高州油茶花芽分化与发育特征研究

张 鹏，杨 颖，奚如春,2，黄容容，许 叶

（1.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642；2.广东省森林植物种质创新与利用重点实验室，广东 广州 510642）

油茶（Camellia oleiferaAbel.）为山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）植物，是我国南方重要的木本油料树种［1］，与油棕（Elaeis guineensisJacq.）、椰子（Cocos nucifera L.）、油橄榄（Olea europaea L.）并称为世界四大木本油料植物。高州油茶(Camellia gauchowensisChang ) ，又名大果油茶、华南油茶、越南油茶、陆川油茶，其树体高大，果大叶茂，单位面积产量高，是山茶属中一个较优良的物种［2-5］。

花是被子植物的重要特征之一，花芽分化是叶芽转化为花芽发育成花器官雏形的重要阶段［6-9］。花芽分化过程一般包括成花诱导、花芽发端、花芽形态建成或花芽发育阶段［10］。对不同植物的花芽分化时期的划分存在差异［11-13］。如早实核桃的花芽分化期可分为雌花花序分化期、花柄原基和雌花原基分化期、花被原基分化期、苞片原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、雌蕊原基分化期和胚珠分化期8个阶段［14］。不同植物的花芽分化时期虽有差异，但总体来说，花芽分化的顺序都是萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊［15］。普通油茶在每年5～6月进入花芽分化期，持续到10月左右，因此整个花芽分化时间长。分化初期花芽分化快，但到了7～8月果实生长快速、内部物质积累多，花芽因营养不足导致大量脱落［16］，9月中下旬大部分花芽的形态分化结束，此时花芽饱满，10月下旬进入始花期，花芽分化结束。

花芽分化对植物开花、结果都有直接影响，目前油茶种植过程中普遍存在大量落花、落果问题，其花芽发育不良是导致油茶低产的重要原因之一［17］，油茶花芽分化不同阶段的外观形态特征不同，花芽分化过程对果实的产量和质量有直接影响，通过控制花芽分化及果实的生长发育，可以达到优质丰产的目的［18］。目前对高州油茶的研究主要集中在常规栽培和引种上，对其花芽分化报道较少，在生产技术上存在争议。本试验以高州油茶为材料，观察了花芽分化过程及其外部形态、含水率变化和养分含量变化，旨在阐明其花芽分化的生物学特征，对高州油茶生产具有很高的理论价值和现实意义，为科学合理的栽培技术奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广东省揭阳市揭东区新亨镇新西河水库库区揭阳市林科所油茶试验地。该地属亚热带季风气候，日照充足、雨量充沛。试验林总面积30 hm2，为20世纪70年代初采用高州油茶实生苗栽植的人工林，林地总体坡向西北、坡度30°～40°，土壤类型为山地黄红壤。目前该林分管理条件好，总体生长良好。

1.2 样地设置及样品采集

在试验区内进行全林踏查后，为使采样树具有随机性和代表性，分别在上、中、下坡选择具有代表性的地段内设置3个样地，每个样地面积为20 m×20 m（有坡度时进行改平）；在每个样地内选择生长旺盛、无病虫害的采样树10株，共30株。

于2016年5～10月进行野外样品采集及花芽分化期观测。分别于每月的上、中、下旬进行采样，每隔10 d采样1次，每次随机采集60个大小相似、发育进程一致的花芽，其中30个立即用FAA（福尔马林5 mL+冰醋酸5 mL+70%酒精90 mL）固定保存，30个立即带回实验室处理。

1.3 试验方法

1.3.1 花芽外部形态观察测定 用游标卡尺测量花芽的长度和宽度，精确至0.01 mm，并观察记录其外部形态特征。

1.3.2 含水率测定 称量花芽的鲜重后，置于65℃ 烘箱恒温烘24 h以上（至恒重），冷却后及时称量干重，计算其含水率。

1.3.3 花芽养分含量测定 将烘干后的样品贴好标签干燥保存，测定花芽的N、P、K、Ca、Mg、Zn、B等养分含量。全氮采用硫酸-双氧水消煮-蒸馏滴定法；全磷采用硫酸-双氧水消煮-钒钼黄比色法；全钾采用硫酸-双氧水消煮-火焰原子吸收分光光度法；钙、镁、锌采用干灰化-稀盐酸溶解-火焰原子吸收分光光度法；硼采用干灰化-稀盐酸溶解-姜黄素比色法。

