山地竹葉花椒不同海拔不同類型枝條花芽分化差異

申顯當，蒙進芳，2，石卓功，2

（1.西南地區生物多樣性保育國家林業和草原局重點實驗室·西南林業大學 昆明 650224；2.西南林業大學林學院 昆明 650224）

竹葉花椒（Zanthoxylum armatumDC.）因葉子形似竹葉一般細小而狹長被叫做竹葉花椒，而采摘時果實呈綠色往往又被俗稱為青花椒，果實完全成熟后仍然是紫紅色。竹葉花椒屬蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum）植物，樹高3～5 m[1]，是中國、印度和尼泊爾等國家的重要經濟作物和藥用植物。竹葉花椒與花椒（Zanthoxylum bungeanum）、青花椒（Zanthoxylum schinifolium）構成花椒屬重要的調味料[2-4]。

目前對竹葉花椒的研究主要集中在栽培技術[5-7]、化學成分[8-11]及植物生理[12-14]等幾個方面；有關花芽分化相關研究較少，對花芽形態分化期的劃分比較混亂。常劍文[15]首次將竹葉花椒花芽分化劃分為6 個分化期，并確定了各分化階段的起止時間；胡梅等[16]采用冰凍切片技術探究了竹葉花椒花芽分化規律及芽的結構；申顯當等[17]研究了不同采收修剪方式下竹葉花椒花芽形態分化與結構特征；桂慧穎[18]根據花芽發育形態將漢源葡萄青椒花芽分化分為6 個時期；杜晉城等[19]研究了花椒在不同海拔的生態適應性，表明花椒產量與海拔呈正相關。

竹葉花椒適生能力強，投產早，見效快，發展竹葉花椒是促使農戶增收的有效途徑，對鄉村振興具有重大的意義，可因地制宜進行適當的推廣。在云南昭通地區竹葉花椒普遍采用換枝結椒修剪技術[20]，果實采收后留下的樁頭潛伏芽萌發新梢，作為來年結果母枝。在新梢生長過程中，往往容易出現枝梢徒長旺長、花芽分化質量差等問題。筆者通過研究不同海拔和不同類型枝條的竹葉花椒花芽外部形態，掌握竹葉花椒不同類型枝梢花芽分化的時間和規律，為云南山地竹葉花椒的栽培提供有價值的參考，實現竹葉花椒優質高產。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為云南省昭通市大關縣花椒產區栽培的竹葉花椒，品種名為九葉青，購買于云南省昭通市。

1.2 方法

顯微石蠟切片試驗于2021 年11 月至2022 年6 月在西南林業大學西南地區生物多樣性保育國家林業和草原局重點實驗室內進行。

1.2.1 樣地和樣枝選擇 樣地設置在大關縣天星鎮海拔600、800、1200 m 以及壽山鎮1000 m 處，共4 塊樣地，每塊樣地竹葉花椒面積0.2 hm2。2021 年11 月在樣地上進行掛牌標記以供采樣；試驗采用隨機區組設計，單株小區，3 次重復，即每個海拔梯度3 株樣株，試驗用樣共12 株。

樣枝選擇：每一海拔高度每個樣株取2 種枝梢，枝頭新梢和樁頭新梢，枝頭新梢為春季從前一年生枝頂端產生的新梢，樁頭新梢為留樁采收后從樁頭產生的新梢，每種新梢取2 枝。枝條位于樹冠中部的東南方向，枝梢長度為80 cm 左右。

1.2.2 采芽與固定 在枝梢第6～10 節位上采芽；從11 月上旬開始采芽，每隔30 d 進行采芽1 次，每次每個樣枝采1 個芽，共采芽4 次，即第1 次采第6節位上的芽，第2 次采第7 節位上的芽。每次每個芽樣共計6 個重復，采集到的芽立即放入70%FPA固定液（甲醛、丙酸、70%乙醇體積比1∶1∶18）中，帶回實驗室置于4 ℃冰箱內保存，供顯微切片使用。

1.2.3 顯微石蠟切片 采用常規的石蠟切片法制片，試驗流程包括：取材、解剖處理、切片、顯微鏡觀測拍照等一系列步驟，參照李華良等[21]、熊利權[22]石蠟切片制作方法。花芽切片在Axio Vision 系統下觀察、拍照。

2 結果與分析

2.1 竹葉花椒不同分化階段的顯微特征

竹葉花椒花芽形態分化期分為分化前期、花序軸分化期、花蕾分化期、花被分化期及雌蕊分化期。

分化前期，花芽內可見生長點、幼葉和幼葉原基，未見花序軸和花器官（圖1）。生長點分生組織表面略隆起，表明不久就將開始產生花序軸。

圖1 竹葉花椒未分化期顯微解剖結構Fig.1 The microanatomical structure of Zanthoxylum armatum DC.at pre-differentiation period

