果樹落花落果機制研究進展

許培磊，韓先焱，李昌禹，張寶香，秦紅艷，艾軍

（中國農業科學院特產研究所，長春 130112）

果實的發育一般要經歷坐果、生長和成熟三個階段，坐果和種子生成是在受精過程中建立起來的，這個階段胚珠和子房分別發育成種子和果實，以細胞分裂和母系與后代組織的協調發展為主要特征[1，2]。坐果階段是果實發育過程中的一個重要階段，所以，對坐果階段的研究非常有意義，首先，負責坐果的分子和生化途徑可能會對后期發展產生較大影響；其次，該階段最大程度上決定果實和種子數量，果實大小和產量都取決于細胞數；最后，此階段易受到內部和外部的脅迫，最容易影響果實和種子的發育而導致落花落果現象的發生[3]。

果樹普遍存在落花落果現象，在葡萄、棗、杏、李子、櫻桃、蘋果等均有報道，嚴重的落花落果會造成產量和經濟價值的下降，許多研究者報道了有關于葡萄的坐果率文章，在摘心[4]、藥劑處理[5]、光照[6]、激素處理[7]、鈣硼處理[8]等方面對提高坐果進行了探討。在另一方面，不容忽視的是花序過多造成負載量過大也會影響果實的品質，有研究者在蘋果[9]、獼猴桃[10]、桃[11]、柑橘[12]等果樹上對疏花疏果進行了報道，結果顯示，疏花疏果不僅能夠提高果實品質，并能提高花序的坐果率。葡萄樹若結果量超載，多余的花序不但消耗養分，影響果粒生長成熟，導致個別小果不能著色，果實品質下降，而且易造成樹勢早衰，影響下一年的花芽分化。因此，有必要通過合理的疏花疏果，使植株負載趨于合理，達到豐產、穩產和提高果實綜合性狀的目的。山葡萄小青粒約占果實的20%～30%，嚴重影響釀酒品質，是制約山葡萄產業發展的關鍵問題之一[13]。研究葡萄花序和幼果的脫落機制對于減少山葡萄小青粒具有重要的指導意義。

1 落果（落花）時期和分類

在果樹生長發育過程中，由于樹體內生理因素使花柄形成離層而引起果實脫落為生理落果。果樹生理落果可以分為三個時期，前期落果是在開花初期，大量異常和未授粉的雌花脫落；中期是在受精失敗后[14～16]；后期落果也被稱為六月落果，由于激烈的營養競爭和胚發育異常而引起的幼果脫落[17]。Patterson[18]將脫落分為4個階段：首先是離區的形成；其次是離區感受脫落信號并啟動脫落進程；然后細胞分離并導致器官脫落；最后是離區細胞分離及保護層的形成。離區的分化可能在器官脫落前的很長時間就已經完成，等候脫落信號，這暗示著分化程度是脫落發生的重要前提。因此，脫落是一個被高度調節的過程，受很多因素的影響和信號激活，主要有外部因素（環境信號：如光照、溫度、水分和病原菌等）與內部因素（植株發育信號：如授粉、衰老和果實成熟等）。

2 落花落果的原因分析

2.1 環境因素

果樹花序發育過程中，常常會遭受到生物或非生物脅迫，引起生長和發育延后、產量降低甚至絕產。有研究報道，柑橘受到炭疽病菌的侵染發生落果是因為生長素與吲哚化合物之間的平衡關系被打亂[19]。然而，關于生物脅迫的研究較少，在非生物脅迫引起的花和果實脫落方面的研究文獻較多。科研人員研究了溫度對生殖器官和坐果率的影響，結果表明，不適宜的溫度會引起雌蕊和雄蕊發育不同步的現象發生，例如高溫會加速開花而不是雌蕊發育，會引起雌蕊變小和花柱長度變短而影響坐果[20]；在花序發育時期遮光會使葡萄與蘋果的花序脫落和坐果率降低[21]；花期缺水會顯著影響蘋果和柑橘單株產量[22]。

2.2 果樹種質資源差異

落花落果的比例會因樹種和種質的不同而存在差異，如野生種葡萄的落花落果率高于歐美種和歐亞種葡萄[23]，釀酒用的山葡萄坐果率僅有21.6%。品種遺傳特性引起的花器官敗育是花形態建成中的常見現象[24]，如巨峰葡萄花器受遺傳因素影響，其胚珠發育不完全，胚珠異常率高達48%，并伴隨著花絲向背面反轉，不利于授粉；另外，有些葡萄品種是雄蕊退化，也會引起落花落果[25]。

