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林木花芽分化研究进展*

2020-10-17喻方圆

林业科学 2020年9期
关键词:原基花芽分化花芽

陈 晨 喻方圆

(南京林业大学林学院/南方现代林业协同创新中心 南京 210037)

林木花芽分化是指林木每年形成的顶端分生组织由营养生长向生殖生长转化的过程,即林木枝条上的生长点由分生出营养芽转变为分化出花芽的过程。花是变异的嫩枝(Goethe, 2009),花器官是高度变异的叶片(Gotoetal., 2001)。花芽分化是由营养生长向生殖生长转变的生理和形态标志。这一过程由花芽分化前的诱导阶段及之后的花序与花分化的具体进程所组成。一般花芽分化可分为生理分化、形态分化2个阶段。芽内生长点在生理状态上向花芽转化的过程,称为生理分化。花芽生理分化完成的状态,称作花发端。此后,便开始花芽发育的形态变化过程,称为形态分化。花芽分化是林木开花结实的基础,其状况直接影响到果实的产量和质量(喻方圆等, 1997; Chutinanthakunetal., 2015)。因此,对林木花芽分化的研究具有重要的理论和实践价值。

1 花芽分化的解剖学观察和花芽分化时期的划分

解剖学观察是研究花芽分化最直观的方法,通过研究花芽分化期间芽的内部结构变化有助于了解林木所处分化时期。顶端生长点变得扁平标志着营养生长向生殖生长的转变(Ryugo, 1985)。Engin等(2007)对甜樱桃(Prunusavium)花芽形成和分化期间花芽的扫描电镜研究发现,营养生长转变为生殖生长的标志是顶端生长点由扁平状变为半球形,并认为这一现象发生的原因是受到环境,尤其是温度的影响。Biologische bundesanstalt, bundessortenamt and chemische industrie(BBCH)是一种国际通用的定义,用于描述植物生长不同阶段物候特征(Kishore, 2016),Han等(2018)采用此方法记录了中国东南地区薄壳山核桃(Caryaillinoinensis)花芽的外部形态变化。Mert等(2013)利用体式显微镜和扫描电镜技术对大、小年油橄榄(Oleaeuropaea)花芽内外部形态进行调查,并详细记录了花芽大小的变化过程。洑香香等(2011)在研究青钱柳(Cyclocaryapaliurus)雌先型植株雌花花芽形态变化时发现,花芽起初呈红斑点状,2周后逐渐膨大呈纺锤形,当花序伸长膨大,可见花柄、苞片时形态分化完成。林木花芽形态分化进程与其外部特征存在密切联系,根据它们的时序性对应关系,可通过对花芽外部特征的观察来判断花芽形态分化的过程(李辛雷等, 2012)。

为了更准确地描述林木花芽分化的特征,花芽分化又会被细分为不同时期。但不同学者对不同植物花芽分化时期的划分有所区别,如朱牧笛等(2017)将苹果(Maluspumila)花芽分化过程划分为未分化期、分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6个时期;Chen等(2019b)将东京野茉莉(Styraxtonkinensis)花芽分划时期划分为花芽分化始期、花序原基出现期、花萼原基出现期、花瓣原基形成期、雄蕊原基形成期和雌蕊原基形成期;武春昊等(2019)将“大香水”梨(Pyrusussriensis)花芽分化过程划分为花序原基分化期、花蕾原基分化期、花萼原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6个时期。同一种植物不同品种间花芽分化时期也可能不同。单瓣型、半重瓣型山茶花(Camelliajaponica)花芽分化包括花原基、萼片原基、花瓣原基、雄蕊原基和雌蕊原基分化期;而托桂型、重瓣型山茶花较前者多了雄蕊瓣化和雌蕊瓣化2个时期(叶茂宗等, 1989)。桂花(Osmanthusfragrans)雄花和两性花花芽分化规律基本一致,只是雄花各分化阶段开始时间均早于两性花(Xuetal., 2014)。

