棗不同品種花發育時間節律比較

孟憲巍，韓 露，屈英月，馬志航，王璐瑤，郁鳳嬌，趙 錦，劉孟軍

（河北農業大學 a.園藝學院；b.中國棗研究中心；c.生命科學學院，河北 保定 071000）

開花是高等植物生活史中的一個質變過程，是生殖發育最重要的標志。花芽分化是花發育過程中最關鍵的階段，是復雜的形態建成和生理生化過程[1]。花發育與育種和栽培均密切相關，掌握花發育規律對提高果樹育種效率及科學調控花期和產量等具有重要意義。不同種類果樹花的發育各有特點。如蘋果和梨屬于難成花果樹，不但童期長，而且花芽分化歷時長，從花芽分化到花發育完成的整個過程需跨年度進行[2-4]。葡萄屬于易成花樹種，其夏芽當年形成、當年萌發生長為副梢，但其冬花芽分化慢，整個過程長達1 a 左右，翌年開花[5]。

棗樹Ziziphus jujuba是我國原產特色果樹，其花芽分化和花發育與其他果樹顯著不同，具有分化速度快，當年分化、當年開花的特點[6]。我國棗樹品種數量達800 多，品種間成熟期最多相差近2 個月[7]。關于棗樹的花芽分化、單花發育以及單花開放過程的研究均有報道[6,8-12]，鮮見關于棗花發育全過程及不同成熟期品種花發育各階段時間節律比較觀察的研究報道。本研究中以極早熟、中熟和極晚熟品種為試材，對其從花芽分化到開花的整個花發育過程進行了形態學和組織學比較觀察，并重點分析了不同成熟期棗品種及同一品種不同枝齡枝條上棗花發育時間節律的差異，以期為揭示棗花發育機制及雜交育種和花期調控等提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省保定市河北農業大學標本園（115°49′E，38°82′N）。該地區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干燥多風，夏季炎熱多雨，多年平均氣溫13.4 ℃，年平均日照2 511.0 h，年平均降水量498.9 mm，年平均蒸發量1 430.5 mm， 無霜期165 d。

1.2 試 材

供試棗品種為極早熟的‘月光’（8月下旬—9月初成熟）、中熟的‘京棗39’（9月下旬成熟）和極晚熟的‘冬棗’（10月上中旬成熟），均為10年生成齡樹，管理水平一致。

1.3 試驗方法

1.3.1 花芽分化觀察

2016年，每品種均選取3 株長勢一致的供試樹，自多年生結果母枝（棗股）剛剛萌動（肉眼可見萌發點）起，即4月5日，每天切取樹冠外圍新萌生的結果枝（棗吊）。3 個品種的結果枝均采自3 ～5年生二次枝，‘冬棗’還選取了當年生二次枝上的結果枝。整個觀察期間分別在結果枝長至0.5 和1.0 ～10.0 mm（以0.2 mm 為間隔）時進行切取，每個時期每品種切取9 個結果枝。將采集的棗吊在FAA 固定液中進行固定。參照廖秋萍等[13]、馮麗云等[14]、袁德義等[15]和王湘南等[16]的方法，將固封后自然風干的石蠟切片置于蔡司光學顯微鏡下觀察，使用ZEN 萬能成像系統照相。

1.3.2 花蕾發育與單花開放過程觀察

自零級花現蕾至單花開放，連續采取不同大小的零級花蕾（直徑范圍500 ～2 500 μm），置于XTJ-4400 體視顯微鏡下觀察花蕾形態變化，使用CAM-MA 成像軟件進行拍照。

自零級花開放（裂蕾）至開放結束，對不同開放階段的零級花進行連續觀察，記錄時間，在XTJ-4400 體視顯微鏡下觀察棗單花開放的過程，使用CAM-MA 成像軟件進行拍照。

2 結果與分析

2.1 棗不同品種的成花過程及其時間節律

2.1.1 花芽分化過程及其時間節律

棗樹花芽分化與結果枝萌發生長同時進行。不同品種的結果母枝均于4月5日左右萌芽，第1 周各品種的結果枝生長均較緩慢。光學顯微鏡切片觀察結果表明，‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’3 個品種的花芽分化過程包括未分化期、分化初期、萼片期、花瓣期、雄蕊期和雌蕊期6 個時期（圖1）。

圖1 棗花芽分化過程Fig.1 Flower bud differentiation process of Chinese jujube

不同品種間花芽分化的速度存在明顯差異。各品種多年生枝條上單花花芽分化不同階段的顯微解剖特點、時間節律及其結果枝生長情況如下。

1）未分化期：自結果枝萌發至長度達 0.5 mm 前，3 個品種均處于未分化期。葉腋兩側出現2 枚苞片，在顯微鏡下尚觀察不到明顯凸起的頂端分生組織。花芽原始體出現后，生長點凸起呈尖圓形。

