PAGEIII植物花芽分化生理蘋果花芽分化的研究是蘋果生理學(xué)、栽培學(xué)的重要內(nèi)容，同時，也是蘋果發(fā)育生物學(xué)的研究熱點之一，它與生產(chǎn)實踐聯(lián)系密切。蘋果花芽分化機(jī)理的研究與克服蘋果大小年結(jié)果、改善果實品質(zhì)及幼樹提早結(jié)果是緊密聯(lián)系的。近年來，對蘋果花芽分化機(jī)理研究已深入到了組織化學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、后基因組時代的蛋白質(zhì)組學(xué)等領(lǐng)域，極大地推動了成花機(jī)理的研究。本文綜述了近十幾年來果樹花芽分化機(jī)理研究的主要進(jìn)展。1蘋果花芽孕育時期的研究蘋果花芽分化全過程應(yīng)包括成花誘導(dǎo)、花芽發(fā)端、花芽形態(tài)建成或花芽發(fā)育階段。雛梢生長點由營養(yǎng)生長點，特征轉(zhuǎn)向形成花芽的生理狀態(tài)的過程，主要以成花基因的啟動為主要特點的生理生化過程，稱之為成花誘導(dǎo)。成花基因啟動后引起的一系列有絲分裂等特殊發(fā)育活動分化出花器原始體，即花芽孕育完成的現(xiàn)象稱為花芽發(fā)端，其特征是生長點進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)增多，核小密集，芽端組織分化較明顯【1】。已分化好的花器原始體進(jìn)一步發(fā)育構(gòu)成完整的花器的過程，則稱之為花芽形態(tài)建成或花芽發(fā)育階段。蘋果成花誘導(dǎo)是一個成花因素積累的過程，其孕育時期長短是進(jìn)化過程中形成的，具有相對穩(wěn)定性。有些人認(rèn)為蘋果花芽孕育臨界時期從著生這個芽的枝條停止生長就開始了，一直持續(xù)到花芽形態(tài)分化開始，這段花芽孕育所必需的時間稱之為“花芽孕育的臨界時期”【2-5】。某一品種完成花芽孕育的時間要求得不到滿足，花芽就不能形成，花芽一旦形成就不可逆轉(zhuǎn)。花芽孕育的臨界時期因品種、地區(qū)而異，在遼寧興城國光蘋果在短枝停長后9周結(jié)束，河南民權(quán)在6周結(jié)束【2,3】。金冠、首紅蘋果在短枝停止生長后6周結(jié)束，紅富士蘋果在短枝停長后7周結(jié)束，紅玉蘋果在短枝停長后8周結(jié)束【4】。花芽孕育臨界時期是調(diào)控蘋果花芽形成的關(guān)鍵時間【4】。2果樹花芽分化生理機(jī)制2.1果樹花芽分化與內(nèi)源激素2.1.1赤霉素GAs）赤霉素被認(rèn)為是蘋果主要的抑制成花激素，有研究發(fā)現(xiàn)首紅蘋果在花芽孕育臨界時期內(nèi)，隨時間推移，芽內(nèi)GAs含量下降【6】。正在發(fā)育的金冠、明星和喬納金蘋果種子大量輸出GA3，抑制花芽孕育【7】。大年結(jié)果的蘋果樹種子大量輸出GA3，GAs通過促進(jìn)營養(yǎng)梢伸長而影響花芽孕育【8】。在大多數(shù)大小年結(jié)果的樹種中，果實存在是調(diào)控花芽孕育的主要因子，它可以產(chǎn)生抑制花芽孕育的GA3，也可以充當(dāng)碳水化合物強(qiáng)庫，抑制芽內(nèi)碳水化合物積累。有些人認(rèn)為GA3抑制果樹花芽孕育，可能是通過在信號產(chǎn)生位點刺激IAA生物合成來起作用的[9]。2.1.2生長素IAA）IAA對蘋果花芽分化的作用沒有統(tǒng)一說法，對蘋果花芽孕育過程中內(nèi)源激素的變化規(guī)律研究時發(fā)現(xiàn)，花芽孕育臨界時期內(nèi)，隨時間推移，IAA含量下降。在研究蘋果成花與內(nèi)源激素關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，花芽分化期梢尖的IAA會下降至低水平[10]。蘋果上采用多種抑花措施，例如噴GAS等。同時蘋果生長頂端的IAA減少是成花的必備條件，并且將乙烯利等的抑長促花作用也歸之于它們抑制了梢中IAA和GAS的生物合成和運轉(zhuǎn)。