《康定木兰花芽分化机理》
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摘 要在成都地区引种栽培的康定木兰,生长情况良好,但未发现开花,关于其花芽分化过程及相关机理研究尚不明确.本文以野生康定木兰花芽、栽培康定木兰花芽为材料通过石蜡切片观察康定木兰花芽分化过程.同时,研究喷施激素和修剪处理对栽培康定木兰花芽分化的影响,探索康定木兰花芽分化机理.结果表明,野生康定木兰花芽分化从4月底开始到6月上旬结束,整个过程历时39 d左右;康定木兰的未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期分别历时35、6、10、11、12 d;同时期的栽培康定木兰在经过各种处理后并未进行花芽分化.成都平原夏季自然高温可能抑制康定木兰花芽分化.
关键词康定木兰;激素;修剪;花芽分化;石蜡切片
中图分类号Q944.85文献标识码A
文章编号 1007-5739（2020）11-0143-02开放科学（资源服务）标识码（OSID）
Study on Flower Bud Differentiation Mechani of Magnolia dawsoniana
WANG Xiao-yingPENG Ke-zhongYU Hai-qingLAN Chang-junLIU HanWU Fu-yuXIA MiaoWU Jie *
（Sichuan Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture Forestry Research Institute,Kangding Sichuan 626001）
AbstractThe growth of Magnolia dawsoniana introduced and cultivated in chengdu Area is good,but no flowers has been found,the study on the process of flower bud differentiation and its related mechani are still unclear. In this paper,the bud differentiation of wild and cultivated M. dawsoniana was observed by paraffin section.At the same time,the effects of spraying hormone and pruning on flower bud differentiation of cultivated M. dawsoniana were studied to explore the mechani of flower bud differentiation. The results showed that the flower bud differentiation of wild M. dawsoniana lasted about 39 days from the end of April to the end of early June;the undifferentiated stage,the initial stage of flower bud differentiation,the petal primordium differentiation stage,the stamen primordium differentiation stage and the pistil primordium differentiation stage of M. dawsoniana lasted 35,6,10,11 and 12 days,respectively;the buds of cultivated M. dawsoniana at the same time did not differentiatie after various treatments,the natural high temperature in Chengdu Plain might inhibit the flower bud differentiation of M. dawsoniana.
Key wordsMagnolia dawsoniana;hormone;prune;flower bud differentiation;paraffin section
康定木蘭（Magnolia dawsoniana）是我国西南山区特有的一种原始古老孑遗植物,是木兰属中较原始的种类,属国家保护珍稀树种.因为花大芳香、色彩艳丽,集观赏、食用、药用等用途于一体,具有极高的开发利用价值[1].目前,康定木兰已在成都等地引种,生长状况良好,但是均未发现开花;康定木兰嫁接苗的苗龄最大已经达到4年,仍始终未见花芽分化.这可能与康定木兰花芽分化期间的成都平原高温天气有关.目前,仍缺少足够的生物学和生理学证据支持,需要进一步深入研究和分析.
1材料与方法
1.1试验材料
野生康定木兰来源于四川省甘孜州泸定县燕子沟镇的南门关沟和雅加埂海拔1 900～2 500 m的原始森林;栽培康定木兰来源于四川省成都市四川农业大学崇州现代农业研发基地.
1.2试验设计
1.2.1野生康定木兰花芽分化的解剖学研究.观察野生康定木兰的花芽分化进程和形态特征,研究时间为2019年3月下旬至6月下旬,每7 d采集1次选定野生康定木兰树冠上部不同方向的顶芽（为2018年开过花的芽）[2].利用常规石蜡切片法,进行形态解剖学的观察.
1.2.2栽培康定木兰花芽分化的解剖学研究.
