果树落花落果机制研究进展

许培磊，韩先焱，李昌禹，张宝香，秦红艳，艾军

（中国农业科学院特产研究所，长春 130112）

果实的发育一般要经历坐果、生长和成熟三个阶段，坐果和种子生成是在受精过程中建立起来的，这个阶段胚珠和子房分别发育成种子和果实，以细胞分裂和母系与后代组织的协调发展为主要特征[1，2]。坐果阶段是果实发育过程中的一个重要阶段，所以，对坐果阶段的研究非常有意义，首先，负责坐果的分子和生化途径可能会对后期发展产生较大影响；其次，该阶段最大程度上决定果实和种子数量，果实大小和产量都取决于细胞数；最后，此阶段易受到内部和外部的胁迫，最容易影响果实和种子的发育而导致落花落果现象的发生[3]。

果树普遍存在落花落果现象，在葡萄、枣、杏、李子、樱桃、苹果等均有报道，严重的落花落果会造成产量和经济价值的下降，许多研究者报道了有关于葡萄的坐果率文章，在摘心[4]、药剂处理[5]、光照[6]、激素处理[7]、钙硼处理[8]等方面对提高坐果进行了探讨。在另一方面，不容忽视的是花序过多造成负载量过大也会影响果实的品质，有研究者在苹果[9]、猕猴桃[10]、桃[11]、柑橘[12]等果树上对疏花疏果进行了报道，结果显示，疏花疏果不仅能够提高果实品质，并能提高花序的坐果率。葡萄树若结果量超载，多余的花序不但消耗养分，影响果粒生长成熟，导致个别小果不能着色，果实品质下降，而且易造成树势早衰，影响下一年的花芽分化。因此，有必要通过合理的疏花疏果，使植株负载趋于合理，达到丰产、稳产和提高果实综合性状的目的。山葡萄小青粒约占果实的20%～30%，严重影响酿酒品质，是制约山葡萄产业发展的关键问题之一[13]。研究葡萄花序和幼果的脱落机制对于减少山葡萄小青粒具有重要的指导意义。

1 落果（落花）时期和分类

在果树生长发育过程中，由于树体内生理因素使花柄形成离层而引起果实脱落为生理落果。果树生理落果可以分为三个时期，前期落果是在开花初期，大量异常和未授粉的雌花脱落；中期是在受精失败后[14～16]；后期落果也被称为六月落果，由于激烈的营养竞争和胚发育异常而引起的幼果脱落[17]。Patterson[18]将脱落分为4个阶段：首先是离区的形成；其次是离区感受脱落信号并启动脱落进程；然后细胞分离并导致器官脱落；最后是离区细胞分离及保护层的形成。离区的分化可能在器官脱落前的很长时间就已经完成，等候脱落信号，这暗示着分化程度是脱落发生的重要前提。因此，脱落是一个被高度调节的过程，受很多因素的影响和信号激活，主要有外部因素（环境信号：如光照、温度、水分和病原菌等）与内部因素（植株发育信号：如授粉、衰老和果实成熟等）。

2 落花落果的原因分析

2.1 环境因素

果树花序发育过程中，常常会遭受到生物或非生物胁迫，引起生长和发育延后、产量降低甚至绝产。有研究报道，柑橘受到炭疽病菌的侵染发生落果是因为生长素与吲哚化合物之间的平衡关系被打乱[19]。然而，关于生物胁迫的研究较少，在非生物胁迫引起的花和果实脱落方面的研究文献较多。科研人员研究了温度对生殖器官和坐果率的影响，结果表明，不适宜的温度会引起雌蕊和雄蕊发育不同步的现象发生，例如高温会加速开花而不是雌蕊发育，会引起雌蕊变小和花柱长度变短而影响坐果[20]；在花序发育时期遮光会使葡萄与苹果的花序脱落和坐果率降低[21]；花期缺水会显著影响苹果和柑橘单株产量[22]。

2.2 果树种质资源差异

落花落果的比例会因树种和种质的不同而存在差异，如野生种葡萄的落花落果率高于欧美种和欧亚种葡萄[23]，酿酒用的山葡萄坐果率仅有21.6%。品种遗传特性引起的花器官败育是花形态建成中的常见现象[24]，如巨峰葡萄花器受遗传因素影响，其胚珠发育不完全，胚珠异常率高达48%，并伴随着花丝向背面反转，不利于授粉；另外，有些葡萄品种是雄蕊退化，也会引起落花落果[25]。

