孫漫瑩，孟富宣，段元杰，陽世瑩，方海東，劉海剛

（云南省農(nóng)業(yè)科研學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，元謀干熱河谷植物園，云南 元謀 651300）

番荔枝是世界五大熱帶名果之一，屬番荔枝科（Annonaceae）番荔枝屬（Annona），又被稱為釋迦果、洋波羅、佛頭果[1]。番荔枝為落葉小喬木，果肉白嫩香甜、營養(yǎng)豐富，其適應(yīng)性強(qiáng)，是我國熱帶地區(qū)重要的珍稀水果之一[2]。原來番荔枝主要種植在熱帶美洲和西印度群島，后來引種到世界各地[3]。番荔枝在我國栽種的歷史悠久，目前在廣東、廣西、海南、福建、云南和臺(tái)灣等地廣泛種植[4]，主要種類有普通番荔枝（A. squamosaLinnaeus）、秘魯番荔枝（A. cherimolaMiller）、牛心番荔枝（A. reticulataLinnaeus）、圓滑番荔枝（A. glabraLinnaeus）等。近年引自澳大利亞的非洲驕傲（African Pride，即AP）是生產(chǎn)上最具商業(yè)價(jià)值的品種，也是改良和培育番荔枝的首選品種[5]。鳳梨釋迦（A. cherimolia×A. squamosa）不僅口感好，還富含維生素C 等多種營養(yǎng)成分[6]，已在廣西、云南、海南等地大量種植。但由于番荔枝是雌雄異熟植物[7]，雌、雄花發(fā)育成熟時(shí)期不同，花期無法同步相遇，導(dǎo)致自然授粉率和坐果率低，使得番荔枝產(chǎn)量較低，品質(zhì)較差[8]。只有克服番荔枝雌雄異熟、花期不同步的障礙，才能夠從根本上提高番荔枝的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，研究番荔枝的雌雄異熟性、花芽分化進(jìn)程、物候期特點(diǎn)和授粉習(xí)性等具有重要意義。于是，筆者綜述了國內(nèi)外關(guān)于番荔枝雌雄異熟性的相關(guān)研究進(jìn)展。

1 番荔枝的開花進(jìn)程與花期

番荔枝的花為典型的兩性花，子房上位，花萼分離，花冠鐘狀；為單體雄蕊，全著藥型花藥，縱裂散粉；離生單雌蕊，濕柱頭，短花柱。花色不艷麗，花冠在成熟前為綠色[9]，這不利于番荔枝通過自然媒介進(jìn)行傳粉與授粉。當(dāng)花冠顏色從綠轉(zhuǎn)黃時(shí)花瓣出現(xiàn)裂縫，雌蕊開始成熟，柱頭開始出現(xiàn)粘液，花柱具有容受性，但此時(shí)花藥尚未裂開；待24～48 h 后，花藥才開始出現(xiàn)裂縫，散出花粉，但此時(shí)柱頭已經(jīng)失去容受性，然后花瓣開始萎蔫，開花過程也隨之結(jié)束[10]。

番荔枝在修剪后10 d 葉芽開始萌動(dòng)，剪后28 d左右開始花芽分化，花期持續(xù)時(shí)間不同月份有差異，不同品種的花期也有一定差異，一般為30～40 d[11]。根據(jù)鄭穎穎[12]的研究結(jié)果，鳳梨釋迦和非洲驕傲在廣西種植時(shí)，一般在4—5 月開始出現(xiàn)第一朵花，單朵花開花時(shí)間大約7 d，初花期、盛花期和末花期間隔1～2 d，整個(gè)花期持續(xù)50 d 左右，非洲驕傲的花期較鳳梨釋迦早5 d 左右。可見，不同品種番荔枝的花期有差異，且花期較長，這為人工輔助授粉克服番荔枝開花時(shí)同一株雌雄蕊花期無法相遇提供了便利。

2 番荔枝的雌雄異熟性特點(diǎn)

