四川穗状核桃雌花芽生长发育的研究

陈善波，杨文渊，王 莎，金银春，吴泞孜，4，杨柳璐，王丽华，刘 青

(1.四川省林业科学研究院，四川 成都 610081；2.四川省林木良种繁育工程技术中心，四川 成都 610081；3.四川省农业科学院园艺研究所，四川 成都 610066；4.四川农业大学园艺学院，四川 成都 611130)

核桃为重要的经济林和油料树种，是世界四大干果之一，营养丰富，经济价值高。四川是我国核桃的重要产区，栽培面积约106.67万 hm2，产量约41.5万 t，现已成为四川省山区、民族地区乡村振兴及农民脱贫致富的重要支柱产业。四川地处我国南北核桃种群交替地带，种质资源十分丰富，优势突出，主要分布有普通核桃(JuglansregiaL.)、泡核桃(JuglanssigillataDode)和野核桃(JuglanscathayensisDode)3个种[1]。

穗状核桃，又称串核桃，为核桃的优良特异资源之一，具有结实量大、产量高等特点[1～2]。据报道，1958年，在山西省灵丘县，发现了17 年生的穗状核桃，结果枝全为穗状结实，后被鉴定为可能是楸子和棉核桃相互自然杂交而成，后来又在山西、新疆等地发现了穗状核桃[3～4]。近年来，在甘肃、山东、陕西、贵州、四川等地均有穗状核桃的研究，主要集中在资源调查、栽培、遗传鉴定等方面[5～11]。目前，四川发现的穗状核桃多数为野生或自然杂交后代资源，从形态学上分为两大类，一类为普通核桃(JuglansregiaL.)性状特征的资源，另一类为泡核桃(JuglanssigillataDode)性状特征的资源，具有较好的发展前景。

为进一步探索穗状核桃雌花产生多花多果的现象，发掘四川核桃的特异种质资源，在前期穗状核桃种质资源调查、评价，优良资源筛选的基础之上，本研究开展穗状核桃开花与结实、雌花芽外部形态特征及内部解剖结构的研究，观察穗状核桃雌花芽生长发育特点，为穗状核桃特异种质资源的开发与利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来源于前期穗状核桃调查与收集的种质资源，即阿坝州(样品编号为HSLH、HSZML)、广元(样品编号为CTYM)、南充(样品编号为SQLG)等地的穗状核桃[1-2]。对照材料来源于成都、资阳等地的本地普通核桃(样品编号为CK1)和野核桃(样品编号为CK2)。

1.2 研究内容与方法

1.2.1 外部形态观察

(1)开展形态学观察。3月—8月，调查树龄、雄花序长、雌花数量、雌花着生方式、结实方式、坐果数量、果序长度等。

(2)开展结果枝、雌花芽、顶芽等观察。3月上旬、7月下旬，分别采取带有雌花芽、顶芽的短枝带回实验室，用游标卡尺测量枝条长度、粗度、节间长度，雌花芽和顶芽纵经、横径、侧径等。

1.2.2 内部结构观察

(1)制作石蜡切片。参照李正理[12]、高英[13]的方法并加以改进。分别在3月上旬、5月上旬、7月下旬，共取样3次，取新鲜花芽立即放入FAA固定液(50%酒精∶甲醛∶乙酸=90∶5∶5)中固定，然后将样品经酒精脱水、用二甲苯进行透明、浸蜡、包埋处理后，在GW15-QP3168 旋转式切片机上切片，后用二甲苯脱蜡，番红-固绿染色，再用树胶封片，最后在OLYMPUS光学显微镜下观察、拍照。

(2)电镜扫描。参照谢红江[14～15]的方法并加以改进。10月上旬，取新鲜花芽立即放入5%戊二醛固定液(0.1 mol/L，pH=7.2磷酸盐缓冲液配制)中，经真空泵抽气使材料下沉，在常温下固定2 d。用相同的缓冲液洗涂3次，每次15 min，经乙醇30%、50%、70%、80%、90%、100%逐级脱水，每次20 min，然后用HITACHI HCP-2临界点干燥仪进行干燥，把干燥好的样品用导电胶带粘在样品台上，用HITACHI高新磁控溅射器MC1000喷镀铂金，将喷镀好的样品放入HITACHI扫描电子显微镜SU3500下进行形态观察、拍照。

