‘库尔勒香梨’长果枝花序不同序位维管束与萼片脱落关系的研究

陈 燕，马宏玉，余荣荣，陈小艺，包建平,,，吴翠云,,，张 锐,,,陶书田

(1. 塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆阿拉尔 843300；3. 南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300；4. 南京农业大学 园艺学院，南京 210095)

库尔勒香梨(PyrusbrestschneideriRehd)简称香梨，属蔷薇科、梨属中的白梨系统[1]，其果实香味浓郁、皮薄、肉细、多汁，品质优良，被誉为梨中珍品[2]。由于遗传因素影响，香梨存在严重的萼片宿存现象，极大地影响了其品质和外观，对销售及经济效益造成了一定影响。

关于引起香梨萼片脱落与宿存的原因，已有的研究从不同方面进行了探讨，徐胜利等[3]认为香梨萼片是否脱落与花粉直感效应引起的激素变化有关。贾晓辉等[4]研究显示宿萼果的IAA含量和(ZR+IAA+GA3)/ABA显著高于脱萼果，ABA含量则显著低于脱萼果。李长江等[5]研究发现子房中的IAA、ZR及GA3含量过高均会导致香梨果萼宿存，子房下部IAA及ZR的含量过高对果萼宿存均有显著的影响；花柱中ABA的积累增多会导致果萼宿存；子房中ABA的含量高有利于果萼脱落。王博慧等[6]利用实时荧光定量 PCR 检测到 ABA、ETH、GA、NAA 和果树促控剂(PBO)对kfpMYB的表达均有不同程度的影响，说明这些调控元件参与了基因的表达。另外，人们采用Illumina高通量测序技术和RNA-Seq表达谱测序技术，发现植物激素信号转导、光合代谢、苯丙氨酸代谢、芳香族化合物合成、细胞发育等与萼片发育过程相关[7-8]。

维管组织是由形成层、木质部和韧皮部组成，可以为植物的生长提供水分、营养物质和激素以及机械支撑，并负责这些物质在植物体内的运送[9]。目前，有关梨萼片脱落、宿存与维管束的关系报道较少，仅有马宏超等[10]研究了在盛花初期分别喷施多效唑和赤霉素后，香梨在花萼发育期间萼筒维管束面积、导管、筛管细胞和异细胞存在差异，从而形成脱萼果和宿萼果。但未研究自然条件下脱萼果和宿萼果的形成与维管束的关系。因此，本研究以长果枝同一花序不同序位香梨花器官维管束数目和面积为切入点，研究自然条件下不同序位香梨脱萼率和维管束变化特征的关系，旨在为生产中提高香梨脱萼果率提供理论 依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验地位于新疆阿拉市塔里木大学。供试品种为以杜梨作砧木的‘香梨’，南北行向，灌溉方式为漫灌，土壤类型为砂壤土，果园常规管理。

1.2 材料采集

选择树体生长状况相对一致的10棵‘香梨’树作为采样株，取树冠南侧外围长果枝上的花编号挂牌，分别在大蕾期(2018-04-01)、初花期、盛花期Ⅰ、盛花期Ⅱ、末花期采摘自然状态下15个伞房花序，依次取下同一花序的第1到第5序位花，迅速将样品带回实验室，将每个花的花萼、胴部和果柄等3个部位分别放入FAA固定液固定，用于制作石蜡切片。

1.3 石蜡切片

石蜡切片的制作，参照赵俊等[11]的研究方法并作适当的调整与改进：将样本从FAA固定液中取出后，经逐级酒精脱水、二甲苯透明、浸蜡、石蜡包埋，然后进行切片(厚度为10 μm)，番红-固绿双重染色，中性树胶封片，在显微镜下观察果柄、胴部和萼筒维管束的发育状况，并拍照。用 Motic Images Advanced 3.2 显微成像系统观测维管束的数目及面积，其数目为4×100 倍视野内的维管束个数，维管束面积近似圆形，测定半径计算面积。每项观测项目随机取 3 个视野。

1.4 脱萼率调查

盛花期20 d后，调查自然条件下10棵香梨树长果枝上第1、2、3、4和5序位的萼片脱落 情况。

脱萼率=脱萼果(个)/总梨果(个)×100%

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2013、SPSS 23.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同序位梨脱萼率变化

从图1可以看出，不同序位梨果实脱萼率差异显著。第1序位梨果实脱萼率最低，为 32.0%，第5序位梨果实脱萼率最高，为84.5%，显著高于其他序位的脱萼率，第2、3和4序位脱萼率高低顺序为4>3>2。

不同小写字母表示差异显著(P<0.005)。下同

2.2 不同序位梨花器官维管束数目动态变化

如图2所示，维管束在果柄、胴部和萼筒中呈环形分布，其中主维管束发育明显，由10个左右组成，另有若干个小维管束排列在主维管束旁。

图2 维管束在果柄、胴部和萼筒中的分布Fig.2 Distribution of vascular bundles on carpopodium, equator and calyx tube