（1）喷施激素对栽培康定木兰花芽分化的影响.设10个处理,分别为喷施6-BA浓度为25、50、100 mg/L,喷施ABA的浓度为50、100、200 mg/L和喷施GA的浓度为50、100、200 mg/L,喷施等量清水作对照（CK1）.采用随机区组设计,每个处理重复3次.每个处理选取长势相似、大小相近的栽培康定木兰10株.并于2019年4月叶片展开后进行喷施,每7 d喷施1次,连续喷施3次,每次喷施至滴水状为止.于2019年4—6月每7 d采集处理后的栽培康定木兰当年生枝条茎尖.采用常规石蜡切片法观察经喷施激素处理后的栽培康定木兰花芽分化过程.
（2）修剪对栽培康定木兰花芽分化的影响.设3个处理,分别为短截处理、摘心处理、以不做任何处理作对照（CK2）.每个处理选取长势相似、大小相近的栽培康定木兰3株,重复3次.于2019年1月进行短截和摘心处理.于2019年4—6月每7 d采集不做处理及处理后的栽培康定木兰当年生枝条茎尖.采用常规石蜡切片法,观察经修剪处理后的栽培康定木兰花芽分化过程.
1.3试验方法
1.3.1材料固定与切片制作.在采集康定木兰顶芽或茎尖之后,立即置于冰盒带回实验室.在体式解剖镜下剥净外鳞片及绒毛后,立即放入FAA固定液中保存[3].采用常规石蜡切片法将固定下来的试验材料制成永久切片,主要操作步骤如下.
（1）脱水.用浓度梯度为70%、80%、90%、95%、100%酒精从低浓度到高浓度逐级浸泡脱水,各浓度梯度浸泡脱水的时间均为30 min左右.
（2）透明.以TO透明剂作为透明剂,脱水后的材料分别经过2/3乙醇+1/3的TO透明剂、1/2乙醇+1/2的TO透明剂的混合液中浸渍30 min,再转入TO透明剂中浸泡60 min至材料透明.
（3）浸蜡.将透明好的材料放入熔化的石蜡（熔点54～56 ℃）和TO透明剂的等量混合液中,盖上木塞,再移入温度 60～65 ℃的烘箱中用融化的石蜡液浸渍2 d.
（4）包埋.浸好蜡的材料与石蜡溶液一起迅速倒入预先折好的包埋盒中,用镊子将材料扶正以便切片,待表面的蜡凝固后,立即放入装有冷水的盆中,使材料迅速冷却定型.
（5）切片.包埋好的蜡片用刀片修成规整的梯形,粘于小木块上,置于切片机上切片,切片厚度8 μm.
（6）粘片与烤片.用粘附剂将展平的蜡片牢附于载玻片上,在载玻片上涂抹粘片剂,再滴蒸馏水,放上蜡片,置于展片台上铺展,吸除多余水分,将载玻片放入42 ℃温箱干燥.
（7）脱蜡及复水.干燥后的切片放入TO透明剂中脱蜡30 min,依次放入2/3 TO透明剂+1/3酒精、1/2 TO透明剂+1/2酒精、1/3 TO透明剂+2/3酒精中浸泡2 min,再依次放入100%、90%、80%、70%、60%、50%酒精、蒸馏水中浸泡复水,时间均为5 min.
（8）染色及透明.1%番红染色剂染色60 min,水洗去除多余染料后再依次放入35%、50%、70%、80%酒精中浸泡5 min,再放入0.5%固绿中浸泡20 s,随后依次放入100%酒精、1/2酒精+1/2 TO透明剂溶液、TO透明剂溶液中浸泡,浸泡时间依次为3、5、5 min,使切片透明.
（9）封片.把载玻片从TO透明剂中拿出,用滤纸先将TO透明剂吸净,再滴加2滴中性树胶于载玻片上,盖上盖玻片,进行封片.制成永久封片.
1.3.2切片的观察.将制作好的石蜡切片放置在显微镜下观察,拍照并保存.根据照片进行分析与统计,找出每个时期最具代表性的图片,并且记录好采样时间.
