婁爽+霍俊偉+秦棟+劉朋

摘要：以藍(lán)果忍冬品種蓓蕾、海參崴為材料，在田間觀察記錄果實、萼片及果柄發(fā)育過程的表觀性狀，并用石蠟切片法對其果柄離區(qū)發(fā)育過程進(jìn)行系統(tǒng)觀察，探究藍(lán)果忍冬易落果原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，藍(lán)果忍冬離區(qū)內(nèi)有若干層細(xì)胞，細(xì)胞小而致密。隨果實發(fā)育，果柄次生結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)育。幼果膨大及轉(zhuǎn)色期，蓓蕾和海參崴的離區(qū)無差異。果熟初期，蓓蕾和海參崴的離區(qū)出現(xiàn)一定差異，海參崴部分離層細(xì)胞初步形成；隨著果實變軟，進(jìn)入果熟中期，海參崴離區(qū)髓部開始出現(xiàn)比較明顯的斷裂；當(dāng)果實完全軟化時，海參崴離區(qū)髓部的裂痕更加清晰，果柄與果實之間的連接僅靠維管束維系。

關(guān)鍵詞：藍(lán)果忍冬；器官脫落；果柄離區(qū)；發(fā)育過程；次生結(jié)構(gòu)；顯微結(jié)構(gòu)

中圖分類號： S663.901文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）07-0115-04

藍(lán)果忍冬（Lonicera cearulea L.）為忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬多年生落葉小灌木[1]，是繼越橘、黑穗醋栗、樹莓和沙棘之后的又一新興小漿果樹種。果實富含花青素、維生素、礦質(zhì)元素、氨基酸等物質(zhì)，具有極高的營養(yǎng)與保健價值[2-5]，倍受俄羅斯、日本、美國等國的喜愛。中國大興安嶺、小興安嶺地區(qū)蘊(yùn)含著豐富的野生資源，然而這些野生資源與俄羅斯資源相比具有成熟極易落果的問題，嚴(yán)重制約了藍(lán)果忍冬產(chǎn)業(yè)發(fā)展，給生產(chǎn)帶來不便。因此，闡明藍(lán)果忍冬落果機(jī)理具有重要的理論和實踐意義。筆者所在課題組對藍(lán)果忍冬的開花結(jié)果、授粉授精[6]、組培[7]、主要生理活性物質(zhì)和揮發(fā)性化合物[8]、酚類物質(zhì)的提取鑒定[9]等方面作了一定的研究。植物器官的脫落由相應(yīng)的發(fā)育、激素、環(huán)境等因素誘導(dǎo)調(diào)控[10-14]。一般情況下，把器官或組織脫落的組織區(qū)域及其鄰近部分稱為“離區(qū)”（abscission zone，AZ），而把此區(qū)域內(nèi)僅發(fā)生組織與細(xì)胞分離的數(shù)層細(xì)胞叫“離層”（abscission layer）[15]。多年生植物如荔枝[16]、葡萄[17]等的營養(yǎng)和生殖器官易發(fā)生脫落，而1年生植物如擬南芥只有花器官和種子脫落。當(dāng)擬南芥花柄基部、花莖以及莖生葉發(fā)生不自然脫落時，可以發(fā)現(xiàn)具有典型AZ細(xì)胞的細(xì)胞層[18-19]。有研究表明，有些植物的脫落部分在接受誘導(dǎo)前無法辨認(rèn)離層細(xì)胞與其他細(xì)胞的差異[20]。同時，也有研究由形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)可以清晰辨認(rèn)出AZ細(xì)胞，它們是體積較小、細(xì)胞質(zhì)致密、胞間聯(lián)絲相連的相鄰細(xì)胞[10-14]。雖然，國內(nèi)外對器官脫落的研究較多，但對藍(lán)靛果忍冬的落果卻尚未明確，特別是藍(lán)果忍冬離區(qū)顯微結(jié)構(gòu)的研究未見報道。本試驗以藍(lán)果忍冬品種蓓蕾、海參崴為材料，采用石蠟切片法，分析不同品種藍(lán)果忍冬果柄離區(qū)發(fā)育顯微結(jié)構(gòu)變化，旨在揭示果實脫落原因，為果實脫落機(jī)制研究奠定一定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