2 花芽分化期

不同林木花芽分化时间不同,多数树种是在开花前一年夏季到秋季之间进行。如杉木(Cunninghamialanceolata)雄球花在结实头年的6月下旬开始分化,7月下旬—8月上旬雄球花花芽外形明显膨大,容易与一般叶芽区别,整个过程持续30~40天。杉木雌球花在结实头年的9月上、中旬开始分化,到10月中、下旬出现大孢子叶球雏形,雌球花花芽开始分化时间比雄球花晚70~80天(俞新妥等, 1981)。范李节等(2018)调查了3种木兰属(Magnolia)植物的花芽分化期发现,花芽分化时间集中在4月底至6月上中旬,整个过程历时34~41天。柑桔(Citrusunshiu)、芒果(Mangiferaindica)和美洲山核桃(Caryaillinoinensis)等,仅在开花前1~2个月进行花芽分化(Samachaetal., 2013)。表1是部分树种的花芽分化期。

表1 部分树种的花芽分化期Tab. 1 Period of flower bud differentiation in some tree species

3 影响花芽分化的内在因素

3.1 植物生长调节物质

3.1.1 赤霉素 在赤霉素(GA)对林木花芽分化的影响方面相关研究丰富,但其中不乏相互矛盾之处(Wilkieetal., 2008)。有证据表明,GA对大多数阔叶树种的花芽分化具有抑制作用,但对针叶树而言,情况则正好相反。美洲山核桃在前1年盛花期后施用GA减少了次年的开花(Wood, 2011)。在12月份对树木施用GA或GA合成抑制物质,能够显著改变次年营养枝/花枝的比值,与未处理的林木相比,GA处理降低了成花基因(FT)的转录(Muoz-Fambuenaetal., 2012)。GAs对花芽分化的影响与其种类有关,GA3和GA7能抑制樱桃(Cerasuspseudocerasus)和苹果的花芽孕育从而抑制开花,而GA4对开花有促进作用(曲波等, 2010;Xingetal., 2016)。Reig等(2011)对枇杷(Eriobotryajaponica)喷施GA3,结果表明枇杷开花数减少,研究中还指出这种抑制作用是通过干扰花芽诱导和分化过程实现的。此外,GA对植物花芽分化的影响还取决于植物所处的物候期、芽的位置、GA的浓度等(Bangerth, 2009)。Gonzlez-Rossia等(2006)研究不同浓度GA3对‘Black Diamond’和‘Black Gold’2个品种日本李(P.salicina)不同枝条类型开花数的影响,50 mg·kg-1GA3处理减少了2个品种混合枝上40%的花量,而浓度超过75 mg·kg-1的GA3处理则减少了75%~90%的花量;对50 mg·kg-1GA3分别减少了‘Black Gold’和‘Black Diamond’带刺枝40%和25%的花量;75 mg·kg-1以上浓度的GA3处理分别减少70%、50%的花量。GA的抑花作用能减少人工疏花成本,同时不影响果实产量和品质。虽然GA促进拟南芥(Arabidopsisthaliana)营养生长停止,但也抑制花的形成,说明GA对拟南芥成花与营养生长的平衡具有双重调控作用(Yamaguchietal., 2014)。GA处理下,柑桔2 000多个功能基因的表达水平发生变化,其中300个基因的表达量至少提高2倍。GA处理还导致成花基因FT和Apetela 1(AP1)的mRNA水平降低(Goldberg-Moelleretal., 2013)。GA对阔叶树种花芽分化具有促进作用,如Hassankhah等(2018)研究不同浓度GA对核桃(Juglansregiacv. ‘Chandler’)开花的影响,GA处理均增加了每个分枝上的开花量。