1.3.4 常规石蜡切片制作与观察 参照李和平等［19］的常规石蜡切片制作方法。具体试验步骤如下：固定，脱水，透明，浸蜡和包埋，切片，展片、粘片及烤片，脱蜡，复水，番红—固绿染色，脱水，透明，封片。使用OLYMPUS BX-51型显微镜观察花芽纵切面的内部解剖结构，并且拍摄照片，记录花芽分化过程中内部结构的变化特征。

试验数据采用Microsoft Excel 2007进行分析。

2 结果与分析

2.1 花芽的解剖结构及外观形态特征

对试验地的高州油茶进行观测结果表明，其树体每年3月中旬开始萌发春梢，5月中旬少量林缘树体的花芽开始分化，5月下旬大部分树体的花芽开始分化，光照不足的树体进入花芽分化的时间稍晚，个体间存在差异。由于每年的气温、湿度等差异，花芽分化也略有差异。根据花芽分化特征，本文将高州油茶花芽分化分为6个时期，即前分化期、萼片形成期、花瓣形成期、雌雄蕊形成期、子房与花药形成期、雌雄蕊成熟期，各个时期的解剖结构及外观形态见图1（封二）。

2.1.1 前分化期 5月中旬进入前分化期（图1a2），此时其生长点开始发生变化，分裂较快，初期生长点较尖，后期逐渐变圆，生长锥增大呈半圆形或圆锥形，前分化期为5月中旬至6月上旬。花芽外观形态（图1a1，封二）：此时期花芽很小，长2.52～4.21 mm，宽2.06～2.88 mm，外观形态与叶芽无明显区别，很难区分，后期花芽逐渐增宽。

2.1.2 萼片形成期 6月上旬进入萼片分化期（图1b2，封二），约持续15～20 d，分化前期生长点周围出现花萼原基小突起，逐渐伸长并向内弯曲，后期覆盖生长点，萼片形成期为6月上旬至6月下旬。花芽外观形态（图1b1，封二）：长 3.00～5.03 mm，宽 2.21～3.46 mm，形状逐渐变宽，外观较扁，左右可见苞片2～3片。

2.1.3 花瓣形成期 6月下旬至7月中旬进入花瓣形成期（图1c2，封二）。在萼片形成期的末期，生长点开始出现花瓣原基，花芽进入花瓣分化期。花瓣原基逐渐向上生长，纵向生长比横向生长稍快，顶端较圆，花瓣原基最后分化成花瓣。花芽外观形态（图1c1，封二）：此时花芽膨大速度较快，长3.70～7.48 mm，宽2.52～3.87 mm ，形态较为圆胖，可见3～4片苞片，与叶芽区分明显。

2.1.4 雌雄蕊形成期 7月中旬，在花瓣形成期后期，生长点变得更宽， 在生长点上出现雌雄蕊原基小突起，此时为雌雄蕊形成期（图1d2），由7月中旬至8月中旬，大约20～30 d。中间较大的突起为雌蕊原基，后期雄蕊原基在雌蕊原基附近生长。花芽外观形态（图1d1，封二）：花芽生长快速，长度增长较快，长7.77～16.21 mm，宽 4.43～6.37 mm，新增苞片被有少量绒毛，可见4～5片苞片。

2.1.5 子房与花药形成期 8月中旬至9月中旬分化，在雌雄蕊形成后期，雌蕊原基下部膨大，形成子房，雌蕊原基顶部逐渐靠拢形成柱头和子房室，子房室内着生有多个胚珠，同时雄蕊原基分化形成花药（图1e2，封二）。花芽外观形态（图1e1，封二）：花芽持续增大，长11.71～16.47 mm，宽 5.76～6.98 mm，此时宽度增长较快，外观圆胖，苞片上被有大量绒毛。

