和潭 楊正松 楊燕林 等

摘要 在溫帶和亞熱帶地區(qū)，大部分果樹(shù)一年內(nèi)通常只進(jìn)行一次花芽分化，開(kāi)花結(jié)果一次。云南具有豐富的生態(tài)多樣性，獨(dú)特的氣候造成了特殊的現(xiàn)象。與國(guó)內(nèi)其他藍(lán)莓產(chǎn)區(qū)不同，一些藍(lán)莓品種在云南出現(xiàn)一年中多次開(kāi)花結(jié)果的特征，可以在秋冬季節(jié)提供鮮果，時(shí)逢藍(lán)莓鮮果淡季，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。從形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和分子生物學(xué)的角度，初步探討了藍(lán)莓多次開(kāi)花的機(jī)理。

關(guān)鍵詞 藍(lán)莓;多次開(kāi)花;機(jī)理;云南

中圖分類號(hào) S663.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）04-0034-03

Abstract In temperate and subtropical regions，most fruit trees usually only undergo flower bud differentiation，and the flowering and fruiting once within one year.Yunnan is rich in ecological diversity，and the unique climate has created a special phenomenon.Different from other blueberry producing areas in China，some blueberry varieties have the characteristics of multiple flowering and fruiting in Yunnan within one year.Fresh fruit can be provided in the autumn and winter seasons，when the blueberry fresh fruit is off season，the economic value is high.The mechanism of multiple flowering of blueberries was discussed from the perspective of morphology，physiology and molecular biology.

Key words Blueberry;Multiple flowering;Mechanism;Yunnan

藍(lán)莓（blueberry），又稱為越桔、越橘、藍(lán)漿果，為杜鵑花科（Ericaceae） 越桔亞科（Vaccinioicleae）越桔屬（Vaccinium L.）植物，為多年生落葉或常綠灌木或小灌木樹(shù)種[1-3]，是一類重要的小漿果資源，原產(chǎn)于美國(guó)、加拿大、蘇格蘭、俄羅斯及我國(guó)東北和西南地區(qū)。果實(shí)風(fēng)味甜酸適口，除了富含糖、酸和維生素C外，還含有花色苷、黃酮、黃酮醇、多酚、原花青素、維生素A、維生素B1、維生素E、熊果苷等其他果品中少有的特殊成分，也含有豐富的鉀、鐵、鋅、錳等微量元素[2-4]。藍(lán)莓以其獨(dú)特的保健功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在國(guó)外引起廣泛的重視和應(yīng)用，成為目前世界上流行的新興小漿果類水果之一。同時(shí)，藍(lán)莓的深加工產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用在食品、飲料、化工、美容、保健、醫(yī)療等行業(yè)[1-2]。

大多數(shù)的藍(lán)莓品種與其他植物一樣， 在其生長(zhǎng)發(fā)育周期中，于春季開(kāi)花，夏秋季新的花芽分化，秋季落葉，冬季休眠。但在實(shí)際生產(chǎn)中，也常出現(xiàn)“夏花秋實(shí)”“秋花冬實(shí)”的現(xiàn)象，即在秋季采收果實(shí)后，果樹(shù)出現(xiàn)再次或多次開(kāi)花結(jié)果的現(xiàn)象[5]。植物二次開(kāi)花或多次開(kāi)花的原因很多，例如天氣異常、病蟲(chóng)害、肥水管理不當(dāng)及品種影響等[6-15]。開(kāi)花結(jié)實(shí)是果樹(shù)年生長(zhǎng)周期和生命周期中最重要的過(guò)程。在溫帶和亞熱帶地區(qū)，大部分果樹(shù)一年內(nèi)通常只進(jìn)行一次花芽分化，開(kāi)花結(jié)果一次。云南是我國(guó)特殊的藍(lán)莓生產(chǎn)基地，這里生產(chǎn)的藍(lán)莓不僅早熟、果實(shí)品質(zhì)好，而且由于具有低緯度高原的氣候特點(diǎn)，一些藍(lán)莓品種在云南出現(xiàn)2次或多次開(kāi)花結(jié)果的特征，可以在秋冬季節(jié)提供鮮果，時(shí)逢藍(lán)莓鮮果淡季，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。筆者從形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和分子生物學(xué)的角度，初步探討藍(lán)莓多次開(kāi)花的機(jī)理。