赤霉素抑制阔叶树的花芽分化,但对针叶树而言,情况则正好相反。赤霉素首先被证实能促进柏科(Cupressaceae)和杉科(Taxodiaceae)树木的花芽分化(Katoetal., 1958;Pharisetal., 1967)。赤霉素能够促进松科树木的开花,如扭叶松(Pinuscontorta)(Pharis, 1975)、红松(P.koraiensis)(郭景瑞等, 2013)等。赤霉素对扁柏属(Chamaecyparis)、柏木属(Cupressus)、刺柏属(Juniperus)、崖柏属(Thuja)、罗汉柏属(Thujopsis)、四鳞柏属(Tetraclinis)、柳杉属(Cryptomeria)、杉木属(Cunninghamia)、水松属(Glyptostrobus)、水杉属(Metasequoia)、巨杉属(Sequoiadendron)、落羽杉属(Taxodium)、落叶松属(Larix)、云杉属(Picea)、松属(Pinus)、黄杉属(Pseudotsuga)和铁杉属(Tsuga)等树木的开花均有促进作用(Bonnet-Masimbert, 1987)。Pharis等(1987)在研究中指出,各种促进开花的栽培措施往往与GA4/7协同作用,减缓了因施用GAs产生的氧化代谢,同时导致内源低极性GAs(如GA4/7)的积累,可见GA4/7可通过类似于自然促进开花的方式促进开花。同时GA4/7对针叶树种开花具有直接的形态发生作用。

3.1.2 生长素 关于生长素(IAA)对植物花芽分化的影响争议颇多。一种观点认为IAA可能是花芽形成的抑制因子。王玉华等(2002)在对大樱桃的研究中发现,IAA在花芽生理分化期含量低,而在形态分化过程中含量升高,但花芽内IAA浓度远低于叶芽中IAA浓度,因此认为IAA抑制花芽分化。罗羽洧等(2007)在研究无花果(Ficuscarica)花芽分化与内源激素含量关系时也指出,IAA对于无花果而言是一种抑花激素。高水平的IAA同样会抑制文冠果(Xanthocerassorbifolium)花芽分化(张宁等, 2019)。IAA在花芽分化不同阶段起不同作用。Gao等(2012)研究指出IAA与核桃(J.regiacv. ‘Liaoning 1’)生理分化没有密切联系,而对其形态发生有显著影响。也有研究认为,低浓度IAA是花发生所必需的,而高浓度IAA可能抑制花芽分化(曲波等, 2010)。

3.1.3 细胞分裂素和脱落酸 喻雄等(2019)在研究内源激素含量与‘铁城一号’油茶(C.oleiferacv. ‘Tiecheng No.1’)开花关系时发现,在花芽期细胞分裂素(CTK)含量上升,显蕾期含量达到最高值后下降,这一结果说明CTK促进了‘铁城一号’油茶开花。CTK在花芽诱导阶段起重要作用(Fangetal., 2018)。CTK可以通过激活FT和Twin Sister of FT(TSF)基因的表达对开花进行调控(D’Aloiaetal., 2011)。牛辉陵等(2015)对枣(Ziziphusjujuba)花芽分化的研究也指出,CTK对果树的花芽分化有促进作用。

脱落酸(ABA)对花芽分化的影响研究不多。有研究认为,ABA可能对花芽分化有利。花芽期时,ABA含量较低,随着花发育含量不断上升,谢花期时含量最高,ABA对‘铁城一号’油茶花芽生理分化有利(喻雄等, 2019)。高水平的ABA还促进了侧柏(Platycladusorientalis)雄花和雌花的形成(李广等, 2019)。

3.1.4 其他植物生长调节物质 朱振家等(2015)研究油橄榄花芽分化期间侧芽内源激素含量的变化,结果表明油橄榄侧芽内高含量的玉米素核苷(ZR)有利于其花芽形态分化。刘少华等(2019)研究内源多胺(PAs)对不同品种的杏(Prunusarmeniaca)花芽分化的影响,PAs对杏花芽分化和成花有重要作用,其中高含量的腐胺(Put)和亚精胺(Spd)有利于萼片原基、雌蕊原基的分化和成花。

