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紅翅槭花芽形態(tài)分化觀察研究

2018-03-02 08:11黃冬華陶秀花宋小民
江西農(nóng)業(yè)學報 2018年2期
關鍵詞:頂芽原基花芽分化

黃冬華,徐 雷,陶秀花*,宋小民

紅翅槭(Acer fabri Hance)為槭樹科槭樹屬常綠喬木,別名羅浮槭,其樹皮光滑,葉片全緣、革質(zhì)、光亮、四季常綠,樹形優(yōu)美,嫩枝、嫩葉呈現(xiàn)紫紅色,翅果從幼果(4月)到成熟前(9月)均為紅色,紅果期長達5個月之久,老葉換新葉前又變成紅色。紅槭翅喜溫暖、濕潤的環(huán)境,喜微酸性的疏松肥沃土壤,但在微堿性土壤、較干燥和瘠薄的條件下亦能生長,且能耐-10~40 ℃ 的溫度[1]。 因此,紅翅椷適應性強,觀賞價值高,春天可觀鮮紅的嫩枝嫩葉,夏秋可觀綴滿枝頭的紅翅果,秋冬可觀賞老葉,是優(yōu)良的彩色園林觀賞樹種,既可作景觀行道樹、風景林、生態(tài)林、四旁綠化樹種,又可制作盆景,具有廣闊的開發(fā)應用前景。

目前,國內(nèi)外對紅翅槭的研究主要集中在引種、繁殖技術(播種、扦插)和組織培養(yǎng)快速繁殖等方面[2-5]。尚未見對紅翅槭的生長發(fā)育規(guī)律,特別是花芽分化的研究報道。筆者以江西本地紅翅槭作為研究對象,用體視顯微解剖觀察的方法,對其花芽形態(tài)分化過程及花芽的外部形態(tài)進行了系統(tǒng)觀察研究,以明確紅翅槭花芽分化的時間與特征,闡明其花芽分化和發(fā)育規(guī)律,為制定高效的栽培措施及花果管理等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料取自江西省金喬園林工程公司10年生實生江西本地紅翅槭樹。

1.2 試驗方法

與常規(guī)的花芽分化電鏡掃描法和石蠟切片法相比,體視顯微法具有明顯的簡便性和快捷性[6]。因此,本研究采用體視顯微鏡觀察法進行花芽分化觀察,于2015年1月~2017年5月連續(xù)2年多對紅翅槭進行芽體觀察,每隔7~10 d取1次枝條,每次取3~5棵不同的樹,每棵樹取2~3個一年生枝。在體視顯微鏡下觀察其花器官的形態(tài)變化、花芽分化過程,用游標卡尺測量芽體大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅翅槭花芽分化的時間和特征

根據(jù)筆者連續(xù)幾年系統(tǒng)的觀察,在江西南昌地區(qū),紅翅槭的花芽分化從9月中下旬開始,一直分化到2月上旬,12月~次年1月份由于氣溫較低,花芽處于緩慢分化發(fā)育狀態(tài),至2月上旬花芽完成分化。紅翅槭為當年生枝形成花芽,次年開花。在2月中下旬花芽開始萌動,花芽比葉芽萌動早,3月中旬開始初花,花開在新抽發(fā)的枝梢上,花期約30 d,1~4年生的實生苗一般不開花,5年生苗開始開花結(jié)果,花紅色,翅果與種子連在一起,長2.5~3.0 cm,張開成鈍角。

在同一棵樹上,一般中上部的芽分化早于頂部和下部。紅翅槭頂芽和側(cè)芽均能開花,在同一個枝條上,頂芽最先分化,其次為頂下第一芽,并依次往下分化。一般頂花芽的小花朵數(shù)量多于側(cè)花芽的小花朵數(shù)量,小花數(shù)量從上往下依次漸漸減少。紅翅槭的葉子對生,芽也是對生,通常也有同一節(jié)上的2個芽分別處于不同分化時期的現(xiàn)象(圖1-a),一個已分化出多個支花序,而另一個芽仍未開始分化,因此同一節(jié)位上的芽分化不一定同步進行。