2.3 植物發育

2.3.1 雌蕊敗育引發的果實脫落 根據果樹雌蕊發育不同階段受阻，雌蕊敗育類型分為珠被發育異常、胚囊發育受阻、花柱結構異常、雌蕊分化進程停滯或遲緩4大類型[26]。珠被是胚珠的一部分，在果實發育過程中參與種皮的形成，起到保護作用。珠被的缺失，一方面使種子在發育過程中失去保護，另一方面影響了果實的正常代謝活動并減少了胚囊營養物質的直接來源，限制了胚囊的進一步發育[27]。Wetzstein等[28]研究發現，石榴敗育花雌蕊胚珠發育受阻形式多樣，有一種表現為內珠被與外珠被之間存在空隙，外珠被發育異常。

合點區細胞具有吸器結構的性質，其作用是促進物質由母體進入胚囊。在核桃脫落果中，合點細胞解體，維管束細胞萎縮，使合點無法執行轉輸組織的功能，斷絕了對胚囊的物質供給，從而造成果實脫落[27]。杏開花期敗育花雌蕊發育過程的顯微觀察結果顯示：胚囊解體或未分化形成占50%，胚囊母細胞時期停滯發育占19.2%，單核胚囊期停滯發育占19.2%，在2核或4核胚囊期停滯發育占11.6%，沒有發現成熟胚囊形成[29]。

花柱結構異常、柱頭不能黏合花粉或花粉與柱頭間不能識別都會影響果樹正常授粉受精的過程，導致雌雄配子不能正常結合而敗育。Wetzstein等[28]發現，石榴兩性花花柱高于雄蕊柱頭，表面有大量分泌物形成，花柱中有大量花粉管萌發；敗育花花柱顯著低于雄蕊柱頭，表面分泌物少，花粉不能正常黏合，難以進入花柱萌發形成花粉管。

果樹花芽分化會影響植物開花的數量、質量以及坐果率，果梅不同品種雌蕊分化進程不同，品種‘大嵌蒂’花芽在進入分化期后停滯而使花芽解體，也表現為雌蕊敗育[30]。邱燕平[31]認為，荔枝胚胎營養器官發育過程中的消長、果實迅速發育期、植株營養生長旺盛期均與生理落果密切相關。

2.3.2 雄蕊和授粉親和性 授粉是指雄蕊花藥中的花粉傳到雌蕊柱頭上的過程[32]。受精是果實坐果、生長、品質形成和發育的重要過程之一。散粉在臨近開花前已經脫水，這提供了一個新陳代謝的靜止狀態，花粉干燥避免了在散粉過程中遭遇環境脅迫，并可能是花粉活力和隨后萌芽的先決條件[33]。花粉從花藥中脫落并在柱頭表面沉積，干燥的花粉發生再水化分為兩步，最初階段，花粉受到柱頭分泌黏液的刺激，假定信號在花粉和柱頭之間交換；第二階段，內壁從萌發溝突出伸長形成花粉管[34]。花粉粒中營養核和兩個精子隨同細胞質進入花粉管到達子房后，隨花粉管從珠孔經珠心噴射進入胚囊，一個精子和卵細胞融合形成合子，另一個精子和兩個極核融合形成初生胚乳核完成雙受精[35]。這個過程極易受到外界環境的影響，如高溫或低溫脅迫會減少花粉萌發、花粉管生長和受精的比例[36，37]。花粉在柱頭上的萌發比例隨適宜溫度的升高而升高[38]，但是，減數分裂和花粉粒發育階段對溫度比較敏感，高溫脅迫會破壞花粉粒的完整性，由于細胞壁脆弱會明顯降低葡萄花粉活力，高溫脅迫會使產量下降70%[36]；低溫脅迫抑制花粉管生長，會降低梨中花粉管生長的關鍵酶[37]。因此，花粉萌發是受精的前提，萌芽率較高且在低溫下易萌發的種質是授粉品種的首選[39]。