2.1.3細(xì)胞分裂素CTK）大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為CTK對花芽孕育起促進(jìn)作用[11]。蘋果芽內(nèi)IAA和CTK之間呈顯著相關(guān)，芽內(nèi)CTK水平減少是較強(qiáng)的IAA信號作用的結(jié)果[11]。根施IAA可促進(jìn)纖維細(xì)根增多，大量合成CTK、IAA與內(nèi)源CTK一起被運輸?shù)綐潴w枝梢促進(jìn)花芽孕育。2.1.4乙烯ETH）分析明星和金冠蘋果的內(nèi)源激素時發(fā)現(xiàn)，曲枝與對照枝相比，曲枝梢尖的IAA輸出大大減少，CTK輸出也減少，ETH卻迅速積累。用ETH生物合成抑制劑AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）處理曲枝，促進(jìn)了梢尖IAA和CTK輸出，抑制了花芽孕育。有人則認(rèn)為，乙烯對花芽分化的促進(jìn)作用可能需要果樹處于一定的生理條件或生長狀態(tài)下，如赤霉素合成的抑制劑PP333處理過的果樹，才能表現(xiàn)得更完善【12】。2.1.5脫落酸ABA）營養(yǎng)生長的停頓或暫時停止是果樹花芽分化的基本條件，脫落酸可明顯地造成營養(yǎng)生長的停止。有人認(rèn)為脫落酸能促進(jìn)蘋果的花芽分化【13】。有研究表明首紅蘋果花芽孕育過程中內(nèi)源激素的變化時發(fā)現(xiàn)，在花芽孕育臨界時期內(nèi)，隨著時間推移，ABA含量上升，并認(rèn)為在蘋果花芽孕育過程中，ABA含量高對成花有促進(jìn)作用，反之，則抑制成花【6】。2.1.6其他活性物質(zhì)近幾年人們在植物中發(fā)現(xiàn)一些新的生理活性物質(zhì)如多胺，對植物的生長和發(fā)育有著重要的調(diào)節(jié)作用。但是由于多胺種類多而復(fù)雜，多胺及其前體對成花均有不同程度的作用，因此至今多胺作用的時期、程度及生理機(jī)制等方面的研究進(jìn)展不大。2.2外界因子與果樹花芽分化2.2.1光光是蘋果光合作用能量的來源,影響有機(jī)物和內(nèi)源激素的合成,光照強(qiáng)時光合能力強(qiáng),有機(jī)物合成較多。強(qiáng)光可抑制新梢內(nèi)生長素的合成,較強(qiáng)的紫外光鈍化和分解生長素,從而促花激素占優(yōu)勢,促進(jìn)花芽的形成。2.2.2溫度蘋果花芽分化的最適溫度為20℃(15℃～28℃),20℃以下分化緩慢,盛花后4～5周,保持24℃有利于分化。高溫30℃以上或低溫20℃以下抑制生長素產(chǎn)生,影響枝梢、葉片的生長,使花芽分化受抑。2.2.3水分在蘋果花芽分化臨界期,適度控制水分,抑制新梢生長,有利于光合產(chǎn)物的積累和花芽分化。花芽形成時土壤最大田間持水量前期為60%,后期70%。適度干旱,抑制GA的生物合成并抑制淀粉酶的產(chǎn)生,促進(jìn)淀粉的積累,提高碳氮比和細(xì)胞液濃度,增加樹體內(nèi)的氨基酸,特別是精氨酸的水平有利于花芽分化。2.2.4礦質(zhì)營養(yǎng)蘋果生長所需的元素，多數(shù)對花芽分化也有一定的影響。氮素是花和花序發(fā)育所必需的，在一定范圍內(nèi)氮素能增加花量。磷，特別是有機(jī)磷在花芽孕育中起著重要的作用。用32P示蹤試驗表明，在蘋果花芽分化開始前，花芽枝中核蛋白磷顯著高于葉芽枝【14】。有人發(fā)現(xiàn)缺磷會引起細(xì)胞分裂素的降低，抑制花芽分化。磷是核酸的組分，也是蛋白質(zhì)、膜和cAMP、ATP的組分，因此，磷能夠促進(jìn)花芽的形成是可以理解的[15]。2.3蘋果花芽分化機(jī)理假說關(guān)于果樹花芽分化機(jī)理假說，人們先后提出營養(yǎng)假說、基因表達(dá)假說、CTK/GAS激素平衡假說和激素信號調(diào)節(jié)假說。營養(yǎng)學(xué)說和基因表達(dá)學(xué)說已有大量綜述，因此主要介紹激素平衡假說和激素信號調(diào)節(jié)假說。