在植物的進(jìn)化過程中，常進(jìn)行非選型交配，雌雄異熟植物是非選型交配中的重要類型[13]。雌雄異熟（Dichogamy）是雌雄同株同花或異花植物中雌雄蕊不同時(shí)期成熟的現(xiàn)象[14]，包含雌花先熟個(gè)體（雌先型：在花粉散落前柱頭已成熟處于可授期）和雄花先熟個(gè)體（雄先型：花粉在柱頭成熟前已散落）2 種類型。雌雄異熟植物在有花植物中并不多見，僅在少量科屬中發(fā)現(xiàn)，其中胡桃科具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，相關(guān)研究也相對(duì)較多[15]。槭樹科、樟科由于其生態(tài)價(jià)值的重要性，也被研究者視為極具研究價(jià)值的雌雄異熟類植物代表[16]。在雌雄異熟植物中，有的植物同一株植株的雌雄花開放時(shí)間完全錯(cuò)開，可有效避免自交，例如青錢柳[17]等；也有的植物雌雄花開放時(shí)間存在一定時(shí)間的重疊，如粗皮山核桃和氈毛山核桃的雌雄花期重疊達(dá)50%，槭樹屬中同一株雌雄花花期重疊能有效提高自交率[18]。番荔枝表現(xiàn)為雌雄異熟且為雌先型，當(dāng)花準(zhǔn)備開放時(shí)花瓣出現(xiàn)裂縫，當(dāng)花瓣呈半開狀態(tài)時(shí)雌蕊已成熟，柱頭具有容受性；當(dāng)花瓣完全張開時(shí)雄蕊成熟，但此時(shí)柱頭已經(jīng)失去容受性，然后花瓣逐漸萎蔫進(jìn)入末花期[10]。基于番荔枝的這一雌雄異熟性特點(diǎn)，同株番荔枝的花柱無法獲得自身的花粉授粉；同時(shí)，在柱頭具有容受性時(shí)花瓣并未完全張開，不具有濃烈花香，無法吸引昆蟲進(jìn)行授粉。因此，番荔枝既不能自花授粉，又不能依靠自然媒介進(jìn)行傳粉，從而導(dǎo)致其授粉率低，坐果較少。

3 番荔枝雌雄配子發(fā)育與授粉特性

3.1 雌配子發(fā)育特點(diǎn)

番荔枝的花為離生單雌蕊，單室子房，邊緣胎座，雙珠被，厚珠心。在花蕾發(fā)育初期，雌蕊元基細(xì)胞逐漸分化形成柱頭和子房，子房繼續(xù)分化形成孢原細(xì)胞，之后分裂形成大孢子母細(xì)胞，經(jīng)減數(shù)分裂形成二分體、四分體，四分體中經(jīng)過消亡最終剩下一個(gè)分化成功能大孢子。功能大孢子形成后，細(xì)胞體積增大逐漸形成胚囊。胚囊逐漸發(fā)育成熟，具有反足細(xì)胞等功能細(xì)胞，后期逐漸退化[19]。甘陽英等[20]觀察統(tǒng)計(jì)了番荔枝科12 屬15 個(gè)種雌配子的發(fā)育特點(diǎn)，認(rèn)為番荔枝科雌配子體發(fā)育類型為典型的蓼型，這與Matsuda 等[21]的研究結(jié)果一致。在被子植物生殖生物學(xué)中，雙珠被、厚珠心、倒生胚珠及蓼型發(fā)育方式等雌配子體發(fā)育特點(diǎn)被認(rèn)為是較古老的性狀[22]。

3.2 雄配子發(fā)育特點(diǎn)

依照植物生理學(xué)中對(duì)被子植物的特征概述，番荔枝有小孢子囊4 個(gè)，具有多層細(xì)胞的完整花藥壁，花藥發(fā)育方式為基本型，符合被子植物的一般特征[23]。鄭穎穎等[24]的研究認(rèn)為，番荔枝的雄蕊為離生類型、全著藥方式，具有雄蕊數(shù)多而花粉花藥量少的遺傳特性。番荔枝在花藥發(fā)育初期，孢原細(xì)胞形成小孢子母細(xì)胞后，進(jìn)行不完全同步的減數(shù)分裂，造成在不同的藥室內(nèi)形成二分體和四分體，導(dǎo)致花粉粒成熟時(shí)仍然存在著多種類型，大部分為以四分體形式聚在一起形成的四合花粉，少部分為以二分體形式聚在一起形成的二合花粉，同時(shí)還存在著三合體和單個(gè)花粉粒的形式[25]。另外，番荔枝的傳粉室以及花部結(jié)構(gòu)也與其他科植物不同。傳粉室是開花階段花瓣向花中心收縮形成的一個(gè)單獨(dú)空間結(jié)構(gòu)，番荔枝的傳粉室形態(tài)多樣。成梅等[26]將番荔枝科花粉室分為3 類：開放型、半閉合型和閉合型。不同的傳粉室類型與其所處地理區(qū)域關(guān)系密切，同時(shí)也影響著不同傳粉者的選擇。