雄蕊發育好壞直接影響果樹的坐果率，研究雄配子體的發育對于提高坐果率、指導果樹育種和配置授粉樹具有十分重要意義。研究發現，坐果率隨授粉樹與主栽品種的距離加大而降低，授粉樹應當在主栽品種10米以內栽種[40]。柱頭表面較高的花粉密度有助于提高梨的坐果、果實品質及種子生活力。果樹不同種質間的花粉粒存在很大差異，由于基因型不同的花粉型而導致的坐果率不同其實還是取決于品種基因型不同[41]。異花授粉比自花授粉的結實率高。毛葡萄自花授粉結實率低，原因是由雄配子體發育異常或敗育；雌雄配子體發育不同步；花粉在柱頭上不萌發或雖萌發但不能進入柱頭，不能受精所導致的[42]。葡萄雜交坐果率與花粉柱頭萌發率間存在明顯的正相關趨勢[43]。但花粉發芽率與異花授粉的坐果率不存在顯著的相關性，因為坐果率與授粉親和性有關，這是品種內在特性所決定的，在配置授粉樹時要通過授粉試驗來確定，而不是僅通過花粉發芽率來判斷[44，45]。

2.4 激素調節

Gustafson[46]早在1936年發現，生長素可以使去雄的子房發育成果實，說明在花粉中存在類似生長素類的激素物質存在，通過授粉作用，就可以將花粉中的激素轉運到子房中來啟動果實的發育，表明果實形成和植物生長調節劑存在相關聯系。在植物整個脫落進程中，激素由于可以調節植物器官應答脅迫反應而起到非常重要的調節作用[47]。根據激素在不同組織中的濃度、受體的濃度和親和力、激素間的平衡、運輸或它們之間的相互作用，激素可以作為脫落的加速或抑制信號，乙烯、脫落酸和細胞分裂素一般作為加速脫落的信號物質[48]，生長素、赤霉素和多胺是抑制脫落的激素[48，49]。

2.4.1 乙烯 乙烯的合成在許多脫落器官脫落以前增加。在蘋果幼果期，化學稀釋劑促使乙烯合成，同時刺激關鍵調控基因上調，使乙烯前體ACC合成。這一調控在葡萄花果脫落時也已經被報道[50]。落果研究中發現，葡萄外源施加乙烯合成抑制劑可提高其座果率，葡萄上的最新研究表明，幼果從果穗上脫落是由于這些小果的生長素極性運輸能力減弱，而乙烯含量與乙烯相關基因的轉錄水平較高引起的[51]，因此，乙烯合成與信號通路可能被包含在脫落過程中。乙烯在脫落的最后階段起效應，激活編碼水解酶基因的轉錄，增高離層組織細胞壁分解酶的活性，使離層細胞壁分解[52]。然而，脫落反應中離層的特異性依賴于其對乙烯的敏感性，在某些情況下，脫落發生時并不伴隨乙烯的升高。

當考察不同語速是否給較高聽力水平班級HP－B在不同聽力測試題型中帶來成績明顯提高時，表6結果表明，較慢語速版本下，受試在長對話和短文中的平均得分有了明顯提高，成績提高甚至在0．01水平上都具有明顯性。具體來說，短文中的成績提高最為明顯(t=－11．311，p=．000)，其次是受試在長對話中的表現(t= －3．246，p=．002)。相反，受試在短對話中的表現正如獨立樣本T檢驗中的表現，并沒有任何顯著性的成績提高(t=－．785，p= ．435)。

2.4.2 生長素 生長素可以調節多樣的發育反應，包括控制衰老和器官脫落。許多木本植物在施用生長素類激素后脫落減少。有報道稱，生長素合成后經離層傳輸，可以通過降低離層對乙烯的敏感性來延緩生長素活性[53]。“生長素梯度理論”于1955年提出[54]，該學說認為，器官脫落由遠軸端和近軸端的生長素相對含量控制，遠軸端生長素相對含量越高越抑制脫落，相反則促進脫落。用生長素類物質處理子房，會增加遠軸端生長素相對含量，從而抑制落果發生[55]。但也有研究表明，生長素在許多果樹上可以當做疏果劑來減少幼果之間的競爭[56]。由此說明，外源生長素既抑制落果又促進落果，不能用單一的生長素施用濃度來制定所有果樹防止落果的統一措施。

