烤烟花芽分化与烟株生育进程的关系

张洪霏，刁朝强，周建云，黄 宁，艾复清*

（1.贵州大学，贵州省烟草品质研究重点实验室，贵阳 550025；2.贵阳市烟草公司，贵阳 550025）

花芽分化是植物从营养生长步入生殖生长的标志，了解烟草花芽分化机理对于制定合理的栽培措施进行花期调控，实现烟草的优质生产有重要意义[1-4]。烟草花芽分化起始时间及历时长短，受生态环境、栽培措施等因素影响[5-7]，反过来又影响烟株的有效叶数、烟叶产量和品质[8-10]。有关烤烟花芽分化的研究近些年主要集中在环境及激素诱导、解剖学研究等方面[11-15]，而对花芽分化与生育进程的关系却鲜有报道[16-17]。本研究旨在通过对贵烟5 号、K326 和贵烟3 号花芽分化过程形态变化的观察，对烤烟花芽分化时期进行准确划分，并联系烤烟生育期进行分析，以期为烤烟栽培调控提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与地点

试验材料：贵烟5 号、K326、贵烟3 号。

地点：贵州省清镇市红枫湖镇芦狄村，地处东经106°27'58"，北纬26°27'3"，海拔1259 m，属北亚热带季风湿润气候，试验当年年均温14.1 ℃，年降雨量1303.9 mm，土壤质地为黄壤，肥力中等，前作为油菜。

1.2 试验方法

采用漂浮育苗，1 月30 日播种，4 月25 日移栽。选择地势平坦、肥力中上等、光照充足、方便灌溉的田块，取20 cm 表层土混匀作为盆栽用土。盆钵高31 cm，上部内径32.5 cm，底部内径26.5 cm，底部打孔。每盆装土25 kg，与基肥拌匀细碎后装盆。施纯氮7.0 g/株（计7.0 kg/667 m2），60%作基肥，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=9∶10∶27，40%作追肥，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=13∶0∶26。追肥于烟株移栽后20 d、30 d 均分两次施用。每个品种200株（盆），摆放行距1.1 m，株距0.6 m。

1.3 观察测定项目与方法

1.3.1 样品标记 各品种选取盆栽中整齐一致具有代表性的烟株80 株，挂牌标记于第10 片真叶，用于取样观察。

1.3.2 花芽分化观察 从移栽20 d 后开始，每隔3天取样1 次，至开花前结束。每次每个品种各选取挂牌的6 株烟株，用手术刀片在烟株顶端下约5 cm处切取包括茎尖下两片小叶的整个生长锥顶端，用锡箔纸包裹放入冰盒带回实验室。3 株用徒手切片法切片，雌雄蕊分化前用美兰染色，雌雄蕊分化后用卡宝品红染色，显微镜下进行花芽分化观察；剩余3 株在FAA 固定液中固定，石蜡切片法切片，切片厚度8～10 μm，番红固绿对染，加拿大树胶封片，观察并拍照。

1.3.3 出叶数观测 每个品种选取整齐一致具有代表性的烟株6 株（盆）挂牌标记，从花芽分化开始至结束观测其出叶数。出叶：指叶片长度达5 cm以上。总叶数：指总真叶数，从苗期第一片真叶开始至现蕾最后一片叶。叶占比：指观察时，烟株出叶数占总叶数的比值[18]。

2 结果

2.1 烤烟花芽分化时期的划分及其形态特征

通过对3 个烤烟品种花芽分化观察，结果发现不同品种的花芽分化历时不同，但其分化过程中形态特征的变化规律却相同，因此，根据烤烟花芽分化过程在形态特征上的变化将其划分为两个阶段8个时期：第一阶段为花芽形成阶段，该阶段可分为第一苞叶原基分化期、第一次花序原基形成期、第二次花序原基形成期、雌雄蕊分化期4 个时期；第二阶段为花粉发育阶段，该阶段可分为花粉母细胞形成期、四分体形成期、单细胞花粉形成期、二细胞花粉形成期4 个时期。

2.1.1 花芽形成阶段 时期I：第一苞叶原基分化期。在花芽未分化前，烟株茎端生长锥保持营养生长状态，叶原基和腋芽原基大量发生。此时生长锥呈圆锥状，被分化的互生、大小不一的叶原基不对称包裹，生长点稍有下凹（图1A）。经一定的光、温诱导，烟株茎顶端生长锥不再分化营养器官，开始由营养生长向生殖生长转变，此时茎顶端生长点由三角状扩大隆起，茎顶端生长锥显著增粗变扁平，生长锥侧面开始出现半球状突起，为花芽开始分化的标志，称第一苞叶原基分化期。该时期生长锥细胞排列紧密，细胞质较浓，细胞核较大，染色较深，细胞分裂旺盛（图1B、C）。此时烟株刚结束团棵，虽茎部尚短但茎节开始缓慢伸长，烟株横向宽度仍大于纵向高度。

