杂交杏李‘风味玫瑰’花芽分化过程及内源激素动态变化

莫文娟 张嘉嘉 杨绍彬 许 言 苑晨光 刘亚心

(1.中国林业科学研究院 华北林业实验中心，北京 102300；2.康奈尔大学 综合植物科学院，美国 纽约 14853；3.中国林业科学研究院 经济林研究开发中心/经济林种质创新与利用国家林业和草原局重点实验室，郑州 450003；4.河南农业大学 林学院, 郑州 450002)

杂交杏李‘风味玫瑰’(Prunusdomestica×armeniaca‘Fegnweimeigui’) 为杏与李种间杂交新品种，是中国林科院经济林研究开发中心于2000年从美国引进的7 个杏李品种之一，其果实拥有浓郁的玫瑰花香味。‘风味玫瑰’不仅具有优良的品质、艳丽的色泽、独特的风味，而且在抗寒、抗旱、抗病虫害等方面也表现优异[2]。但‘风味玫瑰’开花早易受低温伤害[3-4],自交不亲和性较严重[4],与授粉品种花期不遇，从而导致其坐果率低，产量不高且不稳定。因此，通过花期调控推迟‘风味玫瑰’开花时间的，使授粉品种授粉时期相遇，是从根本上解决‘风味玫瑰’低产的有效途径之一。

花芽分化与生产密切相关，直接影响果树开花的数量、质量及坐果率，也与果树大小年结果及果实品质紧密相关[5]。因此，掌握花芽分化规律对调控花期、提高开花质量具有重要的指导意义[6-7]。目前关于杏、李花芽分化的研究主要集中在花芽分化时期的确定[8-9]。魏雅君等[10]研究发现，杏李品种‘风味皇后’、‘恐龙蛋’、‘味帝’引种新疆后花芽分化始于6 月下旬，分化盛期集中在7 月上旬至10 月上旬。然而关于杂交杏李‘风味玫瑰’花芽分化的情况却尚未见报道。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以中国林业科学研究院经济林研究开发中心原阳试验基地(34°55′18″～34°56′27″ N，113°46′14″～113°47′35″ E)6 年生‘风味玫瑰’杏李为试验材料(株行距3 m×4 m，树高2.0～2.5 m)，选择长势良好的3 株树，于树体外围东南西北4 个方向进行采集，采集时间从2017年6月初开始，每隔10 d采样1 次，于2017年11月底结束。将采集的花芽枝条，切取中间花芽，一部分用FAA固定，用于常规石蜡切片制作；另一部分用液氮速冻，-80 ℃冰箱保存，用于内源激素的测定。

1.2 试验方法

1.2.1花芽分化解剖观察

参照帅焕丽等[25]的改良石蜡切片方法，固定液固定24 h后转入70%乙醇中，4 ℃冰箱保存备用。选取10个样品用于制作常规石蜡切片，经过乙醇逐级脱水、二甲苯透明、浸蜡、包埋后用石蜡切片机切片，厚度为8～12 μm，使用番红-固绿二重染色，中性树脂封片，最后用OlympusBX-51光学显微镜观察、拍照。

1.2.2内源激素的提取与纯化

冷冻花芽材料液氮研磨成粉末后，精准称取0.50 g，经10 倍体积乙腈溶液提取、纯化、氮气吹干，定容至200 μL，采用HPLC-MS/MS液质联用法测定IAA、GA3、ABA和MeJA含量，每个时期3 次生物学重复。

液相色谱仪：安捷伦1290；poroshell120SB-C18色谱柱(150.0 mm×2.1 mm，2.7 μm)；柱温30 ℃；进样量2 μL；流速0.3 mL/min；流动相A：甲醇/0.1%甲酸；流动相B：水/0.1%甲酸；梯度洗脱程序：0～1.0 min，20%A；1.0～9.0 min，20%～80%A；9.0～10.0 min，80%A；10.0-10.1 min，80%～20%A；10.1～15.0 min，20%A。质谱仪：AB公司Qtrap6500；质谱条件：电离方式：ESI正负离子模式分别监测；气帘气：15 psi；喷雾电压：+4 500 V，4 000 V；雾化气压力：65 psi；辅助气压力：70 psi；雾化温度：400 ℃；扫描方式：多反应监测。