3.2 树体营养物质

树体营养包括碳水化合物、蛋白质、脂肪和矿质养分等,其中以碳水化合物最为重要。碳水化合物在植物生长发育过程中有两大作用,一是为生长提供能量和碳骨架,二是代谢调控。因此,普遍认为碳水化合物的积累有助于植物完成花芽分化过程。研究碳水化合物对花芽分化的影响,其困难之处在于设计合理的试验,将不同作用的碳水化合物分开。

环割有利于碳水化合物在环割以上部位的积累从而促进花芽诱导(Samachaetal., 2013),且环割时机十分重要。在柑桔开花头年9—10月进行环割,第2年春天花量增加,但如果11月份环割,则没有效果。环割增加了芽的质量及蛋白质浓度,加速花的形成,这些生理变化在冬季之前就发生了(Iwahorietal., 1990)。Chen等(2019a)连续2年对东京野茉莉越冬枝条内营养物质含量进行测定,并建立与开花数的联系,结果表明高含量的可溶性糖有利于东京野茉莉开花,且两者之间呈极显著正相关,而淀粉对东京野茉莉开花作用不显著。但Stutte等(1986)的研究认为可溶性糖含量的上升对橄榄(Canariumalbum)花的形成没有作用。

4 影响花芽分化的环境因素

4.1 水分

适度的干旱能促进植物的花芽分化。扣水有利于植物从营养生长向生殖生长转变,有利于养分的累积,促进花芽分化。李嘉珏(1981)研究发现,对梅花(Armeniacamume)进行干旱训练后,梅花枝条生长受到抑制,各类型枝条比例有所改变,花芽开始形态分化的时间与枝条停止生长的时间有关。另外适度的干旱训练有利于花芽数量的增加,与扣水强度有显著关系。控水可促进柑橘(Citrusreticulata)提早开花(于越等, 2019)。与对照相比,滴灌使得苹果幼树产生更多的花芽(Koutinasetal., 2010)。青柠(Citruslatifolia)在重度水分胁迫条件下比适度水分胁迫条件下开花量更多(Southwicketal., 1986)。当然,在水分对花芽分化的影响方面,也有不同的研究结果出现。如Benzoni等(1992)对荷荷巴(Simmondsiashinensis)的研究发现,在遭受水分胁迫条件下花芽形成受到抑制并且开花延迟。

4.2 温度

除了水分,温度对林木花芽分化的影响也很显著,不同树种对温度的要求不同。许多热带和亚热带树木的花芽分化是由低温诱导的,如荔枝(Litchichinensis)、甜橙(Citrussinensis)和油橄榄等(Menzeletal., 1995;Moss, 1976;Hackettetal., 1964)。其与草本植物春化作用的不同是对低温的需求不同,热带亚热带树木需要的低温是15~20 ℃,而草本植物春化作用需要的低温是-1 ℃~10 ℃。而对温带落叶树种来说,高温(30 ℃以上)增加葡萄(Vitisvinifera)花芽的诱导,21 ℃或更低的温度则增加葡萄藤蔓的生长(Buttrose, 1970)。较高的温湿度促进石榴(Punicagranatum)的花芽分化,且以月均温15~20 ℃为宜。当月均温低于10 ℃时,花芽分化停止(蔡永立等, 1993)。与此相反,朱益民等(2019)研究发现,相比于25 ℃, 19 ℃显著促进‘堰红桂’(O.fragranscv. ‘Yabhong’)的花芽分化,该温度下花序分化期和雌蕊分化期缩短。较高的温度(28 ℃)不仅抑制蓝莓(Vacciniumcorymbosum)花芽的形成,还削弱花芽的分化,最终导致花发育不完全(Pescieetal., 2011)。

