棗不同品種花發(fā)育時間節(jié)律比較

孟憲巍，韓 露，屈英月，馬志航，王璐瑤，郁鳳嬌，趙 錦，劉孟軍

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) a.園藝學(xué)院；b.中國棗研究中心；c.生命科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000）

開花是高等植物生活史中的一個質(zhì)變過程，是生殖發(fā)育最重要的標(biāo)志?；ㄑ糠只腔òl(fā)育過程中最關(guān)鍵的階段，是復(fù)雜的形態(tài)建成和生理生化過程[1]?；òl(fā)育與育種和栽培均密切相關(guān)，掌握花發(fā)育規(guī)律對提高果樹育種效率及科學(xué)調(diào)控花期和產(chǎn)量等具有重要意義。不同種類果樹花的發(fā)育各有特點。如蘋果和梨屬于難成花果樹，不但童期長，而且花芽分化歷時長，從花芽分化到花發(fā)育完成的整個過程需跨年度進行[2-4]。葡萄屬于易成花樹種，其夏芽當(dāng)年形成、當(dāng)年萌發(fā)生長為副梢，但其冬花芽分化慢，整個過程長達1 a 左右，翌年開花[5]。

棗樹Ziziphus jujuba是我國原產(chǎn)特色果樹，其花芽分化和花發(fā)育與其他果樹顯著不同，具有分化速度快，當(dāng)年分化、當(dāng)年開花的特點[6]。我國棗樹品種數(shù)量達800 多，品種間成熟期最多相差近2 個月[7]。關(guān)于棗樹的花芽分化、單花發(fā)育以及單花開放過程的研究均有報道[6,8-12]，鮮見關(guān)于棗花發(fā)育全過程及不同成熟期品種花發(fā)育各階段時間節(jié)律比較觀察的研究報道。本研究中以極早熟、中熟和極晚熟品種為試材，對其從花芽分化到開花的整個花發(fā)育過程進行了形態(tài)學(xué)和組織學(xué)比較觀察，并重點分析了不同成熟期棗品種及同一品種不同枝齡枝條上棗花發(fā)育時間節(jié)律的差異，以期為揭示棗花發(fā)育機制及雜交育種和花期調(diào)控等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)標(biāo)本園（115°49′E，38°82′N）。該地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，多年平均氣溫13.4 ℃，年平均日照2 511.0 h，年平均降水量498.9 mm，年平均蒸發(fā)量1 430.5 mm， 無霜期165 d。

1.2 試 材

供試棗品種為極早熟的‘月光’（8月下旬—9月初成熟）、中熟的‘京棗39’（9月下旬成熟）和極晚熟的‘冬棗’（10月上中旬成熟），均為10年生成齡樹，管理水平一致。

1.3 試驗方法

1.3.1 花芽分化觀察

2016年，每品種均選取3 株長勢一致的供試樹，自多年生結(jié)果母枝（棗股）剛剛萌動（肉眼可見萌發(fā)點）起，即4月5日，每天切取樹冠外圍新萌生的結(jié)果枝（棗吊）。3 個品種的結(jié)果枝均采自3 ～5年生二次枝，‘冬棗’還選取了當(dāng)年生二次枝上的結(jié)果枝。整個觀察期間分別在結(jié)果枝長至0.5 和1.0 ～10.0 mm（以0.2 mm 為間隔）時進行切取，每個時期每品種切取9 個結(jié)果枝。將采集的棗吊在FAA 固定液中進行固定。參照廖秋萍等[13]、馮麗云等[14]、袁德義等[15]和王湘南等[16]的方法，將固封后自然風(fēng)干的石蠟切片置于蔡司光學(xué)顯微鏡下觀察，使用ZEN 萬能成像系統(tǒng)照相。

1.3.2 花蕾發(fā)育與單花開放過程觀察

自零級花現(xiàn)蕾至單花開放，連續(xù)采取不同大小的零級花蕾（直徑范圍500 ～2 500 μm），置于XTJ-4400 體視顯微鏡下觀察花蕾形態(tài)變化，使用CAM-MA 成像軟件進行拍照。

