烤煙花芽分化與煙株生育進(jìn)程的關(guān)系

張洪霏，刁朝強(qiáng)，周建云，黃 寧，艾復(fù)清*

（1.貴州大學(xué)，貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025；2.貴陽(yáng)市煙草公司，貴陽(yáng) 550025）

花芽分化是植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)步入生殖生長(zhǎng)的標(biāo)志，了解煙草花芽分化機(jī)理對(duì)于制定合理的栽培措施進(jìn)行花期調(diào)控，實(shí)現(xiàn)煙草的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)有重要意義[1-4]。煙草花芽分化起始時(shí)間及歷時(shí)長(zhǎng)短，受生態(tài)環(huán)境、栽培措施等因素影響[5-7]，反過(guò)來(lái)又影響煙株的有效葉數(shù)、煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)[8-10]。有關(guān)烤煙花芽分化的研究近些年主要集中在環(huán)境及激素誘導(dǎo)、解剖學(xué)研究等方面[11-15]，而對(duì)花芽分化與生育進(jìn)程的關(guān)系卻鮮有報(bào)道[16-17]。本研究旨在通過(guò)對(duì)貴煙5 號(hào)、K326 和貴煙3 號(hào)花芽分化過(guò)程形態(tài)變化的觀察，對(duì)烤煙花芽分化時(shí)期進(jìn)行準(zhǔn)確劃分，并聯(lián)系烤煙生育期進(jìn)行分析，以期為烤煙栽培調(diào)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與地點(diǎn)

試驗(yàn)材料：貴煙5 號(hào)、K326、貴煙3 號(hào)。

地點(diǎn)：貴州省清鎮(zhèn)市紅楓湖鎮(zhèn)蘆狄村，地處東經(jīng)106°27'58"，北緯26°27'3"，海拔1259 m，屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，試驗(yàn)當(dāng)年年均溫14.1 ℃，年降雨量1303.9 mm，土壤質(zhì)地為黃壤，肥力中等，前作為油菜。

1.2 試驗(yàn)方法

采用漂浮育苗，1 月30 日播種，4 月25 日移栽。選擇地勢(shì)平坦、肥力中上等、光照充足、方便灌溉的田塊，取20 cm 表層土混勻作為盆栽用土。盆缽高31 cm，上部?jī)?nèi)徑32.5 cm，底部?jī)?nèi)徑26.5 cm，底部打孔。每盆裝土25 kg，與基肥拌勻細(xì)碎后裝盆。施純氮7.0 g/株（計(jì)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。追肥于煙株移栽后20 d、30 d 均分兩次施用。每個(gè)品種200株（盆），擺放行距1.1 m，株距0.6 m。

1.3 觀察測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 樣品標(biāo)記 各品種選取盆栽中整齊一致具有代表性的煙株80 株，掛牌標(biāo)記于第10 片真葉，用于取樣觀察。

1.3.2 花芽分化觀察 從移栽20 d 后開(kāi)始，每隔3天取樣1 次，至開(kāi)花前結(jié)束。每次每個(gè)品種各選取掛牌的6 株煙株，用手術(shù)刀片在煙株頂端下約5 cm處切取包括莖尖下兩片小葉的整個(gè)生長(zhǎng)錐頂端，用錫箔紙包裹放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室。3 株用徒手切片法切片，雌雄蕊分化前用美蘭染色，雌雄蕊分化后用卡寶品紅染色，顯微鏡下進(jìn)行花芽分化觀察；剩余3 株在FAA 固定液中固定，石蠟切片法切片，切片厚度8～10 μm，番紅固綠對(duì)染，加拿大樹(shù)膠封片，觀察并拍照。

1.3.3 出葉數(shù)觀測(cè) 每個(gè)品種選取整齊一致具有代表性的煙株6 株（盆）掛牌標(biāo)記，從花芽分化開(kāi)始至結(jié)束觀測(cè)其出葉數(shù)。出葉：指葉片長(zhǎng)度達(dá)5 cm以上。總?cè)~數(shù)：指總真葉數(shù)，從苗期第一片真葉開(kāi)始至現(xiàn)蕾最后一片葉。葉占比：指觀察時(shí)，煙株出葉數(shù)占總?cè)~數(shù)的比值[18]。

