知，純雄花序IAA 含量先升、后降、再升、又降。其中，3月10—30日其含量持續上升，4月4—10日含量急劇下降，4月10—15日急劇上升，4月15—20日急劇下降。3月30日，IAA含量最高（89.466 ng/g），3月10日IAA 含量最低（36.770 ng/g）。

3月20—25日和4月10—15日，純雄花序GA3含量極顯著上升，4月15—20日急速下降，3月25日—4月10日緩慢下降。4月15日GA3含量達最大值（10.573 ng/g），3月20日其含量為最小值（5.154 ng/g）。

純雄花序ZR 含量變化規律與GA3基本一致。3月20—25日和4月4—15日其含量顯著上升，3月25日—4月4日和4月15—20日其含量極顯著下降。3月25日ZR 含量達最大值（12.538 ng/g），4月20日ZR 含量為最小值（6.701 ng/g）。

純雄花序ABA 含量呈“升—降—升”的趨勢變化。3月10—20日其含量急速上升，3月20日—4月4日持續大幅下降，4月4—20日持續上升。3月20日ABA 含量達到最大值（9.057 ng/g），4月4日ABA 含量為最低（40.311 ng/g）。

2.3.1.3 結果枝基部葉芽內源激素含量的變化

由表3可知，結果枝基部葉芽IAA 含量先升、后降。3月10—30日其含量極顯著上升，3月30日—4月20日顯著下降，其含量最大值為112.850 ng/g，最小值為36.770 ng/g。

3月10—30日，結果枝基部葉芽GA3含量持續上升，3月30日—4月15日其含量趨于平緩，無顯著差異，4月15—20日極顯著下降。GA3含量最大值為7.477 ng/g，最小值為4.995 ng/g。

結果枝基部葉芽ZR 含量與GA3含量變化趨勢一致。3月10—25日其含量顯著上升，3月25—30日顯著下降，后直至4月15日趨于平緩，無顯著差異，4月15—20日其含量極顯著下降。ZR 含量最大值為11.835 ng/g，最小值為5.230 ng/g。

結果枝基部葉芽ABA 含量呈“升—降—升—降—升”波浪形變化。3月10—20日、3月30日—4月4日和4月15—20日其含量極顯著上升，3月20—30日和4月4—15日極顯著下降。ABA含量最大值為124.993 ng/g，最小值為66.286 ng/g。

2.3.1.4 相同日期不同部位內源激素含量的比較

由表3可知，整個研究期內，混合花序、純雄花序和結果枝基部葉芽的IAA 和ABA 含量均高于GA3和ZR 含量，在相同觀測日期混合花序、純雄花序和結果枝基部葉芽的IAA、GA3、ZR 和ABA 含量變化無規律性。

3月20日混合花序和純雄花序IAA 含量與4月4日時的含量無顯著差異。3月20日—4月4日混合花序IAA 含量高于純雄花序，4月10—20日其含量低于純雄花序。除3月20日外，葉芽IAA 含量顯著高于其他部位，且整體變幅小于其他部位。各部位IAA 含量與休眠期相比大幅增加。

3月20日、3月30日、4月4日和4月10日，混合花序和純雄花序GA3含量無顯著差異。4月4—10日混合花序GA3含量高于純雄花序，3月25—30日和4月15—20日其含量低于純雄花序。

3月30日、4月10日混合花序和純雄花序ZR 含量無顯著差異。4月4日混合花序ZR 含量顯著高于純雄花序，其他日期其含量顯著低于純雄花序。純雄花序和葉芽ZR 含量均比休眠期高。

4月15—20日混合花序和純雄花序ABA 含量無顯著差異。3月25日—4月15日混合花序ABA含量高于純雄花序，3月20日反之。

2.3.2 內源激素含量比值的變化

各觀測日期雙季板栗混合花序、純雄花序和結果枝基部葉芽內源激素含量的比值見表4。

由表4可知，雙季板栗C(GA3)/C(ZR)值呈現階段性變化的特點?；旌匣ㄐ駽(GA3)/C(ZR)值前期變幅小，在0.6 ～0.8 區間變動，4月4—20日大幅上升，4月20日升至峰值1.969。其變化幅度大于純雄花序，4月10—20日遠高于其他部位比值。純雄花序C(GA3)/C(ZR)值與混合花序變化趨勢基本一致，總體呈上升趨勢，4月20日達最大值1.102。基部葉芽C(GA3)/C(ZR)值整體變化幅度較小，趨于平緩。3 個部位C(GA3)/C(ZR)值在3月30日基本交叉重疊。