試驗于2014年4—7月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)藍(lán)果忍冬種質(zhì)資源圃內(nèi)進(jìn)行。以8年生、長勢相對一致的不易落果品種蓓蕾、易落果品種海參崴為試材，各選5株，于坐果開始掛牌，每隔5 d取1次樣。

1.2方法

1.2.1藍(lán)果忍冬果實及果柄表觀性狀自落花時起，每2～3 d進(jìn)行觀察，確定蓓蕾與海參崴的果實幼果期（藍(lán)果忍冬果實緩慢生長期）、果實轉(zhuǎn)色期（藍(lán)果忍冬果實由綠轉(zhuǎn)至紫）、果熟期（藍(lán)果忍冬果實由硬變軟），并著重觀察和記錄不同時期藍(lán)果忍冬的果實、萼片及果柄的形態(tài)特征。

1.2.2藍(lán)果忍冬果實膨大至脫落離區(qū)解剖結(jié)構(gòu)觀察分別于幼果期、轉(zhuǎn)色期、果熟期采集藍(lán)果果柄，剪切含果柄離區(qū)上下 0.5 cm 范圍的整段果柄，經(jīng)FAA固定，采用石蠟切片技術(shù)處理所取樣品（切片厚度為8 μm），經(jīng)番紅-固綠滴染后封固[21]，利用Olympus-BMF光學(xué)顯微鏡觀察并選擇典型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照。顯微照片采用Photoshop cs5 分析、標(biāo)注。

2結(jié)果與分析

2.1果實及果柄發(fā)育過程的觀察

據(jù)田間觀察，蓓蕾于4月末花落盡，5月初現(xiàn)果，此時幼果生長到長米粒大?。?.046～0.057 g），果皮呈黃綠色；形狀多為圓形和橢圓形；果表面較光滑，極少數(shù)不平；基部形狀多圓形、拉長，少數(shù)扁平；萼片位于果表面居多、極少數(shù)半包于總苞；果柄呈淺綠色，果柄長度3.89～5.43 mm。持續(xù)生長至5月下旬，果皮顏色由綠色轉(zhuǎn)向紫紅色，至6月中上旬果皮最終變?yōu)榘底仙?月下旬果實開始變軟，此時果質(zhì)量0.453～0560 g，果柄呈褐色，6月末出現(xiàn)落果，至7月中旬果落盡。

易落果品種海參崴5月初現(xiàn)蕾，5月中上旬結(jié)果，果實大小似綠豆（0.211～0.380 g）；果皮顏色為黃綠色；果形多長橢圓形、罐形，少數(shù)橢圓形、紡錘形、莢果形；果表面多起伏不平，光滑相對較少；基部形狀多扁平圓形、拉長，少數(shù)不平。萼片多位于表面，少數(shù)包于總苞；果柄淺綠色，長為5.24～7.65 mm。5月下旬至6月中上旬為果實轉(zhuǎn)色期，果皮顏色依次由綠色變?yōu)樽霞t色、紫紅色變?yōu)榘底仙．?dāng)果實轉(zhuǎn)變?yōu)樽仙珪r，果實增大至0.856～0.945 g，果柄顏色為褐色，此時果實開始脫落，持續(xù)至7月初果實落盡。

2.2果柄脫落離區(qū)的確定

圖1展示了藍(lán)果忍冬果柄離區(qū)發(fā)育過程中離區(qū)組織的顯微結(jié)構(gòu)。藍(lán)果忍冬果柄與果實相連接的區(qū)域內(nèi)有若干層細(xì)胞（圖2-c中圈出的區(qū)域），細(xì)胞小而致密，此區(qū)域的細(xì)胞即為藍(lán)果忍冬果柄離區(qū)組織部分。