2.3 植物发育

2.3.1 雌蕊败育引发的果实脱落 根据果树雌蕊发育不同阶段受阻，雌蕊败育类型分为珠被发育异常、胚囊发育受阻、花柱结构异常、雌蕊分化进程停滞或迟缓4大类型[26]。珠被是胚珠的一部分，在果实发育过程中参与种皮的形成，起到保护作用。珠被的缺失，一方面使种子在发育过程中失去保护，另一方面影响了果实的正常代谢活动并减少了胚囊营养物质的直接来源，限制了胚囊的进一步发育[27]。Wetzstein等[28]研究发现，石榴败育花雌蕊胚珠发育受阻形式多样，有一种表现为内珠被与外珠被之间存在空隙，外珠被发育异常。

合点区细胞具有吸器结构的性质，其作用是促进物质由母体进入胚囊。在核桃脱落果中，合点细胞解体，维管束细胞萎缩，使合点无法执行转输组织的功能，断绝了对胚囊的物质供给，从而造成果实脱落[27]。杏开花期败育花雌蕊发育过程的显微观察结果显示：胚囊解体或未分化形成占50%，胚囊母细胞时期停滞发育占19.2%，单核胚囊期停滞发育占19.2%，在2核或4核胚囊期停滞发育占11.6%，没有发现成熟胚囊形成[29]。

花柱结构异常、柱头不能黏合花粉或花粉与柱头间不能识别都会影响果树正常授粉受精的过程，导致雌雄配子不能正常结合而败育。Wetzstein等[28]发现，石榴两性花花柱高于雄蕊柱头，表面有大量分泌物形成，花柱中有大量花粉管萌发；败育花花柱显著低于雄蕊柱头，表面分泌物少，花粉不能正常黏合，难以进入花柱萌发形成花粉管。

果树花芽分化会影响植物开花的数量、质量以及坐果率，果梅不同品种雌蕊分化进程不同，品种‘大嵌蒂’花芽在进入分化期后停滞而使花芽解体，也表现为雌蕊败育[30]。邱燕平[31]认为，荔枝胚胎营养器官发育过程中的消长、果实迅速发育期、植株营养生长旺盛期均与生理落果密切相关。

2.3.2 雄蕊和授粉亲和性 授粉是指雄蕊花药中的花粉传到雌蕊柱头上的过程[32]。受精是果实坐果、生长、品质形成和发育的重要过程之一。散粉在临近开花前已经脱水，这提供了一个新陈代谢的静止状态，花粉干燥避免了在散粉过程中遭遇环境胁迫，并可能是花粉活力和随后萌芽的先决条件[33]。花粉从花药中脱落并在柱头表面沉积，干燥的花粉发生再水化分为两步，最初阶段，花粉受到柱头分泌黏液的刺激，假定信号在花粉和柱头之间交换；第二阶段，内壁从萌发沟突出伸长形成花粉管[34]。花粉粒中营养核和两个精子随同细胞质进入花粉管到达子房后，随花粉管从珠孔经珠心喷射进入胚囊，一个精子和卵细胞融合形成合子，另一个精子和两个极核融合形成初生胚乳核完成双受精[35]。这个过程极易受到外界环境的影响，如高温或低温胁迫会减少花粉萌发、花粉管生长和受精的比例[36，37]。花粉在柱头上的萌发比例随适宜温度的升高而升高[38]，但是，减数分裂和花粉粒发育阶段对温度比较敏感，高温胁迫会破坏花粉粒的完整性，由于细胞壁脆弱会明显降低葡萄花粉活力，高温胁迫会使产量下降70%[36]；低温胁迫抑制花粉管生长，会降低梨中花粉管生长的关键酶[37]。因此，花粉萌发是受精的前提，萌芽率较高且在低温下易萌发的种质是授粉品种的首选[39]。