1 形態(tài)學(xué)

藍(lán)莓的花期因氣候和品種而異，我國(guó)南方2月上中旬開(kāi)花，而北方為4—5月，花期一般為15～20 d，最長(zhǎng)可達(dá)40 d。同一氣候條件下，不同藍(lán)莓品種的花期有所不同[16-18]。王慶賀等[19]研究發(fā)現(xiàn)，積溫、無(wú)霜期、年平均溫度是影響花芽分化和花芽量的主要因子。藍(lán)莓花芽形成于當(dāng)年生枝的先端，從枝條頂端開(kāi)始，以向基的方式進(jìn)行分化[17]。秋季短日照條件下，2個(gè)老鱗片分開(kāi)時(shí)，形成綠色的新鱗片;花芽沿著枝軸在幾周內(nèi)向基部發(fā)育，迅速膨大形成明顯的花芽并進(jìn)入冬休眠;進(jìn)入休眠階段后，形成花序軸。方仲相[20]和萬(wàn)洪波等[21]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓花芽形態(tài)分化共分 6 個(gè)階段，分別是開(kāi)始分化期、花序原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和心皮原基分化期，觀察發(fā)現(xiàn)花芽的形態(tài)分化基本在即將進(jìn)入秋季的短日照條件下開(kāi)始，可觀察到花芽形態(tài)分化的全過(guò)程，歷時(shí)不到60 d。陳英敏等[22]以云南昆明藍(lán)莓基地的12個(gè)高叢藍(lán)莓和6個(gè)兔眼藍(lán)莓品種為研究材料，對(duì)3、4年生幼樹(shù)的花芽形成量和二次開(kāi)花情況進(jìn)行了調(diào)查，一年2次開(kāi)花的藍(lán)莓在一年中抽發(fā)多次梢，不同批次枝梢成花能力與成花數(shù)量有差別，其成因不僅受物候、季節(jié)的影響，還受相同或不同批次枝梢之間養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)、著生部位和所處環(huán)境等因素的調(diào)節(jié)。

2 生理學(xué)

果樹(shù)花芽形態(tài)分化之前先進(jìn)行花芽孕育（或誘導(dǎo)）和發(fā)端，花芽孕育是一個(gè)成花因素積累的過(guò)程，受到多種環(huán)境因子和內(nèi)部因子的調(diào)控[23]，對(duì)木本植物成花機(jī)理的多項(xiàng)研究表明，作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能量物質(zhì)的蛋白質(zhì)、淀粉和碳水化合物在花芽分化過(guò)程中起著重要作用。碳氮比學(xué)說(shuō)自提出后不斷地被引用和證實(shí)，環(huán)割促花機(jī)理之一是提高了葉片中的碳水化合物含量，降低了葉片中氮的含量，從而提高了葉片碳氮比，成花量與碳氮比密切相關(guān)[24] 。洪繼旺等[25]在反季節(jié)龍眼成花差異的碳素研究中發(fā)現(xiàn)，龍眼成熟葉片的碳素含量只有達(dá)到一定的數(shù)量才形成花，因此碳素在成花過(guò)程中有重要作用。