2.3果柄次生結(jié)構(gòu)發(fā)育過程解剖學(xué)分析

2.3.1幼果果柄次生結(jié)構(gòu)解剖分析藍(lán)果忍冬的果柄在果實與果吊間構(gòu)成其主要輸導(dǎo)組織（圖1-A），果柄的表皮由1層扁平，近似矩形，彼此緊密鑲嵌的小細(xì)胞組成（圖1-B）。表皮下有數(shù)層染色較淺的薄壁細(xì)胞，細(xì)胞較大，排列較緊密（圖1-B）。相鄰的韌皮薄壁組織細(xì)胞中，分布有篩管（圖1-C），木質(zhì)部中有螺紋導(dǎo)管（圖1-C）。在藍(lán)果忍冬果柄中，由韌皮部與木質(zhì)部組成維管系統(tǒng)（圖1-D），確保果柄中營養(yǎng)物質(zhì)和水分有效輸送到果實。

2.3.2成熟果果柄次生結(jié)構(gòu)解剖分析隨著果實的生長，果柄次生結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地遞增（圖1-E）。果柄的外生周皮進(jìn)一步發(fā)育，細(xì)胞壁木栓化加重，染色較深，整齊排列。其下薄壁細(xì)胞個體增大，緊密排列（圖1-F）。韌皮部增厚，染色較木質(zhì)部淺，細(xì)胞個體較小，排列緊密、規(guī)則。木質(zhì)部增厚，染色加深，細(xì)胞個頭較韌皮不小，細(xì)胞壁較厚，排列緊密、規(guī)則，其中分布的導(dǎo)管增多（圖1-G）。果柄中心為髓，細(xì)胞個體增大，呈束狀排列（圖版I-H）。說明果柄輸導(dǎo)能力下降，機(jī)械支持能力增強(qiáng)。

2.4果柄離區(qū)發(fā)育過程解剖學(xué)分析

2.4.1幼果膨大及轉(zhuǎn)色期（藍(lán)果忍冬果實緩慢生長期和果實由綠轉(zhuǎn)至紫期）解剖學(xué)分析藍(lán)果忍冬花期基本結(jié)束后，幼果繼續(xù)保持生長，果實進(jìn)入緩慢生長時期，由圖2-1和圖2-a可以看出，這時蓓蕾和海參崴的果柄與果實連接處無明顯差異。當(dāng)果實發(fā)生轉(zhuǎn)色，蓓蕾和海參崴的果柄與果實連接處仍無明顯差別（圖2-2和圖2-b）。

2.4.2果熟期（藍(lán)果果實由硬變軟）解剖學(xué)分析由藍(lán)果忍冬果實生長進(jìn)入果熟初期時（6月中上旬），蓓蕾和海參崴的果柄與果實連接處出現(xiàn)一定差異。海參崴果柄與果實連接處部分離層細(xì)胞初步形成，在此時大部分細(xì)胞質(zhì)染色較深（圖2-h），而蓓蕾果柄與果實連接處細(xì)胞質(zhì)染色相對較淺（圖2-8）。

隨著果實的變軟，當(dāng)藍(lán)果忍冬進(jìn)入果熟中期（6月中旬），海參崴果實與果柄連接處髓部開始出現(xiàn)比較明顯的斷裂，大部分離層細(xì)胞裂解（圖2-g）。蓓蕾果實與果柄連接處細(xì)胞有序排列，并無明顯斷裂（圖2-7）。這說明離層細(xì)胞部分隨著果實的發(fā)育而發(fā)生連續(xù)的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)變化。

在果實完全軟化時（6月末至7月初），蓓蕾果實與果柄連接處細(xì)胞排列緊密有序，并無明顯斷裂出現(xiàn)（圖2-6）。海參崴離區(qū)髓部的裂痕更加清晰，延伸至木質(zhì)部、皮層組織中，果柄與果實之間的連接僅靠維管束維系（圖2-f），此時加之外力作用影響，出現(xiàn)藍(lán)果忍冬果實脫落現(xiàn)象。說明果實脫落主要是由果柄和果實間的離層形成導(dǎo)致的。