自零級花開放（裂蕾）至開放結(jié)束，對不同開放階段的零級花進行連續(xù)觀察，記錄時間，在XTJ-4400 體視顯微鏡下觀察棗單花開放的過程，使用CAM-MA 成像軟件進行拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 棗不同品種的成花過程及其時間節(jié)律

2.1.1 花芽分化過程及其時間節(jié)律

棗樹花芽分化與結(jié)果枝萌發(fā)生長同時進行。不同品種的結(jié)果母枝均于4月5日左右萌芽，第1 周各品種的結(jié)果枝生長均較緩慢。光學(xué)顯微鏡切片觀察結(jié)果表明，‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’3 個品種的花芽分化過程包括未分化期、分化初期、萼片期、花瓣期、雄蕊期和雌蕊期6 個時期（圖1）。

圖1 棗花芽分化過程Fig.1 Flower bud differentiation process of Chinese jujube

不同品種間花芽分化的速度存在明顯差異。各品種多年生枝條上單花花芽分化不同階段的顯微解剖特點、時間節(jié)律及其結(jié)果枝生長情況如下。

1）未分化期：自結(jié)果枝萌發(fā)至長度達 0.5 mm 前，3 個品種均處于未分化期。葉腋兩側(cè)出現(xiàn)2 枚苞片，在顯微鏡下尚觀察不到明顯凸起的頂端分生組織?；ㄑ吭俭w出現(xiàn)后，生長點凸起呈尖圓形。

2）分化初期：‘月光’‘京棗39’結(jié)果枝長至0.5 mm 左右時，由未分化期轉(zhuǎn)向分化初期，該時期持續(xù)時長較短，‘月光’僅需1 ～2 h，‘京棗39’需2 ～3 h；‘冬棗’在結(jié)果枝長至 2.0 mm 左右時，進入分化初期，由未分化期轉(zhuǎn)向分化初期需2 ～8 h。進入分化初期后，在顯微鏡下可觀察到花芽原始體頂部由尖圓形逐漸變平，形成花原基，標(biāo)志著花芽分化的開始。

3）萼片期：該時期品種間差異增大。‘月光’結(jié)果枝長度1.0 mm 左右時進入萼片期，由分化初期發(fā)育至萼片期，僅需2 ～4 h；‘京棗39’在結(jié)果枝達1.5 mm 左右時，花芽分化進入萼片期，分化時長需1 d 左右；‘冬棗’在結(jié)果枝生長至 4 mm 左右時，由分化初期進入萼片期，歷時1.5 ～ 2.0 d。進入該時期后花原基生長迅速，在顯微鏡下可觀察到外部苞片松動，頂部平坦，兩側(cè)出現(xiàn)凸起，形成萼片原基。當(dāng)兩側(cè)凸起長至一定長度后進入下一時期。

4）花瓣期：由萼片期向花瓣期分化歷時相對較長。‘月光’結(jié)果枝生長至5.0 mm 左右時進入花瓣期，分化時長約需6 d；‘京棗39’結(jié)果枝長度在7.0 mm 左右，進入花瓣期，需7 d 左右?！瑮棥Y(jié)果枝長度達8.6 mm 左右，進入花瓣期，分化歷時長達7 d 左右。該時期的組織形態(tài)表現(xiàn)為上部向內(nèi)微彎，下部內(nèi)側(cè)變寬，在萼片兩側(cè)基部形成凸起，即花瓣原基，花瓣原基不斷生長分化，最后形成花瓣。

5）雄蕊期：結(jié)果枝長度達9 mm 左右時，‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’均由花瓣期分化至雄蕊期，‘月光’歷時1 ～2 d，‘京棗39’歷時約2 d，‘冬棗’歷時約2 d。

6）雌蕊期：結(jié)果枝長度達10 mm 左右時，進入雌蕊期，由雄蕊期向雌蕊期分化‘月光’需8 ～ 10 h，‘京棗39’需8 ～12 h；‘冬棗’需8 ～13 h。 顯微鏡下觀察到花原基繼續(xù)生長，在中心部位凹陷處形成2 個新生凸起，即雌蕊原基，此凸起為二裂柱頭的雛形。在外觀形態(tài)上，葉腋間已經(jīng)明顯出現(xiàn)肉眼可見的花蕾。