紅翅槭為圓錐花序,在一個花序中,一般有9~24朵花,由3~5個支花序組成,每個支花序又有2~6朵小花組成。在每個支花序中,一般頂部小花最先分化,然后從上往下小花依次分化。開花的順序也是按照小花分化時的順序依次開放。但并不是每朵花都能結(jié)成翅果,一般每個花序翅果的數(shù)量平均為2.75對,即5.5個翅果。

2.2 花芽形態(tài)分化的劃分

根據(jù)觀察的結(jié)果以及生長錐形態(tài)變化和花芽分化特點,參考其他有關論文[7-10]可將花芽分化劃分為未分化期、分化初期、花序原基分化、小花原基分化、花器官分化、花序形成期等6個時期。

2.2.1 未分化期 紅翅槭的芽體外一般有6~8個鱗片緊包著。花芽未分化前(8月中旬之前),芽的外形呈扁三角狀,芽體長度大于寬度,芽長1.2~1.6 mm,芽底寬度0.6~1.0 mm,頂芽比側(cè)芽稍大。此時芽內(nèi)的生長點較?。▓D1-b),呈三角錐形。

2.2.2 分化初期 到了8月下旬以后,紅翅槭當年生枝上的頂芽漸漸變大,植株頂端開始由營養(yǎng)莖端向生殖莖端轉(zhuǎn)變,芽內(nèi)生長點變寬,慢慢隆起,生長點明顯增大,由尖型變成扁圓形(圖1-c)-半圓形-近圓形(圖1-d),轉(zhuǎn)化期持續(xù)20 d左右。9月中下旬,生長錐漸漸變成圓形或長圓形,此即為花芽開始分化的標志,從圖1-b和圖1-d可看出,花芽未分化與分化初期相比較,生長錐的寬度與高度存在著顯著的差異。此時芽體外形長2.0~2.5 mm,寬1.1~1.4 mm,生長點長約0.25 mm,寬0.13 mm。

2.2.3 花序分化期 紅翅槭為圓錐花序,每個花序上有3~5個支花序組成,因此花序的分化又分為總花序分化和支花序分化。9月下旬,在花芽開始分化后7~10 d,即開始總花序的分化(圖1-e),此時芽外形長2.5~3.0 mm,寬1.5~1.8 mm,生長點變長變大;緊接著,生長點迅速增大變長,并分化形成幾個小突起,此即為支花序原基(圖1-f);此時頂芽外形長2.6~3.2 mm,寬 1.6~1.9 mm。

2.2.4 小花分化期 支花序分化后,接著就在各支花序原基的頂部開始小花的分化,小花原基最初為小圓球狀(圖1-g),一般花序中間頂部位置支花序的小花最先分化,接著各個支花序的頂小花分化,然后靠近頂花的小花分化,依次往下漸漸分化出小花,一直持續(xù)到12月中旬。在一個花序中往往出現(xiàn)多個小花同時分化的現(xiàn)象。

從9月中旬開始分化的小花,一朵小花的分化時間需要10~15 d。由于各花序開始分化的時間不同,隨后由于溫度較低,小花分化的時間漸漸變長,12下旬以后未見有新增的小花原基,而是處于花器官慢慢分化發(fā)育狀態(tài)。

2.2.5 花器官分化期 小花原基分化后,緊接著圍繞圓球狀的小花原基,在其外部分化出5個小扁狀的突起,此即為萼片原基。紅翅槭花朵的萼片有5個,開花時呈紅色,寬1.0~1.2 mm,長2.5~3.0 mm。萼片分化后,在其內(nèi)部很快分化出花瓣原基(圖1-h(huán))。花瓣有5片,開花時白色,近扇形,長2.5 mm,寬2.5 mm,頂部較寬,近基部變窄。

雌蕊、雄蕊分化期。花瓣分化后,在花瓣的基部分化出雄蕊(圖1-h(huán)),雄蕊有8個,花藥有四縱裂。雌蕊位于花的中部且最后分化,在一個花芽中紅翅槭的雌蕊由2個胚組成,連在一起分化(圖1-i),以后一起生長發(fā)育成翅果,直到11月種子老熟后翅果才分開。