雖然碳水化合物的積累與花芽分化密切相關(guān)，但是碳水化合物并不是花芽分化的唯一決定因子[26]。果樹(shù)花芽分化也與植物激素密切相關(guān)[27]，植物體內(nèi)源激素的含量與植物的花芽分化以及開(kāi)花過(guò)程關(guān)系密切。近期的研究表明，果樹(shù)花芽分化不僅與CTK/GA平衡密切相關(guān)，還與CTK/IAA、ABA/GA、（ZR+IAA）/GA3等平衡有關(guān)[28-30]。朱振家等[30]研究發(fā)現(xiàn)，油橄欖花芽形成過(guò)程中，不同類型激素間的平衡狀況比單一激素的作用更重要，成花誘導(dǎo)及花芽分化過(guò)程可能與各激素間的平衡有關(guān)。長(zhǎng)期研究柑橘花芽孕育與激素的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，花芽孕育是各種激素在時(shí)間、空間上的相互作用產(chǎn)生的綜合結(jié)果[29]。宋楊等[31]研究了5個(gè)藍(lán)莓品種在花芽形成期間花芽中4種內(nèi)源激素含量，以及對(duì)藍(lán)莓花芽分化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各種激素在花芽形成過(guò)程中以不同含量和比例的變化來(lái)調(diào)控成花，它們的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)藍(lán)莓的花芽形成起了關(guān)鍵的作用。花芽孕育是各種激素在時(shí)間、空間上的相互作用產(chǎn)生的綜合結(jié)果。但激素平衡假說(shuō)只是提出花芽孕育所需的狀態(tài)環(huán)境，并沒(méi)有說(shuō)明在花芽孕育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)作用。

3 分子生物學(xué)

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們提出了植物成花的基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模型[32]，目前認(rèn)為植物成花有4條主要的調(diào)控途徑，即光周期途徑、春化途徑、自主發(fā)生途徑和赤霉素誘導(dǎo)途徑，不同的植物種類在進(jìn)化的過(guò)程中可能選擇了不同的途徑[33-34]。目前，成花決定的關(guān)鍵基因如LEAFY （LFY）、TERMINAL FLOWER1 （TFL1）和FLOWERING LOCUS C（FT）等的同源基因都已從童期較長(zhǎng)的藍(lán)莓、蘋(píng)果、柑橘、銀杏、楊樹(shù)、杜鵑花等多年生木本植物中分離獲得，并已證明它們與擬南芥及其他草本植物中相關(guān)同源基因有較高的保守性[35-36]。不同植物L(fēng)FY同源基因的表達(dá)部位差異較大。一些植物的LFY同源基因在所有花器官和葉原基中都有表達(dá)，也有少數(shù)僅在部分花器官中有表達(dá)。如蘋(píng)果的AFL2僅在萼片和心皮表達(dá)[37]，桃的Pp LFY僅在花瓣表達(dá)[38]，甘野菊的DFL僅在苞片、花瓣和雄蕊表達(dá)[21]。蘋(píng)果的AFL1僅在果臺(tái)枝頂芽轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)以后才表達(dá)，而AFL2在生長(zhǎng)期6—10月的果臺(tái)枝頂芽中都有表達(dá)[39]。

方仲相[20]根據(jù)已知杜鵑花科植物的LFY基因保守區(qū)設(shè)計(jì)特異引物和簡(jiǎn)并引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增克隆到1個(gè)LFY基因片段，長(zhǎng)度為 1 141 bp;根據(jù)獲得的LFY基因片段設(shè)計(jì)引物，并利用 3 RACE技術(shù)擴(kuò)增得到了St LFY基因的3‘端序列，長(zhǎng)度為827 bp，末端具有poly A尾巴的結(jié)構(gòu);二者拼接結(jié)果為1 660 bp;藍(lán)莓St LFY基因在藍(lán)莓不同部位的表達(dá)量有差異，在花芽中表達(dá)最高，其次是葉，而在莖、根以及花朵中略有表達(dá)，且在根和花朵中的表達(dá)量極低;St LFY基因?qū)λ{(lán)莓花器官形成期，尤其對(duì)其中后期具有促進(jìn)作用，且低水平 St LFY 基因表達(dá)量有利于藍(lán)莓花芽向休眠期的轉(zhuǎn)變;另外，St LFY基因?qū)λ{(lán)莓的花芽萌發(fā)起促進(jìn)作用。