混合花序C(GA3)/C(IAA)值呈先降、后升的變化趨勢。3月10—20日C(GA3)/C(IAA)值大幅下降，3月20日—4月4日變化相對平緩，4月4—10日急劇上升，而后波動上升。純雄花序C(GA3)/C(IAA)值呈“降—升—降—升—降—升”變化趨勢，最大值為0.164，最小值為0.082?；咳~芽C(GA3)/C(IAA)值至3月25日急劇下降后，整體變化幅度較小?；旌匣ㄐ蚝图冃刍ㄐ駽(GA3)/C(IAA)值在3月25日—4月20日高于葉芽。純雄花序C(GA3)/C(IAA)值在3月20日—4月4日大于混合花序（3月20日和4月4日比值無顯著差異），4月10—20日反之。

混合花序、純雄花序和基部葉芽C(GA3)/C(ABA)值在3月30日前均先降、后升。3月30日—4月4日，混合花序和純雄花序C(GA3)/C(ABA)值持續上升，而基部葉芽該比值下降。4月10—20日各部位該比值呈先升、后降的變化趨勢。純雄花序C(GA3)/C(ABA)值變化幅度大于其他部位，除3月20日外，其他時期純雄花序C(GA3)/C(ABA)值高于混合花序。

表4 萌動至花期雙季板栗芽體或花序內源激素含量的比值?Table4 Ratio of endogenous hormone in bud or infolrescence of Shuangji chestnut during germination to folwering

各部位C(IAA)/C(ABA)值與純雄花序C(GA3)/C(ABA)值變化趨勢基本一致，呈不規則“M”型曲線，混合花序和純雄花序C(IAA)/C(ABA)值于4月4日達到最高值，基部葉芽C(IAA)/C(ABA)值于3月30日達到最高值。

各部位C(ZR)/C(IAA)值總體呈下降趨勢?；旌匣ㄐ蚝图冃刍ㄐ虺尸F較有規律的“降—升—降—升—降—升”的變化趨勢，均在4月4—10日急速上升，在4月10—15日急劇下降?；咳~芽C(ZR)/C(IAA)值3月10—30日持續下降，而后趨于平緩，4月15日迅速下降。純雄花序和混合花序C(ZR)/C(IAA)值在4月4—15日期間無顯著差異，且除4月4日外，純雄花序C(ZR)/C(IAA)值高于混合花序。

混合花序、純雄花序和葉芽C(ZR)/C(ABA)值的變化趨勢與C(GA3)/C(ABA)值和C(IAA)/C(ABA)值的變化趨勢一致。4月4日混合花序和純雄花序C(ZR)/C(ABA)值達最大值，分別為0.171和0.221；4月20日該值達最小值，分別為0.034和0.063。整個時期（除3月20日外），純雄花序C(ZR)/C(ABA)值高于混合花序。

3 結論與討論

本研究中著重探究雙季板栗休眠期至花期（出現雌花序時）芽體或花序內源激素的變化，故采樣時間至4月20日止。本研究結果表明，芽體萌動至花期，4 種內源激素（GA3、ZR、IAA、ABA）中，就單種激素而言均無特別的規律或結果顯示其影響花性變化，而是內源激素種類及其比值共同作用影響板栗開花。各時期IAA 和ABA 含量均高于ZR 和GA3含量，C(GA3)/C(ZR)和C(IAA)/C(ABA)值均高于C(GA3)/C(IAA)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(ZR)/C(IAA)值?；旌匣ㄐ蚝徒Y果枝基部葉芽IAA 含量呈拋物線變化，純雄花序IAA 含量呈不規則拋物線變化，混合花序IAA含量在現雄期至現雌期先升、后降，純雄花序和結果枝基部葉芽IAA 含量呈無規律波動變化，各部位IAA 含量均于3月30日達到峰值，其中葉芽IAA 含量高于其他部位含量。高水平IAA 是否抑制葉芽生長，還應進行后期試驗探究。各部位GA3含量和ZR 含量變化趨勢相似，整體無明顯變化規律，表現為無規律波動，ABA 含量整體呈波浪形趨勢變化?；旌匣ㄐ蚋骷に睾吭诂F雄期至現雌期時而低于純雄花序，時而高于純雄花序?；旌匣ㄐ蚝图冃刍ㄐ虻腃(GA3)/C(ZR)和C(GA3)/C(IAA)值整體呈上升趨勢，在現雄期至現雌期大幅上升，并表現為混合花序的C(GA3)/C(ZR)和C(GA3)/C(IAA)值高于純雄花序；C(IAA)/C(ABA)和C(ZR)/C(ABA)值反之。結果枝基部葉芽、純雄花序和混合花序的C(GA3)/C(ABA)、C(IAA)/C(ABA)和C(ZR)/C(ABA)值的變化規律非常相似，在開始出現純雄花序后，純雄花序的C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA) 和C(IAA)/C(ABA) 值均高于混合花序；C(ZR)/C(IAA)值變化與其他指標值有不同規律。C(GA3)/C(ZR)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(IAA)/C(ABA)值可能影響板栗的花性，高C(GA3)/C(ZR)值、低C(GA3)/C(ABA)值、低C(ZR)/C(ABA)值和低C(IAA)/C(ABA)值有利于雌花形成。