2）分化初期：‘月光’‘京棗39’結果枝長至0.5 mm 左右時，由未分化期轉向分化初期，該時期持續時長較短，‘月光’僅需1 ～2 h，‘京棗39’需2 ～3 h；‘冬棗’在結果枝長至 2.0 mm 左右時，進入分化初期，由未分化期轉向分化初期需2 ～8 h。進入分化初期后，在顯微鏡下可觀察到花芽原始體頂部由尖圓形逐漸變平，形成花原基，標志著花芽分化的開始。

3）萼片期：該時期品種間差異增大。‘月光’結果枝長度1.0 mm 左右時進入萼片期，由分化初期發育至萼片期，僅需2 ～4 h；‘京棗39’在結果枝達1.5 mm 左右時，花芽分化進入萼片期，分化時長需1 d 左右；‘冬棗’在結果枝生長至 4 mm 左右時，由分化初期進入萼片期，歷時1.5 ～ 2.0 d。進入該時期后花原基生長迅速，在顯微鏡下可觀察到外部苞片松動，頂部平坦，兩側出現凸起，形成萼片原基。當兩側凸起長至一定長度后進入下一時期。

4）花瓣期：由萼片期向花瓣期分化歷時相對較長。‘月光’結果枝生長至5.0 mm 左右時進入花瓣期，分化時長約需6 d；‘京棗39’結果枝長度在7.0 mm 左右，進入花瓣期，需7 d 左右。‘冬棗’結果枝長度達8.6 mm 左右，進入花瓣期，分化歷時長達7 d 左右。該時期的組織形態表現為上部向內微彎，下部內側變寬，在萼片兩側基部形成凸起，即花瓣原基，花瓣原基不斷生長分化，最后形成花瓣。

5）雄蕊期：結果枝長度達9 mm 左右時，‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’均由花瓣期分化至雄蕊期，‘月光’歷時1 ～2 d，‘京棗39’歷時約2 d，‘冬棗’歷時約2 d。

6）雌蕊期：結果枝長度達10 mm 左右時，進入雌蕊期，由雄蕊期向雌蕊期分化‘月光’需8 ～ 10 h，‘京棗39’需8 ～12 h；‘冬棗’需8 ～13 h。 顯微鏡下觀察到花原基繼續生長，在中心部位凹陷處形成2 個新生凸起，即雌蕊原基，此凸起為二裂柱頭的雛形。在外觀形態上，葉腋間已經明顯出現肉眼可見的花蕾。

棗的單花花芽完成分化歷時長短因品種而異。總體來看，果實成熟越晚的品種，其花芽分化歷時越長，并主要體現在花芽分化的萼片期和花瓣期。極早熟品種‘月光’完成花芽分化歷時8 d 左右，中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’完成花芽分化分別約歷時10、12 d。

2.1.2 花蕾發育過程及其時間節律

棗單花花蕾形態發育初始階段的花蕾橫徑達150 ～200 μm。依據花蕾外形特征的變化，將花蕾 形態發育分為5 個階段：顯蕾期、現序期、蕾扁期、蕾胖期、蕾黃期[17]。‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’3 個不同成熟期品種的花蕾形態發育規律基本一致（圖2），但完成花蕾形態發育的時間節律略有不同。極早熟品種‘月光’、中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’多年生結果母枝抽生的結果枝上零級花蕾的形態發育歷時分別約為26 d （4月15日—5月11日）、28 d（4月15日— 5月13日）和34 d（4月17日—5月21日）[17]。

圖2 棗花蕾發育過程Fig.2 Flower bud developmental process of Chinese jujube

1）顯蕾期：4月15日，‘月光’‘京棗39’多年生棗頭上的結果枝生長至1.8 cm 左右時，第3 片 葉的葉腋間明顯可見綠色的花蕾；4月17日，‘冬棗’葉腋間現蕾。該時期花蕾橫徑為200 ～400 μm。 剝離結果枝葉腋間嫩葉，可見幼蕾呈圓球狀。

2）現序期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于4月19日、4月19日、4月21日進入現序期。當零級花蕾橫徑達700 ～800 μm 時，出現花序。零級花蕾相鄰萼片之間形成放射狀溝紋，蕾頂凹陷，蕾柄增長，在花蕾基部先后出現一級、二級乃至更高級次花蕾，形成二歧聚傘花序。