棗的單花花芽完成分化歷時長短因品種而異?？傮w來看，果實成熟越晚的品種，其花芽分化歷時越長，并主要體現(xiàn)在花芽分化的萼片期和花瓣期。極早熟品種‘月光’完成花芽分化歷時8 d 左右，中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’完成花芽分化分別約歷時10、12 d。

2.1.2 花蕾發(fā)育過程及其時間節(jié)律

棗單花花蕾形態(tài)發(fā)育初始階段的花蕾橫徑達150 ～200 μm。依據(jù)花蕾外形特征的變化，將花蕾 形態(tài)發(fā)育分為5 個階段：顯蕾期、現(xiàn)序期、蕾扁期、蕾胖期、蕾黃期[17]。‘月光’‘京棗39’和‘冬棗’3 個不同成熟期品種的花蕾形態(tài)發(fā)育規(guī)律基本一致（圖2），但完成花蕾形態(tài)發(fā)育的時間節(jié)律略有不同。極早熟品種‘月光’、中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’多年生結(jié)果母枝抽生的結(jié)果枝上零級花蕾的形態(tài)發(fā)育歷時分別約為26 d （4月15日—5月11日）、28 d（4月15日— 5月13日）和34 d（4月17日—5月21日）[17]。

圖2 棗花蕾發(fā)育過程Fig.2 Flower bud developmental process of Chinese jujube

1）顯蕾期：4月15日，‘月光’‘京棗39’多年生棗頭上的結(jié)果枝生長至1.8 cm 左右時，第3 片 葉的葉腋間明顯可見綠色的花蕾；4月17日，‘冬棗’葉腋間現(xiàn)蕾。該時期花蕾橫徑為200 ～400 μm。 剝離結(jié)果枝葉腋間嫩葉，可見幼蕾呈圓球狀。

2）現(xiàn)序期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于4月19日、4月19日、4月21日進入現(xiàn)序期。當(dāng)零級花蕾橫徑達700 ～800 μm 時，出現(xiàn)花序。零級花蕾相鄰萼片之間形成放射狀溝紋，蕾頂凹陷，蕾柄增長，在花蕾基部先后出現(xiàn)一級、二級乃至更高級次花蕾，形成二歧聚傘花序。

3）蕾扁期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月5日、5月6日、5月11日進入蕾扁期。此時零級花蕾橫徑達2.6 mm 左右，外觀上明顯表現(xiàn)出由圓變扁。

4）蕾胖期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月9日、5月10日、5月16日進入蕾胖期?；ɡ贆M徑繼續(xù)生長，達3.0 mm 左右，花蕾頂部的凹洼變淺，花蕾內(nèi)部出現(xiàn)空隙，花藥顏色逐漸加深，花絲長度維持在0.4 mm 以下，蜜盤為淺綠色。

5）蕾黃期：‘月光’‘京棗39’‘冬棗’分別于5月11日、5月13日、5月21日進入蕾黃期。該時期花蕾橫徑達3.0 ～3.2 mm，花蕾綠色逐漸變淺，呈黃綠色或淺黃色，蜜盤呈淺黃色。該時期花絲仍未見伸長，花藥呈淺黃色。

2.1.3 單花開放過程及其時間節(jié)律

棗樹完成花芽分化和花蕾發(fā)育后，在適宜的環(huán)境條件下，即可進入單花開放階段。分別于5月14日、5月16日、5月23日觀察到‘月光’‘京棗39’‘冬棗’第1 朵單花開放。不同品種的棗單花開放均可分為7 個時期，即蕾裂期、初開期、萼片展平期、花瓣雄蕊分離期、花瓣展平期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期，單花開放過程如圖3所示。

圖3 棗單花開放過程Fig.3 The flower opening process of different cultivar of Chinese jujube

1）蕾裂期：花蕾頂部放射狀的溝狀紋出現(xiàn)裂縫，相互連接的萼片分離開，可隱約看到花絲、花柱和蜜盤。該時期花蕾的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較蕾黃期無明顯變化?！鹿狻?9’‘冬棗’的蕾裂時間在不同花蕾及不同日期間存在差異，但大多出現(xiàn)在11:00—14:30，均屬于日開型。

2）初開期：萼片完全分離，略微向上張開，但尚未展平，雄蕊與花瓣抱合，花絲伸長，蜜盤顏色變淺，呈淺黃色或橘黃色。不同花蕾從蕾裂期至初開期歷時長度不一致，大部分花蕾僅需1 ～ 2 h，個別花蕾歷時長達6 h。