温度对花芽分化的影响往往不是直接的,而是通过其他器官或过程间接发生作用。如Koutinas等(2010)研究指出,高温促使某些苹果品种的长枝顶端产生GA,间接抑制花芽的形成。低温对花芽休眠的解除、花发育过程的顺利完成具有重要作用(Fadnetal., 2018)。低温对于花原基的形成具有诱导作用,低温是必须的,但低温并不会直接引发花原基的形成,经历低温后还需要经历适宜的温度,才有利于花原基的形成(区善汉等, 2009)。植物开花的春化作用促进植物开花与DNA甲基化水平降低密切相关,且两者之间呈正相关,这说明春化作用促进开花可能是由于对诱导开花的基因或基因启动因子的去甲基化引起(李红艳等, 2019)。芒果是通过成熟的叶片来感受低温的,成熟叶片对荔枝的花芽分化的诱导也是必须的(Yingetal., 2004)。柑桔的叶片对低温诱导花芽分化来说可能不是必须的,或者柑桔通过干旱来诱导花芽分化,这意味着低温或干旱诱导柑桔花芽分化的感知器官可能是枝或芽(Wilkieetal., 2008)。

4.3 光照

光照是植物生长发育中重要的外界环境因子之一,光照时间和光照强度对植物花芽分化也有较大影响。日照时间缩短30 min可诱导哥斯达黎加25种热带落叶和半落叶树种的花芽分化(Riveraetal., 2001)。中等光照强度处理下新西兰圣诞树(Metrosiderosexcelsa)开花最多,过强或过弱光照处理不利于油橄榄花芽分化(Henriodetal., 2003;Stutteetal., 1986)。光照强度达到光饱和后对花发育不再产生影响(Christiaensetal., 2015)。在夏季对杏树冠内进行遮荫,造成冠层内透光不足,导致花芽内营养物质水平降低,最终导致开花减少(Bartolinietal., 2013)。有研究指出,在不同的环境因素诱导下,树木累积的成花素可能是相同的。FT基因的表达可能因低温诱导,也可能由长日照或短日照诱导。中间型植物的日照也会诱导FT基因的表达。长日照诱导拟南芥FT基因在叶片中积累,而适宜的温度或高盐环境能通过积累FT蛋白诱发拟南芥提前开花(Balasubramanianetal., 2006;Ryuetal., 2011)。Ikegami等(2013)从无花果中分离得到的FcFT1基因可在叶片中高度表达,同时指出该基因在长日照和短日照条件下表达量均增加。

5 花芽分化相关假说

植物花芽分化是个复杂的过程,是多种因素共同作用的结果,采取科学的措施对花芽分化进行调控,有助于提高植物开花结实质量。近年来,国内外研究者针对花芽分化的调控提出许多看法,如碳氮比学说、激素平衡和信号调节假说等。

5.1 碳氮比学说

碳氮比学说最早由Klebs提出,即只有当植物体内碳水化合物的积累比含氮化合物在数量上占优势时,植物开始开花。潘瑞炽等(2001)将该学说总结为当植物体内碳水化合物与可利用的含氮化合物比值高时,有利于生殖生长,可促进开花;反之有利于营养生长,抑制开花。张丽之等(2019)对苹果的研究结果证实此观点。植物体内储备的碳水化合物和含氮化合物对花芽的形成具有重要作用,两者的积累可促成某种促花剂的合成,从而影响芒果花芽分化的诱导(Gorakhetal., 1999)。

5.2 激素平衡和信号调节假说

Luckwill(1970)认为植物花芽分化并非与某一特定的激素有关,CTK/GA平衡可解释植物花芽分化,即CTK/GA高时花芽大量形成;反之成花能力下降。激素的平衡可导致成花基因解除阻遏,使成花基因活化。目前,这一假说得到发展,研究发现花芽分化还与CTK/IAA、ABA/IAA、ABA/GA、(ZR+IAA)/GA等激素平衡密切相关(钟晓红等, 1999;潘瑞炽, 2002)。罗羽洧等(2007)测定无花果花芽中几种激素含量发现,较高的ABA/IAA、ABA/GA1+3、ZR/IAA有利于无花果花芽分化。