1.3 数据分析

利用SPSS 22.0和Excel 2007对所得数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 穗状核桃开花与结实特性比较

据调查，四川不同地区穗状核桃开花与结实差异较大(见表1)。与CK1和CK2相比，穗状核桃雄花序相对较短，其中CTYM雄花序最长，为14.8 cm，且远低于CK2。穗状核桃雌花通常3～8朵，多数为4～6朵聚生或散生，HSLH为串状结果(见图1中A-1和A-2)，HSZML、CTYM和SQLG均为穗状结果(见图1中B-1-D-2)。与CK1相比，穗状核桃雌花显著增多，坐果数在4～6个以上(见图1中E-1和E-2)；与CK2相比，穗状核桃在生长与结果方面，与野核桃有相似之处(见图1中F-1和F-2)。

表1穗状核桃开花与结实特性比较

Tab.1 Comparison of flowering and fruiting characteristics of spikes of walnuts

图版说明：A1～F2为核桃开花与结实比较。A-1和A-2：HSLH核桃；B-1和B-2：HSZML核桃；C-1和C-2：CTYM核桃；D-1和D-2：SQLG核桃；E-1和E-2：CK1(本地核桃)；F-1和F-2：CK2(野核桃)。Explanation of plates：A1～F2 is the comparison of flowering and fruiting in walnut. A-1 and A-2：HSLH spikes of walnuts；B-1 and B-2：HSZML spikes of walnuts；C-1 and C-2：CTYM spikes of walnuts；D-1 and D-2：SQLG spikes of walnuts；E-1 and E-2：CK1 (Local walnut)；F-1 and F-2：CK2 (wild walnut)。图1 穗状核桃开花与结实Fig.1 Comparison of flowering and fruiting in spikes walnut

2.2 穗状核桃雌花芽外部形态比较

2.2.1 穗状核桃冬季枝芽比较

通过穗状核桃冬季枝条和芽的比较(见表2)，结果表明，所有穗状核桃1年生枝条节间长小于对照CK1和CK2，其中SQLG 1年生枝条节间最长，为4.80 cm，HSLH最小，为3.73 cm；CTYM 1年生枝条基部粗度为1.17 cm，HSLH、HSZML和SQLG均小于对照CK1和CK2，结合表1可以看出，穗状核桃进入盛果期以后，新梢生长量较为缓慢。越冬枝条的顶芽大于同时期的雌花芽，其中HSZML雌花芽和顶芽的纵径、横径和侧径均为最大，SQLG最小。

表2穗状核桃冬季枝芽比较

Tab.2 Comparison of winter branches and buds of spikes of walnuts

2.2.2 穗状核桃夏季枝芽比较

通过穗状核桃夏季枝条和芽的比较(见表3)，结果表明，SQLG结果枝生长量最大，为17.70 cm，HSZML结果枝生长量最小，为6.31 cm，除SQLG结果枝长大于CK2外，HSLH、HSZML和CTYM均小于CK1和CK2；所有穗状核桃结果枝粗，明显小于对照CK1和CK2，其中CTYM结果枝粗最大，为1.11 cm，这说明穗状核桃的枝条生长势弱于本地核桃和野核桃。与冬季芽相似，夏季芽的顶芽明显大于同时期的雌花芽，HSZML雌花芽和顶芽均为最大，SQLG最小。

表3穗状核桃夏季枝芽比较

Tab.3 Comparison of summer branches and buds of spikes of walnuts

2.3 穗状核桃雌花芽内部结构比较

通过对穗状核桃雌花芽解剖结构观察，3月上旬，雌花芽开始萌动，生长点顶端凸起，分化出雌蕊原基，即将进入穗状核桃开花与结实阶段。与CK1相比，HSZML、CTYM和SQLG分化出不同方向的雌蕊原基(见图2中B-1、C-1、D-1)，而HSLH要晚于以上3个品种，这可能与HSLH品种特性、物候期(黑水县当地4月中下旬开花)有关。5月上旬，生长点向上生长，分化出多个叶原基，顶端生长点开始逐渐变平、凹陷，顶端变圆形成圆球状突起，顶端分化为雌花原基。与CK1相比，CTYM和SQLG顶端生长点逐渐伸长，形成雌花原基(见图2中C-2、D-2)。7月下旬，顶端生长点继续伸长生长，形成多个雌花原基，将发育成多个雌花。与CK1相比，CTYM和SQLG继续伸长生长(见图2中C-3、D-3)。10月上旬，通过扫描电镜图片可以看到，已分化出多个雌花原基。与CK1相比，HSLH和SQLG已分化出4个雌花原基(见图2中A-4、D-4)，HSZML和CTYM已分化出3个雌花原基(见图2中B-4、C-4)。