2.3.1激素平衡假說人們在長期研究花芽孕育同激素的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，花芽孕育是各種激素在時間、空間上的相互作用產(chǎn)生的綜合結(jié)果。蘋果各短枝內(nèi)CTK/GAs比值越大，花芽孕育數(shù)就越多，促花措施提高了CTK/GAS比值【16】。激素平衡控制花芽孕育假說提出了花芽孕育所需的條件或激素環(huán)境，在理論和實際上都有重要的意義。2.3.2激素信號調(diào)節(jié)假說激素信號調(diào)節(jié)花芽發(fā)端假說是在研究油橄欖大小年結(jié)果時提出，激素信號調(diào)節(jié)假說可歸納為：果樹從營養(yǎng)芽轉(zhuǎn)向花芽發(fā)育是一個不可逆的過程，需要植物激素瞬時變化進(jìn)行調(diào)控[11]。該假說強(qiáng)調(diào)激素信號自正在發(fā)育果實的種子或旺盛營養(yǎng)生長的梢尖運輸?shù)綘I養(yǎng)芽，在營養(yǎng)芽中被轉(zhuǎn)導(dǎo)為抑制花芽發(fā)端的效果，而不是通過葉片代謝改變來影響花芽發(fā)端的。激素信號調(diào)節(jié)果樹花芽發(fā)端的機(jī)理還有待完善。3果樹花芽分化分子機(jī)理近年來，人們利用天然突變和人工誘變克隆相關(guān)成花基因，進(jìn)而分析其功能和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。在鑒定蘋果器官中特異表達(dá)的基因中，分離出花中表達(dá)的CDNA片段，獲得md-fs1和md-fs2兩個基因的全序列。這些研究結(jié)果為果樹花芽分化的分子遺傳機(jī)理研究起了良好的開端作用。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)的飛速發(fā)展，給蘋果花芽分化分子機(jī)理研究帶來了新的機(jī)遇，也為揭示花芽分化的本質(zhì)提供了捷徑,隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展和成熟，更能完整解釋蘋果花芽分化分子機(jī)理本質(zhì)。4展望蘋果花芽分化是一個復(fù)雜的生理生化和形態(tài)發(fā)生過程，花芽分化是多因素參加，多步驟控制的一系列復(fù)雜作用，是一個由量變到質(zhì)變的過程。因此，研究花芽分化的機(jī)理，實現(xiàn)對花芽分化的調(diào)控，對于提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量，解決生產(chǎn)實踐問題具有十分重要的意義。一直以來，研究者們開展了大量的研究工作，揭示了蘋果花芽分化的機(jī)理及其規(guī)律。激素及營養(yǎng)成分等對果樹花芽分化調(diào)控的研究報道很多，但是對于蘋果花芽分化的研究主要還是集中于生理生化、生態(tài)學(xué)的研究層面，蘋果花芽分化的分子機(jī)理研究開展的較少。鑒于此，應(yīng)該將花芽分化的研究更多地擴(kuò)展到分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因?qū)W等領(lǐng)域，從而更加深刻、清晰地揭示蘋果花芽分化的實質(zhì)，為蘋果的生產(chǎn)實踐提供更扎實、全面的理論支撐。參考文獻(xiàn)[1]黃衛(wèi)東.溫帶果樹花芽孕育激素調(diào)控的研究進(jìn)展[A].張上隆,陳昆松主編.園藝學(xué)進(jìn)展[C]北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.37-44[2]黃海,曹尚銀,孫樹俠,等.蘋果不同品種在不同地區(qū)花芽形態(tài)分化開始時期[J]園藝學(xué)報，1984,114):225-230[3]黃海,喬憲生,曹尚銀.關(guān)于蘋果花芽生理分化時期的研究[J]園藝學(xué)報，1986,13(3):181-186[4]曹尚銀,張俊昌,江愛華,等.蘋果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