3.3 授粉特性

由于雌雄異熟性，番荔枝自然授粉的坐果率低，需進(jìn)行人工輔助授粉，以提高坐果率，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。彭松興等[27]的研究認(rèn)為，人工授粉能提高坐果率，最簡單有效的方法是用毛筆直接從花藥裂開的花上取花粉并立即授到花藥并未裂開的花上，其研究結(jié)果還證實(shí)了花藥裂開后柱頭完全失去容受性，此時(shí)授粉對(duì)提高坐果率的作用不大。鄧穗生等[28]以雜交番荔枝為親本，分別與普通番荔枝、秘魯番荔枝、牛心番荔枝、圓滑番荔枝、山刺番荔枝進(jìn)行雜交試驗(yàn)，結(jié)果表明，形態(tài)特征差異小的4 種番荔枝（即普通番荔枝、雜交番荔枝、秘魯番荔枝和牛心番荔枝）之間親和性較高，而與雜交番荔枝差異較大的圓滑番荔枝和山刺番荔枝表現(xiàn)出異花雜交不親和，這與張蕾等[29]的研究結(jié)果相似，認(rèn)為非洲驕傲與鳳梨釋迦的相似性較高，親緣關(guān)系較近。由此可見，授粉品種間的花粉形態(tài)特征與授粉親和性密切相關(guān)，形態(tài)相似性高其授粉親和性通常也較高。另外，彭松興等[30-31]的研究認(rèn)為，授粉方法、被授粉花花瓣開張程度和被授粉花花藥裂開時(shí)間均會(huì)影響坐果率?；ㄋ幵诎碜匀涣验_的花，其花粉在當(dāng)天上午花瓣表現(xiàn)為超過半張開狀態(tài)時(shí)就已經(jīng)發(fā)育成熟，須在上午或下午進(jìn)行人工授粉。以花藥自然裂開前1 d（相當(dāng)于花瓣呈半張開狀態(tài)時(shí)）雌蕊容受性最強(qiáng)，人工授粉坐果率最高。

4 番荔枝雌雄異熟性的激素調(diào)控

激素在植物生長發(fā)育過程中起重要作用，能影響植物的花芽分化進(jìn)程。大量研究表明，植物的花芽分化是在遺傳信息的控制下，由植物營養(yǎng)和植物激素共同作用完成。植物激素不僅參與花芽分化進(jìn)程，而且在植物的雌雄異熟性上也有一定影響。細(xì)胞分裂素（CTK）對(duì)花芽分化有促進(jìn)作用，蘋果、柑橘等果樹在花芽分化期體內(nèi)細(xì)胞分裂素的含量逐漸升高，并在分化開始時(shí)達(dá)到最高[32-33]。李學(xué)柱等[34]研究發(fā)現(xiàn)，柑橘噴施BA 能促進(jìn)花器官的發(fā)育及成花數(shù)量。赤霉素（GA）對(duì)果樹的花芽分化存在抑制作用。曹尚銀等[35]的研究表明，蘋果噴施GA3可延遲花芽形態(tài)分化進(jìn)程，但噴施PP333可加速花芽形態(tài)分化進(jìn)程。郭成圓[36]認(rèn)為，在板栗芽萌動(dòng)之前噴施GA3能夠促進(jìn)雌花分化，減弱GA3對(duì)枝條伸長生長的影響，達(dá)到人為控制雌雄花比例、提高產(chǎn)量的目的。生長素（IAA）對(duì)果樹花芽分化進(jìn)程、雌雄發(fā)育的影響與果樹的品種相關(guān)。一般認(rèn)為IAA 與花芽孕育有關(guān)，可抑制花芽分化，但也有研究認(rèn)為一定含量的IAA 能夠促進(jìn)花芽分化。王玉華等[37]對(duì)大櫻桃花芽分化的研究表明，IAA在花芽分化進(jìn)程中含量低且變化不大，花芽中的含量低于葉芽的含量。脫落酸（ABA）對(duì)花芽分化有促進(jìn)作用，羅羽洧等[38]對(duì)無花果花芽分化的研究表明，ABA 是4 種激素中含量最少的，但在花芽分化時(shí)其含量逐漸上升；但黃羌維[39]對(duì)龍眼的研究結(jié)果卻相反，認(rèn)為ABA 不利于花芽分化。王企等[40]對(duì)核桃雌雄異熟性的研究結(jié)果表明，噴施乙烯利可以抑制萌芽和開花期，萌芽期可推遲3～4 d，花期可推遲2～3 d；用CTK 和萘乙酸（NAA）處理時(shí)萌芽期變化不明顯，但花期提前2～3 d，但都不能使雌雄異熟性的花期相遇，雌雄異熟次序未發(fā)生改變。目前，對(duì)于植物激素調(diào)控番荔枝雌雄異熟性的研究較少，但根據(jù)上述研究結(jié)果，推測(cè)植物激素對(duì)于番荔枝的開花物候期和花芽分化進(jìn)程都會(huì)有一定的影響，但是否能夠改變雌雄異熟進(jìn)程，使雌雄花期相遇還有待進(jìn)一步研究。