2.3 不同序位梨花器官维管束数目动态变化

2.3.1 不同序位梨果柄维管束数目动态变化 不同序位梨果实在大蕾期到末花期中，1、2、3、4和5序位果柄的维管束数目变化趋势基本一致(图3)，但1序位果柄的维管束数目始终高于2、3、4和5序位，5个序位果柄维管束数目为“渐细式”变化，即维管束数目自下而上逐渐减少，表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位，且序位间差异显著。维管束数目在始花期到盛花期Ⅰ，5个序位果柄维管束数量基本保持不变。至盛花期Ⅱ时，维管束数目开始增加，1、2、3、4和5序位果柄的维管束数目比对照分别增加了2.9、2.3、1.9、1.8和1.8个。到末花期时，维管束数目达到最大值，1、2、3、4和5序位果柄的维管束数目分别为17.3、15.3、15、15和12.7个。

图3 不同序位梨果柄维管束数目动态变化Fig.3 Dynamic change of vascular bundle number in different orders of pear handle

2.3.2 不同序位梨胴部维管束数目动态变化 从图4可以看出，不同序位梨果实从大蕾期到末花期，随着花期延长，维管束数目呈逐渐增加趋势，且1序位胴部的维管束数目始终高于2、3、4和5序位，同一时期的维管束数目表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位。同一时期下，不同序位维管束数目的差异主要表现在大蕾期至末花期，其中1、2、3、4和5序位胴部维管束在大蕾期差异显著，从始花期开始胴部维管束数目间差异显著增大。至末花期，此时1、2、3、4和5序位胴部维管束数目分别比大蕾期的增加45.3%、45.2%、46.9%、44.8%和50.0%。

图4 不同序位梨胴部维管束数目动态变化Fig.4 Dynamic change of vascular bundle number in different orders of pear fruit

2.3.3 不同序位梨萼筒维管束数目动态变化 由图5可以看出，对于同一序位梨果实的萼筒维管束来说，从大蕾期到末花期，其维管束数目是呈动态变化的。1、2、3、4和5序位萼筒维管束数目均表现为增加趋势，其中，从盛花期Ⅰ到盛花期Ⅱ，1、2、3、4和5序位萼筒维管束数目比对照大蕾期的分别增加了10.8、5.3、5.2、5.3和4.7个。随后，维管束数目增加缓慢。至末花期，维管束数目达到最大值，1、2、3、4和5序位萼筒维管束数目分别为26.5、 26.3、25.7、24.3和24.2个。从不同序位位置的大小顺序上看，维管束数目在相同物候期均表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位。

2.4 不同序位梨花器官维管束面积动态变化

2.4.1 不同序位梨果柄维管束面积动态变化 从图6可以看出，果柄维管束面积随序位的升高而减少，第1序位果柄维管束面积最大，其次为2、3、4序位果柄，5序位果柄维管束面积最小。从大蕾期到始花期，果柄维管束面积增加缓慢。到盛花期Ⅰ，果柄维管束面积间差异显著。至盛花期Ⅱ，1、2、3、4和5序位果柄维管束面积显著增加，比对照大蕾期的分别增加了85.47%、 48.73%、37.06%、41.61%和36.57%。至末花期，1、2、3、4和5序位果柄维管束面积达到最大，分别为0.035 8、0.032 4、0.032 0、0.028 1和 0.027 2 mm2。

图5 不同序位梨萼筒维管束数目动态变化Fig.5 Dynamic change of vascular bundlenumber in different orders of pear calyx tube

图6 不同序位梨果柄维管束面积动态变化Fig.6 Dynamic change of vascular bundle area in different orders of pear handle

2.4.2 不同序位梨胴部维管束面积动态变化 由图7可知，随着物候期的变化，梨花序不同序位胴部维管束面积均呈增加趋势。在相同物候期条件下，1序位胴部维管束面积始终大于2、3、4和5序位，而5序位胴部维管束面积始终比其他4个序位的小，2、3和4序位胴部维管束面积变化没有规律。大蕾期，各序位胴部维管束面积间差异显著。始花期，1序位胴部维管束面积与其他序位间差异显著。盛花期Ⅰ，各序位维管束面积较大蕾期均有不同程度增加，1、2、3、4和5序位维管束面积分别增加21.42%、16.27%、31.25%、41.07%和31.81%。盛花期Ⅱ，1序位胴部维管束面积与其他序位间差异显著。至末花期时，1、2、3、4和5序位维管束面积达到最大值，分别为0.026 6、0.016 2、0.016 2、0.019 8和0.010 2 mm2。