3）蕾扁期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月5日、5月6日、5月11日進入蕾扁期。此時零級花蕾橫徑達2.6 mm 左右，外觀上明顯表現出由圓變扁。

4）蕾胖期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月9日、5月10日、5月16日進入蕾胖期。花蕾橫徑繼續生長，達3.0 mm 左右，花蕾頂部的凹洼變淺，花蕾內部出現空隙，花藥顏色逐漸加深，花絲長度維持在0.4 mm 以下，蜜盤為淺綠色。

5）蕾黃期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月11日、5月13日、5月21日進入蕾黃期。該時期花蕾橫徑達3.0 ～3.2 mm，花蕾綠色逐漸變淺，呈黃綠色或淺黃色，蜜盤呈淺黃色。該時期花絲仍未見伸長，花藥呈淺黃色。

2.1.3 單花開放過程及其時間節律

棗樹完成花芽分化和花蕾發育后，在適宜的環境條件下，即可進入單花開放階段。分別于5月14日、5月16日、5月23日觀察到‘月光’‘京棗39’‘冬棗’第1 朵單花開放。不同品種的棗單花開放均可分為7 個時期，即蕾裂期、初開期、萼片展平期、花瓣雄蕊分離期、花瓣展平期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期，單花開放過程如圖3所示。

圖3 棗單花開放過程Fig.3 The flower opening process of different cultivar of Chinese jujube

1）蕾裂期：花蕾頂部放射狀的溝狀紋出現裂縫，相互連接的萼片分離開，可隱約看到花絲、花柱和蜜盤。該時期花蕾的內部結構較蕾黃期無明顯變化。‘月光’‘京棗39’‘冬棗’的蕾裂時間在不同花蕾及不同日期間存在差異，但大多出現在11:00—14:30，均屬于日開型。

2）初開期：萼片完全分離，略微向上張開，但尚未展平，雄蕊與花瓣抱合，花絲伸長，蜜盤顏色變淺，呈淺黃色或橘黃色。不同花蕾從蕾裂期至初開期歷時長度不一致，大部分花蕾僅需1 ～ 2 h，個別花蕾歷時長達6 h。

3）萼片展平期：所有萼片展平，雄蕊變直但仍與花瓣抱合，柱頭分開呈倒“八”字形，此時柱頭分泌粘液，接受花粉的能力增強，蜜盤仍呈淺黃色或橘黃色并開始分泌蜜液。自初開期至萼片展平期歷時約10 h，歷時長短因品種而異。

4）花瓣雄蕊分離期：花瓣與雄蕊分離歷時較短，通常僅需幾秒。之后花瓣反轉，垂到萼片下方，花藥全部開裂，散落大量花粉，蜜盤仍有大量蜜液。

5）花瓣展平期：花瓣與雄蕊完全分離，花瓣展平，但花絲仍直立，蜜盤稍有褪色仍有蜜液。

6）雄蕊展平期：花絲與花瓣反展重合，花藥枯縮，呈黃褐色，有的呈灰褐色；蜜盤上汁液明顯減少，顏色變暗；柱頭分開角度變大，仍呈淺綠色。自花瓣展平期至雄蕊展平期，‘月光’歷時1.5 ～6.0 h，‘京棗39’歷時2.0 ～7.0 h，‘冬棗’歷時6.0 ～7.5 h。

7）雄蕊下垂期：柱頭開始出現萎縮現象，顏色變為灰褐色，花瓣與萼片開始凋零，蜜盤中蜜液消失。自雄蕊展平期至雄蕊下垂期歷時1 ～2 d。雄蕊下垂期后花可發育成果實，但大部分脫落。

3 個品種單花開放的時間節律基本一致，完成單花開放約2 d。自花芽分化至單花開放，‘月光’歷時約36 d；‘京棗39’歷時約41 d，‘冬棗’歷時約49 d。成熟期越晚的品種開花越晚。

2.2 ‘冬棗’不同枝齡結果枝的成花過程及其時間節律

‘冬棗’不同枝齡（多年生與當年生枝條）結果枝上花發育過程中形態變化規律表現出高度一致性，但各發育階段的時間節律存在顯著差異，‘冬棗’不同枝齡結果枝的成花進程見表1。由 表1 可知，‘冬棗’當年生枝條上單花完成花芽分化約需21 d，花蕾發育約持續35 d，單花開放持續 2 d 左右。多年生枝條上單花發育進程與當年生枝條相比明顯較快，呈現的顯著差異主要體現在花芽分化階段，當年生枝條上單花花芽分化持續時間較長。