雄蕊发育好坏直接影响果树的坐果率，研究雄配子体的发育对于提高坐果率、指导果树育种和配置授粉树具有十分重要意义。研究发现，坐果率随授粉树与主栽品种的距离加大而降低，授粉树应当在主栽品种10米以内栽种[40]。柱头表面较高的花粉密度有助于提高梨的坐果、果实品质及种子生活力。果树不同种质间的花粉粒存在很大差异，由于基因型不同的花粉型而导致的坐果率不同其实还是取决于品种基因型不同[41]。异花授粉比自花授粉的结实率高。毛葡萄自花授粉结实率低，原因是由雄配子体发育异常或败育；雌雄配子体发育不同步；花粉在柱头上不萌发或虽萌发但不能进入柱头，不能受精所导致的[42]。葡萄杂交坐果率与花粉柱头萌发率间存在明显的正相关趋势[43]。但花粉发芽率与异花授粉的坐果率不存在显著的相关性，因为坐果率与授粉亲和性有关，这是品种内在特性所决定的，在配置授粉树时要通过授粉试验来确定，而不是仅通过花粉发芽率来判断[44，45]。

2.4 激素调节

Gustafson[46]早在1936年发现，生长素可以使去雄的子房发育成果实，说明在花粉中存在类似生长素类的激素物质存在，通过授粉作用，就可以将花粉中的激素转运到子房中来启动果实的发育，表明果实形成和植物生长调节剂存在相关联系。在植物整个脱落进程中，激素由于可以调节植物器官应答胁迫反应而起到非常重要的调节作用[47]。根据激素在不同组织中的浓度、受体的浓度和亲和力、激素间的平衡、运输或它们之间的相互作用，激素可以作为脱落的加速或抑制信号，乙烯、脱落酸和细胞分裂素一般作为加速脱落的信号物质[48]，生长素、赤霉素和多胺是抑制脱落的激素[48，49]。

2.4.1 乙烯 乙烯的合成在许多脱落器官脱落以前增加。在苹果幼果期，化学稀释剂促使乙烯合成，同时刺激关键调控基因上调，使乙烯前体ACC合成。这一调控在葡萄花果脱落时也已经被报道[50]。落果研究中发现，葡萄外源施加乙烯合成抑制剂可提高其座果率，葡萄上的最新研究表明，幼果从果穗上脱落是由于这些小果的生长素极性运输能力减弱，而乙烯含量与乙烯相关基因的转录水平较高引起的[51]，因此，乙烯合成与信号通路可能被包含在脱落过程中。乙烯在脱落的最后阶段起效应，激活编码水解酶基因的转录，增高离层组织细胞壁分解酶的活性，使离层细胞壁分解[52]。然而，脱落反应中离层的特异性依赖于其对乙烯的敏感性，在某些情况下，脱落发生时并不伴随乙烯的升高。

当考察不同语速是否给较高听力水平班级HP－B在不同听力测试题型中带来成绩明显提高时，表6结果表明，较慢语速版本下，受试在长对话和短文中的平均得分有了明显提高，成绩提高甚至在0．01水平上都具有明显性。具体来说，短文中的成绩提高最为明显(t=－11．311，p=．000)，其次是受试在长对话中的表现(t= －3．246，p=．002)。相反，受试在短对话中的表现正如独立样本T检验中的表现，并没有任何显著性的成绩提高(t=－．785，p= ．435)。

2.4.2 生长素 生长素可以调节多样的发育反应，包括控制衰老和器官脱落。许多木本植物在施用生长素类激素后脱落减少。有报道称，生长素合成后经离层传输，可以通过降低离层对乙烯的敏感性来延缓生长素活性[53]。“生长素梯度理论”于1955年提出[54]，该学说认为，器官脱落由远轴端和近轴端的生长素相对含量控制，远轴端生长素相对含量越高越抑制脱落，相反则促进脱落。用生长素类物质处理子房，会增加远轴端生长素相对含量，从而抑制落果发生[55]。但也有研究表明，生长素在许多果树上可以当做疏果剂来减少幼果之间的竞争[56]。由此说明，外源生长素既抑制落果又促进落果，不能用单一的生长素施用浓度来制定所有果树防止落果的统一措施。