2 結(jié)果

2.1 烤煙花芽分化時(shí)期的劃分及其形態(tài)特征

通過(guò)對(duì)3 個(gè)烤煙品種花芽分化觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品種的花芽分化歷時(shí)不同，但其分化過(guò)程中形態(tài)特征的變化規(guī)律卻相同，因此，根據(jù)烤煙花芽分化過(guò)程在形態(tài)特征上的變化將其劃分為兩個(gè)階段8個(gè)時(shí)期：第一階段為花芽形成階段，該階段可分為第一苞葉原基分化期、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 個(gè)時(shí)期；第二階段為花粉發(fā)育階段，該階段可分為花粉母細(xì)胞形成期、四分體形成期、單細(xì)胞花粉形成期、二細(xì)胞花粉形成期4 個(gè)時(shí)期。

2.1.1 花芽形成階段 時(shí)期I：第一苞葉原基分化期。在花芽未分化前，煙株莖端生長(zhǎng)錐保持營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)，葉原基和腋芽原基大量發(fā)生。此時(shí)生長(zhǎng)錐呈圓錐狀，被分化的互生、大小不一的葉原基不對(duì)稱包裹，生長(zhǎng)點(diǎn)稍有下凹（圖1A）。經(jīng)一定的光、溫誘導(dǎo)，煙株莖頂端生長(zhǎng)錐不再分化營(yíng)養(yǎng)器官，開(kāi)始由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，此時(shí)莖頂端生長(zhǎng)點(diǎn)由三角狀擴(kuò)大隆起，莖頂端生長(zhǎng)錐顯著增粗變扁平，生長(zhǎng)錐側(cè)面開(kāi)始出現(xiàn)半球狀突起，為花芽開(kāi)始分化的標(biāo)志，稱第一苞葉原基分化期。該時(shí)期生長(zhǎng)錐細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞質(zhì)較濃，細(xì)胞核較大，染色較深，細(xì)胞分裂旺盛（圖1B、C）。此時(shí)煙株剛結(jié)束團(tuán)棵，雖莖部尚短但莖節(jié)開(kāi)始緩慢伸長(zhǎng)，煙株橫向?qū)挾热源笥诳v向高度。

時(shí)期II：第一次花序原基形成期。經(jīng)過(guò)第一苞葉原基分化，莖端細(xì)胞開(kāi)始徑向和橫向分裂，在第一苞葉原基內(nèi)側(cè)分化出半球狀突起，接著在花序軸上先后螺旋狀分化出多個(gè)突起，稱第一次花序原基分化期，此時(shí)細(xì)胞顏色深、胞質(zhì)濃、細(xì)胞核大，細(xì)胞數(shù)量多（圖1D）。此時(shí)煙株莖節(jié)伸長(zhǎng)加快，株高增加明顯，新葉不斷出現(xiàn)。

時(shí)期III：第二次花序原基形成期。隨著生殖生長(zhǎng)不斷進(jìn)行，在最先產(chǎn)生的第一次花序原基上開(kāi)始分化出突起，即第二次花序原基。隨著花序軸的不斷發(fā)育，在第二次花序原基上還可以陸續(xù)產(chǎn)生多次花序原基，可達(dá)到5～7 次（圖1E、F）。此時(shí)煙株莖節(jié)仍迅速長(zhǎng)高加粗，新葉增加，葉面積迅速擴(kuò)大。

圖1 烤煙花芽分化不同時(shí)期的結(jié)構(gòu)形態(tài)（K326）Fig.1 Structure and morphology of flue-cured tobacco bud differentiation at different stages (K326)