表1 ‘冬棗’不同枝齡結果枝的成花進程Table 1 Flower formation process at shoots of different age in ‘Dongzao’ jujube

3 結論與討論

棗不同品種間花發育歷時存在顯著差異，主要體現在花芽分化和花蕾發育階段，單花開放階段的時間節律基本一致；極早熟品種‘月光’、中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’多年生枝條上的單花，自花芽分化至花開放分別約需36、41 和49 d；與多年生枝相比，當年生枝上花發育更加緩慢，‘冬棗’當年生枝條上單花自花芽分化至花開放約需60 d。

果樹花芽分化是由營養生長轉向生殖生長的一個極其復雜的過程，通常需要較長的時間，甚至要跨年度才能完成。已有研究結果表明，蘋果花芽開始分化一般集中在6月中下旬，單個花芽自開始分化至雌蕊期歷時因品種而異，其中‘祝光’和‘國光’蘋果歷時2 個多月，‘元帥’蘋果約需3 個月[18]。 梨花芽分化開始于頂葉充分長成后的第2 周，集中在5月末或6月初[19]，完成生理分化后在適宜條件下進入形態分化，然后進入冬季休眠期，越冬后花器官繼續發育成熟，實現開花[20]。核桃的芽原基絕大多數于5月下旬—6月下旬在母芽中出現，翌年3月鱗片開始分化，5月上旬雛梢開始分化，6月上旬停止分化，分化歷時長，雌花和雄花分化時間不同[21]。與大多數果樹不同，棗樹花芽分化速度快，無需跨年度進行，是研究快速成花木本果樹的極佳材料。通過研究棗不同品種花芽分化及花發育進程與時間節律，能夠實現成花過程樣品的精準采集，為研究棗樹獨特成花途徑的分子機制提供重要的理論指導[17]。關于棗樹快速成花的特性與大多數果樹成花特性的差異機制及成花慢果樹的分子改良技術值得深入研究。

不同品種棗花芽分化、花發育及單花開放存在一定程度的差異。曲澤洲等[6]對馬牙棗、婆棗、小棗和長小棗的花芽分化形態和歷時進行了研究，結果表明棗花芽當年分化，單花分化速度快，全樹分化歷時長。郭裕新等[8]詳細報道了棗單花芽發育的形態變化。王麗紅[9]對壺瓶棗棗吊和棗花芽分化過程的研究結果表明，花芽分化始于花原基，花原基由芽原基轉化而成，最早的花原基產生于發芽后生長至2 mm 的結果枝，單花花芽分化需1 周左右。賀蓉等[10]詳細報道了棗花芽形態分化和花器官構造。牛輝陵[11]以鮮食品種（‘七月鮮’）與制干品種（‘佳縣長棗’）為材料，對比了不同品種花芽分化各時期形態的差異。阿布都卡尤木·阿依麥提等[12]研究了新疆主栽品種‘灰棗’ ‘駿棗’的花芽分化與花發育規律。本研究中系統比較觀察了不同棗品種從花芽分化、花蕾發育到單花開放全過程各階段的形態演變及其發育過程的歷時。結果表明，極早熟品種‘月光’棗完成花芽分化僅需8 d 左右，中熟品種‘京棗39’需11 d 左右，極晚熟品種‘冬棗’需13 d 左右，‘冬 棗’多年生枝條上花芽分化進程顯著快于當年生枝條；除‘月光’棗外，‘京棗39’和‘冬棗’完成花芽分化的歷時明顯長于其他研究報道[6,8-9]。花芽分化的顯微解剖特點與Meng 等[17]的研究結果一致。可見，棗樹花發育與品種和枝條生長發育狀態等有關。實踐中觀察到，棗花發育的速度和品質與棗樹生長的地理位置、氣候情況及枝條營養狀況等密切相關，始花期和末花期發育花芽的品質較差，溫度過高或過低均不利于棗樹花芽分化。

本研究中還發現，在單花開放階段，3 個品種花發育的時間節律基本一致。不同成熟期棗品種花芽分化和花蕾發育各時期的形態特征雖然高度一致，但完成各時期的歷時有較大差別，3 個品種間的差異隨著花芽發育進程逐漸加大，且呈現成熟期越晚品種的花芽發育歷時越長的明顯趨勢。‘冬棗’不同枝齡結果枝上花的發育進程有顯著差異，多年生枝上的花完成發育歷時要顯著短于當年生新枝上的花，可能與當年生新枝自身營養生長與花芽發育間的營養競爭更加激烈有關。后續應進一步驗證和深入研究棗品種成熟期與花發育歷時的內在關系及分子機制。