，　　，　　

(1.貴州大學(xué)林學(xué)院，　貴陽(yáng) 550025；　2.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，　貴陽(yáng) 550025)

棕櫚(Palm) 屬于棕櫚科(Palmae) 棕櫚屬(Trachycarpus)常綠喬木，在我國(guó)該植物主要分布于秦嶺以南和長(zhǎng)江中下游的溫暖、濕潤(rùn)、多雨地帶[1]。棕櫚花單性，淡黃色，花序粗壯，花期4—5月。棕櫚為重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種和優(yōu)良的觀賞植物，其根、莖、葉、花、種子含有多種對(duì)人體有益的化學(xué)物質(zhì)，多年生的樹(shù)干可用作建材；棕纖維可制造天然、無(wú)害的棕墊[2]。其未開(kāi)放的花苞可做蔬菜，蓓蕾期的棕櫚花苞病蟲(chóng)害少，幾乎不用農(nóng)藥，是具有較高開(kāi)發(fā)價(jià)值的無(wú)公害特種蔬菜[2]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雄株花苞的產(chǎn)量明顯高于雌株。有研究表明，棕櫚種子含油率為14.6%，其中不飽和脂肪酸的含量為66.51%[3],所以棕櫚種子具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。貴州省將要大力發(fā)展棕櫚產(chǎn)業(yè)，對(duì)于以收獲花苞為栽培目的，可以以雄株為主要栽培樹(shù)種；以收獲棕櫚種子為栽培目的，在人工栽培種植過(guò)程中主要以雌株為主，只需要配置少數(shù)授粉樹(shù)以滿足授粉要求。

棕櫚為典型的雌雄異株植物，目前對(duì)于棕櫚植物的研究主要集中在棕櫚種子良種的選育、棕片經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及花苞營(yíng)養(yǎng)成分分析等方面，未見(jiàn)對(duì)于其性別分化相關(guān)研究的報(bào)道[4]。對(duì)于棕櫚早期實(shí)生苗性別鑒定仍然是未解決的難題，本實(shí)驗(yàn)旨在了解棕櫚性別分化的生理和分子機(jī)制，為實(shí)生苗早期性別的鑒定以及棕櫚撫育管理提供一定的參考。植物性別的表現(xiàn)包括性別決定和性別分化兩部分，性別決定是由受精決定的，性別分化是在性別決定的物質(zhì)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一定的內(nèi)外環(huán)境條件相互作用發(fā)育成一定性別的表型的過(guò)程[5],性別分化的最后結(jié)果是性別的表達(dá)[6]。在許多植物中，各種植物激素在花發(fā)育中起重要的調(diào)節(jié)作用和影響性別分化[7],一種植物激素對(duì)不同植物具有雌性化或雄性化的作用，一些植物性別分化是由多種植物激素共同作用的結(jié)果[8]。植物內(nèi)源激素是植物性別分化過(guò)程中的一種誘導(dǎo)信號(hào)，積極參與性別分化過(guò)程，影響著植物的開(kāi)花過(guò)程與性別表達(dá)[9]。

本研究通過(guò)對(duì)棕櫚雌雄花花期內(nèi)4種內(nèi)源激素在不同發(fā)育時(shí)期的含量進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定和分析，且對(duì)不同種類(lèi)的激素進(jìn)行比值分析，從生理水平上研究不同種類(lèi)的內(nèi)源激素調(diào)控雌雄花發(fā)育過(guò)程，為棕櫚雌雄株性別分化機(jī)制的研究提供一定的指導(dǎo)資料。

1　材料與方法

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于海拔1 200 m、年平均氣溫15 ℃及年降雨量1 143 mm的貴州省貴定縣；選用樹(shù)齡相當(dāng)、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的健康、無(wú)病蟲(chóng)害的10年生棕櫚雌雄株各3棵混合樣本作為實(shí)驗(yàn)材料，分別于花蕾期、初花期、盛花期、盛花末期和終花期采集花，并放于液氮罐中，帶回實(shí)驗(yàn)室。植物激素IAA、GA、ABA和ZR含量的測(cè)定是采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)測(cè)定[10]。