其實，生長素響應報告基因的表達信號可以在受精后2h～3h內檢測到，此時胚乳僅進行了1次分裂，可以說生長素介導的信號傳導可能是受精胚珠中最早的激素響應信號。Nihal[57]報道，ARF與AUX/IAA家族的轉錄因子是生長素信號響應的關鍵基因，AUX/IAA家族的基因在番茄花前子房中大量表達，花后大幅下降，然而，生長素響應基因還需使AUX/IAA蛋白去泛素化，釋放ARF才可以活化。因此，ARF與AUX/IAA之間的互作對于調控生長素非常重要。

2.4.3 脫落酸 脫落酸（ABA）具有調節植物的生長發育和植物對環境脅迫的適應能力，并具有控制植物生長、抑制種子萌發及促進植物衰老等效應。雷霆等[58]研究結果表明，若幼果中脫落酸含量較高，不利于座果，使用外源赤霉素可抑制內源脫落酸的增加。果實內源ABA高峰期與落果高峰期相對應，并且脫落幼果的脫落酸含量在整個生理落果期間始終高于正常幼果。

2.4.4 赤霉素 赤霉素在果實發育過程中發揮重要作用，授粉受精作用可使赤霉素合成關鍵酶的表達量升高[59]，從而使種子具有高濃度的赤霉素，種子是提供促進生長和坐果所需化合物的源[60]。與受精的子房相比，未受精的子房中GA-20氧化酶活性較低，也是未受精子房不能繼續發育成成熟果實的限制性因素。幼果脫落很可能是由于幼果中的赤霉素含量低于新梢，若減小與新梢的赤霉素比值，可以減緩幼果的脫落[61]。外施赤霉素可促進花粉萌發和刺激子房膨大，果柄增長，還可刺激雌花單性結實。Chandler等[62]研究表明，DELLA蛋白是抑制赤霉素響應基因表達的抑制因子，可以限制細胞的膨大和增殖，授粉受精后的活性赤霉素可以使DELLA蛋白質降解，釋放下游的赤霉素響應基因，最后啟動果實的發育。可以說，在果樹開花坐果期間，受精作用首先使子房中積累大量的生長素，隨后在果實細胞膨大過程中，赤霉素始終保持著較高的濃度來促使果實繼續發育[63]。一旦赤霉素濃度低于新梢，源庫位置顛倒，極有可能發生落果現象。

2.4.5 細胞分裂素 與其他激素一樣，細胞分裂素也是植物發育過程中的一個重要調節因子，其活性和濃度與果實的發育過程密切相關。Matsuo等[64]研究表明，細胞分裂素有可能負責受精后刺激子房細胞的分裂，對于維持授粉前后子房的生長和細胞分裂是十分必要的。內源細胞分裂素含量的增加或活性上升能夠刺激苜蓿花芽發育和果實的形成；施用外源的細胞分裂素能增加種子的數量和總重量，也可以阻止落果。但是，一般在花前施用細胞分裂素，因為一旦子房開始凋零，就不再有促進坐果和防止落果的功能，可能是因為外源細胞分裂素促進微管組織的發育，使子房恢復吸收同化物，從而啟動果實的發育。細胞分裂素對同化物的運輸調動是通過誘導胞外轉移酶、蔗糖轉移蛋白以及液泡轉移酶的表達來實現的[65]。

2.4.6 多胺 多胺是一類具有生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，廣泛存在于植物體內，并調節植物的生理代謝。與植物開花坐果相關的多胺主要有腐胺、精胺和亞精胺，三者在適宜的濃度下都能促進花粉萌發，并且在受精后的幼果中含量升高，精胺與幼果脫落關系密切，Malik[66]研究發現，脫落的小杧果約是未脫落的3/4，在果實上噴施多胺可大幅度地減少落果現象。花前噴施亞精胺可以顯著抑制葡萄的幼果脫落，可能與其增加了花序中可溶性糖、減少氨基酸含量有關[67]。這說明亞精胺調控影響蔗糖合成或是在庫器官中積累，幼果脫落與低濃度的多胺和糖含量有關[49]。

2.4.7 激素間相互作用 植物坐果過程受到多種激素的調控，例如，單獨施用生長素或赤霉素都不能讓未受精的子房發育成正常的果實，只有同時施用，才會使去雄的子房發育成正常的果實。生長素與赤霉素之間的相互作用是果實發育過程中研究最多的兩種激素間互作模式，種子里產生的生長素可以在一定程度上增加下游赤霉素的合成，從而解除對子房發育的抑制，刺激果實的形成和發育[68]。赤霉素與細胞分裂素也存在相互關系，因為，細胞分裂素可能在調控細胞分裂以及赤霉素和生長素的合成中起重要作用。此外，赤霉素還與乙烯有相互作用關系。Shinozaki等[69]研究結果表明，花前乙烯通過抑制赤霉素的代謝阻止子房的生長，受精后子房中的生長素信號抑制了乙烯的合成及其信號轉導，從而促進赤霉素的合成，誘導子房發育成果實。柑橘幼果中赤霉素缺乏引起脫落酸和乙烯的升高，導致幼果脫落[70]。