有研究報道表明，高ZR 含量可能對板栗冬前芽的花芽分化具有促進作用[24]；高水平IAA 和GA3含量有助于板栗打破冬前芽休眠，促進花芽分化[21,24,27]；板栗結果母枝頂芽在萌動前IAA 含量大幅上升，ABA 含量大幅下降[20-21]。程華等[24]經研究認為，較高水平C(ZR)/C(IAA)、C(GA3)/C(IAA)及C(ABA)/C(IAA)值有利于板栗冬前梢打破休眠期進入花芽分化時期。而本研究結果表明，在板栗休眠至萌動期，IAA 和ABA 含量均高 于ZR 和GA3含量，C(GA3)/C(ZR) 和C(IAA)/C(ABA)值均顯著高于C(GA3)/C(IAA)、C(GA3)/C(ABA)、C(ZR)/C(ABA)和C(ZR)/C(IAA)值。混合花芽IAA 含量有上升趨勢，ABA 含量有下降趨勢。在芽萌動前，IAA 含量極顯著上升，ABA 含量極顯著下降，低ABA 含量和高IAA 含量可能有利于芽萌動。整個休眠至芽體萌動期，混合花芽C(IAA)/C(ABA)值上升最顯著，C(ZR)/C(IAA)和C(GA3)/C(IAA)值顯著下降，高C(IAA)/C(ABA)值、低C(ZR)/C(IAA)值和低C(GA3)/C(IAA)值共同作用，在促進芽萌動中可能起重要作用。

關于內源激素與成花的關系，有研究報道單個激素水平對板栗花芽分化有顯著影響。其中，陳昉[28]和季志平等[20]經研究認為，高含量ZR 對板栗雌花形成有促進作用。陳澍燕等[23]經研究發現，IAA 在板栗雌花發育中起重要作用。季志平等[20]和雷新濤等[22]經研究指出，易形成雌花部位保持較低IAA 和ABA 水平，不易形成雌花部位則反之，且易形成雌花部位GA3含量顯著高于其他部位。也有研究報道，激素比值對板栗花芽分化有顯著影響。程華等[24]和吳聰華[27]認為，板栗由花序原基進入花簇原基分化需要較低的C(ZR)/C(IAA)、C(GA3)/C(IAA) 和C(ABA)/C(IAA) 值。也有研究報道，在植物花芽分化過程中，內源激素的平衡起重要作用[29-30]。

板栗花芽分化具有特殊性，其雌雄花芽分化時間不一致；混合花芽形成具有不確定性，而一旦形成混合花芽，性別分化已經完成[18]。決定板栗產量重要因素的性別分化是一個較復雜的過程，受多種因素影響，有較多問題有待進一步深入系統研究。內源激素在板栗花芽性別分化中起重要作用，可通過施用外源植物生長調節劑來促進雌花形成。本研究中僅分析了激素含量及其比值與板栗花性變化的關系，尚不明確促進板栗雌花形成的激素和調節劑適宜用量，此外，激素、其他影響因素及其交互效應對板栗性別分化的綜合作用也尚不明確。因此，有必要開展相關田間試驗，研究板栗芽體性別分化過程中各環節各因素的相互作用，從而精確控制板栗在不同水平的性別分化，建立多維調控模型，以便于進一步研究和調控生產，實現板栗栽培的高產高效。