2　結(jié)果與分析

2.1　棕櫚雌雄株花期內(nèi)內(nèi)源激素含量的變化

2.1.1生長(zhǎng)素(IAA)含量的變化

由圖1可知，在整個(gè)花期內(nèi)，棕櫚雌雄花IAA含量具有相似的變化模式；棕櫚雄花花蕾期，IAA含量處于整個(gè)花期內(nèi)最低水平，為30.63 ng/g，隨著花蕾的進(jìn)一步發(fā)育，IAA含量的變化表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到一個(gè)最高水平，為52.03 ng/g。棕櫚雌花花蕾期，IAA含量處于較低水平，為30.63 ng/g，是同花期雄花的IAA含量的1.61倍，隨著花蕾的進(jìn)一步發(fā)育，IAA含量的變化表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，在盛花期達(dá)到一個(gè)最高水平，為103.01 ng/g，是同花期雄花的IAA含量的1.98倍，在盛花末期IAA含量出現(xiàn)整個(gè)花期內(nèi)最低值，為41.30 ng/g；且在花的每個(gè)發(fā)育期雌花的IAA含量都高于雄花的IAA含量。

圖1　棕櫚雌雄花不同發(fā)育時(shí)期IAA含量的變化

2.1.2赤霉素(GA3)含量的變化

由圖2可知，在整個(gè)花期內(nèi)棕櫚雌雄花GA3含量差異不大；在花蕾期，雌花GA3含量為4.041 ng/g，雄花GA3含量為4.143 ng/g，雄花GA3含量略高于雌花；由花蕾期到初花期雌花GA3含量相對(duì)于雄花上升快，出現(xiàn)第1個(gè)峰值，為4.722 ng/g，由初花期到盛花期雌花GA3含量呈下降趨勢(shì)，雄花呈上升趨勢(shì)，在盛花期雄花GA3含量達(dá)到整個(gè)花期內(nèi)的一個(gè)最高峰值，為4.898 ng/g，此時(shí)期雄花GA3含量高于雌花任一時(shí)期GA3含量；盛花期到盛花末期，雌花GA3含量呈上升趨勢(shì)，在盛花末期出現(xiàn)第2個(gè)峰值，為4.868 ng/g，此時(shí)期GA3含量是整個(gè)雌花期最大含量；由盛花末期到終花期雌花GA3含量呈下降趨勢(shì)，雄花GA3含量保持在一定水平。由此可見(jiàn)，2種性別棕櫚花GA3含量在各個(gè)花期都有一定的差異。

圖2　棕櫚雌雄花不同花期GA3含量的變化

2.1.3脫落酸(ABA)含量的變化

由圖3可知，ABA含量在雌雄花發(fā)育的整個(gè)花期內(nèi)有一個(gè)顯著的波動(dòng)，雌雄花發(fā)育過(guò)程中ABA含量的變化具有相似的波動(dòng)趨勢(shì)，整體的變化規(guī)律表現(xiàn)為先下降后上升再下降，雌雄花在盛花期都出現(xiàn)一個(gè)最大峰值，分別為8.510 ng/g和5.458 ng/g；盛花期后雌雄株ABA含量均呈下降趨勢(shì)，且都維持在較低水平，但是終花期雌花ABA含量低于初花期，雄花ABA含量高于初花期。在花的每個(gè)發(fā)育期內(nèi)雌花的ABA含量都高于雄花的ABA含量。

