板栗花芽分化进程及形态结构观察

赵志珩，张 荣，和润喜，严 蕾，梁文汇，廖健明，黄晓露，蓝振岐，覃晓彬，梁继常

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁 530002；2.遵义市凤凰山国家森林公园，贵州遵义 563000；3.西南林业大学，云南昆明 650224；4.河池市金城江区大山塘林场，广西河池 547000；5.河池市东兰县隘洞镇林业站，广西河池 547405）

板栗（Castanea mollissima）为壳斗科（Fagaceae）栗属植物，是世界上分布范围较广的古老植物之一。中国有7 属，约300 种[1]。板栗作为我国重要的经济林树种，种植面积较大，在一些地区已成为支柱产业。在实际生产中，板栗的产量一直不高，其主要原因是板栗为雄单性和两性花同株或雌雄异花同株植物，雌雄花的比例对坐果率、果实产量和质量有着重要影响。板栗新梢的芽、叶和花序均在芽内形成，但发育期不同。雄花序主要在芽形成头年的7—8月分化，两性花序（或混合花序）在芽冬季休眠后至萌芽前分化，是在已经分化的雄花序的基础上进行分化[2]，即雄花序是芽内分化且时间长，两性花序是芽外分化且时间集中。在实际生产中，雌雄花比例严重失衡的问题一直未能得到较好的解决，制约了板栗的可持续发展。

花是植物重要器官之一，开花是植物生活史上从量变到质变的过程，花芽分化则是成花过程中的重要阶段[3]。研究表明，花芽分化是有花植物生长发育中最关键的时期[4-5]，因此，查明板栗花芽分化的进程及其解剖结构特征，不仅有助于揭示板栗花芽分化的具体过程，对板栗栽培过程中进行开花调控也具有指导作用。

1 材料与方法

1.1 地点及材料

试验地位于云南省昆明市安宁板栗基地（102°45'E，25°38'N）。试验材料为云南本土品种‘易门一号’、‘易门二号’和‘云良’，均为2014年高接，2016年开始结果。选择生长正常、树势和立地条件基本一致的样株，平均树高约4 m，种植密度为4 m×3 m。

2017年7月—2018年12月随机选取样株树冠外围不同方向的当年生枝条采集花芽，2018年3月12日—5月8日每10 天采1 次，每年7月10日—8月25日每15 天采1 次，以后每30 天采1 次，采至12月25日，2017年12月—2018年3月为休眠期，不采集。每次采集雄花枝和结果枝花芽各30个。

1.2 试验方法

2017年选择结果母枝和结果枝样枝进行观测，调查结果枝两性花序和雄花序数、两性花序雌花簇数和结果母枝结果数等指标。从2018年3月开始，观察植株的物候期，具体分为萌动期、展叶期、雄花盛开期、果熟期、叶变色期和落叶末期。

以‘易门二号’为材料，进行石蜡切片和环氧树脂切片制作，在倒置荧光显微镜下进行形态学观察，采用AxioVision 系统拍照，根据板栗特有的雌雄花序特性，将花芽分化分为不同时期。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 和SPSS 20.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 3个板栗品种的物候期及花芽性别分化量

3—11月观察发现，‘易门一号’和‘易门二号’的物候期基本一致，‘云良’的物候期较其他两个品种整体延迟7—10天（表1）。

表1 3个板栗品种物候期观测结果Tab.1 Observation results of phenological period of three varieties

对3 个板栗品种2—3年生枝条调查发现，‘易门一号’的结果母枝平均雌花簇数最多（5.10 个），‘云良’最少（1.90 个）；‘易门一号’的两性花序平均雌花簇数最多（2.04 个），‘云良’最少（1.21 个），‘易门二号’的雌雄花序比最小（1∶16.93）（表2）。

表2 3个板栗品种雌雄花分化数量Tab.2 Number of male and female flower differentiation of three varieties

续表2Continued

2.2 3个板栗品种完全混合花芽外部形态观察

3 个板栗品种的完全混合花芽在同一分化时期，雄花序原基的大小和数目基本一致。7月10日左右，开始出现雄花序原基，‘易门一号’和‘易门二号’雄花序原基比‘云良’稍大；进入休眠期时，花芽茸毛增加；至冬后3月上旬，‘易门一号’的雄花序原基已变粗，圆棒状比其他两个品种更明显，上面已呈现出“玉米状”突起，即雄花簇原基，说明‘易门一号’雄花发育时间较其他两个品种早（图1）。

图1 3个板栗品种完全混合花芽的形态比较Fig.1 Morphology comparison of complete mixed buds of three varieties

2.3 板栗品种两类花序分化进程及主要特征

2.3.1 不完全混合花芽雄花序分化主要特征

（1）冬前开始分化期

板栗由叶芽向花芽转变的显著特征是生长点变圆，叶腋之间出现呈半圆形突起的雄花序原基。7月10日前后为板栗冬前花序原基开始分化期（图2a）。此时开始出现雄花序原基，节间可以看到一个明显的突起，芽体呈长三角形，小而瘦长。

（2）冬前分化盛期

大约在9月下旬，已经分化形成的雄花序原基增大，发育成短棒状结构，并且从下往上不断有新的雄花序原基出现，数量增多（图2b）。芽体较开始分化期大，芽形钝圆。

（3）冬前分化末期

11月下旬的时候，可看到雄花序原基数量已经趋近稳定，基本不再增多，只进行伸长生长的变化，由短棒状结构发育成长棒状结构（图2c）。

（4）冬后雄花簇分化期

到次年3月上旬时，可以发现花序轴上出现玉米状小突起，开始冬后雄花簇原基的分化（图2d）。3月30日的解剖观察可发现小突起变大，其外部被月牙状的苞片原基包裹（图2e）。此时芽体的顶端已经露白，内部花序原基有突破芽体外部鳞片的趋势。