2.4.3 不同序位梨萼筒维管束面积动态变化 由图8可知，5个序位梨萼筒维管束面积随物候期进程逐渐增加。至始花期，维管束面积增加趋于平缓，在盛花期Ⅰ，3和5序位维管束面积增加较快，比大蕾期分别增加52.22%和35.82%。在盛花期Ⅱ，1、2、3、4和5序位维管束面积快速增加，比大蕾期分别增加54.03%、71.11%、 31.11%、14.44%和11.84%。在末花期，2序位维管束面积显著增加，比大蕾期增加80%，其余序位维管束面积增加平缓。在同一物候期，不同序位梨萼筒维管束面积表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位。

图7 不同序位梨胴部维管束面积动态变化Fig.7 Dynamic change of vascular bundle area in different orders of pear fruit

图8 不同序位梨萼筒维管束面积动态变化Fig.8 Dynamic change of vascular bundle area in different orders of pear calyx tube

2.5 脱萼率、维管束数目和面积的相关性分析

从表 1可以看出，脱萼率与果柄维管束数目和胴部维管束面积呈显著负相关，相关系数依次为-0.90*和-0.85*。脱萼率与胴部维管束数目、果柄维管束面积和萼筒维管束面积呈极显著负相关，相关系数依次为-0.99**、-0.97**和-0.94**。果柄维管束数目与胴部维管束数目、果柄维管束面积和萼筒维管束面积呈显著正相关，相关系数依次为0.87*、0.90*和0.90*。果柄维管束数目与胴部维管束面积(0.95**)呈极显著正相关。胴部维管束数目与果柄维管束面积(0.97**)、胴部维管束面积(0.82*)和萼筒维管束面积(0.94**)均呈极显著或显著正相关。萼筒维管束数目与果柄维管束面积(0.93**)和萼筒维管束面积(0.96**)呈极显著正相关。胴部维管束面积与萼筒维管束面积(0.99**)呈极显著正相关。

3 讨 论

根据梨果实成熟时有无萼片存在，将梨属植物分为脱萼组和宿萼组。梨花萼属于花的最外一轮，呈叶状、绿色，开花前对花器有保护作用。香梨的花萼包括萼筒和萼片两部分。萼筒上着生花瓣、雄蕊和雌蕊，开花时萼筒呈盘状，萼筒前端裂片为萼片[12]。‘香梨’花萼脱落高峰在盛花后 12 d，多数幼果在盛花后8 d即可看出花萼脱落与否。‘香梨’的花萼脱落大致分3种情况：一是萼筒连同萼片一起脱落，其幼果多数萼端凹陷，最终发育为脱萼果。二是仅有萼片脱落，萼筒留在幼果上；三是仅有部分萼片脱落(极少数)，后两种随幼果的发育萼筒发育成果顶的一部分，导致萼端凸起，形成宿萼果。同一花序中基部花朵形成的果实花萼多宿存，随着位置升高，花萼脱落的能力增强，花萼宿存能力变弱[13]。本研究在花后20 d调查了自然条件下长果枝上不同序位梨萼片脱落情况，表明不同序位梨果实脱萼率差异显著，脱萼率高低顺序为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位，调查结果与前人基本一致[13]。

表1 香梨脱萼率、维管束数目和面积的相关性分析Table 1 Correlation analysis of calyx dropping rate,vascular bundle number and fragrant peararea

自然条件下，小麦穗部大维管束数随小穗位上升而递减，每上升1个穗轴节片，大维管束数减少1个，该大维管束进入同一穗轴节片节上着生的小穗中。小穗上各位小花维管束数目随小花位上升而递减[14]。水稻的维管束截面面积、截面长轴长度、截面短轴长度、筛管区域宽度、导管数均表现为上部一次枝梗籽粒>下部一次枝梗籽粒>上部二次枝梗籽粒>下部二次枝梗籽粒，颖果背部维管束粗细随着灌浆进程呈抛物线状的动态变化[15]。本试验对自然条件下的梨花序进行研究发现，从大蕾期到末花期，维管束数目呈增加趋势，其中，同一时期果柄、胴部和萼筒维管束数目表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位，这与前人研究结果不一致，马宏超等[10]认为萼筒维管束在发育过程中单位面积上的数目是相等的，不变化的，整个发育过程维管束数目均是8个。而马宏玉等[16]则认为，在梨短果枝上，从大蕾期到末花期，第1序位维管束数目和面积呈增加趋势，第2、3、4和5序位维管束数目和面积表现为先增加后降低趋势(除第2序位胴部和萼筒维管束面积呈增加趋势外)；在相同物候期条件下，维管束数目和面积大小均表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位。本试验维管束面积研究结果表明，随着物候期进程的推进，维管束面积呈增加趋势，其中果柄和萼筒维管束面积大小顺序表现为第1序位>第2序位>第3序位>第4序位>第5序位，而胴部的维管束面积表现为第1序位最大，第5序位最小，第2、3和4序位无规律。这与马宏超等[10]研究结果一致，随着萼筒的发育，维管束的面积逐渐增大。