圖3　棕櫚雌雄花不同發(fā)育時(shí)期ABA含量的變化

2.1.4玉米素核苷(ZR)含量的變化

由圖4可知，在棕櫚雌雄花發(fā)育過(guò)程中，在花的每個(gè)發(fā)育時(shí)期，雌花的ZR含量都高于雄花的ZR含量，在整個(gè)花期內(nèi)，雄花ZR含量的變化相對(duì)于雌花比較平緩；花蕾期棕櫚雌花的ZR含量為194.65 ng/g，雄花的ZR含量為123.56 ng/g，雌花ZR含量明顯高于雄花；由花蕾期到初花期雌花ZR含量呈下降趨勢(shì)，雄花ZR含量呈緩慢上升趨勢(shì)；初花期到盛花期雌雄花ZR含量均呈上升趨勢(shì)，在盛花期同時(shí)出現(xiàn)整個(gè)花期內(nèi)的最大峰值，分別為240.20 ng/g和177.37 ng/g；由盛花期到終花期雌雄花ZR含量均呈下降趨勢(shì)，雄花ZR含量相對(duì)于雌花下降平緩。

圖4　棕櫚雌雄花不同花期ZR含量的變化

2.2　雌雄花內(nèi)源激素含量比值的變化

由圖5可知，在整個(gè)花期內(nèi)，雌花的IAA/ABA、IAA/GA3、ZR/GA3和 ABA/GA3的比值變化規(guī)律相似，比值增高有利于雌花的成熟；雄花IAA/ABA、ZR/IAA和ZR/ABA比值變化規(guī)律相似，比值降低有利于花粉的發(fā)育成熟；雄花IAA/ABA比值在初花期明顯高于雌花，在盛花期比值降低，有利于花粉的脫落；雌花IAA/ABA比值在盛花期高于雄花，在其他發(fā)育時(shí)期該比值均低于雄花；雌花IAA/GA3的比值在整個(gè)花期內(nèi)均高于雄花的比值，且比值變化明顯；雄花IAA/GA3的比值在整個(gè)花期內(nèi)變化趨于平緩，可能IAA/GA3的比值對(duì)雄花的發(fā)育影響不大；雌花與雄花的ZR/IAA與IAA/GA3比值在整個(gè)花期內(nèi)具有相似的變化規(guī)律，在整個(gè)花期內(nèi)，雄花的ZR/GA3比值與雌花的ZR/ABA的比值具有相似的變化規(guī)律。

3　討　論

雌雄異株植物是研究植物性別分化的重要材料，植物激素對(duì)植物性別分化以及生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的調(diào)控作用[7]，棕櫚為典型的雌雄異株植物，其在育種過(guò)程中實(shí)生苗早期性別鑒定仍是未解決的難題。本研究通過(guò)分析棕櫚雌雄花花期內(nèi)幾個(gè)重要時(shí)期激素含量的動(dòng)態(tài)變化，初步探討了激素與雌雄花發(fā)育的關(guān)系；能否通過(guò)激素調(diào)控延長(zhǎng)花蕾期以提供食用花苞，需要進(jìn)一步研究。