花序軸分化期，花芽內可見復葉原基和花序原基。未觀察到花蕾原基，花芽內生長點分生組織繼續向上伸長，頂端向上凸起，可觀察到凸起的小泡（圖2-A）。生長點四周分生組織略微出現球狀凸起，表明不久就將開始產生花蕾原基。

圖2 竹葉花椒各分化期顯微解剖結構Fig.2 The microanatomical structure of Zanthoxylum armatum DC.at each differentiation period

花蕾分化期，生長點周圍球狀凸起變大，隨著花序軸的向上伸長，花芽內出現的花蕾原基逐漸分離，頂端花蕾原基比較平（圖2-B）。頂端花蕾原基逐漸向上分化，表明不久就將開始產生花被原基。

花被分化期，頂端花蕾原基持續向上分化，明顯可見由邊緣向內側彎曲呈拱形的花被原基（圖2-C）。

雌蕊分化期，隨著花被原基的進一步分化，花蕾原基和花被原基間突起變平滑，可見子房原基，子房原基的進一步分化，芽內柱狀的柱頭原基也明顯可見（圖2-D）。

2.2 竹葉花椒不同海拔和不同類型枝條花芽的顯微特征

如圖3 所示，在同一分化期（花被分化期），海拔600 m 和800 m 處所分化的花被原基數量更多，花芽分化質量好；海拔1200 m 處分化的花被原基數量少，個體小，分化質量差。

圖3 竹葉花椒各海拔處花被分化期顯微解剖結構Fig.3 The microanatomical structure of Zanthoxylum armatum DC.of different altitudes at perianth differentiation period

對同一海拔處的枝頭新梢和樁頭新梢花芽發育進度進行比較，如圖4 所示，11 月上旬，海拔600 m處竹葉花椒枝頭新梢已進入花蕾分化期，少數處于花序軸分化期，而樁頭新梢則仍處于花序軸分化期。

圖4 11 月上旬竹葉花椒枝頭新梢（左）和樁頭新梢（右）顯微解剖結構Fig.4 The microanatomical structure of branch-headed neophytes（left）and pile-headed neophytes（right）of Zanthoxylum armatum DC.in early November

對海拔600 m 處枝頭新梢和樁頭新梢12 月上旬花芽發育進度進行比較，如圖5 所示，海拔600 m處竹葉花椒枝頭新梢已進入花被分化期，而樁頭新梢則處于花蕾分化期，少量開始出現花被分化。

圖5 12 月上旬竹葉花椒枝頭新梢（左）和樁頭新梢（右）顯微解剖結構Fig.5 The microanatomical structure of branch-headed neophytes（left）and pile-headed neophytes（right）of Zanthoxylum armatum DC.in early December

對海拔600 m 處枝頭新梢和樁頭新梢翌年1 月花芽發育進度進行比較，如圖6 所示，1 月上旬，海拔600 m 處竹葉花椒枝頭新梢進入雌蕊分化期前期，能觀察到子房原基，未見柱頭原基，而樁頭新梢則處于雌蕊分化期，能看見明顯的柱頭原基。

圖6 1 月上旬竹葉花椒枝頭新梢（左）和樁頭新梢（右）顯微解剖結構Fig.6 The microanatomical structure of branch-headed neophytes（left）and pile-headed neophytes（right）of Zanthoxylum armatum DC.in early January

對同一海拔處同一分化期下的枝頭新梢和樁頭新梢分化出的花蕾原基進行比較，如圖7 所示，海拔600 m 處竹葉花椒枝頭新梢花蕾分化期所分化出的花蕾原基較多，整個芽體較飽滿膨大；樁頭新梢分化出的花蕾原基數量少，芽體瘦小。

對海拔1000 m 處竹葉花椒花被分化期2 種枝梢分化出花被原基進行比較，如圖8 所示，海拔1000 m 處枝頭新梢分化出的花被原基數量少，樁頭新梢分化出的花被原基更多更大，花芽芽體比較飽滿。

圖8 1000 m 處竹葉花椒花被分化期枝頭新梢（左）和樁頭新梢（右）顯微解剖結構Fig.8 The microanatomical structure of branch-headed neophytes（left）and pile-headed neophytes（right）of Zanthoxylum armatum DC.of 1000 meters at perianth differentiation period