图版说明：A1～E4为穗状核桃雌花芽解剖结构。A：HSLH核桃；B：HSZML核桃；C：CTYM核桃；D：SQLG核桃；E：CK1(本地核桃)。pip：雌蕊原基；op：胚珠原基；lp：叶原基；gp：生长点；sam：顶端分生组织；fip：雌花原基。Explanation of plates：A1～E4 is the anatomical structure of female flower buds of spikes of walnuts. A：HSLH spikes of walnuts；B：HSZML spikes of walnuts；C：CTYM spikes of walnuts；D：SQLG spikes of walnuts；E：CK1 (Local walnut). pip：Pistil primordium；op：Ovule primordium；lp：Primordium of leaf；gp：Growing point；sam：Shoot apical meristem；fip：Primordium of female inflorescence。图2 穗状核桃雌花芽解剖结构比较Fig. 2 Anatomical structure comparison of female flower buds of spikes walnut

3 结论与讨论

早实核桃的芽具有早熟性，有的品种1年可开两次花，结两次果，同时，二次花易形成多花多果。李敏[16]等将核桃花器官分为两性花类型、穗状花类型、穗状花具分枝类型、穗状花雌雄同序类型、柱头变异类型和雌花序莲座状类型。本研究发现，穗状核桃均不属于二次花、二次果现象，雌花通常3～8朵，以4～6朵居多聚生或散生，HSZML、CTYM和SQLG为雌花序莲座状类型，HSLH为穗状花具分枝类型[2]。HSZML、CTYM和SQLG结果方式表现为穗状结果，而HSLH为串状结果。这说明穗状核桃由于雌花着生方式不同，形成的结实方式也有差异，山西[3-4]、山东[6]、甘肃[5，17]等地称为穗状核桃，而贵州[7]、陕西[8]等地称为串核桃。

彭少兵[8]等通过对安康串状核桃表型性状的分析，结果表明，平均每串结果6.1个，与野核桃相似，串状核桃的叶片及果实等性状与核桃相似。而在本研究中，所有穗状核桃的雄花序比CK2(野核桃)短，雌花数量与CK2(野核桃)有相似之处；果实与CK1(普通核桃)或泡核桃相似。这说明穗状核桃与普通核桃、野核桃在性状上有一定的亲缘关系。

核桃为单性花，属于雌雄同株，开花具有雌雄异熟特性。而花芽分化分为生理分化和形态分化，它将直接影响果树开花数量并对坐果以及果实生长发育产生影响。温腾健[18]等研究核桃花芽结果表明，新新2号结果母枝和当年1年生枝上的雌花芽和混合芽都大于温185，花芽质量也优于温185。在本研究中，HSZML结果枝生长量最小，雌花芽、顶芽均为最大；SQLG结果枝生长量最大，雌花芽、顶芽均为最小，且HSZML雌花芽质量优于SQLG，这可能与品种特性、生长环境、栽培管理水平等有关。

李永涛[19]、张强[20]等研究核桃雌花芽分化，虽对分化阶段的划分不同，但结论有相似之处。本研究结果表明，3月上旬，雌花芽开始萌动，生长点顶端凸起，HSZML、CTYM和SQLG分化出不同方向的雌蕊原基。这说明穗状核桃果序长、雌花数量多与果柄原基伸长生长和多个雌蕊原基有关。5月上旬，生长点向上生长，分化出多个叶原基，CTYM和SQLG顶端生长点逐渐伸长，形成雌花原基。7月下旬，CTYM和SQLG继续伸长生长。10月上旬，HSLH和SQLG已分化出4个雌花原基，HSZML和CTYM已分化出3个雌花原基。这说明穗状核桃雌花芽在生理分化和形态分化时，已经形成多个雌花，所以在开花时表现为雌花多朵现象，而对于穗状核桃与普通核桃、泡核桃相比，产生多花多果的原因还有待于进一步研究。