（5）冬后雄花器官分化期

当进入4月中旬时，通过外部形态观察可以看到不完全混合花芽的雄花簇原基已经膨大，进入冬后（雄）花器官分化期，5月8日的切片已经可以看到花药的形成（图2f）。

图2 不完全混合花芽雄花序发育阶段解剖图Fig.2 Anatomic characteristics of male inflorescence development of incompletely mixed flower buds

2.3.2 完全混合花芽两性花序分化主要特征

（1）两性花序冬前分化期

两性花序冬前分化期形态特征与雄花特征表现一致，至冬后分化期开始表现出发育的两个方向，即雄花序原基继续发育成雄花，而两性花序原基将发育成雌花和雄花（图3a ～d）。

图3 完全混合花芽雄花序发育阶段解剖图Fig.3 Anatomic characteristics of male inflorescence development of completely mixed flower buds

（1）两性花序原基开始分化期

3月10日左右，还未发现两性花序原基的形成（图4a），此时昆明气候适宜，气温回升，板栗冬后花序原基生长迅速，细胞分裂加快，在3月下旬可以看到腋芽生长锥原基迅速膨大，板栗花芽进入冬后两性花序原基开始分化期，可以看到开始分化期腋芽间的突起（图4a ～b）。

（2）两性花序原基分化盛期

4月上旬，完全混合花芽萌发后进入两性花序原基分化盛期。随着两性花序原基的伸长，两性花序原基发育成棒状结构，轴外侧开始不断地形成半月形的小突起，这些突起在接下来的过程中从上至下首先分化形成雄花簇原基，基部分化形成雌花簇原基，两性花序原基上产生的突起较小，且雄花簇原基的苞片较短（图4c）。

（3）两性花序原基分化末期

4月中旬，新的花簇原基不再产生，开始了雌雄花簇原基的膨大，花簇原基呈锥状突起，外部为苞片。雄花簇原基位于花序轴中上部，只有基部1 ～2个且外部苞片大而长的突起为雌花簇原基（图4d）。

（4）冬后雌花簇分化期

至4月中下旬，雌花簇原基的苞片显著增大，外部苞片已经完全覆盖雌花簇原基（图4d）。两性花序原基分化末期与冬后雌花簇分化期之间界限不是很明显。

（5）花器官分化期

雌花簇继续发育生长，4月下旬至5月上旬，雌花簇膨大并突破苞片，其内分化形成雌蕊原基，并产生柱头（图4e ～f）。在4月25日的切片上可发现，雌花簇经过不断分化发育，形成了三朵花原基，发育成子房。

图4 完全混合花芽雌花序发育阶段解剖图Fig.4 Anatomic characteristics of female inflorescence development of completely mixed flower buds

3 结论与讨论

关于板栗花芽原基的形成和分化过程已经有较详细的报道[6-9]。板栗花芽分化属夏秋分化间断建成型，即板栗雄花序原基在头年夏季开始分化，而两性（雌）花序原基则在越冬后形成[8]。本研究中板栗雄花序是在头年的6—8月开始分化，一直到次年的3—4月进入分化末期；两性花序则在是冬季休眠后至萌芽前分化，并由冬前雏梢分化期形成的雏梢腋芽原基发育而成。花芽分化具体划分时间因品种、气候和栽培技术等因素稍有不同[10-13]。本研究的重点是掌握雌雄花分化的关键时期，为人工调控提供理论基础。

关于板栗花芽雏梢分化期的阶段划分有两种分类方法。一种是针对板栗花序原基进行分类，即冬前花序原基分化期（9月15日—11月15日）、休眠期（11月15日—翌年1月15日）、冬后花序原基分化期（2月1日—3月1日）、花簇苞片原基分化期和花簇原基分化期（3月1日—4月初）共5个时期[14]；另一种是针对板栗雏梢分化情况进行分类，即雏梢分化开始期、雄花序原基出现期、冬前雏梢分化期、冬季休眠期和芽内雏梢分化末期（混合花序分化期）[15]。以上两种分类方法均未对板栗雄花序、雌花序及混合花序进行分类分析，无法指导生产实践。本研究以板栗花芽为研究对象，将其分为不完全混合花芽雄花序发育时期和完全混合花芽两性花序发育时期。不完全混合花芽雄花序分化期可分为冬前开始分化期、冬前分化盛期、冬前分化末期、冬后雄花簇分化期和冬后雄花开始分化期。完全混合花芽分化分为两种，第一种是雄花序分化，可分为雄花序冬前开始分化期、冬前分化盛期、冬前分化末期和冬后雄花簇分化期；第二种是两性花序分化，可分为两性花序原基开始分化期、两性花序原基分化盛期、两性花序原基分化末期、冬后雌花簇分化期和花器官分化期。与之前的研究相比，本研究中的分类方法具有广谱性。选取的板栗为云南自主品种，地区不同，日期的划定和时期的划分存在差异，但观察不同地方的板栗开花物候期可直接推断当地板栗花序发育情况，对照此分类方法依然可以指导当地的生产实践。

花芽分化是一个复杂的过程，分形态分化和生理分化[16]，需要外部环境和内部营养物质、内源激素等共同作用[17-19]，分化的水平直接影响产量[20]，本研究探索了影响板栗花芽分化的两个关键时期，即冬前花序原基分化期（7月10日—11月25日）和冬后花序原基分化期（3月20日—4月17日），可为花芽分化调控提供理论指导。