时期II：第一次花序原基形成期。经过第一苞叶原基分化，茎端细胞开始径向和横向分裂，在第一苞叶原基内侧分化出半球状突起，接着在花序轴上先后螺旋状分化出多个突起，称第一次花序原基分化期，此时细胞颜色深、胞质浓、细胞核大，细胞数量多（图1D）。此时烟株茎节伸长加快，株高增加明显，新叶不断出现。

时期III：第二次花序原基形成期。随着生殖生长不断进行，在最先产生的第一次花序原基上开始分化出突起，即第二次花序原基。随着花序轴的不断发育，在第二次花序原基上还可以陆续产生多次花序原基，可达到5～7 次（图1E、F）。此时烟株茎节仍迅速长高加粗，新叶增加，叶面积迅速扩大。

图1 烤烟花芽分化不同时期的结构形态（K326）Fig.1 Structure and morphology of flue-cured tobacco bud differentiation at different stages (K326)

时期IV：雌雄蕊分化期。当花序轴顶端不再产生新的花序原基时，生长锥开始进行花原基的分化（图1G），首先产生5 个萼片原基，接着产生5 个花瓣原基，在花瓣原基内侧产生5 个雄蕊原基，在花芽中心分化产生雌蕊原基，此时期称雌雄蕊分化期。从烤烟花芽的横切面看（图1H），其花的结构从外到内依次为：5 个联合萼片，5 个联合花瓣，5枚花药（每个花药由4 个花粉囊组成），雌蕊由2 心皮构成，子房2 室，中轴胎座，胚珠多数。此时烟株高度接近定型，叶片已完全出现，但顶端叶片还未展开，拨开顶端幼小叶片，可见绿色幼蕾。

2.1.2 花粉发育阶段 时期V：花粉母细胞形成期。在花药原基4 个角落处开始产生孢原细胞，由孢原细胞进行平周分裂，向外产生初生周缘层，向内产生初生造孢细胞。初生造孢细胞再分裂形成造孢细胞。造孢细胞的体积大、细胞质浓、细胞核明显大于周围其他细胞（图1I）。造孢细胞经过不断的减数分裂，形成大量的花粉母细胞，形成的花粉母细胞的体积大、细胞核大、原生质浓且丰富，花粉母细胞外面产生透明的胼胝质壁（图1J）。花粉母细胞继续发育，进入减数分裂（图1K）。此时烟株株高基本定型，顶叶缓慢伸长变宽，幼蕾逐渐露出包裹叶片。

时期VI：四分体形成期。花粉母细胞第一次减数分裂后不立即形成新的细胞壁，而在减数分裂结束后形成4 个子核，才同时产生细胞壁，形成被胼胝质所包围4 个子细胞，此时期称为四分体时期。四分体在排列上常随新壁产生方式的不同而有所不同，因为新壁并不互相垂直，所以四分体的4 个细胞呈四面体形（图1L、M）。此时烟株顶叶逐渐伸长加宽，幼蕾长大并肉眼明显可见。

时期VII：单细胞花粉形成期。四分体胼胝质壁解体后分离形成核位于中央的单细胞花粉粒（图1N），这一时期称为单细胞花粉形成期。此时期的细胞核增大，细胞质浓，细胞外壁加厚并形成萌发孔，一般的花粉近球形具3 个萌发孔，也有一些花粉呈四方形，具有4 个萌发孔（图1O）。此时烟株株高定型，顶叶明显伸长变宽，幼蕾各器官继续增大增多，萼片与花瓣均伸长增宽。

时期VIII：二细胞花粉形成期。单细胞花粉从绒毡层取得营养，细胞体积不断增大，细胞核由中央位置转向细胞一侧，随后进行不均等的有丝分裂，形成一个大细胞内再包含一个纺锤形的小细胞即二细胞花粉，这一时期称为二细胞花粉形成期，二细胞花粉的大细胞为营养细胞，小细胞为生殖细胞。两细胞具有不同的生理作用，营养细胞内含大量淀粉、脂肪等物质，以后与花粉管的生成与生长有关，而生殖细胞的作用是产生两个精细胞，直接参与生殖（图1P）。此时烟株顶叶伸长加宽至定型时的1/3，中心花即将开放，周围幼蕾继续缓慢生长、花冠明显伸长。

