邓恩桉无性系开花结实期间营养物动态变化

郭东强，卢陆峰，尹明善，蒙春江

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁 530002；2.环江毛南族自治县华山林场，广西环江 547100）

桉树（Eucalyptusspp.）已成为我国速生丰产林生产的主要树种，在实现华南地区林浆纸一体化与支撑国家木材安全战略中起着重要作用。随着桉树引种改良的深入，选育适合广西北部、湖南、江西、福建、贵州等地的耐寒桉树已成为桉树选育的热点之一[1-4]。

邓恩桉（Eucalyptus dunnii）为桃金娘科（Myrta⁃ceae）桉属双蒴盖亚属（Subgenus symphyomyrtus）树种，其天然林仅分布于澳大利亚东北部海岸及沿海地区的热带雨林和昆士兰州东南部[5]。我国邓恩桉引种试验表明，该树种耐寒力强，在桂中北、滇中、湘南等地均表现出良好的适应性[6]。在广西桂林，0.5年生的邓恩桉幼林在-4℃、冰冻持续5 d 的低温恶劣天气情况下未受冻害[7]。国内对邓恩桉的研究主要集中在种源试验、繁育技术及木材性质等方面[7-12]，对其开花结实的研究尚未深入开展。

广西作为我国最重要的桉树木材产区，长期以来主栽品系局限于尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E.grandis）等无性系，面临耐寒桉树种质资源短缺、良种繁育困难等问题，在桂北等地区缺乏耐寒良种的推广普及。本文研究对象为在桂西北建立的邓恩桉嫁接种子园，该园营建3年后大部分无性系实现开花结实，但仍有部分无性系未能开花结实，一定程度上影响了种子园的产种量。通过研究开花与不开花无性系在开花结实期间营养的动态变化，可为进一步开展开花调控提供理论依据与借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地位于广西环江县华山林场（108°24'E，25°18'N），海拔800 m，为中山地貌，林地地势平缓，年均气温16.2℃，极端最低气温-3.4℃，年均降水量1 475.6 mm，土壤为红壤，土层厚60～80 cm。

材料来源于邓恩桉嫁接种子园，该园建于2010年7月，接穗采自20年生邓恩桉优树，于2009年在华山林场进行嫁接，选择生长正常的嫁接苗造林建园。

选择往年开花结实量较多的3、26、29号无性系单株作为对象，以不开花的28号单株作为对照（CK）。

1.2 方法

根据前期物候观察，邓恩桉于春季完成花芽分化，4—9月处于开花结实期。于2017年4、6、8和9月选择长势正常的植株，在植株东、南、西、北4个方向采集正常生长、无病害的叶片，用锡箔纸包好后迅速装入液氮罐中，带回实验室待测。叶绿素采用丙酮法测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250 法测定，游离氨基酸采用茚三酮法测定，可溶性糖采用蒽酮法测定，淀粉、类胡萝卜素、还原糖参考郑炳松[13]的方法提取测定。

1.3 数据处理

所有测定数据均采用Excel 2017分析与制图。

2 结果与分析

2.1 叶绿素含量的变化

开花结实期间，无性系的叶绿素a、叶绿素b 与总叶绿素含量变化趋势一致，但峰值出现的时间不同（图1）。29号与不开花植株叶绿素含量峰值出现在6月，3号的峰值出现在4月，26号的峰值出现在9月。开花植株的叶绿素含量变化规律各异，29号在到达峰值后含量开始降低，3号呈连续降低趋势，26号呈上升趋势。不开花植株总叶绿素含量峰值为2.37 mg/L，达到峰值后急剧下降，在9月总叶绿素含量远低于开花植株。

图1 开花与不开花植株叶绿素含量变化规律Fig.1 Changes of chlorophyll contents in flowering and non-flowering plants

2.2 可溶性蛋白含量的变化

开花结实期间，3号的可溶性蛋白含量在9月达到最高值，此时其花蕾接近开花状态，需大量营养物质供应；29号的可溶性蛋白含量同样在9月达到最高值，其正值盛花期，需消耗大量营养物质，因此较3号含量稍低；26号8月已过盛花期，其可溶性蛋白含量消耗较多，比4月和6月大幅度减少（图2）。不开花植株的可溶性蛋白含量呈现出同样的状态，即9月达到最大值。