2.1.6 雌雄蕊成熟期 9月下旬到10月中旬分化，20～30 d，最晚的树体至10月下旬左右。此时期花柱继续伸长，子房持续膨大，内含3～5室，每室两个至多个胚珠，此时花药已全部形成，花药囊内已有花粉母细胞开始分化。10月中下旬子房内的胚珠基本发育成型，有内含物，花药内已有大量花粉（图1f2，封二）。花芽外观形态（图1f1，封二）：外形由长度增长转变为宽度增长，长13.73～18.75 mm，宽6.53～9.00 mm，形态圆胖，颜色逐渐由嫩绿色变为黄绿色，内部的花药由无色逐渐变成浅黄色。

2.2 花芽长宽比变化特征

高州油茶花芽长宽比（长/宽）在花芽分化时期内的变化如图2所示。整个花芽分化期内，花芽不断增大，花芽平均长度由5月中旬的3.55 mm增长到10月下旬的17.44 mm，平均宽度由2.63 mm增大到7.56 mm。从图2可以看出，花芽长宽比总体表现为先缓慢增长，经历短暂的快速增长期后又保持平缓增长趋势。

5月15日至6月5日，花芽处于前分化期，花芽体积逐渐变大，花芽长宽比略有增大，由1.35增大到1.48。6月5日后，花芽分化处于前分化期的末期，此时花芽分生组织分裂加快，花芽横向生长快于纵向生长，增宽明显，长宽比有所下降。6月15日之后，花芽分化处于萼片形成期的后期，此时纵向生长加速，长宽比开始回升。6月25日开始，花芽进入花瓣形成期，此时横向增长快于纵向生长，长宽比从1.65下降到1.53，外观表现圆胖。在7月15日花芽进入雌雄蕊形成期，雌雄蕊原基纵向生长加快，花芽长宽比急剧增加，由1.53迅速增长到2.13，后趋于平缓。8月15日花芽开始进入子房与花芽形成期，前期纵向生长依旧保持较快速度，长宽比有一次上升，8月25日时达到整个分化时期的最大值2.33，后由于子房开始膨大，长宽比下降，9月5日为2.23。进入雌雄蕊成熟期后，伸长和增宽同时进行，长宽比无明显变化。整个分化过程花芽的长宽比经历增大、减小、增大再减小，最后趋于平缓的过程，这与花芽分化过程中各个组织的生长密切相关。

图1 花芽分化外观形态及其对应内部解剖结构

2.3 花芽含水率变化

高州油茶在花芽分化时期内花芽含水率随时间的变化如图3所示。整个分化时期花芽含水率在41.51%～55.32%之间，在分化期内经历下降、上升、下降的反复过程，总体表现为从花芽分化开始到结束时花芽含水率有所降低。

图3 花芽含水率的动态变化

5月15～25日，花芽含水率由55.32%下降到51.10%，此时花芽刚开始进入前分化期，组织开始加快生长，营养物质增多，水分含量略有降低。6月上旬，进入萼片形成期，花芽含水率经历先上升后下降的过程。随后进入花瓣形成期，含水率先上升2.98%，花瓣形成期后期花芽含水率急剧下降，从7月5～25日持续下降，由53.17%下降到43.07%，下降了10.10%，此时花芽膨大速度较快，营养物质积累快速，消耗一定的水分。雌雄蕊形成后期，含水率略有提升，8月5日的含水率上升为50.64%。8月中旬至9月中旬，处于子房与花药形成期，含水率没有明显变化。之后进入雌雄蕊形成期，含水率有所下降，降幅为7.21%，随后雌雄蕊分化基本完成，含水率较为稳定，波动不大。