3討論與結(jié)論

近年來，人工栽培藍(lán)果忍冬的品種數(shù)量和面積在不斷增加，但由于藍(lán)果忍冬果實易落，使其經(jīng)濟(jì)價值受到較大影響，從而阻礙了藍(lán)果忍冬大面積栽植和推廣。事實上，農(nóng)民在實際生產(chǎn)中總是挑選不易落果的品種。這種器官脫落的馴化延續(xù)至今并且擴(kuò)展到園藝和果樹作物，如jointless-stem番茄品種[22]和晚熟品種甜橙[23]。筆者發(fā)現(xiàn)，海參崴品種在果實完全軟化時，AZ髓部的裂痕擴(kuò)大至木質(zhì)部、皮層，果柄與果實之間的連接僅靠維管束維系，且據(jù)田間觀察可知，海參崴果質(zhì)量明顯大于蓓蕾，此時加之外力作用影響，海參崴極易出現(xiàn)果實脫落現(xiàn)象。就果實采收而言，海參崴應(yīng)在果熟中期（6月中旬）。

器官脫落在不同植物上的表現(xiàn)不盡相同，近年來人們已對器官脫落的部位有了深入的研究。脫落發(fā)生在“離區(qū)”這一細(xì)胞功能特定化的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)分為初級AZ和次級AZ[10]。初級AZ分化位置定義在脫落器官與植物之間的邊界，如模式植物擬南芥的花器官AZ和種子AZ[24]，桃花的AZ[25]和柑橘葉AZ[26]。但是，番茄[27]和柑橘[28]AZ的位置在器官邊界。由解剖圖片（圖2）可知，藍(lán)果忍冬果柄與果實相連接的區(qū)域內(nèi)有若干層細(xì)胞，細(xì)胞小而致密，屬于初級AZ。

維管組織除機(jī)械支持以外，在植物體內(nèi)主要起著輸導(dǎo)作用。其中，韌皮部負(fù)責(zé)對參與植物生長發(fā)育及生物抗性等生理活動的碳水化合物、蛋白及mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)。木質(zhì)部則負(fù)責(zé)水分及礦物質(zhì)從根到葉的運(yùn)輸以及多種植物激素在植物體內(nèi)的運(yùn)送[29-30]。結(jié)合果柄結(jié)構(gòu)的變化分析可知，果熟后期維管結(jié)構(gòu)染色深紅，說明輸導(dǎo)能力下降，機(jī)械支持能力增強(qiáng)。這與荔枝[12]、葡萄[13]等落粒與果柄結(jié)構(gòu)發(fā)育的關(guān)系不同，海參崴次生輸導(dǎo)組織勻速生長、周皮木栓加重時果實落果，這可能是由于海參崴柄較細(xì)，而果實相對較重導(dǎo)致。

器官脫落是細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理生化代謝及基因表達(dá)等過程共同作用的結(jié)果[31]，如生長素極性運(yùn)輸抑制劑能夠增加蘋果果實的脫落率[32]；植物葉片脫落與內(nèi)源乙烯含量關(guān)系不明顯，但是噴施乙烯能夠顯著地促進(jìn)植物葉片脫落[33]；煙草葉柄離區(qū)中果膠甲酷酶活性升高能夠推遲葉片脫落時間[34]。另外，利用酶免疫定位法對菜用大豆葉片脫落過程中離區(qū)纖維素酶進(jìn)行定位，結(jié)果發(fā)現(xiàn)等電點為9.5的纖維素酶主要分布在離區(qū)皮層的2～3層細(xì)胞[35]。對于藍(lán)果忍冬果實脫落與內(nèi)源激素、相關(guān)酶活性的關(guān)系需要進(jìn)一步研究，這對于調(diào)控藍(lán)果忍冬果實脫落和提高產(chǎn)品品質(zhì)有重要意義。

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