其实，生长素响应报告基因的表达信号可以在受精后2h～3h内检测到，此时胚乳仅进行了1次分裂，可以说生长素介导的信号传导可能是受精胚珠中最早的激素响应信号。Nihal[57]报道，ARF与AUX/IAA家族的转录因子是生长素信号响应的关键基因，AUX/IAA家族的基因在番茄花前子房中大量表达，花后大幅下降，然而，生长素响应基因还需使AUX/IAA蛋白去泛素化，释放ARF才可以活化。因此，ARF与AUX/IAA之间的互作对于调控生长素非常重要。

2.4.3 脱落酸 脱落酸（ABA）具有调节植物的生长发育和植物对环境胁迫的适应能力，并具有控制植物生长、抑制种子萌发及促进植物衰老等效应。雷霆等[58]研究结果表明，若幼果中脱落酸含量较高，不利于座果，使用外源赤霉素可抑制内源脱落酸的增加。果实内源ABA高峰期与落果高峰期相对应，并且脱落幼果的脱落酸含量在整个生理落果期间始终高于正常幼果。

2.4.4 赤霉素 赤霉素在果实发育过程中发挥重要作用，授粉受精作用可使赤霉素合成关键酶的表达量升高[59]，从而使种子具有高浓度的赤霉素，种子是提供促进生长和坐果所需化合物的源[60]。与受精的子房相比，未受精的子房中GA-20氧化酶活性较低，也是未受精子房不能继续发育成成熟果实的限制性因素。幼果脱落很可能是由于幼果中的赤霉素含量低于新梢，若减小与新梢的赤霉素比值，可以减缓幼果的脱落[61]。外施赤霉素可促进花粉萌发和刺激子房膨大，果柄增长，还可刺激雌花单性结实。Chandler等[62]研究表明，DELLA蛋白是抑制赤霉素响应基因表达的抑制因子，可以限制细胞的膨大和增殖，授粉受精后的活性赤霉素可以使DELLA蛋白质降解，释放下游的赤霉素响应基因，最后启动果实的发育。可以说，在果树开花坐果期间，受精作用首先使子房中积累大量的生长素，随后在果实细胞膨大过程中，赤霉素始终保持着较高的浓度来促使果实继续发育[63]。一旦赤霉素浓度低于新梢，源库位置颠倒，极有可能发生落果现象。

2.4.5 细胞分裂素 与其他激素一样，细胞分裂素也是植物发育过程中的一个重要调节因子，其活性和浓度与果实的发育过程密切相关。Matsuo等[64]研究表明，细胞分裂素有可能负责受精后刺激子房细胞的分裂，对于维持授粉前后子房的生长和细胞分裂是十分必要的。内源细胞分裂素含量的增加或活性上升能够刺激苜蓿花芽发育和果实的形成；施用外源的细胞分裂素能增加种子的数量和总重量，也可以阻止落果。但是，一般在花前施用细胞分裂素，因为一旦子房开始凋零，就不再有促进坐果和防止落果的功能，可能是因为外源细胞分裂素促进微管组织的发育，使子房恢复吸收同化物，从而启动果实的发育。细胞分裂素对同化物的运输调动是通过诱导胞外转移酶、蔗糖转移蛋白以及液泡转移酶的表达来实现的[65]。

2.4.6 多胺 多胺是一类具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱，广泛存在于植物体内，并调节植物的生理代谢。与植物开花坐果相关的多胺主要有腐胺、精胺和亚精胺，三者在适宜的浓度下都能促进花粉萌发，并且在受精后的幼果中含量升高，精胺与幼果脱落关系密切，Malik[66]研究发现，脱落的小杧果约是未脱落的3/4，在果实上喷施多胺可大幅度地减少落果现象。花前喷施亚精胺可以显著抑制葡萄的幼果脱落，可能与其增加了花序中可溶性糖、减少氨基酸含量有关[67]。这说明亚精胺调控影响蔗糖合成或是在库器官中积累，幼果脱落与低浓度的多胺和糖含量有关[49]。