2.2.6 花序形成期 紅翅槭的花芽分化持續(xù)時間長,最先分化的頂芽,從第一朵小花開始分化(9月下旬),至11月初,40~50 d時頂花芽的花序基本形成,這與寧云芬等[7]的研究結(jié)果相似,期間出現(xiàn)多個小花同時分化的現(xiàn)象(圖1-g)。頂花芽由于營養(yǎng)較好,頂花芽的每個花序形成15~25個小花,此時頂芽圓錐花序大小為長1.5 mm,底部寬1.1 mm,芽外形長3.9 mm,寬2.2 mm。而與此同時,同一個枝條上的側(cè)芽從上往下逐漸開始分化;10月中旬,除了部分過于細的枝條外,大部分枝條的側(cè)芽均開始分化,此時分化的芽由于后期受溫度的影響,整個花序的分化期較長,特別是枝條下部的側(cè)芽,小花原基的分化在12月中下旬,因此后期分化的芽需要持續(xù)到2月才能完成整個花序的分化。到了2月上旬,整個花序基本分化完成后,花序呈卵圓形,長2.1~3.0 mm,寬1.5~2.3 mm,分成完成時花芽外形的大小為4.0~5.0 mm,寬2.4~2.8 mm(圖 1-j)。

圖1 紅翅槭的花芽分化動態(tài)

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

經(jīng)過連續(xù)幾年的觀察,表明紅翅槭的花芽分化出現(xiàn)在9月中旬,至次年2月結(jié)束,歷時5個月之久。其花芽分化可劃分為未分化期、分化初期、花序原基分化、小花原基分化、花器官分化、花序形成期等6個時期。本試驗的花芽分化過程和順序與前人的研究結(jié)果基本一致。紅翅槭為常綠觀果植物,花芽分化、開花結(jié)果是其發(fā)育中的關鍵階段,花芽的數(shù)量和質(zhì)量直接影響其觀賞性狀和經(jīng)濟價值。本研究確定了紅翅槭花芽分化的時期,明確了其花芽分化的全過程,了解了紅翅槭的生長發(fā)育規(guī)律和生物學特性,這對生產(chǎn)具有重要意義,為制定栽培措施提供了理論依據(jù)。

3.2 討論

在花芽分化過程中,發(fā)現(xiàn)紅翅槭花芽的分化均是從頂芽開始,但此時也并不是所有枝條的頂芽都開始分化,一般是未結(jié)果的營養(yǎng)枝,其頂芽生長發(fā)育較為飽滿,頂芽最先分化,而結(jié)了果的枝條也形成頂芽,但分化時間比營養(yǎng)枝的頂芽晚。而到了10月中旬,當年生枝條(除了細弱枝)上大部分的芽(包括頂芽和側(cè)芽)均已開始分化,即使長寬只有2.0 mm×1.2 mm的芽也已分化,說明到了一定時期后,花芽開始大量分化,這是否與環(huán)境因素的變化有關,其成花誘導的關鍵因素需進一步研究。

在通常情況下,植物生長到一定階段后便由葉芽生理和組織狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄑ可砗徒M織狀態(tài)[11-12]。植物的成花芽分化是一個非常復雜的過程,同時受植物內(nèi)部環(huán)境條件(植物的遺傳性)和外界環(huán)境因素的共同影響。外部環(huán)境包括光、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、水分、pH值等均會影響植物的成花,但起決定性作用的環(huán)境因子主要是溫度和光照[13]。目前,有關研究已經(jīng)明確高等植物有7條成花誘導途徑,即春化途徑、溫敏途徑、光周期途徑、赤霉素(GA)途徑、自主途徑、成花抑制途徑和年齡途徑[14-17]。10月中下旬以后,紅翅槭大部分枝條均開始花芽分化,其成花誘導的途徑屬于以上哪種、與環(huán)境因子特別是溫度和光照的關系如何、其成花誘導的關鍵性環(huán)境因素是什么等等均有待進一步研究。在紅翅槭的觀察研究中也發(fā)現(xiàn)5年以下的幼樹不開花結(jié)果,5年生的樹營養(yǎng)生長較旺,開花結(jié)果比成年樹少,說明紅翅槭的開花結(jié)果與樹齡有關。

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