葛丽丽，黄云峰，薛俊刚，其其格，张启昌，徐秀岩，赵吉胜

(1.北华大学林学院，吉林 吉林 132013；2.长白山自然保护管理中心，吉林 二道白河 133613；3.敦化林业局，吉林 敦化 133714)

东北红豆杉(Taxuscuspidata)为红豆杉属(Taxus)植物，是珍贵的第三纪孑遗树种[1].其叶、茎、树皮等均可入药，叶可通经利尿，能够治疗高血压症，并有抑制糖尿病及治疗心脏病的功效.东北红豆杉为国家一级重点保护树种，属极小种群物种[2].目前，已开展了紫杉醇提炼及药理方面的研究[3-5].由于天然结实率低，东北红豆杉群体的数量逐渐减少，濒临灭绝[6].

开展植物内源激素与花芽分化等生长发育关系的研究有助于理解植物花芽分化及其生长发育的本质，可为花芽分化、授粉等的生长调节剂控制提供依据.随着激素分析方法的不断改进，激素分析的可靠性和专一性大大提高，对树木花芽分化期内源激素的变化研究也逐渐增多[7-9].目前，有关东北红豆杉花期内源激素变化的研究鲜见报道.本文在物候和花芽结构观察的基础上[10]，以东北红豆杉不同发育时期的雌、雄球花为材料，分析球花发育过程中内源激素的含量，探讨雌、雄球花发育过程中内源激素含量的变化与开花的关系，可为东北红豆杉开花授粉、结实丰产的生长调节剂控制提供理论依据.

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年进行.根据东北红豆杉生殖生长物候期[6]及物候观测，从1月23日起，每4～30 d取一次样.分别在东北红豆杉雌、雄株上采取雌、雄球花鲜样0.5 g，快速称量后立即放入低温冰箱中保存，用于内源激素测定.

1.2 内源激素测定

内源激素提取参照何钟佩[11]和沙波[12]的方法进行，采用酶联免疫吸附法(Enzyme linked immu- nosorbent assay)测定玉米素核苷(ZR)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量.

1.3 数据处理

采用Excel 2013和SAS 9.2统计分析软件进行数据整理和分析.

2 结果分析

无论草本还是木本植物，对于高等植物来说，其生活周期中最明显的变化就是花芽分化、开花，由营养生长转为生殖生长.开花是植物生长到一定阶段的结果，标志着植物幼年期的结束和成熟期的到来.

2.1 ZR含量

东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR含量变化情况见图1.图1表明，在发育过程中，东北红豆杉雌、雄球花ZR含量变化差异显著(P<0.05).东北红豆杉雄球花ZR含量在休眠期(1月22日—3月15日)至花粉母细胞减数分裂期(3月15日前后)有小幅下降，但其含量与整体ZR水平相比较高；小孢子叶球出现期(4月2日—4月10日)，ZR含量稍有下降；小孢子叶球伸出时(4月15日—4月20日)ZR含量急剧下降；散粉初期(4月19日—4月25日)，ZR含量基本保持不变；盛期(4月22日—4月28日)ZR含量急剧升高；散粉末期(4月28日—5月10日)ZR含量急剧下降；进入小孢子叶球脱落期(5月10日—5月25日)，ZR含量有小幅回升，随后急剧下降.东北红豆杉雌球花在珠孔液滴出现初期(4月14日—4月15日)至珠孔液滴出现盛期(4月20日—4月28日)再到末期(4月28日—5月5日)，ZR含量略有下降；末期以后ZR含量又急剧升高，达最高峰值，而后开始缓慢下降，5月23日降至最低，再经急剧增加后开始缓慢下降，此时进入子房膨大期(5月28日—6月20日).在雌、雄球花ZR含量变化过程中，4月15日—5月23日，雄球花ZR含量只是在散粉盛期至末期高于雌球花，说明高的ZR含量有利于雌花发育.

不同小写字母表示在0.05 水平上差异显著.图1 东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR含量Fig.1ZR content of female and male flowers in Taxus cuspidata

2.2 IAA含量

东北红豆杉雌、雄球花内源激素IAA含量变化情况见图2.由图2可知：IAA含量整体呈下降趋势.在发育过程中，东北红豆杉雌、雄球花IAA含量变化差异显著(P<0.05).雄球花在休眠期至母细胞减数分裂期IAA含量呈下降趋势，虽然是下降，但花粉母细胞减数分裂期的IAA水平仍较高；休眠期至散粉初期的变化趋势与ZR的含量变化趋势一致，波动较小；散粉初期至盛期，有一个小的下降、升高过程；盛期后，IAA含量开始缓慢下降.雌球花在珠孔液滴出现初期至盛期，IAA含量急剧下降；末期急剧升高，与珠孔液滴出现初期的IAA含量接近.在盛期时，雄球花IAA含量高于雌球花，雌球花珠孔液滴出现末期后，5月23日IAA含量快速下降，为最低值，而后回升，此时进入果实发育的子房膨大期，这一时期IAA含量与总体变化相比略低，且波动较小.