3）萼片展平期：所有萼片展平，雄蕊變直但仍與花瓣抱合，柱頭分開呈倒“八”字形，此時柱頭分泌粘液，接受花粉的能力增強，蜜盤仍呈淺黃色或橘黃色并開始分泌蜜液。自初開期至萼片展平期歷時約10 h，歷時長短因品種而異。

4）花瓣雄蕊分離期：花瓣與雄蕊分離歷時較短，通常僅需幾秒。之后花瓣反轉(zhuǎn)，垂到萼片下方，花藥全部開裂，散落大量花粉，蜜盤仍有大量蜜液。

5）花瓣展平期：花瓣與雄蕊完全分離，花瓣展平，但花絲仍直立，蜜盤稍有褪色仍有蜜液。

6）雄蕊展平期：花絲與花瓣反展重合，花藥枯縮，呈黃褐色，有的呈灰褐色；蜜盤上汁液明顯減少，顏色變暗；柱頭分開角度變大，仍呈淺綠色。自花瓣展平期至雄蕊展平期，‘月光’歷時1.5 ～6.0 h，‘京棗39’歷時2.0 ～7.0 h，‘冬棗’歷時6.0 ～7.5 h。

7）雄蕊下垂期：柱頭開始出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象，顏色變?yōu)榛液稚ò昱c萼片開始凋零，蜜盤中蜜液消失。自雄蕊展平期至雄蕊下垂期歷時1 ～2 d。雄蕊下垂期后花可發(fā)育成果實，但大部分脫落。

3 個品種單花開放的時間節(jié)律基本一致，完成單花開放約2 d。自花芽分化至單花開放，‘月光’歷時約36 d；‘京棗39’歷時約41 d，‘冬棗’歷時約49 d。成熟期越晚的品種開花越晚。

2.2 ‘冬棗’不同枝齡結(jié)果枝的成花過程及其時間節(jié)律

‘冬棗’不同枝齡（多年生與當(dāng)年生枝條）結(jié)果枝上花發(fā)育過程中形態(tài)變化規(guī)律表現(xiàn)出高度一致性，但各發(fā)育階段的時間節(jié)律存在顯著差異，‘冬棗’不同枝齡結(jié)果枝的成花進程見表1。由 表1 可知，‘冬棗’當(dāng)年生枝條上單花完成花芽分化約需21 d，花蕾發(fā)育約持續(xù)35 d，單花開放持續(xù) 2 d 左右。多年生枝條上單花發(fā)育進程與當(dāng)年生枝條相比明顯較快，呈現(xiàn)的顯著差異主要體現(xiàn)在花芽分化階段，當(dāng)年生枝條上單花花芽分化持續(xù)時間較長。

表1 ‘冬棗’不同枝齡結(jié)果枝的成花進程Table 1 Flower formation process at shoots of different age in ‘Dongzao’ jujube

3 結(jié)論與討論

棗不同品種間花發(fā)育歷時存在顯著差異，主要體現(xiàn)在花芽分化和花蕾發(fā)育階段，單花開放階段的時間節(jié)律基本一致；極早熟品種‘月光’、中熟品種‘京棗39’和晚熟品種‘冬棗’多年生枝條上的單花，自花芽分化至花開放分別約需36、41 和49 d；與多年生枝相比，當(dāng)年生枝上花發(fā)育更加緩慢，‘冬棗’當(dāng)年生枝條上單花自花芽分化至花開放約需60 d。