Lavee(1989)在研究油橄榄结果大小年现象时提出激素信号调节假说。油橄榄结果大小年是由正在发育果实的种子输向叶片的特定信号,引起叶片内的代谢发生改变而引起的。发育果实的种子输出的信号可能是激素性质的,当叶片接受来自正在发育果实的种子的信号后,叶片内部就发生一系列代谢变化并调节着营养芽的分化程度,并以果树自身特有的调节机制控制着营养生长与生殖生长的比率,从而影响花芽发端。这一假说的局限性在于仅涉及正在发育果实的种子输出的激素信号,而未包括旺盛营养生长的梢尖输出的激素信号。此外,该假说在其他果树上是否适用还需进一步验证(李兴军等, 2001)。

Bangerth(1998)的假说强调激素信号自正在发育果实的种子或旺盛营养生长的梢尖运输到营养芽,在营养芽中被转导为抑制花芽发端的因子,而不是通过叶片代谢改变来影响花芽发端。Bangerth(1993)推测激素信号来自于梢尖,旺盛营养生长的梢尖产生的极性运输的IAA可能是抑制花芽发端的一种信号。Ito(1998;1999)研究日本梨(P.pyrifolia)IAA水平后也认为,旺盛营养生长的梢尖产生的IAA可能是抑制花芽发端的一种信号。由于GA处理促进果实种子释放IAA,抑制次年开花的花芽发端(Bangerth, 1989),因而认为来自正在发育果实种子的IAA也是抑制花芽发端的一种信号。GA抑制果树花芽发端决定于特定的GA类型和GA运输,尚不能确定正在发育果实种子的GA自身是抑制花芽发端的信号,还是参与调节花芽发端信号的产生。营养芽中高浓度的CTK促进花芽发端,可能与较弱的IAA信号有关(李兴军等, 2001)。

6 花芽分化的分子调控

花芽是由枝条的分生组织分化而来,但很多植物引发花芽分化的第一次生化变化发生在叶片中。叶片整合内外因素抑制或引起花芽分化,最终影响花芽诱导的程度。叶片感知日照时间变化后,产生一种成花素的可移动蛋白,这种蛋白通过韧皮部转运到茎分生组织。对不同植物而言,花芽分化的原始诱导可能来自叶片,也可能来自叶片和分生组织,也可能只来自分生组织(Samachaetal., 2013)。

成花素是一种蛋白质,由拟南芥的FT及其孪生基因编码(Turcketal., 2008)。许多植物具有拟南芥开花抑制基因Terminal Flower 1(TFL1),TFL1编码的蛋白抑制拟南芥分生组织进行花芽分化(Ratcliffeetal., 1999)。TFL1和FT调控同一组具有促进开花功能的基因。FT/TFL1的比值具有调控开花和控制分生组织稳定性的功能。叶片或分生组织中FT编码的转录子的积累或TFL1编码的转录子的减少,发生在许多木本植物分生组织花芽分化之前(Pinetal., 2012)。FT编码基因的过量表达能引起柑桔和苹果提前开花,而TFL1编码基因的减少表达也能导致苹果提前开花(Samachaetal., 2013)。

目前,多个与开花相关的生物钟调控基因得到广泛研究,如早花3(Early Flowering 3,ELF3)和早花4(Early Flowering 4,ELF4)等(Alvarezetal., 2016;Zhaoetal., 2019)。日照时间有助于激活生物钟调控基因,以及通过激活红光感受器光敏色素A(PHYA)基因直接改变开花时间。在低光照强度的情况下,PHYA基因表达,将生物钟打乱,从而改变开花时间(Somersetal., 1998)。Flowering Locus C(FLC)、Suppressor of Overexpression of CO1(SOC1)、Constans(CO)和FT等与开花有关的基因也引起了大量关注。一些转录抑制因子直接参与FT调控。MAD-box转录因子FLC抑制拟南芥开花,负调控SOC1和FT的表达(Pérezetal., 2011)。