4—6月为邓恩桉完成花芽分化后开花数量较多的时期，此时开花植株可溶性蛋白含量高于未开花植株，6月时的含量差异更为显著，说明邓恩桉在植株细胞分裂旺盛时可溶性蛋白含量相对较高。

图2 开花与不开花植株可溶性蛋白含量变化规律Fig.2 Changes of soluble protein contents in flowering and non-flowering plants

2.3 游离氨基酸含量的变化

3号和29号游离氨基酸含量在8月达到峰值，与4月和6月时的含量相比呈现激增状态，此时3号和29号蒴果蒴盖已经完全开裂，种子从蒴果中脱落，即将迎来花期；9月，3号接近开花，游离氨基酸的含量开始缓慢下降，29号恰逢盛花期，游离氨基酸含量锐减至6月水平（图3）。在前期观察中，26号蒴果数量与开花数量均最多，在生殖生长过程中需要大量的养分供应；9月，26号已过盛花期，只需保证游离氨基酸含量在最低值以上，即可为其开花结实提供保障。

图3 开花与不开花植株游离氨基酸含量变化规律Fig.3 Changes of free amino acid contents in flowering and non-flowering plants

2.4 类胡萝卜素含量的变化

3号与不开花植株类胡萝卜素含量变化规律一致，4月时含量最高，之后逐步下降；26号的类胡萝卜素含量呈上升趋势（图4）。类胡萝卜素含量的变化在开花植株间没有呈现一致规律，不适于作为判断邓恩桉开花结实的指标。

图4 开花与不开花植株类胡萝卜素含量的变化规律Fig.4 Changes of carotenoid content in flowering and non-flowering plants

2.5 还原糖、可溶性糖、淀粉含量的变化

开花植株的还原糖和可溶性糖含量在开花结实后期较初期存在消耗趋势，不开花植株的含量则在8—9月剧增。开花植株的淀粉含量在花芽分化时期已经实现了一定程度的积累，在开花结实期间呈逐步消耗降低的规律，不开花植株则与之相反。

图5 开花与不开花植株还原糖、可溶性糖与淀粉含量的变化规律Fig.5 Contents changes of reducing sugar,soluble sugar and starch in flowering and non-flowering plants

3 结论与讨论

叶绿素是高等植物光合作用光能吸收与传递的主要载体，其含量越高，提升光合作用速率的潜力就越大，可增加“代谢源”营养干物质的积累，有效供应主要“代谢库”花的生殖生长需要，有效促进株型的优化和开花结实；其含量的变化是衡量植株生长状况的重要生化指标。通常情况下，叶绿素含量高时植株的营养生长旺盛，由营养生长转入生殖生长后叶绿素含量则普遍降低。本研究中，不开花植株叶绿素含量在进入花芽分化和开花结实阶段后，明显降低，叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于开花植株。营养生长转化为生殖生长的能力较弱，是导致邓恩桉某些植株未能正常开花结实的原因之一。

营养物质的累积变化，是植株能否花芽分化与开花结实的重要因素。生殖生长过程中，大量内含物从植物营养体细胞向生殖器官转移[15]。为保证自身生长，叶片中的蛋白质、氨基酸及糖分等含量增加。可溶性蛋白是植物细胞内重要的营养物质，同时也是重要的渗透调节物质，它的增加与积累能提高细胞的保水能力。随着开花结实的进程，植株体内的氨基酸大量贮存在花、果等“代谢库”中，并引起植株根、茎、叶等部位的氨基酸含量变化。开花结实前的糖类物质积累，对于花期的营养供应有重要作用。邓恩桉开花植株的游离氨基酸含量峰值显著高于不开花植株，各阶段的含量也均高于不开花植株；在可溶性糖、还原糖、淀粉等营养物质的积累上，由于不开花植株无法完成花芽分化，其积累的物质量高于开花植株。不开花植株的糖分在花期初期积累少于开花植株，在末段大量积累，这可能是造成植株不开花的重要原因。

植物成花结实是复杂的生理过程，营养物质的积累是植物花芽分化和开花结实的物质基础，而营养元素直接或间接地参与了内源激素的生成及激素间的平衡。本文仅研究了开花结实期间的无性系营养物质动态，未来需要开展内源激素动态变化及其与营养物质含量间关系的研究，以期为邓恩桉在广西开花结实调控技术探索提供更多依据。