不同小写字母表示在0.05 水平上差异显著.图2 东北红豆杉雌、雄球花内源激素IAA含量Fig.2IAA content of female and male flowers in Taxus cuspidata

东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/IAA变化见图3.由图3可知：雌、雄球花ZR/IAA波动不大.雄球花在小孢子叶球出现至散粉末期，ZR/IAA变动相对较大，即小孢子叶球出现时至散粉初期ZR/IAA呈先下降后上升的变化；散粉初期ZR/IAA至最高峰值；初期至盛期ZR/IAA缓慢下降；盛期至小孢子叶球脱落时又缓慢上升；在小孢子叶球脱落期ZR/IAA又下降至平均水平.雌球花在珠孔液滴出现末期ZR/IAA至最高峰值，其他时期一直保持较平稳的变化状态.

图3 东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/IAA变化Fig.3Change of ZR/IAA of female and male flowers in Taxus cuspidata

2.3 GA含量

东北红豆杉雌、雄球花内源激素GA含量变化见图4.由图4可知：在发育过程中，东北红豆杉雌、雄球花GA含量变化呈显著性差异(P<0.05).在休眠期，东北红豆杉雄球花GA含量变化波动较小，但处于较高水平；在小孢子叶球出现至伸出期，GA含量呈增加趋势；至散粉初期，GA含量骤减；散粉盛期呈增加趋势；散粉末期又有较大下降；小孢子叶球脱落期呈较小的下降.东北红豆杉雌球花GA含量在雄球花从散粉初期至盛期有小幅升高，并在盛期达第2个峰值，而在散粉末期急剧下降；在子房膨大前一直处于小幅变化，在子房膨大期急剧升至最高值，此时高含量的GA可能有利于果实发育.

不同小写字母表示在0.05 水平上差异显著.图4 东北红豆杉雌、雄球花内源激素GA含量Fig.4GA content of female and male flowers in Taxus cuspidata

东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/GA变化情况见图5.由图5可见：东北红豆杉雌、雄球花ZR/GA较复杂，均呈波浪形变化，且浮动较大，在小孢子叶球伸出时ZR/GA值最低，但至散粉初期，ZR/GA则处于较高水平；而雌球花的珠孔液滴出现初期ZR/GA最高，随后降低再升高，至子房膨大期出现第2个峰值.

图5 东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/GA变化Fig.5Changes of ZR/GA of female and male flowers in Taxus cuspidata

2.4 ABA含量

东北红豆杉雌、雄球花内源激素ABA含量变化情况见图6.由图6可见：在东北红豆杉雌、雄球花发育过程中，ABA含量变化有显著性差异(P<0.05).雄球花的ABA含量在休眠期至小孢子叶球伸出前，先增加后缓慢下降；小孢子叶球伸出前期，下降至较小值；散粉初期至盛期ABA含量又开始回升；盛期后，开始缓慢下降，至5月23日急剧下降至最小值.雌球花的ABA含量总体呈下降—升高—下降的变化，与ZR和IAA含量相比波动性较大.从珠孔液滴出现初期至末期，ABA含量缓慢下降；珠孔液滴出现末期ABA含量又急剧回升至第2个峰值，随后缓慢下降；在经过一个小的下降、升高过程后，子房膨大期又开始缓慢下降；子房膨大期ABA含量较低.

不同小写字母表示在0.05 水平上差异显著.图6 东北红豆杉雌、雄球花内源激素ABA含量Fig.6ABA content of female and male flowers in Taxus cuspidata

东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/ABA变化情况见图7.由图7可见：雄球花的ZR/ABA除小孢子叶球出现、小孢子叶球伸出及脱落期较高外，其他时期波动较小；雌球花ZR/ABA的波动相对也不大，总体呈上升趋势，在子房膨大期ZR/ABA最高.