果樹花芽分化是由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長的一個極其復(fù)雜的過程，通常需要較長的時間，甚至要跨年度才能完成。已有研究結(jié)果表明，蘋果花芽開始分化一般集中在6月中下旬，單個花芽自開始分化至雌蕊期歷時因品種而異，其中‘祝光’和‘國光’蘋果歷時2 個多月，‘元帥’蘋果約需3 個月[18]。 梨花芽分化開始于頂葉充分長成后的第2 周，集中在5月末或6月初[19]，完成生理分化后在適宜條件下進入形態(tài)分化，然后進入冬季休眠期，越冬后花器官繼續(xù)發(fā)育成熟，實現(xiàn)開花[20]。核桃的芽原基絕大多數(shù)于5月下旬—6月下旬在母芽中出現(xiàn)，翌年3月鱗片開始分化，5月上旬雛梢開始分化，6月上旬停止分化，分化歷時長，雌花和雄花分化時間不同[21]。與大多數(shù)果樹不同，棗樹花芽分化速度快，無需跨年度進行，是研究快速成花木本果樹的極佳材料。通過研究棗不同品種花芽分化及花發(fā)育進程與時間節(jié)律，能夠?qū)崿F(xiàn)成花過程樣品的精準(zhǔn)采集，為研究棗樹獨特成花途徑的分子機制提供重要的理論指導(dǎo)[17]。關(guān)于棗樹快速成花的特性與大多數(shù)果樹成花特性的差異機制及成花慢果樹的分子改良技術(shù)值得深入研究。

不同品種棗花芽分化、花發(fā)育及單花開放存在一定程度的差異。曲澤洲等[6]對馬牙棗、婆棗、小棗和長小棗的花芽分化形態(tài)和歷時進行了研究，結(jié)果表明棗花芽當(dāng)年分化，單花分化速度快，全樹分化歷時長。郭裕新等[8]詳細(xì)報道了棗單花芽發(fā)育的形態(tài)變化。王麗紅[9]對壺瓶棗棗吊和棗花芽分化過程的研究結(jié)果表明，花芽分化始于花原基，花原基由芽原基轉(zhuǎn)化而成，最早的花原基產(chǎn)生于發(fā)芽后生長至2 mm 的結(jié)果枝，單花花芽分化需1 周左右。賀蓉等[10]詳細(xì)報道了棗花芽形態(tài)分化和花器官構(gòu)造。牛輝陵[11]以鮮食品種（‘七月鮮’）與制干品種（‘佳縣長棗’）為材料，對比了不同品種花芽分化各時期形態(tài)的差異。阿布都卡尤木·阿依麥提等[12]研究了新疆主栽品種‘灰棗’ ‘駿棗’的花芽分化與花發(fā)育規(guī)律。本研究中系統(tǒng)比較觀察了不同棗品種從花芽分化、花蕾發(fā)育到單花開放全過程各階段的形態(tài)演變及其發(fā)育過程的歷時。結(jié)果表明，極早熟品種‘月光’棗完成花芽分化僅需8 d 左右，中熟品種‘京棗39’需11 d 左右，極晚熟品種‘冬棗’需13 d 左右，‘冬 棗’多年生枝條上花芽分化進程顯著快于當(dāng)年生枝條；除‘月光’棗外，‘京棗39’和‘冬棗’完成花芽分化的歷時明顯長于其他研究報道[6,8-9]?；ㄑ糠只娘@微解剖特點與Meng 等[17]的研究結(jié)果一致?？梢姡瑮棙浠òl(fā)育與品種和枝條生長發(fā)育狀態(tài)等有關(guān)。實踐中觀察到，棗花發(fā)育的速度和品質(zhì)與棗樹生長的地理位置、氣候情況及枝條營養(yǎng)狀況等密切相關(guān)，始花期和末花期發(fā)育花芽的品質(zhì)較差，溫度過高或過低均不利于棗樹花芽分化。

本研究中還發(fā)現(xiàn)，在單花開放階段，3 個品種花發(fā)育的時間節(jié)律基本一致。不同成熟期棗品種花芽分化和花蕾發(fā)育各時期的形態(tài)特征雖然高度一致，但完成各時期的歷時有較大差別，3 個品種間的差異隨著花芽發(fā)育進程逐漸加大，且呈現(xiàn)成熟期越晚品種的花芽發(fā)育歷時越長的明顯趨勢?！瑮棥煌g結(jié)果枝上花的發(fā)育進程有顯著差異，多年生枝上的花完成發(fā)育歷時要顯著短于當(dāng)年生新枝上的花，可能與當(dāng)年生新枝自身營養(yǎng)生長與花芽發(fā)育間的營養(yǎng)競爭更加激烈有關(guān)。后續(xù)應(yīng)進一步驗證和深入研究棗品種成熟期與花發(fā)育歷時的內(nèi)在關(guān)系及分子機制。