4 展望

在溫帶地區(qū)的大多數(shù)藍(lán)莓種類，花芽孕育期一般在冬季（南半球5—6月）形態(tài)分化前的 3～4 周，即需要有一個(gè)相對(duì)低溫的誘導(dǎo)過(guò)程[1，40]。而在云南中低海拔地區(qū)種植的藍(lán)莓不受低溫誘導(dǎo)控制，在藍(lán)莓同一單株上，新梢、花、幼果及成熟果可同時(shí)存在，藍(lán)莓一邊長(zhǎng)出新梢，同時(shí)在新梢上形成芽，一年多次開(kāi)花（國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)地一年僅一批次花果）。藍(lán)莓不同批次的花，其果實(shí)成熟期不同，分別是：①春花夏熟稱為夏季果（4—5月）;②夏花秋熟稱為秋季果（9—10月）;③秋花春熟稱為春季果（1—2月）。在這3批次果實(shí)之中，大部分藍(lán)莓以春花夏熟果為主，占65%左右，夏花秋熟果占25%左右，秋花春熟果占10%左右。藍(lán)莓本身是屬于需要低溫成花的植物，即使有促花措施也需要在秋冬季低溫后啟動(dòng)花芽分化[41]，而在云南特殊的氣候條件下藍(lán)莓不需要低溫春化就能形成花芽。藍(lán)莓春季自剪之后立刻進(jìn)入花芽分化，其二批次、三批次花的花芽分化期分別處于晚春和盛夏，當(dāng)時(shí)的溫度較高，不存在低溫的誘導(dǎo)，但它顯然又屬于溫度不敏感型。存在即是合理的，云南藍(lán)莓有與國(guó)內(nèi)其他種植地區(qū)不一樣的成花模式一定有其必然意義。

研究結(jié)果證明，一些木本植物中目前已知的成花調(diào)控關(guān)鍵基因與模式植物相比都是保守的。故可以假設(shè)：既然成花的關(guān)鍵基因在木本植物和草本植物中都是保守的，在木本植物中具有的同源基因應(yīng)該具有相同作用。

對(duì)有花植物來(lái)說(shuō)，成花過(guò)程中的一些關(guān)鍵基因的作用是保守的，隨著表達(dá)量的增強(qiáng)，達(dá)到或超過(guò)一定閾值后都能啟動(dòng)多年生木本植物開(kāi)花。對(duì)于藍(lán)莓的一年多次開(kāi)花，可能是關(guān)鍵成花基因不斷受到外界環(huán)境因子的誘導(dǎo)和本身內(nèi)部特異生物鐘的調(diào)控，開(kāi)花調(diào)控的促進(jìn)基因（LFY）表達(dá)量一年內(nèi)在藍(lán)莓的不同部位呈現(xiàn)幾個(gè)周期性的上調(diào)。一般較嫩的組織對(duì)外界誘導(dǎo)較為敏感，所以藍(lán)莓的春梢、夏梢和秋梢按照發(fā)育順序依次響應(yīng)，繼而導(dǎo)致一年多次開(kāi)花。因此探索藍(lán)莓成花重要基因LFY的時(shí)空表達(dá)是研究藍(lán)莓一年多次成花和調(diào)控藍(lán)莓開(kāi)花的關(guān)鍵之一。

藍(lán)莓一年多次開(kāi)花來(lái)源于我國(guó)西南邊疆少數(shù)民族地區(qū)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的實(shí)際。近年來(lái)，云南一些地區(qū)已經(jīng)有小批量的鮮果在秋冬季節(jié)供應(yīng)市場(chǎng)，由于品質(zhì)較好，價(jià)格是從南美智利進(jìn)口鮮果的2～3倍，具有明顯的區(qū)域特色。如果能通過(guò)研究藍(lán)莓多次成花機(jī)理并加以調(diào)控，實(shí)現(xiàn)藍(lán)莓的可控栽培，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。藍(lán)莓花果調(diào)控研究是一個(gè)生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)基礎(chǔ)理論問(wèn)題，弄清花芽分化的生理和分子機(jī)制，不僅是在理論上明確并完善藍(lán)莓這種一年多次成花、特別是夏花秋果的成花調(diào)控的生理機(jī)制，而且在實(shí)踐上也可為大幅提高藍(lán)莓的生產(chǎn)效益提供理論依據(jù)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)西南邊疆少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都具有重要的意義。

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