時(shí)期IV：雌雄蕊分化期。當(dāng)花序軸頂端不再產(chǎn)生新的花序原基時(shí)，生長(zhǎng)錐開(kāi)始進(jìn)行花原基的分化（圖1G），首先產(chǎn)生5 個(gè)萼片原基，接著產(chǎn)生5 個(gè)花瓣原基，在花瓣原基內(nèi)側(cè)產(chǎn)生5 個(gè)雄蕊原基，在花芽中心分化產(chǎn)生雌蕊原基，此時(shí)期稱雌雄蕊分化期。從烤煙花芽的橫切面看（圖1H），其花的結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次為：5 個(gè)聯(lián)合萼片，5 個(gè)聯(lián)合花瓣，5枚花藥（每個(gè)花藥由4 個(gè)花粉囊組成），雌蕊由2 心皮構(gòu)成，子房2 室，中軸胎座，胚珠多數(shù)。此時(shí)煙株高度接近定型，葉片已完全出現(xiàn)，但頂端葉片還未展開(kāi)，撥開(kāi)頂端幼小葉片，可見(jiàn)綠色幼蕾。

2.1.2 花粉發(fā)育階段 時(shí)期V：花粉母細(xì)胞形成期。在花藥原基4 個(gè)角落處開(kāi)始產(chǎn)生孢原細(xì)胞，由孢原細(xì)胞進(jìn)行平周分裂，向外產(chǎn)生初生周緣層，向內(nèi)產(chǎn)生初生造孢細(xì)胞。初生造孢細(xì)胞再分裂形成造孢細(xì)胞。造孢細(xì)胞的體積大、細(xì)胞質(zhì)濃、細(xì)胞核明顯大于周?chē)渌?xì)胞（圖1I）。造孢細(xì)胞經(jīng)過(guò)不斷的減數(shù)分裂，形成大量的花粉母細(xì)胞，形成的花粉母細(xì)胞的體積大、細(xì)胞核大、原生質(zhì)濃且豐富，花粉母細(xì)胞外面產(chǎn)生透明的胼胝質(zhì)壁（圖1J）?；ǚ勰讣?xì)胞繼續(xù)發(fā)育，進(jìn)入減數(shù)分裂（圖1K）。此時(shí)煙株株高基本定型，頂葉緩慢伸長(zhǎng)變寬，幼蕾逐漸露出包裹葉片。

時(shí)期VI：四分體形成期。花粉母細(xì)胞第一次減數(shù)分裂后不立即形成新的細(xì)胞壁，而在減數(shù)分裂結(jié)束后形成4 個(gè)子核，才同時(shí)產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成被胼胝質(zhì)所包圍4 個(gè)子細(xì)胞，此時(shí)期稱為四分體時(shí)期。四分體在排列上常隨新壁產(chǎn)生方式的不同而有所不同，因?yàn)樾卤诓⒉换ハ啻怪保运姆煮w的4 個(gè)細(xì)胞呈四面體形（圖1L、M）。此時(shí)煙株頂葉逐漸伸長(zhǎng)加寬，幼蕾長(zhǎng)大并肉眼明顯可見(jiàn)。

時(shí)期VII：?jiǎn)渭?xì)胞花粉形成期。四分體胼胝質(zhì)壁解體后分離形成核位于中央的單細(xì)胞花粉粒（圖1N），這一時(shí)期稱為單細(xì)胞花粉形成期。此時(shí)期的細(xì)胞核增大，細(xì)胞質(zhì)濃，細(xì)胞外壁加厚并形成萌發(fā)孔，一般的花粉近球形具3 個(gè)萌發(fā)孔，也有一些花粉呈四方形，具有4 個(gè)萌發(fā)孔（圖1O）。此時(shí)煙株株高定型，頂葉明顯伸長(zhǎng)變寬，幼蕾各器官繼續(xù)增大增多，萼片與花瓣均伸長(zhǎng)增寬。