2.4.7 激素间相互作用 植物坐果过程受到多种激素的调控，例如，单独施用生长素或赤霉素都不能让未受精的子房发育成正常的果实，只有同时施用，才会使去雄的子房发育成正常的果实。生长素与赤霉素之间的相互作用是果实发育过程中研究最多的两种激素间互作模式，种子里产生的生长素可以在一定程度上增加下游赤霉素的合成，从而解除对子房发育的抑制，刺激果实的形成和发育[68]。赤霉素与细胞分裂素也存在相互关系，因为，细胞分裂素可能在调控细胞分裂以及赤霉素和生长素的合成中起重要作用。此外，赤霉素还与乙烯有相互作用关系。Shinozaki等[69]研究结果表明，花前乙烯通过抑制赤霉素的代谢阻止子房的生长，受精后子房中的生长素信号抑制了乙烯的合成及其信号转导，从而促进赤霉素的合成，诱导子房发育成果实。柑橘幼果中赤霉素缺乏引起脱落酸和乙烯的升高，导致幼果脱落[70]。

2.5 酶的调节作用

果实脱落过程是一个程序性细胞死亡过程，在凋亡过程中液泡膜破裂，释放许多水解酶，引起离区的细胞死亡，执行脱落过程的最后阶段。对细胞壁有降解作用的酶有果胶酯酶、内切-半乳糖醛酸酶、半纤维素酶及纤维素酶等。水解酶参与调控果实脱落过程中的合成、降解、信号传导、细胞定位等生理过程[71]，在果实脱落过程中的作用无可替代，如果能设法阻断或调控其阻断作用，将会有助于解决生产中幼果脱落的难题。

2.6 营养条件

果树的花芽分化、花蕾形成、花和幼果的发育需要大量碳水化合物等有机养分，也需要大量的矿质元素等无机养分[72]。果树的营养生长和生殖生长共同竞争上一年的贮藏养分，花量过大，消耗营养过多，不仅影响花序发育，还会影响叶片发育以及光合效率，减少传输到花和幼果中的营养，因而造成花和幼果的大量脱落[73]。

2.6.1 有机养分 在适宜的生长环境中，花的脱落不仅与生殖器官的发育有关，还与花中的碳水化合物总量有关，脱落最终是由于减少或禁止营养向果实离层组织输送营养所致。幼果中葡萄糖含量低于阈值时就会引发脱落，说明葡萄糖在离区存在像生长素一样的梯度效应[74]。

脱落敏感型葡萄品种“琼瑶浆”营养生长势比耐脱落型品种“黑比诺”强，说明花的脱落敏感性与可用于花发育的最低糖含量有关[75]。花和幼果脱落与光有效辐射、叶面积以及营养生长和生殖生长竞争有关，说明坐果与源强度有关，品种间脱落比例与其品种的源强度存在高度相关性。糖除了作为碳源和能源物质，也作为调控基因表达的信号分子，还可以决定树体各器官间的源库关系。糖以蔗糖的形式长距离运输，通过韧皮部从源叶运输到果实中，当果实中的蔗糖水平较低时，会刺激叶片光合作用，养分的转移和运出；当果实中的蔗糖水平较高时，会抑制叶的光合作用，刺激库细胞的生长和营养存储。幼果中较高的碳水化合物含量会降低落果率，因为，当幼果碳水化合物缺乏时，会引起ABA含量的生高，继而调控ACC（乙烯合成前体物质）和乙烯的合成，乙烯是参与脱落调控的最终信号，会引发大量的幼果脱落[76]。

蔗糖和己糖可以作为信号分子来调控基因的表达，关于己糖激酶感受器介导葡萄糖信号转导的研究较多，糖还可以同多种激素信号相互作用共同调控植物发育过程，如细胞分裂素能调控蔗糖酶的表达和己糖的运输[77]。

2.6.2 无机养分 矿质元素是植物正常生长的必需条件，氮、磷、钾是果树生长结实所需要的大量元素。氮是植物体内蛋白质、核酸及叶绿素的组成部分，氮元素的补充有利于合成较多的蛋白质，增大叶面积，提高光合效率，碳水化合物的合成量增多。磷能促进碳水化合物代谢，利于积累干物质和糖，提高可溶性糖含量。钾能催化植物体内多种酶，促进光合作用，钾含量高低决定着蔗糖的运转速率。杏落果树叶片中氮、磷、钾、钙、镁5种元素含量较正常树叶片降低75%，氮、钾、镁元素含量差异显著，落果严重的杏树叶片氮、钾元素含量较低[78]。