图7 东北红豆杉雌、雄球花内源激素ZR/ABA变化Fig.7Changes of ratio of ZR/ABA of female and male flowers in Taxus cuspidata

3 结论与讨论

大多数学者认为，ZR有利于花芽分化和开花结实[13-14].东北红豆杉雄球花ZR含量在休眠期至散粉末期虽然有微小减少，但其含量在总体上仍处于较高水平，能促进小孢子叶球的伸出和散粉.此后至小孢子叶球脱落，ZR含量下降，说明这一趋势有利于东北红豆杉雌、雄球花的散粉及授粉.雄球花散粉盛期后ZR含量有所下降，雌球花在子房膨大期ZR含量增加，说明其能够促进东北红豆杉的繁殖生长.有研究[15]显示，CTK具有促雌效果.本研究中，雌球花ZR含量只在雄球花的小孢子叶球伸出时和散粉盛期低于雄球花，也说明ZR具有促雌作用.

有学者认为IAA对花芽形成有抑制作用[16-17]，另有研究[18]认为植物花芽分化时较高的IAA含量对花芽形成有较好的促进作用.本研究中，IAA含量在东北红豆杉雌球花的珠孔液滴出现初期、雄球花散粉初期处于高峰值，随后呈下降势态，即在雌球花珠孔液滴出现盛期、雄球花散粉盛期下降，这可能有利于雌、雄球花授粉和散粉.MILLER等[19]对Prunuspersica的研究显示，IAA含量在果实采收前逐渐上升至最高值，认为IAA参与了幼果生长与成熟调节.雌球花在子房膨大期IAA含量由较低值升至较高值，说明IAA也能促进幼果生长.一般认为，雌、雄异株基因型的差异表现在每个基因维持特征的内源激素水平上的差异.如有研究[15]认为，雌、雄异株的石刁柏(Asparagusofficinalis)雄株的IAA含量高于雌株，银杏(Ginkgobiloba)雄株芽尖中IAA水平也高于雌株[16].本研究中，东北红豆杉雌、雄球花在初期至盛期雄球花IAA含量也高于雌球花，与上述研究结果一致.高浓度的CTK和低浓度的IAA配合可以促进花芽分化[13].本研究中，东北红豆杉雌、雄球花ZR/IAA变化都相对较小.雄球花ZR/IAA与雌球花ZR/IAA相比较高，二者呈现高低分明的ZR/IAA变化趋势.张琛等[20]研究认为，ZR/IAA升高有利于花芽分化，而本研究中雌球花珠孔液滴出现末期ZR/IAA升高，雄球花散粉盛期ZR/IAA较低，与李秉真等[13]对苹果梨花芽分化期叶片激素变化的研究结果不完全一致.

大多数学者认为GA抑制果树成花[21-23].对白桦(Betulaplatyphylla)的研究[24]表明，白桦雄花分化过程中，GA的含量一直维持在低水平，说明白桦同样存在着高含量的GA，不利于白桦雄花发育.本研究中，东北红豆杉雄球花散粉盛期的GA含量略高于GA的平均水平，雌球花的GA含量却在珠孔液滴出现盛期升高幅度较大，这与白桦的研究结果不相符.东北红豆杉雌、雄球花生长发育期间，对芽体由营养生长向生殖生长转变起决定作用的是ZR/GA，而不是二者的绝对含量[25].本研究中，雄球花小孢子叶球出现前期ZR/GA与平均水平相比较低，而在小孢子叶球伸出期、散粉初期、盛期则较高，这与上述研究结论一致.

目前，ABA与花芽发育过程的关系说法不一.HOAD[26]研究了苹果、李、梨果实中的ABA，并未发现ABA与成花的关系.还有一部分学者[27]认为ABA可促进开花.曾骧[28]则认为，ABA对植物成花可能存在两个方面的作用：一是与GA撷抗引起枝条生长停滞，使CTK、淀粉和糖积累，有利于成花；二是可以诱导休眠，使生长点处于休眠状态而不能发育成花.东北红豆杉雄球花在散粉初期至盛期ABA含量增加，但与休眠期相比其含量仍较低，且雌球花ABA含量在珠孔液滴出现初期至盛期呈下降趋势，所以，低含量的ABA也会促进雌花芽分化和授粉.因此，本研究支持雄球花散粉及雌球花胚珠珠孔液滴出现盛期低含量的ABA促进花芽分化这一观点.对于ZR/ABA变化是否参与花芽的生长发育，没有明确报道[20]，本研究也未见其与花芽分化有比较明显的关系.

有研究[29]表明，对处于花芽分化期的油茶施肥，可改变其内源激素ABA和ZR含量.因此，在花期前可根据需要对植物进行施肥，以改变其内源激素含量，对花发育、散粉、授精等可能起到重要作用，这也有待于进一步研究.