鄧恩桉無性系開花結實期間營養物動態變化

郭東強，盧陸峰，尹明善，蒙春江

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西優良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002；2.環江毛南族自治縣華山林場，廣西環江 547100）

桉樹（Eucalyptusspp.）已成為我國速生豐產林生產的主要樹種，在實現華南地區林漿紙一體化與支撐國家木材安全戰略中起著重要作用。隨著桉樹引種改良的深入，選育適合廣西北部、湖南、江西、福建、貴州等地的耐寒桉樹已成為桉樹選育的熱點之一[1-4]。

鄧恩桉（Eucalyptus dunnii）為桃金娘科（Myrta?ceae）桉屬雙蒴蓋亞屬（Subgenus symphyomyrtus）樹種，其天然林僅分布于澳大利亞東北部海岸及沿海地區的熱帶雨林和昆士蘭州東南部[5]。我國鄧恩桉引種試驗表明，該樹種耐寒力強，在桂中北、滇中、湘南等地均表現出良好的適應性[6]。在廣西桂林，0.5年生的鄧恩桉幼林在-4℃、冰凍持續5 d 的低溫惡劣天氣情況下未受凍害[7]。國內對鄧恩桉的研究主要集中在種源試驗、繁育技術及木材性質等方面[7-12]，對其開花結實的研究尚未深入開展。

廣西作為我國最重要的桉樹木材產區，長期以來主栽品系局限于尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E.grandis）等無性系，面臨耐寒桉樹種質資源短缺、良種繁育困難等問題，在桂北等地區缺乏耐寒良種的推廣普及。本文研究對象為在桂西北建立的鄧恩桉嫁接種子園，該園營建3年后大部分無性系實現開花結實，但仍有部分無性系未能開花結實，一定程度上影響了種子園的產種量。通過研究開花與不開花無性系在開花結實期間營養的動態變化，可為進一步開展開花調控提供理論依據與借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣西環江縣華山林場（108°24'E，25°18'N），海拔800 m，為中山地貌，林地地勢平緩，年均氣溫16.2℃，極端最低氣溫-3.4℃，年均降水量1 475.6 mm，土壤為紅壤，土層厚60～80 cm。

材料來源于鄧恩桉嫁接種子園，該園建于2010年7月，接穗采自20年生鄧恩桉優樹，于2009年在華山林場進行嫁接，選擇生長正常的嫁接苗造林建園。

選擇往年開花結實量較多的3、26、29號無性系單株作為對象，以不開花的28號單株作為對照（CK）。

1.2 方法

根據前期物候觀察，鄧恩桉于春季完成花芽分化，4—9月處于開花結實期。于2017年4、6、8和9月選擇長勢正常的植株，在植株東、南、西、北4個方向采集正常生長、無病害的葉片，用錫箔紙包好后迅速裝入液氮罐中，帶回實驗室待測。葉綠素采用丙酮法測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250 法測定，游離氨基酸采用茚三酮法測定，可溶性糖采用蒽酮法測定，淀粉、類胡蘿卜素、還原糖參考鄭炳松[13]的方法提取測定。

1.3 數據處理

所有測定數據均采用Excel 2017分析與制圖。

2 結果與分析

2.1 葉綠素含量的變化

開花結實期間，無性系的葉綠素a、葉綠素b 與總葉綠素含量變化趨勢一致，但峰值出現的時間不同（圖1）。29號與不開花植株葉綠素含量峰值出現在6月，3號的峰值出現在4月，26號的峰值出現在9月。開花植株的葉綠素含量變化規律各異，29號在到達峰值后含量開始降低，3號呈連續降低趨勢，26號呈上升趨勢。不開花植株總葉綠素含量峰值為2.37 mg/L，達到峰值后急劇下降，在9月總葉綠素含量遠低于開花植株。

圖1 開花與不開花植株葉綠素含量變化規律Fig.1 Changes of chlorophyll contents in flowering and non-flowering plants

2.2 可溶性蛋白含量的變化

開花結實期間，3號的可溶性蛋白含量在9月達到最高值，此時其花蕾接近開花狀態，需大量營養物質供應；29號的可溶性蛋白含量同樣在9月達到最高值，其正值盛花期，需消耗大量營養物質，因此較3號含量稍低；26號8月已過盛花期，其可溶性蛋白含量消耗較多，比4月和6月大幅度減少（圖2）。不開花植株的可溶性蛋白含量呈現出同樣的狀態，即9月達到最大值。