2.5 酶的調節作用

果實脫落過程是一個程序性細胞死亡過程，在凋亡過程中液泡膜破裂，釋放許多水解酶，引起離區的細胞死亡，執行脫落過程的最后階段。對細胞壁有降解作用的酶有果膠酯酶、內切-半乳糖醛酸酶、半纖維素酶及纖維素酶等。水解酶參與調控果實脫落過程中的合成、降解、信號傳導、細胞定位等生理過程[71]，在果實脫落過程中的作用無可替代，如果能設法阻斷或調控其阻斷作用，將會有助于解決生產中幼果脫落的難題。

2.6 營養條件

果樹的花芽分化、花蕾形成、花和幼果的發育需要大量碳水化合物等有機養分，也需要大量的礦質元素等無機養分[72]。果樹的營養生長和生殖生長共同競爭上一年的貯藏養分，花量過大，消耗營養過多，不僅影響花序發育，還會影響葉片發育以及光合效率，減少傳輸到花和幼果中的營養，因而造成花和幼果的大量脫落[73]。

2.6.1 有機養分 在適宜的生長環境中，花的脫落不僅與生殖器官的發育有關，還與花中的碳水化合物總量有關，脫落最終是由于減少或禁止營養向果實離層組織輸送營養所致。幼果中葡萄糖含量低于閾值時就會引發脫落，說明葡萄糖在離區存在像生長素一樣的梯度效應[74]。

脫落敏感型葡萄品種“瓊瑤漿”營養生長勢比耐脫落型品種“黑比諾”強，說明花的脫落敏感性與可用于花發育的最低糖含量有關[75]。花和幼果脫落與光有效輻射、葉面積以及營養生長和生殖生長競爭有關，說明坐果與源強度有關，品種間脫落比例與其品種的源強度存在高度相關性。糖除了作為碳源和能源物質，也作為調控基因表達的信號分子，還可以決定樹體各器官間的源庫關系。糖以蔗糖的形式長距離運輸，通過韌皮部從源葉運輸到果實中，當果實中的蔗糖水平較低時，會刺激葉片光合作用，養分的轉移和運出；當果實中的蔗糖水平較高時，會抑制葉的光合作用，刺激庫細胞的生長和營養存儲。幼果中較高的碳水化合物含量會降低落果率，因為，當幼果碳水化合物缺乏時，會引起ABA含量的生高，繼而調控ACC（乙烯合成前體物質）和乙烯的合成，乙烯是參與脫落調控的最終信號，會引發大量的幼果脫落[76]。

蔗糖和己糖可以作為信號分子來調控基因的表達，關于己糖激酶感受器介導葡萄糖信號轉導的研究較多，糖還可以同多種激素信號相互作用共同調控植物發育過程，如細胞分裂素能調控蔗糖酶的表達和己糖的運輸[77]。

2.6.2 無機養分 礦質元素是植物正常生長的必需條件，氮、磷、鉀是果樹生長結實所需要的大量元素。氮是植物體內蛋白質、核酸及葉綠素的組成部分，氮元素的補充有利于合成較多的蛋白質，增大葉面積，提高光合效率，碳水化合物的合成量增多。磷能促進碳水化合物代謝，利于積累干物質和糖，提高可溶性糖含量。鉀能催化植物體內多種酶，促進光合作用，鉀含量高低決定著蔗糖的運轉速率。杏落果樹葉片中氮、磷、鉀、鈣、鎂5種元素含量較正常樹葉片降低75%，氮、鉀、鎂元素含量差異顯著，落果嚴重的杏樹葉片氮、鉀元素含量較低[78]。