時(shí)期VIII：二細(xì)胞花粉形成期。單細(xì)胞花粉從絨氈層取得營(yíng)養(yǎng)，細(xì)胞體積不斷增大，細(xì)胞核由中央位置轉(zhuǎn)向細(xì)胞一側(cè)，隨后進(jìn)行不均等的有絲分裂，形成一個(gè)大細(xì)胞內(nèi)再包含一個(gè)紡錘形的小細(xì)胞即二細(xì)胞花粉，這一時(shí)期稱為二細(xì)胞花粉形成期，二細(xì)胞花粉的大細(xì)胞為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，小細(xì)胞為生殖細(xì)胞。兩細(xì)胞具有不同的生理作用，營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)含大量淀粉、脂肪等物質(zhì)，以后與花粉管的生成與生長(zhǎng)有關(guān)，而生殖細(xì)胞的作用是產(chǎn)生兩個(gè)精細(xì)胞，直接參與生殖（圖1P）。此時(shí)煙株頂葉伸長(zhǎng)加寬至定型時(shí)的1/3，中心花即將開(kāi)放，周?chē)桌倮^續(xù)緩慢生長(zhǎng)、花冠明顯伸長(zhǎng)。

2.2 花芽分化與煙株生育進(jìn)程的關(guān)系

2.2.1 花芽分化歷時(shí) 由表1 可見(jiàn)，花芽分化開(kāi)始于栽后27～30 d（團(tuán)棵后1～2 d），結(jié)束于栽后52～57 d（現(xiàn)蕾后6～10 d）。3 個(gè)烤煙品種的花芽分化歷時(shí)存在差異，其差異表現(xiàn)在花芽分化第一階段，即花芽形成階段，其中貴煙3 號(hào)歷時(shí)10 d，K326 歷時(shí)11 d，貴煙5 號(hào)歷時(shí)13 d?；ǚ郯l(fā)育階段均為8 d。

表1 不同烤煙品種花芽分化進(jìn)程Table 1 Flower bud differentiation process of different flue-cured tobacco varieties

2.2.2 花芽分化進(jìn)程與出葉關(guān)系 由表2、3 可以看出，貴煙3 號(hào)、K326、貴煙5 號(hào)的葉占比達(dá)45%～50%時(shí)開(kāi)始花芽分化，且葉數(shù)相對(duì)較少的品種如貴煙3號(hào)（總?cè)~數(shù)32）花芽分化開(kāi)始時(shí)出葉相對(duì)更多（49.2%），這可能與葉數(shù)相對(duì)較少品種生育期相對(duì)較短、生長(zhǎng)速度更快些有關(guān)。同時(shí)葉數(shù)相同品種出葉速度也有差異，K326 略快于貴煙5 號(hào)，這應(yīng)該與品種特性有關(guān)。在花芽分化末期（VIII 期），貴煙3號(hào)、K326、貴煙5 號(hào)的葉占比分別較花芽分化初期（I 期）增加了42.7、42.3、38.2 百分點(diǎn)，出葉速度分別為0.50、0.58 和0.55 片/d，說(shuō)明此時(shí)期出葉較多，出葉速度快，此時(shí)煙株正值旺長(zhǎng)期；在花芽分化結(jié)束時(shí)，其葉占比分別為91.9%、88.0%、82.7%。花芽分化結(jié)束后仍有部分出葉（約占總?cè)~數(shù)的8%～17%），但出葉速度較慢，僅約0.28 片/d。

表2 花芽分化不同時(shí)期出葉數(shù)與占比Table 2 Ratio of leaf number to total leaf number in flower bud differentiation of different varieties

表3 不同烤煙品種出葉速度Table 3 Comparison of leaf emergence rate among different flue-cured tobacco varieties

3 討 論

據(jù)前人研究報(bào)道烤煙花芽分化過(guò)程分為6 個(gè)時(shí)期[2-3,16]，本文通過(guò)對(duì)3 個(gè)烤煙品種的研究，將花芽分化進(jìn)程劃分為兩個(gè)階段8 個(gè)時(shí)期，其主要區(qū)別在將前人劃分的6 個(gè)時(shí)期縮減為4 個(gè)時(shí)期，而增加了第二個(gè)階段即花粉發(fā)育的4 個(gè)時(shí)期，并對(duì)其形態(tài)特征進(jìn)行了描述。