2.2 花芽分化与烟株生育进程的关系

2.2.1 花芽分化历时 由表1 可见，花芽分化开始于栽后27～30 d（团棵后1～2 d），结束于栽后52～57 d（现蕾后6～10 d）。3 个烤烟品种的花芽分化历时存在差异，其差异表现在花芽分化第一阶段，即花芽形成阶段，其中贵烟3 号历时10 d，K326 历时11 d，贵烟5 号历时13 d。花粉发育阶段均为8 d。

表1 不同烤烟品种花芽分化进程Table 1 Flower bud differentiation process of different flue-cured tobacco varieties

2.2.2 花芽分化进程与出叶关系 由表2、3 可以看出，贵烟3 号、K326、贵烟5 号的叶占比达45%～50%时开始花芽分化，且叶数相对较少的品种如贵烟3号（总叶数32）花芽分化开始时出叶相对更多（49.2%），这可能与叶数相对较少品种生育期相对较短、生长速度更快些有关。同时叶数相同品种出叶速度也有差异，K326 略快于贵烟5 号，这应该与品种特性有关。在花芽分化末期（VIII 期），贵烟3号、K326、贵烟5 号的叶占比分别较花芽分化初期（I 期）增加了42.7、42.3、38.2 百分点，出叶速度分别为0.50、0.58 和0.55 片/d，说明此时期出叶较多，出叶速度快，此时烟株正值旺长期；在花芽分化结束时，其叶占比分别为91.9%、88.0%、82.7%。花芽分化结束后仍有部分出叶（约占总叶数的8%～17%），但出叶速度较慢，仅约0.28 片/d。

表2 花芽分化不同时期出叶数与占比Table 2 Ratio of leaf number to total leaf number in flower bud differentiation of different varieties

表3 不同烤烟品种出叶速度Table 3 Comparison of leaf emergence rate among different flue-cured tobacco varieties

3 讨 论

据前人研究报道烤烟花芽分化过程分为6 个时期[2-3,16]，本文通过对3 个烤烟品种的研究，将花芽分化进程划分为两个阶段8 个时期，其主要区别在将前人划分的6 个时期缩减为4 个时期，而增加了第二个阶段即花粉发育的4 个时期，并对其形态特征进行了描述。

本试验选用的K326 为当前主栽品种，贵烟3号与贵烟5 号为贵州自育品种，其中K326 与贵烟5 号总叶数相近，贵烟3 号叶片数相对较少。尽管3 个品种总叶数和花芽分化进程略有差异，但分化形态特征无明显差异，这与金磊等[13]研究结果具有相似性。

烤烟花芽分化开始标志着烟株营养器官从营养生长向生殖生长转化，意味着叶片的分化已经结束。烤烟花芽分化开始的时间不仅受温度、光照、降雨等环境因素的影响，同时也与营养条件有关。若烤烟大田前期低温、多雨、寡日、营养不良，将导致花芽分化提前，出现早花现象，从而影响到烤烟的最终叶片数[19-20]。本研究表明，烤烟花芽分化开始于团棵后1～2 d，因此，团棵前良好的栽培措施，有利于增加烤烟最终叶片数。

烤烟栽后27～30 d 开始的11～13 d 是花芽形成阶段，影响花序及花的数量；栽后44～49 d 开始的8 d 是花粉发育阶段，影响花粉的数量和质量。因此，此时期的栽培技术调控（如移栽期、营养调控等）会对种子生产及烟叶产质量产生影响。

4 结 论

不同烤烟品种间花芽分化历时不同，但变化规律及形态特征相似，可划分为两个阶段8 个时期，第一阶段为花芽形成阶段，包括第一苞叶原基分化期、第一次花序原基形成期、第二次花序原基形成期、雌雄蕊分化期；第二阶段为花粉发育阶段，包括花粉母细胞形成期、四分体形成期、单细胞花粉形成期、二细胞花粉形成期（即花粉成熟期）。

总叶数相对较少品种花芽分化开始较早、历时较短，总叶数相对较多品种开始较晚，历时相对较长；3 个品种花芽分化从栽后27～30 d（团棵后1～2 d）开始，到栽后52～57 d（现蕾后6～10 d）结束，历时25～27 d，其中花芽形成阶段10～13 d，花粉发育阶段8 d。

花芽分化开始时叶占比为45%～50%，总叶数相对较少的品种叶占比相对大些；花芽分化期间出叶数较多，约占总叶数的38.2%～42.7%，出叶速度相对较快为0.50～0.58 片/d，花芽分化结束后，出叶速度逐渐下降，但仍有部分出叶，约占总叶数的8%～17%。

对烤烟花芽分化过程各时期形态特征及烟株生长状况的了解，对优质烟栽培调控具有指导意义。但不同条件下（栽培、生态、品种）花芽分化与烟株生育进程的关系以及花器官分化的强弱有待进一步研究。