1.3 数据处理

采用SPSS 20.0对数据进行单因素方差分析、Duncan多重检验和主成分分析、Excel 2018作图。

2 结果与分析

2.1 ‘风味玫瑰’花芽形态分化时期及特征

‘风味玫瑰’花芽形态分化的观察结果见图1。由图1可知：‘风味玫瑰’在7 月上旬花芽仍未开始分化，花芽内部的原基生长点呈现出尖尖的狭小的形态，生长点顶部整齐有序地排列着小小的分化原基分生细胞，整体呈圆锥形，外部包裹着紧实的鳞片(图1(a))；‘风味玫瑰’在7 月中旬花芽已进入花原基分化前期，生长点开始稍微凸起且细胞开始不断膨大，纵切面呈半圆状，围绕生长点的芽鳞片也不断向外扩松(图1(b))；随着生长点继续隆起，细胞不断伸长，直到顶端变得趋于平滑，花原基分化完成(图1(c))；‘风味玫瑰’在8 月中旬花芽已进入萼片原基分化期，生长点开始纵向变平滑，在顶端中心部位相对凹入，四周的细胞不断增大变长并逐渐分化，产生突起的花萼原基(图1(d))；‘风味玫瑰’在9 月下旬花芽已进入花瓣原基分化期，突起的花萼原基，开始向内弯曲并生长发育，形成内部萼片原基；伸长的萼片原基发育一段时间后，在内侧逐渐产生新一轮的突起，称之为花瓣原基(图1(e))；表示的是‘风味玫瑰’在10 月下旬花芽已进入雄蕊原基分化期，芽体整体增大，内部的鳞片逐渐露出顶端，花芽内部的花瓣原基继续生长发育，在原基内侧又产生了多个新的突起，进而分化出雄蕊原基(图1(f))；雌蕊原基与雄蕊原基分化时间基本一致，在花芽原基内侧的突起雄蕊原基，继续分化生长时，花芽原始体内部平坦的中心部位也产生一个新的突起，即为雌蕊原基(图1(g))；随着雌蕊原基不断伸长生长，出现了子房(图1(h))；此外，也会出现1个花芽内有2个花原基的情况(图1(i))。

(a)未分化期; (b)花原基分化前期; (c)花原基分化后期; (d)萼片原基分化期; (e)花瓣原基分化期; (f)雄蕊原基分化期; (g)雌蕊原基分化期(无子房); (h)雌蕊原基分化期(有子房); (i)1花芽内2个花原基。GC, 生长点; CP, 花萼原基; PE, 花瓣原基; SP, 雄蕊原基; PP, 雌蕊原基; O, 子房。(a) Pre-differentiation stage; (b) The early stage of floral primordial differentiation; (c) The late stage of floral primordial differentiation; (d) Sepal primordial differentiation stage; (e) Petal primordial differentiation stage; (f) Stamen primordial differentiation stage; (g) Pistil primordial differentiation stage (without ovary); (h) Pistil primordial differentiation stage (with ovary); (i) Two floral primordial in a flower bud.GC, growing tip; CP, calyx primordium; PE, petal primordial; SP, stamen primordial; PP, pistil primordium; O, ovary.图1 ‘风味玫瑰’杏李花芽分化不同时期的形态特征Fig.1 Morphological characteristics in different periods of flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.2 花芽分化过程中4种内源激素含量的变化

对‘风味玫瑰’花芽分化过程中4 种内源激素含量进行分析，结果见图2。花芽分化过程中IAA含量变化范围为0.39～1.00 ng/g，呈先下降后保持平稳的趋势，在花原基分化初期达到最高值(1.00 ng/g)，且与其他分化时期差异显著，是雌雄蕊分化期的2.56 倍；花芽分化过程中ABA含量变化范围为53.51～402.42 ng/g，表现为先上升后下降再急剧上升的趋势，在雌雄蕊原基分化期达到最高值(402.42 ng/g)，显著高于其他分化时期，是花芽分化前期的7.52 倍；花芽分化过程中GA3含量变化范围为0.02～1.30 ng/g，总体上呈现“降-升-降”的变化趋势，在花瓣原基分化期达到最高值(1.30 ng/g)，且与其他分化时期差异显著，是萼片原基分化期和雌雄蕊分化期的65.00 倍；花芽分化过程中MeJA含量变化范围为0.14～2.06 ng/g，总体上呈现逐渐下降的趋势，在花原基分化初期达到最高值(2.06 ng/g)，显著高于其他分化时期，是花瓣原基分化期的14.71 倍。

不同字母表示在P<0.05水平差异显著。下同。Different letters indicate significant differences at P<0.05 level. The same below.图2 ‘风味玫瑰’花芽分化过程中4 种内源激素含量变化Fig.2 Changes of four endogenous hormone contents during flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.3 花芽分化过程中4种内源激素比值的变化