5 番荔枝雌雄異熟性的遺傳分析

番荔枝由于花的雌雄異熟性導(dǎo)致其坐果率低，從而制約了番荔枝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。番荔枝的花器結(jié)構(gòu)和傳粉室都與其他果樹存在明顯差異，其雄蕊頂端花絲粗且有凸起物[27]、傳粉室結(jié)構(gòu)獨(dú)特且類型多樣[26]。在番荔枝的花器官發(fā)育過程中，涉及到大量的基因調(diào)控與表達(dá)。田云芳等[41]把控制花器官發(fā)育的大部分基因分為A、B、C、D、E 五類，其中控制雄蕊發(fā)育的主要是B、C、E 三類基因，雌蕊發(fā)育主要依靠C、D、E 三類基因共同調(diào)控，A、B、C、D、E 這五類基因大多數(shù)屬于MADS-box基因。MADS-box基因是一種重要的調(diào)控基因，在植物的生長發(fā)育過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用[42]。MADS-box 蛋白作為重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，在植物花器官發(fā)育、開花時(shí)期等都發(fā)揮著重要作用[43]，其中AGAMOUS（簡稱AG）作為C 類MADS-box基因家族中重要的轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)于調(diào)控雌雄蕊的發(fā)育起著關(guān)鍵性作用。劉鍇棟等[44]成功克隆了1 個(gè)番荔枝花器官發(fā)育相關(guān)基因AsAG，并通過檢測(cè)該基因的特異性表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)其在開花階段的各個(gè)時(shí)期均有表達(dá)，其中在花器官發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期中表達(dá)最為強(qiáng)烈，且在雌雄蕊中表達(dá)量最多，在萼片和花瓣中表達(dá)量較低。番荔枝AsAG基因的這一表達(dá)模式與相應(yīng)的AG同源基因在擬南芥[45]、黃金樹[46]、蕙蘭[47]、紅花玉蘭[48]中的表達(dá)模式相同。這說明番荔枝AsAG對(duì)于雌蕊和雄蕊的正常發(fā)育形成作用明顯。劉鍇棟等[49]的研究還顯示，AsAG基因的表達(dá)受外源激素信號(hào)分子的影響，GA 抑制該基因的表達(dá)，ABA 卻能夠促進(jìn)該基因的表達(dá)。這說明番荔枝AsAG可能參與雌蕊和雄蕊的發(fā)育及激素信號(hào)的響應(yīng)。但目前對(duì)于番荔枝雌雄異熟性的遺傳機(jī)理研究較少，還有待進(jìn)一步研究。

6 展 望

近年來，番荔枝的推廣面積不斷增大，但番荔枝的坐果率低是制約番荔枝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。深入研究番荔枝的開花進(jìn)程和雌雄異熟性機(jī)理具有重要意義。例如通過對(duì)番荔枝開花進(jìn)程的研究可以預(yù)測(cè)花期，為授粉樹的合理配置提供依據(jù)；對(duì)雌雄異熟性機(jī)理的研究有助于合理控制雌雄花開花時(shí)間和比例，從而制定有效的授粉措施以提高授粉效率和坐果率。另外，有關(guān)番荔枝成花基因的調(diào)控機(jī)理以及受內(nèi)、外源因子的影響等尚不明確，還有待進(jìn)一步研究，以闡明番荔枝花器官發(fā)育和雌雄異熟性的調(diào)控機(jī)理，為解決番荔枝生產(chǎn)上的實(shí)際問題奠定基礎(chǔ)。