圖5　不同發(fā)育時(shí)期棕櫚雌雄花激素含量的比值

赤霉素被認(rèn)為是性別分化的一種重要激素，通常情況下被當(dāng)做是一種雄性激素，如利用赤霉素處理黃瓜、菠菜雌株，在雌株上會(huì)產(chǎn)生雄性表達(dá)[11]；對(duì)番木瓜噴施赤霉素抑制劑，能使雄株上產(chǎn)生心皮發(fā)育[12]；也有研究結(jié)果表明，植物激素赤霉素具有促進(jìn)植物雌花性別分化的作用[13-14]，如利用外源噴施赤霉素處理麻瘋樹(shù)花序芽，結(jié)果顯示雌雄花比例明顯增加[15]；本研究中雌雄花不同發(fā)育時(shí)期赤霉素含量均存在一定的差異，但是沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。生長(zhǎng)素也是影響性別分化的一個(gè)因子，有研究表明，在許多植物中，生長(zhǎng)素具有雌性效應(yīng)，如生長(zhǎng)素對(duì)荔枝[16]、大麻[17]、仙人掌[18]等的影響，但同時(shí)也有研究者發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素具有雄性效應(yīng)，其雄性效應(yīng)在蛇麻草中得出結(jié)論[19]。在本研究中，整個(gè)花期內(nèi)雌花IAA含量都高于雄花，且在花蕾期雌花的IAA含量高于雄花，說(shuō)明高含量的IAA更有利于雌花的生長(zhǎng)發(fā)育，這與IAA具有促雌作用的觀點(diǎn)相一致。也有研究者得出，植物的性別分化受生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素共同作用來(lái)調(diào)節(jié)[20]。調(diào)控植物性別分化的主要激素是赤霉素與細(xì)胞分裂素，而其他種類(lèi)的激素對(duì)性別的調(diào)控是通過(guò)影響這兩種類(lèi)型的激素活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的[10]。對(duì)麻瘋樹(shù)花序噴施細(xì)胞分裂素的研究表明細(xì)胞分裂素具有明顯的促雌作用，同時(shí)還誘導(dǎo)形成了兩性花[21]。本研究中，在棕櫚雌雄花整個(gè)花期內(nèi)，雌花的ZR含量都高于雄花，雌花出現(xiàn)兩次峰值，分別是花蕾期和盛花期，雄花出現(xiàn)一次峰值，在盛花期。所以認(rèn)為，高水平的ZR含量有利于雌花的發(fā)育。脫落酸在花的多個(gè)發(fā)育階段都參與了調(diào)控作用，包括花發(fā)育的開(kāi)始、分化、衰老。脫落酸對(duì)植物性別表達(dá)的作用，不同研究者有不同的觀點(diǎn)。脫落酸影響植物性別表達(dá)的作用沒(méi)有足夠的證據(jù)，不同的研究者得出不同的結(jié)論[22]。大多數(shù)研究中，ABA趨向于誘導(dǎo)種子植物和蕨類(lèi)植物的單性同株和單性異株的雌性表達(dá)[23]。本研究中，不同發(fā)育時(shí)期棕櫚雌花的ABA含量一直高于雄花，說(shuō)明高水平的ABA含量更有利于雌花的發(fā)育。

不同種類(lèi)激素之間存在兩種生理效應(yīng)，即為相互促進(jìn)和相互拮抗，因此植物激素間的平衡關(guān)系對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)作用更為重要[22]。高水平的IAA/ABA和ZR/ABA比值更有利于棕櫚雄花的生長(zhǎng)發(fā)育，且在整個(gè)花期內(nèi)雄花比值的波動(dòng)相對(duì)比較大，雌花的比值波動(dòng)相對(duì)比較平緩；IAA/GA3和ABA/GA3比值的增高有利于雌花的生長(zhǎng)發(fā)育；IAA/ZR比值的增高在盛花期對(duì)雄花的生長(zhǎng)發(fā)育影響比較大。此研究結(jié)果表明，不同激素含量的變化以及不同激素比值的變化在棕櫚雌雄花發(fā)育過(guò)程中起一定的調(diào)控作用。而對(duì)于棕櫚性別分化的研究需要利用分子生物學(xué)的方法進(jìn)行深入的研究，解析棕櫚性別分化的分子機(jī)制及激素基因相互作用來(lái)影響性別分化系統(tǒng)。

4　結(jié)　論

本研究對(duì)棕櫚雌雄花從花蕾期到終花期整個(gè)花期內(nèi)4種內(nèi)源激素含量動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析，得出棕櫚雌雄花在整個(gè)花期內(nèi)激素含量水平存在明顯差異。高水平的IAA、ABA、ZR有利于雌花的生長(zhǎng)發(fā)育，高水平的GA3有利于雄花花粉的成熟；在激素平衡中，IAA/ABA比值的增加，有利于雌花的發(fā)育和雄花花粉的成熟；低水平的ZR/IAA比值，有利于雄花花粉與雌花的成熟；高水平的ABA/GA3和ZR/GA3比值更有利于雌花與雄花花粉的發(fā)育成熟；在整個(gè)花期內(nèi)，ZR/GA3比值的變化比對(duì)雄花的發(fā)育影響不大；ZR/ABA的比值的變化在整個(gè)花期內(nèi)對(duì)雌花的生長(zhǎng)發(fā)育影響不大。

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