本試驗(yàn)選用的K326 為當(dāng)前主栽品種，貴煙3號(hào)與貴煙5 號(hào)為貴州自育品種，其中K326 與貴煙5 號(hào)總?cè)~數(shù)相近，貴煙3 號(hào)葉片數(shù)相對(duì)較少。盡管3 個(gè)品種總?cè)~數(shù)和花芽分化進(jìn)程略有差異，但分化形態(tài)特征無(wú)明顯差異，這與金磊等[13]研究結(jié)果具有相似性。

烤煙花芽分化開(kāi)始標(biāo)志著煙株?duì)I養(yǎng)器官?gòu)臓I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，意味著葉片的分化已經(jīng)結(jié)束?？緹熁ㄑ糠只_(kāi)始的時(shí)間不僅受溫度、光照、降雨等環(huán)境因素的影響，同時(shí)也與營(yíng)養(yǎng)條件有關(guān)。若烤煙大田前期低溫、多雨、寡日、營(yíng)養(yǎng)不良，將導(dǎo)致花芽分化提前，出現(xiàn)早花現(xiàn)象，從而影響到烤煙的最終葉片數(shù)[19-20]。本研究表明，烤煙花芽分化開(kāi)始于團(tuán)棵后1～2 d，因此，團(tuán)棵前良好的栽培措施，有利于增加烤煙最終葉片數(shù)。

烤煙栽后27～30 d 開(kāi)始的11～13 d 是花芽形成階段，影響花序及花的數(shù)量；栽后44～49 d 開(kāi)始的8 d 是花粉發(fā)育階段，影響花粉的數(shù)量和質(zhì)量。因此，此時(shí)期的栽培技術(shù)調(diào)控（如移栽期、營(yíng)養(yǎng)調(diào)控等）會(huì)對(duì)種子生產(chǎn)及煙葉產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生影響。

4 結(jié) 論

不同烤煙品種間花芽分化歷時(shí)不同，但變化規(guī)律及形態(tài)特征相似，可劃分為兩個(gè)階段8 個(gè)時(shí)期，第一階段為花芽形成階段，包括第一苞葉原基分化期、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；第二階段為花粉發(fā)育階段，包括花粉母細(xì)胞形成期、四分體形成期、單細(xì)胞花粉形成期、二細(xì)胞花粉形成期（即花粉成熟期）。

總?cè)~數(shù)相對(duì)較少品種花芽分化開(kāi)始較早、歷時(shí)較短，總?cè)~數(shù)相對(duì)較多品種開(kāi)始較晚，歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)；3 個(gè)品種花芽分化從栽后27～30 d（團(tuán)棵后1～2 d）開(kāi)始，到栽后52～57 d（現(xiàn)蕾后6～10 d）結(jié)束，歷時(shí)25～27 d，其中花芽形成階段10～13 d，花粉發(fā)育階段8 d。

花芽分化開(kāi)始時(shí)葉占比為45%～50%，總?cè)~數(shù)相對(duì)較少的品種葉占比相對(duì)大些；花芽分化期間出葉數(shù)較多，約占總?cè)~數(shù)的38.2%～42.7%，出葉速度相對(duì)較快為0.50～0.58 片/d，花芽分化結(jié)束后，出葉速度逐漸下降，但仍有部分出葉，約占總?cè)~數(shù)的8%～17%。

對(duì)烤煙花芽分化過(guò)程各時(shí)期形態(tài)特征及煙株生長(zhǎng)狀況的了解，對(duì)優(yōu)質(zhì)煙栽培調(diào)控具有指導(dǎo)意義。但不同條件下（栽培、生態(tài)、品種）花芽分化與煙株生育進(jìn)程的關(guān)系以及花器官分化的強(qiáng)弱有待進(jìn)一步研究。