硼在花粉萌发中对果胶物质合成起重要作用，硼在花粉中以柱头和子房含量最多，可以刺激花粉管伸长，加速受精过程，刺激坐果。此外，硼能促进碳水化合物的运转，促进蔗糖的合成，提高可运态蔗糖所占比例。幼果是硼库，盛花期与生理落果初期的硼含量最高，叶片在这两个时期的硼含量最低，老叶的硼含量变化则比较缓和[79]。植物缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉败育，出现“花而不实”的病症。

综上，果树落花落果存在3个阶段：信号识别、激素调控以及脱落阶段。在信号识别阶段，外界环境，如光照、温度、水分、病原菌侵害等条件发生变化，内部环境，如品种遗传特性、花器官发育情况、授粉亲和性、树体营养状况、内源激素含量变化等都会为植物传递脱落信号，脱落信号传输至离层，离层主要对脱落酸和乙烯敏感，而对生长素不敏感，当脱落酸和乙烯的量达到一定水平时，离层组织激活脱落特异转录因子，表达脱落基因，上调表达细胞壁水解酶（纤维素酶、多聚半乳糖糖醛酸酶、-半乳糖苷酶等），溶解中间层，最终导致细胞壁溶解发生脱落。因此，影响果树落花落果的因素繁多，对其机制的剖析还要借助各种技术手段。

3 落花落果的研究手段

3.1 形态学研究

形态学研究能够直观显示组织细胞的变化，是植物深入研究的基础，石蜡切片是形态学观察中最常用的技术手段。研究人员运用石蜡切片技术研究了果树花芽分化[80]、配子体发育[81]、胚胎发育[82]、落果的组织解剖[27]。贺普超等[83]运用荧光显微镜观察了花粉管伸长过程。随着科学技术的不断发展，形态学观察设备不断更新。Crest等[84]运用透射电镜和扫描电镜观察了葡萄花粉发育过程。近年来，也有人运用激光共聚焦观察苹果胚囊发育过程[85]和宁夏枸杞的胚囊发育[86]，丰富了果树落花落果的研究方法，为脱落机制研究提供了新的视角。

3.2 分子生物学研究

由于果树生命周期较长、基因组杂合度较高、重复序列较多、遗传背景复杂等原因，一直限制果树分子生物学研究和全基因组测序研究的进程。近年来，随着测序技术的不断发展，果树全基因组测序工作在全世界展开。自2007年葡萄（Vitisvinifera）基因组测序完成以来，陆续有14种果树的全基因组测序完成，分别是葡萄、苹果、草莓、甜橙、番木瓜、香蕉、梨、梅花、桃、猕猴桃、枣、菠萝，杨梅、黑树莓[87]。上述果树的全基因组测序结果搭建了庞大的分子生物学研究平台，对于研究果树落花落果具有重要意义。Shi等[88]以桃基因组为参考，运用转录组对果梅雌蕊败育相关基因进行分析，初步筛选出与果梅雌蕊发育相关的36个基因。

研究者对控制水稻落粒性QTL进行了定位，克隆了4个控制落粒性的基因[89]。拟南芥中控制离区发育的基因有BOP1和BOP2[90]。脱落的正调控因子IDA[91]通过HAESA受体引发花器官的脱落[92]。利用 RNAi技术产生的 ARP7敲除转基因株系的花器官脱落明显推迟[93]。杜艺[94]对荔枝盛花后的结果母枝进行环剥去叶、环剥去叶后浸泡2，4-D、乙烯利处理后，运用荧光定量表达差异技术，筛选出12个与荔枝幼果脱落相关的基因。

表观遗传学是近年来发展起来的，不基于DNA序列变异的基因表达的可遗传改变。表观遗传对开花及花器官发育产生关键调控作用。miRNAs的表观遗传调控机制是植物分子发育生物学研究的重要方面，例如miR159的过量表达会引起花药和花粉的败育。miR167的过量表达导致ARF6和ARF8转录本水平下降，导致花药和雌蕊的败育，这些都与落花落果有关系。

蛋白质组包含一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部蛋白质，较基因水平更能阐明植物生长现象和本质。因此，自1994年被澳大利亚学者首次提出以来，蛋白质组学已经在生命科学和医学多个研究领域迅速发展，由最初的蛋白质组的大规模定性分析，逐渐发展成为对蛋白质的相对定量和绝对定量分析[95]。研究者运用差异蛋白质组学技术对花序发育与授粉受精后的柱头和子房蛋白质进行分析，筛选出大量与花发育调控和双受精相关蛋白质[96，97]。