上述觀察表明，在同一海拔處，竹葉花椒枝頭新梢分化早，分化進程慢；樁頭新梢分化起始時間晚，但分化進程快。海拔600 m 處，竹葉花椒枝頭新梢10 月下旬開始分化，翌年1 月上中旬結束分化；樁頭新梢11 月上旬開始分化，翌年1 月上旬結束分化；樁頭新梢整個分化階段持續時間比枝頭新梢短約20 d。大關縣竹葉花椒低海拔處枝頭新梢分化出的花蕾原基比樁頭新梢分化出的花蕾原基更多更大；高海拔處樁頭新梢分化出的花被原基比枝頭新梢分化出的花被原基更多更大；不同海拔處不同枝梢花芽分化有差異，在竹葉花椒栽培管理中，高海拔處可適量培育樁頭新梢作為結果母枝，從而提高花芽分化質量與花椒產量。

根據花芽采集日期及顯微石蠟切片結果，得出不同海拔處不同類型枝梢各分化期出現的時間（表1）。

表1 不同海拔高度不同類型枝梢分化期出現的時間Table 1 The time of different types of shoot differentiation at different elevations

由表1 可看出，大關縣海拔600 m 處竹葉花椒花芽分化進程明顯早于海拔800、1000、1200 m 處，同一小區域氣候條件下，低海拔處的竹葉花椒花芽分化比高海拔處早；而海拔梯度效應的實質就是氣溫與降水的差異，大關縣低海拔處花椒處于干熱河谷流域，枝梢抽生較旺盛，花芽分化較高海拔處早。通過對比可看出，600 和800 m 低海拔處的竹葉花椒花芽整體分化進程較早，而高海拔處分化進程較晚，分化持續周期長。

3 討論與結論

海拔影響植物的分布，隨著海拔的升高，氣溫在逐漸下降[23-24]；不同海拔處花椒花芽分化時間和進程不同，低海拔處分化早，分化周期短；高海拔處則分化得晚且分化周期長。同一海拔處不同類型枝條花芽分化進程也有差異，枝頭新梢分化早，分化進程慢；樁頭新梢分化晚，但分化進程快。

因缺少完整物候期的數據支撐，僅從試驗結果推測，大關縣的竹葉花椒在600 m 左右的海拔處分化進程較早，海拔600 及800 m 處的花椒處于干熱河谷流域，果實采收后，利用樁頭上新萌發的樁頭新梢作為結果母枝，由于光照條件好，竹葉花椒新梢生長旺盛，容易出現新梢旺長，應適當保留部分枝頭新梢，抑制樁頭新梢的旺長；而1000 m 及其以上的高海拔地帶，水肥條件較好的椒林，枝頭新梢生長旺盛，易抽生二次枝，因此應多留樁頭新梢，提高花芽分化質量。在大關縣水肥條件較差的椒林，樁頭新梢萌發較弱，應多保留枝頭新梢。此外，無論保留枝頭新梢或是樁頭新梢，在枝條生長迅速時應調整好樹勢，及時剪除病蟲枝及瘦弱枝，調節樹體營養平衡，為花芽分化提供有利條件。針對不同海拔處不同枝條類型的花芽分化質量差的問題，控梢能有效抑制枝條徒長，今后應進一步研究控梢技術對新梢花芽分化的影響，從而更好地指導花椒的生產。

顯微石蠟切片法在很多制片選擇上都是首選，通過一系列操作處理將材料制成永久切片，迄今為止，是植物學研究中最常用的方法[25]。王曉玲等[26]通過石蠟切片觀察大白菜花蕾不同長度時的花藥發育，王佳豪等[27]通過石蠟切片研究羊角脆甜瓜果皮細胞形態及色素的分布。盡管石蠟切片下各發育形態清晰可見，但同時石蠟切片也容易造成細胞質收縮、細胞變形、組織破裂。隨著新的儀器和技術不斷出現，若條件允許，可采用冰凍切片法對該試驗進行更加深入的研究。李建霞等[28]對比研究了石蠟切片與冰凍切片2 種技術，得出了各自的適用范圍及對象。此外，從胡梅等[16]對竹葉花椒花芽分化的研究中可以看出，冰凍切片在竹葉花椒花芽的制片上是有效可行的。

綜上所述，在同一海拔處云南大關竹葉花椒枝頭新梢分化早但分化進程慢，樁頭新梢分化晚但分化進程快。不同海拔處花椒花芽分化時間和進程不同，低海拔處分化早，分化周期短；高海拔處則分化得晚且分化周期長。利用不同的生態環境條件，選擇合適的新梢類型留作結果母枝，在水肥條件差的椒林宜多留枝頭新梢，而在水肥條件好的椒林則宜多留樁頭新梢，從而提高花芽分化質量與花椒產量。