核桃花芽分化组织学和激素原位分析研究

【摘要】核桃的产量由其树体花芽分化的数量和质量决定，而激素是调控花芽分化的重要因子。因此，前人开展了许多关于激素与花芽分化关系的研究，并在生产实践中施用生长调节剂对花芽分化进行调节。然而，目前即使最先进的激素含量测定方法，也需要一定量的组织材料，所得结果是成百上千个细胞的平均值，而不能对单个细胞或亚细胞中的激素进行精准定位，同时，也不能较准确的分析激素在细胞间的运输与代谢途径。所以本研究采用免疫胶体金定位新技术，以国内主栽早实核桃品种‘辽宁1号’和美国品种‘爱米格’为试材，研究了激素（生长素、脱落酸）在核桃花芽分化过程各组织中的原位分布及可能的运输途径。另外，以液质联用的方法测定茎尖生长素、脱落酸含量的变化，辅助分析了激素对核桃花芽分化的作用。取得的主要结果如下：（1）以核桃雄花芽为试材，利用形态观察和组织切片的方法研究了雄花芽与树体的变化，发现雄花芽外部形态及内部结构变化与核桃树的物候期之间存在密切的相关性。雄先型核桃的雄花芽分化和发育过程是：春季雄花开放始期，可见到幼嫩鳞片包裹的小芽贴生于叶腋，此时雄花芽已进入鳞片分化；在新梢伸长物候期，雄花序呈扁平状，花序内部沿花序轴自下而上逐渐形成苞片原基，并在苞片原基靠近花序轴的基部形成雄花原基；在生理落果物候期，雄花序伸长，并突破鳞片，苞片鲜绿色，此时雄花序组织内部包含了雄花原基，花被原基和雄蕊原基等若干分化时期；在果实迅速生长物候期，雄花序呈松果状，苞片呈黄绿色，尖端褐色，此时花序全部进入雄蕊分化期；在果实缓慢生长物候期，苞片呈褐色，各单体雄花间排列更加紧密，雄花序内部开始花药分化，此后进入分化停滞状态，一直持续到第二年春天；在第二年萌芽物候期，雄花序伸长增粗，花被和花药显现，花序内部开始花粉母细胞分化；新梢抽生物候期，雄花序伸长约10cm，花药变成黄色；此时花粉发育成熟，中层压缩、解体，绒毡层退化解体，待开花后进入新一年的花芽分化进程。雌先型核桃‘爱米格’的花芽分化经历的各时期与雄先型相同，所不同的是各阶段开始分化的时间和进程。雌先型的雄花与雄先型的雌花同时开放，雄花芽的各分化阶段落后于雄先型，至休眠期只进行到雄蕊分化期。（2）以核桃雄花芽为试材，采用免疫胶体金定位技术分析了雄花序中生长素的分布和变化，发现在雄花序分化初期顶端分生组织聚集大量的生长素，此时顶端分生组织可能是生长素的合成部位。当花器官分化时，苞片原基、雄花原基和雄蕊原基中也分布较多的生长素，研究结果证明生长素可能对形态分化有重要的影响。另外，在细胞特化过程中，花粉母细胞和绒毡层仍分布较多的生长素，说明该部位可能是生长素合成的重要部位。当花粉成熟时，花粉萌发孔分布较明显的生长素信号，说明生长素有利于花粉的萌发。（3）以核桃雌雄花芽为试材，利用免疫胶体金定位技术对花芽分化过程脱落酸进行定位分析，结果在花芽分化过程中花柄、幼叶和维管组织始终分布大量的脱落酸，表明这些部位可能是脱落酸重要的源，或为积累源，或为原位源。花芽分化过程中脱落酸的时空分布变化明显。雌雄花芽分化所需的脱落酸水平不一致。对核桃花芽分化过程中脱落酸的原位分析发现由叶芽状态向雌花芽转化时顶端分生组织中脱落酸的水平明显降低。脱落酸在原基细胞（苞片和花被）中信号明显，而当器官分化完成时明显降低。然而，在雄花序分化过程中脱落酸分布广泛，与生殖细胞的发生密切相关。这些证据表明雌花芽的诱导和形态分化需要低于叶芽水平的脱落酸，而雄花序的分化可能与脱落酸关系更密切，分化活跃的细胞中分布较高水平的脱落酸。（4）以早实核桃茎尖为试材，采用免疫胶体金定位技术和液质联用方法对核桃花芽分化过程的生长素和脱落酸进行定量比较分析，结果表明胶体金定位法可以直观的反应植物激素在组织中的时空分布，同时达到定量分析的目的，优于液质联用法。对生长素和脱落酸的平衡分析，可以看出雌花芽的诱导需要较高的脱落酸/生长素，达1.9，而雄花序的分化与生长素和脱落酸的平衡关系不密切。（5）以河南汝阳地区栽植的早实核桃品种‘爱米格’为试材，利用摘叶、去除顶芽和施用生长调节剂的方法，发现去除顶芽会完全抑制二次花的发生；摘叶时间不同则会不同程度的抑制二次花的发生，4月17日摘叶完全抑制二次花的形成，5月7日摘叶处理，二次开花率为21%；而生长素运输抑制剂在核桃二次花的诱导中起到促进作用，两次处理后二次成花率分别为65.6%和61.1%。
【作者】高英；
【导师】裴东；
【作者基本信息】中国林业科学研究院，林木遗传育种，2014，博士
【关键词】核桃；花芽分化；免疫胶体金定位；生长素；脱落酸；

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