4 落花落果选择机制研究

花的脱落（花受精后子房膨大前）和幼果脱落（子房膨大后再萎缩）在美国马利筋中被研究，报道称，有97%的雌蕊不能发育为成熟的豆荚，因为豆荚之间竞争有限营养资源的能力不同，通过在早期选择性消灭竞争力差的（发育缓慢或者是相对小的）豆荚使其脱落，最终完成后代的优胜劣汰[98]。事实证明，果实发育成熟是具有选择性的，取决于品种的授粉花和幼果在受精次序、种子发育数、花粉来源等因素或是这些因素共同作用的基础上选择是否继续发育至成熟。1）最早受精的花通常比后受精花更容易成熟。基部花存在空间和时间优势，它们离叶片和根的距离近，从叶片和根部向上运输的养分都需要通过基部幼果，所以当资源有限时，离源较远的生殖器官最先脱落。2）生长在末端的花常常脱落并具有较少的种子数。种子数较少的幼果降低了从源吸收养分的能力，因此容易脱落。3）与异花授粉的果实相比，自花授粉果实的种子数少，并且容易脱落。研究发现可能是由于异花花粉花粉管生长速度较快，自花授粉花粉管生长速度慢并且在未到达胚珠时就停止伸长[99]。

5 意义与展望

1975年，山葡萄首个两性花品种“双庆”由吉林省农作物品种审定委员会审定，结束了栽培山葡萄必须配备授粉树的历史，是山葡萄品种选育工作中的里程碑。但是，“双庆”的产量较低，并且存在大量的小青粒，所以，不能作为山葡萄的主栽品种。研究表明，青粒性状是“双庆”的固有特性，呈显性遗传，其杂交后代中多带有小青粒特征，不仅影响果实产量，也影响酿酒品质，是限制山葡萄产业发展的瓶颈问题。“双红”、“双丰”为“双庆”的杂交后代，其青粒较多，研究者通过摘心和硼等药剂处理，可以使小青粒由20%～30%降到10%以下[13]。在对山葡萄花性遗传的研究中发现，两性花“双庆””存在闭花受精现象[100]。孢粉学研究葡萄的花粉形态时发现巨峰和“双庆”的畸形花粉率较高[101]。在自花授粉条件下，“双庆”小青粒的形成原因很有可能是由于畸形花粉不能在柱头上萌发，或是花粉管生长速度较慢，授粉受精不良所导致的胚囊发育迟缓，种子发育受阻，营养供应不良，果实不能继续膨大，果皮不能着色，最终在果穗中以小青粒存在。然而，对于山葡萄小青粒的研究主要集中在栽培管理、药剂喷施等技术措施上，对其形成机制缺少系统深入地研究。

植物落花落果的原因错综复杂，其影响因素贯穿于花果的整个发育过程，不仅包括品种遗传特性、花器官发育情况、授粉亲和性、树体营养状况、内源激素含量变化等，还包括外部环境对开花坐果的影响。随着植物发育生物学研究手段的不断更新，有望从形态学、孢粉学、分子生物学等层面对山葡萄小青粒的形成机制进行深入地剖析。首先，应对山葡萄资源小青粒情况进行调查和统计分析，找出品种、花性、起源地等与青粒数量的相关系数；然后，通过形态学观察山葡萄配子体发育情况，是否存在雌蕊或雄蕊败育现象，计算败育比例与青粒比例的关系；通过授粉试验，观察两性花和雌能花在同一花粉（两性花花粉）来源条件下的亲和性分析、花粉管伸长速度、胚囊发育情况、差异蛋白质表达情况等；在生理落果期对正常发育和即将脱落的果粒进行离层显微结构观察、激素含量测定、差异蛋白质表达情况等研究。旨在找出青粒形成的关键时期，在此过程中是否存在甲基化的表观遗传现象，找出调控青粒形成的基因。两性花是否存在闭花受精现象，山葡萄幼果脱落与不脱落是否是形成青粒的直接原因，山葡萄体内存在什么样的脱落选择机制值得我们探讨。