雜交杏李‘風味玫瑰’花芽分化過程及內源激素動態變化

莫文娟 張嘉嘉 楊紹彬 許 言 苑晨光 劉亞心

(1.中國林業科學研究院 華北林業實驗中心，北京 102300；2.康奈爾大學 綜合植物科學院，美國 紐約 14853；3.中國林業科學研究院 經濟林研究開發中心/經濟林種質創新與利用國家林業和草原局重點實驗室，鄭州 450003；4.河南農業大學 林學院, 鄭州 450002)

雜交杏李‘風味玫瑰’(Prunusdomestica×armeniaca‘Fegnweimeigui’) 為杏與李種間雜交新品種，是中國林科院經濟林研究開發中心于2000年從美國引進的7 個杏李品種之一，其果實擁有濃郁的玫瑰花香味?！L味玫瑰’不僅具有優良的品質、艷麗的色澤、獨特的風味，而且在抗寒、抗旱、抗病蟲害等方面也表現優異[2]。但‘風味玫瑰’開花早易受低溫傷害[3-4],自交不親和性較嚴重[4],與授粉品種花期不遇，從而導致其坐果率低，產量不高且不穩定。因此，通過花期調控推遲‘風味玫瑰’開花時間的，使授粉品種授粉時期相遇，是從根本上解決‘風味玫瑰’低產的有效途徑之一。

花芽分化與生產密切相關，直接影響果樹開花的數量、質量及坐果率，也與果樹大小年結果及果實品質緊密相關[5]。因此，掌握花芽分化規律對調控花期、提高開花質量具有重要的指導意義[6-7]。目前關于杏、李花芽分化的研究主要集中在花芽分化時期的確定[8-9]。魏雅君等[10]研究發現，杏李品種‘風味皇后’、‘恐龍蛋’、‘味帝’引種新疆后花芽分化始于6 月下旬，分化盛期集中在7 月上旬至10 月上旬。然而關于雜交杏李‘風味玫瑰’花芽分化的情況卻尚未見報道。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以中國林業科學研究院經濟林研究開發中心原陽試驗基地(34°55′18″～34°56′27″ N，113°46′14″～113°47′35″ E)6 年生‘風味玫瑰’杏李為試驗材料(株行距3 m×4 m，樹高2.0～2.5 m)，選擇長勢良好的3 株樹，于樹體外圍東南西北4 個方向進行采集，采集時間從2017年6月初開始，每隔10 d采樣1 次，于2017年11月底結束。將采集的花芽枝條，切取中間花芽，一部分用FAA固定，用于常規石蠟切片制作；另一部分用液氮速凍，-80 ℃冰箱保存，用于內源激素的測定。

1.2 試驗方法

1.2.1花芽分化解剖觀察

參照帥煥麗等[25]的改良石蠟切片方法，固定液固定24 h后轉入70%乙醇中，4 ℃冰箱保存備用。選取10個樣品用于制作常規石蠟切片，經過乙醇逐級脫水、二甲苯透明、浸蠟、包埋后用石蠟切片機切片，厚度為8～12 μm，使用番紅-固綠二重染色，中性樹脂封片，最后用OlympusBX-51光學顯微鏡觀察、拍照。

1.2.2內源激素的提取與純化

冷凍花芽材料液氮研磨成粉末后，精準稱取0.50 g，經10 倍體積乙腈溶液提取、純化、氮氣吹干，定容至200 μL，采用HPLC-MS/MS液質聯用法測定IAA、GA3、ABA和MeJA含量，每個時期3 次生物學重復。

液相色譜儀：安捷倫1290；poroshell120SB-C18色譜柱(150.0 mm×2.1 mm，2.7 μm)；柱溫30 ℃；進樣量2 μL；流速0.3 mL/min；流動相A：甲醇/0.1%甲酸；流動相B：水/0.1%甲酸；梯度洗脫程序：0～1.0 min，20%A；1.0～9.0 min，20%～80%A；9.0～10.0 min，80%A；10.0-10.1 min，80%～20%A；10.1～15.0 min，20%A。質譜儀：AB公司Qtrap6500；質譜條件：電離方式：ESI正負離子模式分別監測；氣簾氣：15 psi；噴霧電壓：+4 500 V，4 000 V；霧化氣壓力：65 psi；輔助氣壓力：70 psi；霧化溫度：400 ℃；掃描方式：多反應監測。

1.3 數據處理

采用SPSS 20.0對數據進行單因素方差分析、Duncan多重檢驗和主成分分析、Excel 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 ‘風味玫瑰’花芽形態分化時期及特征