2.4 花芽养分含量变化

高州油茶花芽在花芽分化时期全N、全P、全K、全Ca、全Mg、全Zn、全B的含量变化如图4和图5所示。

图4 花芽中N、P、K、Ca、Mg含量的动态变化

图5 花芽中Zn、B含量的动态变化

全N含量在6～8月变化较为平缓，总体上略有下降，这段时期花芽中的组织生长旺盛，可能消耗了花芽中原有的蛋白质转变为其他物质，8月是整个时期的最低值6.37 g/kg，随后全N含量持续上升，到11月达到最大值9.93 g/kg。全K含量在6～7月略有下降，但降幅不大，只下降0.39 g/kg，之后在7～11月全K含量逐渐上升，到11月达到最大值6.63 g/kg，碳水化合物在植物花芽形成过程中起到重要作用，而K对碳水化合物的合成和转移有重要作用，全K含量持续上升，促进花芽分化。全Ca含量在6～11月总体表现出下降的趋势，特别是6～8月花芽分化前期，全Ca含量急剧下降，由8.63 g/kg下降到3.62 g/kg，花芽分化时消耗大量的Ca，最后维持一个适度的水平。全P和全Mg含量在花芽中的含量较低，在整个花芽分化时期的变动不大，均在1.0 g/kg上下波动。全Zn含量在整个时期的波动很大，在6～8月急剧下降，由14.23 mg/kg下降到9.01 mg/kg，Zn在蛋白质合成中起到不可或缺的作用，在花芽快速分化阶段Zn的消耗较大。随后，全Zn的含量略有上升，但9～10月雌雄蕊形成期其含量又从10.82 mg/kg下降到7.72 mg/kg，10～11月，全Zn的含量回升至10.54 mg/kg。全B含量在6～8月略有下降，但在8～11月持续上升，尤其在8～9月上升速度加快，从7.06 mg/kg上升到11.35 mg/kg。全B含量在分化前期低于全Zn含量，但在9月份之后，全B含量高于全Zn含量。花芽分化结束时，花芽中养分含量的高低依次为：全N＞全K＞全Ca＞全 P＞全 Mg＞全 B＞全 Zn。

3 结论与讨论

高州油茶的花芽分化时间长，于每年5月中旬至10月中旬进行花芽分化，持续时间100～120 d，比袁德义等［20］观察到的湘林 1号的143 d略短。花芽分化可分为6个时期：前分化期、萼片形成期、花瓣形成期、雌雄蕊形成期、子房与花药形成期、雌雄蕊成熟期，与庄端林［21］对湘林系列油茶、刘曲等［22］对浙江红花油茶、朱雯等［23］对广宁红花油茶花芽分化时期的划分结果一致。花芽分化的每个时期持续的时间不同，其外观形态和内部特征变化明显。在观察中发现，各单株花芽分化的时间有差异，不是所有花芽都集中在短期内进行花芽分化，而是分期、分批进行，同一时期在不同单株上采集的花芽可能发育进程相差很大，总体表现为光照充足的树体进入花芽分化的时间较早。说明光照充足有利于花芽提早分化，在生产中可适当调整林分密度与树体管理进行花期调控。

长宽比的变化与花芽各个组织的生长密切相关。花芽分化时，长宽比总体变化特征为：先缓慢增长，经历短暂的快速增长期后又趋于平缓。花芽含水率总体表现为从花芽分化开始到结束时花芽含水率有所降低。含水率的下降可能是因为花芽分化时内部的营养物质增多，水分在总鲜重的比例有所降低。高州油茶在进行花芽分化时，花芽的养分元素含量有所变化。全N含量总体表现为先下降后上升，N是蛋白质的重要组成成分，全N含量的变化与花芽分化时蛋白质的消耗和合成密切相关。全K含量在整个时期逐渐上升，K对碳水化合物的合成和转移有重要作用，全K含量持续上升，促进了花芽分化。全Ca含量总体表现为下降趋势，花芽分化时消耗大量的钙，最后维持一个适度的水平。钙在植物花芽分化中起重要作用，促进植物的花芽分化，彭抒昂等［24］对梨成花过程中钙的动态变化研究中也发现Ca含量在花芽发端时出现高峰值，随着花芽分化的进行逐渐被消耗。全P和全Mg含量在花芽中的含量较低，在整个花芽分化时期的变动不大。全Zn含量在花芽分化中的波动很大，总体表现为先下降、后上升、再下降、再上升的过程，Zn对植物的生长发育有着良好的促进作用，在整个花芽分化过程中与其内部组织的生长发育密切相关。花芽中全B的含量总体表现为先下降后上升。B能与细胞壁成分组成复合体，是细胞壁半纤维素的组成成分，同时B集中存在于植物的根尖、茎尖和花器官中，所以与植物的花芽分化和花粉萌发密切相关［25］。花芽分化发育过程对果实的产量和质量有直接影响，通过养分控制，调控花芽分化及发育，实现高州油茶优质 丰产。