硼在花粉萌發中對果膠物質合成起重要作用，硼在花粉中以柱頭和子房含量最多，可以刺激花粉管伸長，加速受精過程，刺激坐果。此外，硼能促進碳水化合物的運轉，促進蔗糖的合成，提高可運態蔗糖所占比例。幼果是硼庫，盛花期與生理落果初期的硼含量最高，葉片在這兩個時期的硼含量最低，老葉的硼含量變化則比較緩和[79]。植物缺硼時，花藥和花絲萎縮，花粉敗育，出現“花而不實”的病癥。

綜上，果樹落花落果存在3個階段：信號識別、激素調控以及脫落階段。在信號識別階段，外界環境，如光照、溫度、水分、病原菌侵害等條件發生變化，內部環境，如品種遺傳特性、花器官發育情況、授粉親和性、樹體營養狀況、內源激素含量變化等都會為植物傳遞脫落信號，脫落信號傳輸至離層，離層主要對脫落酸和乙烯敏感，而對生長素不敏感，當脫落酸和乙烯的量達到一定水平時，離層組織激活脫落特異轉錄因子，表達脫落基因，上調表達細胞壁水解酶（纖維素酶、多聚半乳糖糖醛酸酶、-半乳糖苷酶等），溶解中間層，最終導致細胞壁溶解發生脫落。因此，影響果樹落花落果的因素繁多，對其機制的剖析還要借助各種技術手段。

3 落花落果的研究手段

3.1 形態學研究

形態學研究能夠直觀顯示組織細胞的變化，是植物深入研究的基礎，石蠟切片是形態學觀察中最常用的技術手段。研究人員運用石蠟切片技術研究了果樹花芽分化[80]、配子體發育[81]、胚胎發育[82]、落果的組織解剖[27]。賀普超等[83]運用熒光顯微鏡觀察了花粉管伸長過程。隨著科學技術的不斷發展，形態學觀察設備不斷更新。Crest等[84]運用透射電鏡和掃描電鏡觀察了葡萄花粉發育過程。近年來，也有人運用激光共聚焦觀察蘋果胚囊發育過程[85]和寧夏枸杞的胚囊發育[86]，豐富了果樹落花落果的研究方法，為脫落機制研究提供了新的視角。

3.2 分子生物學研究

由于果樹生命周期較長、基因組雜合度較高、重復序列較多、遺傳背景復雜等原因，一直限制果樹分子生物學研究和全基因組測序研究的進程。近年來，隨著測序技術的不斷發展，果樹全基因組測序工作在全世界展開。自2007年葡萄（Vitisvinifera）基因組測序完成以來，陸續有14種果樹的全基因組測序完成，分別是葡萄、蘋果、草莓、甜橙、番木瓜、香蕉、梨、梅花、桃、獼猴桃、棗、菠蘿，楊梅、黑樹莓[87]。上述果樹的全基因組測序結果搭建了龐大的分子生物學研究平臺，對于研究果樹落花落果具有重要意義。Shi等[88]以桃基因組為參考，運用轉錄組對果梅雌蕊敗育相關基因進行分析，初步篩選出與果梅雌蕊發育相關的36個基因。

研究者對控制水稻落粒性QTL進行了定位，克隆了4個控制落粒性的基因[89]。擬南芥中控制離區發育的基因有BOP1和BOP2[90]。脫落的正調控因子IDA[91]通過HAESA受體引發花器官的脫落[92]。利用 RNAi技術產生的 ARP7敲除轉基因株系的花器官脫落明顯推遲[93]。杜藝[94]對荔枝盛花后的結果母枝進行環剝去葉、環剝去葉后浸泡2，4-D、乙烯利處理后，運用熒光定量表達差異技術，篩選出12個與荔枝幼果脫落相關的基因。

表觀遺傳學是近年來發展起來的，不基于DNA序列變異的基因表達的可遺傳改變。表觀遺傳對開花及花器官發育產生關鍵調控作用。miRNAs的表觀遺傳調控機制是植物分子發育生物學研究的重要方面，例如miR159的過量表達會引起花藥和花粉的敗育。miR167的過量表達導致ARF6和ARF8轉錄本水平下降，導致花藥和雌蕊的敗育，這些都與落花落果有關系。

蛋白質組包含一個細胞或一個組織的基因組所表達的全部蛋白質，較基因水平更能闡明植物生長現象和本質。因此，自1994年被澳大利亞學者首次提出以來，蛋白質組學已經在生命科學和醫學多個研究領域迅速發展，由最初的蛋白質組的大規模定性分析，逐漸發展成為對蛋白質的相對定量和絕對定量分析[95]。研究者運用差異蛋白質組學技術對花序發育與授粉受精后的柱頭和子房蛋白質進行分析，篩選出大量與花發育調控和雙受精相關蛋白質[96，97]。