‘風味玫瑰’花芽形態分化的觀察結果見圖1。由圖1可知：‘風味玫瑰’在7 月上旬花芽仍未開始分化，花芽內部的原基生長點呈現出尖尖的狹小的形態，生長點頂部整齊有序地排列著小小的分化原基分生細胞，整體呈圓錐形，外部包裹著緊實的鱗片(圖1(a))；‘風味玫瑰’在7 月中旬花芽已進入花原基分化前期，生長點開始稍微凸起且細胞開始不斷膨大，縱切面呈半圓狀，圍繞生長點的芽鱗片也不斷向外擴松(圖1(b))；隨著生長點繼續隆起，細胞不斷伸長，直到頂端變得趨于平滑，花原基分化完成(圖1(c))；‘風味玫瑰’在8 月中旬花芽已進入萼片原基分化期，生長點開始縱向變平滑，在頂端中心部位相對凹入，四周的細胞不斷增大變長并逐漸分化，產生突起的花萼原基(圖1(d))；‘風味玫瑰’在9 月下旬花芽已進入花瓣原基分化期，突起的花萼原基，開始向內彎曲并生長發育，形成內部萼片原基；伸長的萼片原基發育一段時間后，在內側逐漸產生新一輪的突起，稱之為花瓣原基(圖1(e))；表示的是‘風味玫瑰’在10 月下旬花芽已進入雄蕊原基分化期，芽體整體增大，內部的鱗片逐漸露出頂端，花芽內部的花瓣原基繼續生長發育，在原基內側又產生了多個新的突起，進而分化出雄蕊原基(圖1(f))；雌蕊原基與雄蕊原基分化時間基本一致，在花芽原基內側的突起雄蕊原基，繼續分化生長時，花芽原始體內部平坦的中心部位也產生一個新的突起，即為雌蕊原基(圖1(g))；隨著雌蕊原基不斷伸長生長，出現了子房(圖1(h))；此外，也會出現1個花芽內有2個花原基的情況(圖1(i))。

(a)未分化期; (b)花原基分化前期; (c)花原基分化后期; (d)萼片原基分化期; (e)花瓣原基分化期; (f)雄蕊原基分化期; (g)雌蕊原基分化期(無子房); (h)雌蕊原基分化期(有子房); (i)1花芽內2個花原基。GC, 生長點; CP, 花萼原基; PE, 花瓣原基; SP, 雄蕊原基; PP, 雌蕊原基; O, 子房。(a) Pre-differentiation stage; (b) The early stage of floral primordial differentiation; (c) The late stage of floral primordial differentiation; (d) Sepal primordial differentiation stage; (e) Petal primordial differentiation stage; (f) Stamen primordial differentiation stage; (g) Pistil primordial differentiation stage (without ovary); (h) Pistil primordial differentiation stage (with ovary); (i) Two floral primordial in a flower bud.GC, growing tip; CP, calyx primordium; PE, petal primordial; SP, stamen primordial; PP, pistil primordium; O, ovary.圖1 ‘風味玫瑰’杏李花芽分化不同時期的形態特征Fig.1 Morphological characteristics in different periods of flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.2 花芽分化過程中4種內源激素含量的變化

對‘風味玫瑰’花芽分化過程中4 種內源激素含量進行分析，結果見圖2?；ㄑ糠只^程中IAA含量變化范圍為0.39～1.00 ng/g，呈先下降后保持平穩的趨勢，在花原基分化初期達到最高值(1.00 ng/g)，且與其他分化時期差異顯著，是雌雄蕊分化期的2.56 倍；花芽分化過程中ABA含量變化范圍為53.51～402.42 ng/g，表現為先上升后下降再急劇上升的趨勢，在雌雄蕊原基分化期達到最高值(402.42 ng/g)，顯著高于其他分化時期，是花芽分化前期的7.52 倍；花芽分化過程中GA3含量變化范圍為0.02～1.30 ng/g，總體上呈現“降-升-降”的變化趨勢，在花瓣原基分化期達到最高值(1.30 ng/g)，且與其他分化時期差異顯著，是萼片原基分化期和雌雄蕊分化期的65.00 倍；花芽分化過程中MeJA含量變化范圍為0.14～2.06 ng/g，總體上呈現逐漸下降的趨勢，在花原基分化初期達到最高值(2.06 ng/g)，顯著高于其他分化時期，是花瓣原基分化期的14.71 倍。

不同字母表示在P<0.05水平差異顯著。下同。Different letters indicate significant differences at P<0.05 level. The same below.圖2 ‘風味玫瑰’花芽分化過程中4 種內源激素含量變化Fig.2 Changes of four endogenous hormone contents during flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.3 花芽分化過程中4種內源激素比值的變化