2结果与分析
2.1野生康定木兰的花芽分化
2.1.1花芽分化进程.经过观察发现,野生康定木兰自花谢后开始萌芽长出新叶,经过近30 d的抽新枝,在新芽的顶端开始出现新芽.在花芽分化过程中,芽外部依次形成2～3层被白色毛的佛焰苞状苞片.康定木兰每年只进行1次花芽分化,从4月下旬开始顶芽逐步分化,6月上旬分化结束.以康定木兰长出新叶时间为0 d（2019年3月28日）统计花芽分化各阶段的天数,即从当前阶段开始时间至下一阶段开始时间.由表1可知,康定木兰花芽分化初期历时最短,为6 d;雌蕊原基分化期持续时间最长,为12 d;花瓣原基分化期持续时间、雄蕊原基分化期持续时间分别为 10、11 d;从花芽分化初期开始至雌蕊原基分化结束共历时约39 d.
2.1.2花芽分化的形态特点.野生康定木蘭的花芽分化过程可分为以下5个时期.一是未分化期.花芽内部生长点体积小,分化原基分生细胞体积很小,并且排列十分紧密,如图1（a）所示.二是花芽分化初期.花芽分化初期主要是叶原基的形成期,此时花芽内部逐步形成佛焰苞花序,花芽原基处开始出现空腔,分化原基开始突起、变宽、顶部光滑,细胞排列紧密,如图1（b）所示.三是花瓣原基分化期.花芽内部花原基生长锥伸长变形,内侧出现凹陷和突起,花瓣原基开始分化,如图1（c）所示.四是雄蕊原基分化期.内部空间变大,花原基的生长锥伸长变粗,顶端光滑,外缘细胞小而紧密,内部细胞大而疏松,花瓣原基内侧生长锥底部周边开始出现几轮突起的小点,即为雄蕊原基,如图1（d）所示.五是雌蕊原基分化期.内部生长锥伸长,底部变粗,顶部光滑,近似圆锥形,生长锥上部出现多轮突起,开始进行雌蕊分化,直至分化完成,如图 1（e）所示.
2.2栽培康定木兰的花芽分化
引种栽培康定木兰芽在经过不同浓度的外源激素处理和不同修剪处理后,从各时期采集的栽培康定木兰腋芽切片情况来看,均未发现花芽分化现象.栽培康定木兰芽内第2～3层芽鳞状托叶外面密被白色柔毛,最内层1枚包被着雏枝、雏芽、雏叶与雏托叶,如图1（f）所示.
3结论与讨论
通过对野生康定木兰花芽及栽培康定木兰花芽的切片观察发现,野生康定木兰芽进行花芽分化,而同时期的栽培康定木兰芽在经过不同浓度的外源激素处理和修剪处理后并未进行花芽分化.野生康定木兰花芽分化从4月底开始,花瓣原基从5月上旬开始分化,雄蕊原基从5月中旬开始分化,雌蕊原基出现较雄蕊原基稍晚,从5月底开始分化.康定木兰的未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期,分别历时35、6、10、11、12 d;野生康定木兰花芽分化从4月底开始,6月上旬结束,整个花芽分化过程共历时39 d左右,花芽分化时期接近白玉兰.栽培康定木兰芽未进行花芽分化,但是形态特征与玉兰顶叶芽类似.
目前,康定木兰成花的机制研究尚不明确.影响植物花芽分化原因有内因和外因,如环境因子中的温度与光照.甘孜州属亚温带高原湿润气候区,年平均气温7 ℃左右,极端最低温度-14 ℃,极端最高温度29 ℃,各地常年日照时数一般为1 900～2 600 h.成都市属中亚热带湿润季风气候区,年平均气温在16 ℃左右,极端最低气温为-5.9 ℃,年平均日照时数为1 040～1 410 h.康定木兰花芽分化时期为4—6月,成都气温始终高于甘孜,这可能是康定木兰引种栽培到成都而不能进行花芽分化的原因之一.
木兰花芽分化的过程是多数基因共同表达、相互作用的结果,而且基因主要是在花芽分化的前期发挥作用,完成成花转变的过程[4-6].对于引种栽培的康定木兰来说,与成花途径相关基因的调控也可能影响花芽分化的进程.
4参考文献
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作者简介 王晓英（1973-）,女,四川康定人,工程师,从事林木育种工作.
通信作者
收稿日期 2020-03-08
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