鄧恩桉無性系開花結(jié)實期間營養(yǎng)物動態(tài)變化

郭東強，盧陸峰，尹明善，蒙春江

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002；2.環(huán)江毛南族自治縣華山林場，廣西環(huán)江 547100）

桉樹（Eucalyptusspp.）已成為我國速生豐產(chǎn)林生產(chǎn)的主要樹種，在實現(xiàn)華南地區(qū)林漿紙一體化與支撐國家木材安全戰(zhàn)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(qū)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(xiàn)出良好的適應(yīng)性[6]。在廣西桂林，0.5年生的鄧恩桉幼林在-4℃、冰凍持續(xù)5 d 的低溫惡劣天氣情況下未受凍害[7]。國內(nèi)對鄧恩桉的研究主要集中在種源試驗、繁育技術(shù)及木材性質(zhì)等方面[7-12]，對其開花結(jié)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(chǎn)區(qū)，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(zhì)資源短缺、良種繁育困難等問題，在桂北等地區(qū)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(xiàn)開花結(jié)實，但仍有部分無性系未能開花結(jié)實，一定程度上影響了種子園的產(chǎn)種量。通過研究開花與不開花無性系在開花結(jié)實期間營養(yǎng)的動態(tài)變化，可為進(jìn)一步開展開花調(diào)控提供理論依據(jù)與借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣西環(huán)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(yōu)樹，于2009年在華山林場進(jìn)行嫁接，選擇生長正常的嫁接苗造林建園。

選擇往年開花結(jié)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(jù)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(jié)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(lán)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(shù)據(jù)處理

所有測定數(shù)據(jù)均采用Excel 2017分析與制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素含量的變化

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

圖1 開花與不開花植株葉綠素含量變化規(guī)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(jié)實期間，3號的可溶性蛋白含量在9月達(dá)到最高值，此時其花蕾接近開花狀態(tài)，需大量營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)；29號的可溶性蛋白含量同樣在9月達(dá)到最高值，其正值盛花期，需消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)，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(xiàn)出同樣的狀態(tài)，即9月達(dá)到最大值。

4—6月為鄧恩桉完成花芽分化后開花數(shù)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(xì)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(guī)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(dá)到峰值，與4月和6月時的含量相比呈現(xiàn)激增狀態(tài)，此時3號和29號蒴果蒴蓋已經(jīng)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(shù)量與開花數(shù)量均最多，在生殖生長過程中需要大量的養(yǎng)分供應(yīng)；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(jié)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(guī)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(guī)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(xiàn)一致規(guī)律，不適于作為判斷鄧恩桉開花結(jié)實的指標(biāo)。

圖4 開花與不開花植株類胡蘿卜素含量的變化規(guī)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(jié)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(jīng)實現(xiàn)了一定程度的積累，在開花結(jié)實期間呈逐步消耗降低的規(guī)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(guī)律Fig.5 Contents changes of reducing sugar,soluble sugar and starch in flowering and non-flowering plants

3 結(jié)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(yǎng)干物質(zhì)的積累，有效供應(yīng)主要“代謝庫”花的生殖生長需要，有效促進(jìn)株型的優(yōu)化和開花結(jié)實；其含量的變化是衡量植株生長狀況的重要生化指標(biāo)。通常情況下，葉綠素含量高時植株的營養(yǎng)生長旺盛，由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)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(jìn)入花芽分化和開花結(jié)實階段后，明顯降低，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均低于開花植株。營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化為生殖生長的能力較弱，是導(dǎo)致鄧恩桉某些植株未能正常開花結(jié)實的原因之一。

營養(yǎng)物質(zhì)的累積變化，是植株能否花芽分化與開花結(jié)實的重要因素。生殖生長過程中，大量內(nèi)含物從植物營養(yǎng)體細(xì)胞向生殖器官轉(zhuǎn)移[15]。為保證自身生長，葉片中的蛋白質(zhì)、氨基酸及糖分等含量增加。可溶性蛋白是植物細(xì)胞內(nèi)重要的營養(yǎng)物質(zhì)，同時也是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它的增加與積累能提高細(xì)胞的保水能力。隨著開花結(jié)實的進(jìn)程，植株體內(nèi)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(jié)實前的糖類物質(zhì)積累，對于花期的營養(yǎng)供應(yīng)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(yǎng)物質(zhì)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(zhì)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(jié)實是復(fù)雜的生理過程，營養(yǎng)物質(zhì)的積累是植物花芽分化和開花結(jié)實的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)元素直接或間接地參與了內(nèi)源激素的生成及激素間的平衡。本文僅研究了開花結(jié)實期間的無性系營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)，未來需要開展內(nèi)源激素動態(tài)變化及其與營養(yǎng)物質(zhì)含量間關(guān)系的研究，以期為鄧恩桉在廣西開花結(jié)實調(diào)控技術(shù)探索提供更多依據(jù)。