4 落花落果選擇機制研究

花的脫落（花受精后子房膨大前）和幼果脫落（子房膨大后再萎縮）在美國馬利筋中被研究，報道稱，有97%的雌蕊不能發育為成熟的豆莢，因為豆莢之間競爭有限營養資源的能力不同，通過在早期選擇性消滅競爭力差的（發育緩慢或者是相對小的）豆莢使其脫落，最終完成后代的優勝劣汰[98]。事實證明，果實發育成熟是具有選擇性的，取決于品種的授粉花和幼果在受精次序、種子發育數、花粉來源等因素或是這些因素共同作用的基礎上選擇是否繼續發育至成熟。1）最早受精的花通常比后受精花更容易成熟。基部花存在空間和時間優勢，它們離葉片和根的距離近，從葉片和根部向上運輸的養分都需要通過基部幼果，所以當資源有限時，離源較遠的生殖器官最先脫落。2）生長在末端的花常常脫落并具有較少的種子數。種子數較少的幼果降低了從源吸收養分的能力，因此容易脫落。3）與異花授粉的果實相比，自花授粉果實的種子數少，并且容易脫落。研究發現可能是由于異花花粉花粉管生長速度較快，自花授粉花粉管生長速度慢并且在未到達胚珠時就停止伸長[99]。

5 意義與展望

1975年，山葡萄首個兩性花品種“雙慶”由吉林省農作物品種審定委員會審定，結束了栽培山葡萄必須配備授粉樹的歷史，是山葡萄品種選育工作中的里程碑。但是，“雙慶”的產量較低，并且存在大量的小青粒，所以，不能作為山葡萄的主栽品種。研究表明，青粒性狀是“雙慶”的固有特性，呈顯性遺傳，其雜交后代中多帶有小青粒特征，不僅影響果實產量，也影響釀酒品質，是限制山葡萄產業發展的瓶頸問題。“雙紅”、“雙豐”為“雙慶”的雜交后代，其青粒較多，研究者通過摘心和硼等藥劑處理，可以使小青粒由20%～30%降到10%以下[13]。在對山葡萄花性遺傳的研究中發現，兩性花“雙慶””存在閉花受精現象[100]。孢粉學研究葡萄的花粉形態時發現巨峰和“雙慶”的畸形花粉率較高[101]。在自花授粉條件下，“雙慶”小青粒的形成原因很有可能是由于畸形花粉不能在柱頭上萌發，或是花粉管生長速度較慢，授粉受精不良所導致的胚囊發育遲緩，種子發育受阻，營養供應不良，果實不能繼續膨大，果皮不能著色，最終在果穗中以小青粒存在。然而，對于山葡萄小青粒的研究主要集中在栽培管理、藥劑噴施等技術措施上，對其形成機制缺少系統深入地研究。

植物落花落果的原因錯綜復雜，其影響因素貫穿于花果的整個發育過程，不僅包括品種遺傳特性、花器官發育情況、授粉親和性、樹體營養狀況、內源激素含量變化等，還包括外部環境對開花坐果的影響。隨著植物發育生物學研究手段的不斷更新，有望從形態學、孢粉學、分子生物學等層面對山葡萄小青粒的形成機制進行深入地剖析。首先，應對山葡萄資源小青粒情況進行調查和統計分析，找出品種、花性、起源地等與青粒數量的相關系數；然后，通過形態學觀察山葡萄配子體發育情況，是否存在雌蕊或雄蕊敗育現象，計算敗育比例與青粒比例的關系；通過授粉試驗，觀察兩性花和雌能花在同一花粉（兩性花花粉）來源條件下的親和性分析、花粉管伸長速度、胚囊發育情況、差異蛋白質表達情況等；在生理落果期對正常發育和即將脫落的果粒進行離層顯微結構觀察、激素含量測定、差異蛋白質表達情況等研究。旨在找出青粒形成的關鍵時期，在此過程中是否存在甲基化的表觀遺傳現象，找出調控青粒形成的基因。兩性花是否存在閉花受精現象，山葡萄幼果脫落與不脫落是否是形成青粒的直接原因，山葡萄體內存在什么樣的脫落選擇機制值得我們探討。