国内外学者针对温度对开花的调控作用做了大量研究。温度与光照信号交互作用,调控FLC、CO和FT等与开花有关的基因(Franklin, 2009)。例如,温度直接影响光敏色素B(PHYB)基因的表达,继而影响FT基因的表达,最终调控开花(Hallidayetal., 2003)。Halliday等(2003)的研究强调CO和FLC基因的作用,但在低温条件下,FLC的表达水平提高了,这可能是FT下调的原因。同样,温度也会改变CO基因的稳定性,其结果是减少FT的表达。同样的可能性是FLC类似蛋白改变FT的表达(Horvath, 2009)。

短日照条件下,GA通过调控SOC1和LEAFY(LFY)诱导开花(Blazquezetal., 1998;Moonetal., 2003)。缺失GA的基因型在短日照条件下不能开花,而当FT过表达时可以开花,因此Blazquez等(2000)指出GA在FT诱导的上游至少起部分调控作用。ABA通常与GA起相反的作用,抑制花芽的形成。ABA和乙烯(ETH)都是通过影响DELLA蛋白来影响开花,而DELLA蛋白是传导GA信号所必须的(Achardetal., 2006)。

7 展望

虽然林木花芽分化领域的研究已经取得了很大进展,但目前的研究主要集中在解剖和生理生化层面,研究对象仅限于少数用材和经济林树种。随着研究手段和方法的不断创新以及造林树种的多样化,林木花芽分化领域的研究也将迎来新的发展,主要有以下几个方面: 1) 研究对象不断拓展。随着各地造林树种向珍贵化、彩色化、效益化的转变,许多重要珍贵乡土树种将成为研究对象,如青钱柳、元宝枫(Acertruncatum)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、枫香(Liquidamberformosana)、麻栎(Quercusacutissima)、楠木(Phoebezhennan)等,弄清这些树种的花芽分化规律,促进其开花结实,对保障这些树种造林用种的产量和质量具有重要实际意义。2) 新的研究手段和方法不断得到应用。在解剖学领域,随着扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光显微镜、激光扫描共聚焦显微镜等先进设备的不断普及,对林木花芽分化过程中的显微结构研究将更加微观化和精准化,可不断揭示林木花芽分化的解剖学机制。在生理生化领域,先进的生理生化测定手段有高效液相色谱分析、气相-质谱分析、电感耦合等离子质谱分析、同位素示踪分析等。这些技术手段的应用,将使激素水平和树体营养与花芽分化的关系,光周期、干旱胁迫和低温对花芽分化的影响等方面的研究结果更加可靠,林木花芽分化的生理生化机制将得到进一步阐释。3) 随着分子生物学技术的不断进步,林木花芽分化领域的分子生物学研究将得到快速发展,在林木花芽分化领域的基因调控、蛋白质调控和代谢调控方面的研究将取得突破性进展,一系列与花芽分化相关基因的功能及其作用机制不断被揭示,与花芽分化相关的蛋白质及其功能,涉及花芽分化代谢通路的重要代谢物及其功能也将逐步被阐明。

8 结论

1) 研究花芽分化最直观的方法是解剖学观察,通过研究花芽分化期间芽的内部结构变化有助于了解林木所处分化时期。花芽分化过程通常可划分为未分化期、分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6个时期,不同学者针对不同树木划分的时期有所不同。不同林木花芽分化时间不同,多数树种是在开花前一年夏季到秋季之间进行。

2) 植物激素和树体营养等与花芽分化密切相关。植物激素包括赤霉素和生长素等,其中赤霉素最为重要,赤霉素抑制大多数阔叶树种的花芽分化,但促进针叶树的花芽分化;树体营养包括碳水化合物、蛋白质、脂肪和矿质养分等,其中以碳水化合物最为重要,碳水化合物充足有利于花芽分化。影响花芽分化的环境因素包括水分、温度和光照等。通常认为,适度的干旱和充足的光照能促进林木的花芽分化,温度对林木花芽分化的影响也很显著,但不同树种对温度的要求不同。

3) 与花芽分化相关的假说包括碳氮比学说、激素平衡和信号调节假说。在分子生物学领域,花芽分化的分子调控已经取得重要进展,包括成花基因(FT)、抑花基因(TFL1)在内的众多基因的作用机制。

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