4—6月為鄧恩桉完成花芽分化后開花數量較多的時期，此時開花植株可溶性蛋白含量高于未開花植株，6月時的含量差異更為顯著，說明鄧恩桉在植株細胞分裂旺盛時可溶性蛋白含量相對較高。

圖2 開花與不開花植株可溶性蛋白含量變化規律Fig.2 Changes of soluble protein contents in flowering and non-flowering plants

2.3 游離氨基酸含量的變化

3號和29號游離氨基酸含量在8月達到峰值，與4月和6月時的含量相比呈現激增狀態，此時3號和29號蒴果蒴蓋已經完全開裂，種子從蒴果中脫落，即將迎來花期；9月，3號接近開花，游離氨基酸的含量開始緩慢下降，29號恰逢盛花期，游離氨基酸含量銳減至6月水平（圖3）。在前期觀察中，26號蒴果數量與開花數量均最多，在生殖生長過程中需要大量的養分供應；9月，26號已過盛花期，只需保證游離氨基酸含量在最低值以上，即可為其開花結實提供保障。

圖3 開花與不開花植株游離氨基酸含量變化規律Fig.3 Changes of free amino acid contents in flowering and non-flowering plants

2.4 類胡蘿卜素含量的變化

3號與不開花植株類胡蘿卜素含量變化規律一致，4月時含量最高，之后逐步下降；26號的類胡蘿卜素含量呈上升趨勢（圖4）。類胡蘿卜素含量的變化在開花植株間沒有呈現一致規律，不適于作為判斷鄧恩桉開花結實的指標。

圖4 開花與不開花植株類胡蘿卜素含量的變化規律Fig.4 Changes of carotenoid content in flowering and non-flowering plants

2.5 還原糖、可溶性糖、淀粉含量的變化

開花植株的還原糖和可溶性糖含量在開花結實后期較初期存在消耗趨勢，不開花植株的含量則在8—9月劇增。開花植株的淀粉含量在花芽分化時期已經實現了一定程度的積累，在開花結實期間呈逐步消耗降低的規律，不開花植株則與之相反。

圖5 開花與不開花植株還原糖、可溶性糖與淀粉含量的變化規律Fig.5 Contents changes of reducing sugar,soluble sugar and starch in flowering and non-flowering plants

3 結論與討論

葉綠素是高等植物光合作用光能吸收與傳遞的主要載體，其含量越高，提升光合作用速率的潛力就越大，可增加“代謝源”營養干物質的積累，有效供應主要“代謝庫”花的生殖生長需要，有效促進株型的優化和開花結實；其含量的變化是衡量植株生長狀況的重要生化指標。通常情況下，葉綠素含量高時植株的營養生長旺盛，由營養生長轉入生殖生長后葉綠素含量則普遍降低。本研究中，不開花植株葉綠素含量在進入花芽分化和開花結實階段后，明顯降低，葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量均低于開花植株。營養生長轉化為生殖生長的能力較弱，是導致鄧恩桉某些植株未能正常開花結實的原因之一。

營養物質的累積變化，是植株能否花芽分化與開花結實的重要因素。生殖生長過程中，大量內含物從植物營養體細胞向生殖器官轉移[15]。為保證自身生長，葉片中的蛋白質、氨基酸及糖分等含量增加。可溶性蛋白是植物細胞內重要的營養物質，同時也是重要的滲透調節物質，它的增加與積累能提高細胞的保水能力。隨著開花結實的進程，植株體內的氨基酸大量貯存在花、果等“代謝庫”中，并引起植株根、莖、葉等部位的氨基酸含量變化。開花結實前的糖類物質積累，對于花期的營養供應有重要作用。鄧恩桉開花植株的游離氨基酸含量峰值顯著高于不開花植株，各階段的含量也均高于不開花植株；在可溶性糖、還原糖、淀粉等營養物質的積累上，由于不開花植株無法完成花芽分化，其積累的物質量高于開花植株。不開花植株的糖分在花期初期積累少于開花植株，在末段大量積累，這可能是造成植株不開花的重要原因。

植物成花結實是復雜的生理過程，營養物質的積累是植物花芽分化和開花結實的物質基礎，而營養元素直接或間接地參與了內源激素的生成及激素間的平衡。本文僅研究了開花結實期間的無性系營養物質動態，未來需要開展內源激素動態變化及其與營養物質含量間關系的研究，以期為鄧恩桉在廣西開花結實調控技術探索提供更多依據。