对‘风味玫瑰’杏李花芽分化过程中4 种内源激素比值进行分析，结果见图3。花芽分化过程中mABA/mGA3比值变化范围为76.57～1 7005.66，呈先缓慢上升后急速下降再急剧上升的趋势，在雌雄蕊分化期达到最高值(17005.56)，且与其他分化时期差异显著显，是花瓣原基分化期的222.09 倍；花芽分化过程中mABA/mMeJA比值变化范围为26.901～2 092.07，呈逐渐上升的趋势，在雌雄蕊原基分化期达到最高值(2 092.07)，显著高于其他分化时期，是花芽分化前期的77.77 倍，说明mABA/mMeJA比值增大有利于花芽分化；花芽分化过程中mABA/mIAA+MeJA比值变化范围为17.94～803.11，表现为先保持平稳后急速上升的趋势，在雌雄蕊原基分化期达到最高值(803.11)，且与其他分化时期差异显著显，是花芽分化前期的44.77 倍，说明在分化后期ABA含量的增加有利于花芽进入休眠状态；花芽分化过程中mIAA+MeJA/mGA3比值变化范围为0.56～47.99，总体上呈现先缓慢上升后急速下降再急剧上升的趋势，在萼片原基分化期达到最高值(47.99)，显著高于其他分化时期，是花瓣原基分化期的85.70 倍。

图3 ‘风味玫瑰’花芽分化过程中4 种内源激素质量比变化Fig.3 Changes of four endogenous hormone ratios during flower bud differentiation in Prunus domestica×armeniaca ‘Fengweimeigui’

2.4 花芽分化过程中4种内源激素的主成分分析

对‘风味玫瑰’花芽分化过程中4种内源激素进行主成分分析, 前2个成分的累计贡献率高达91.089%, 其中成分1主要代表IAA、MeJA和ABA；成分2主要代表GA3和ABA。因此，以成分1为横坐标，成分2为纵坐标进行散点分析结果见图4。由图4可知：横坐标值越大， IAA和MeJA含量越高，ABA含量越低；纵坐标值越大， GA3含量越高，ABA含量越低；在整个花芽分化过程中花原基分化前期IAA、MeJA处于较高水平，ABA处于较低水平，说明低含量的IAA、MeJA和高含量的ABA有利于花芽的分化；花原基分化后期和萼片原基分化期IAA、MeJA含量迅速下降，GA3含量也相应降低；进入花瓣原基分化期，GA3含量急剧升高，IAA、MeJA和ABA含量均保持较低水平，推测GA3的急剧升高可能与杏李花芽性别分化有关；在雌雄蕊原基分化期，ABA含量急剧升高、GA3含量急剧下降、IAA、MeJA含量继续降低保持较低水平，完成雌雄蕊分化后花芽进入了休眠期。

(a)花原基分化前期; (b)花原基分化后期; (c)萼片原基分化期; (d)花瓣原基分化期; (e)雌雄蕊原基分化期。(a) The early stage of floral primordial differentiation; (b) The late stage of floral primordial differentiation; (c) Sepal primordial differentiation stage; (d) Petal primordial differentiation stage; (e) Pistil & Stamen primordial differentiation stage.图4 ‘风味玫瑰’花芽分化分化过程中内源激素水平散点图Fig.4 Scatterplot for endogenous hormone levels during flower bud differentiation in Prunus domestica× armeniaca ‘Fengweimeigui’

3 讨论与结论

花芽分化过程大致可分为5 个时期，即：分化初期、萼片分化期、花瓣分化期、雄蕊分化期和雌蕊分化期[26]。杏李‘风味玫瑰’花芽分化进程完全符合，且与杏[8]、李[9]研究结果基本相同。本研究发现，杏李‘风味玫瑰’在7月中下旬开始分化，10月下旬分化完成进入休眠期，与杏李在新疆地区分化开始时间不同，但分化花芽分化所需时间长度基本相同[10]，与仁用杏‘优一’花芽分化开始时间吻合[10]，推测可能与生长环境和地理气候有关。

本研究表明‘风味玫瑰’杏李花芽分化进程可分为未分化期、花原基分化期(前期和后期)、萼片原基分化期、花瓣原基分化期以及雌雄蕊原基分化期，花芽于7 月中旬开始分化，持续到10 月下旬。在花芽分化过程中IAA和MeJA含量均在花原基分化初期达到最高值，GA3含量在花瓣原基分化期达到最高值，而ABA含量则在雌雄蕊原基分化期达到最高值。此外，ABA在整个分化进程中一直保持较高含量，IAA、GA3、MeJA含量则相对较低，且mABA/mMeJA比值和mABA/mGA3比值也处于较高水平。本研究为进一步研究外施植物激素对花期花质的影响提供理论依据。