對‘風味玫瑰’杏李花芽分化過程中4 種內源激素比值進行分析，結果見圖3?；ㄑ糠只^程中mABA/mGA3比值變化范圍為76.57～1 7005.66，呈先緩慢上升后急速下降再急劇上升的趨勢，在雌雄蕊分化期達到最高值(17005.56)，且與其他分化時期差異顯著顯，是花瓣原基分化期的222.09 倍；花芽分化過程中mABA/mMeJA比值變化范圍為26.901～2 092.07，呈逐漸上升的趨勢，在雌雄蕊原基分化期達到最高值(2 092.07)，顯著高于其他分化時期，是花芽分化前期的77.77 倍，說明mABA/mMeJA比值增大有利于花芽分化；花芽分化過程中mABA/mIAA+MeJA比值變化范圍為17.94～803.11，表現為先保持平穩后急速上升的趨勢，在雌雄蕊原基分化期達到最高值(803.11)，且與其他分化時期差異顯著顯，是花芽分化前期的44.77 倍，說明在分化后期ABA含量的增加有利于花芽進入休眠狀態；花芽分化過程中mIAA+MeJA/mGA3比值變化范圍為0.56～47.99，總體上呈現先緩慢上升后急速下降再急劇上升的趨勢，在萼片原基分化期達到最高值(47.99)，顯著高于其他分化時期，是花瓣原基分化期的85.70 倍。

圖3 ‘風味玫瑰’花芽分化過程中4 種內源激素質量比變化Fig.3 Changes of four endogenous hormone ratios during flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.4 花芽分化過程中4種內源激素的主成分分析

對‘風味玫瑰’花芽分化過程中4種內源激素進行主成分分析, 前2個成分的累計貢獻率高達91.089%, 其中成分1主要代表IAA、MeJA和ABA；成分2主要代表GA3和ABA。因此，以成分1為橫坐標，成分2為縱坐標進行散點分析結果見圖4。由圖4可知：橫坐標值越大， IAA和MeJA含量越高，ABA含量越低；縱坐標值越大， GA3含量越高，ABA含量越低；在整個花芽分化過程中花原基分化前期IAA、MeJA處于較高水平，ABA處于較低水平，說明低含量的IAA、MeJA和高含量的ABA有利于花芽的分化；花原基分化后期和萼片原基分化期IAA、MeJA含量迅速下降，GA3含量也相應降低；進入花瓣原基分化期，GA3含量急劇升高，IAA、MeJA和ABA含量均保持較低水平，推測GA3的急劇升高可能與杏李花芽性別分化有關；在雌雄蕊原基分化期，ABA含量急劇升高、GA3含量急劇下降、IAA、MeJA含量繼續降低保持較低水平，完成雌雄蕊分化后花芽進入了休眠期。

(a)花原基分化前期; (b)花原基分化后期; (c)萼片原基分化期; (d)花瓣原基分化期; (e)雌雄蕊原基分化期。(a) The early stage of floral primordial differentiation; (b) The late stage of floral primordial differentiation; (c) Sepal primordial differentiation stage; (d) Petal primordial differentiation stage; (e) Pistil & Stamen primordial differentiation stage.圖4 ‘風味玫瑰’花芽分化分化過程中內源激素水平散點圖Fig.4 Scatterplot for endogenous hormone levels during flower bud differentiation in Prunus domestica× armeniaca ‘Fengweimeigui’

3 討論與結論

花芽分化過程大致可分為5 個時期，即：分化初期、萼片分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期和雌蕊分化期[26]。杏李‘風味玫瑰’花芽分化進程完全符合，且與杏[8]、李[9]研究結果基本相同。本研究發現，杏李‘風味玫瑰’在7月中下旬開始分化，10月下旬分化完成進入休眠期，與杏李在新疆地區分化開始時間不同，但分化花芽分化所需時間長度基本相同[10]，與仁用杏‘優一’花芽分化開始時間吻合[10]，推測可能與生長環境和地理氣候有關。

本研究表明‘風味玫瑰’杏李花芽分化進程可分為未分化期、花原基分化期(前期和后期)、萼片原基分化期、花瓣原基分化期以及雌雄蕊原基分化期，花芽于7 月中旬開始分化，持續到10 月下旬。在花芽分化過程中IAA和MeJA含量均在花原基分化初期達到最高值，GA3含量在花瓣原基分化期達到最高值，而ABA含量則在雌雄蕊原基分化期達到最高值。此外，ABA在整個分化進程中一直保持較高含量，IAA、GA3、MeJA含量則相對較低，且mABA/mMeJA比值和mABA/mGA3比值也處于較高水平。本研究為進一步研究外施植物激素對花期花質的影響提供理論依據。