第41卷第1期
2021年1月
森林与环境学报2021,41(1):51-59
Journal  of  Forest  and  Environment DOI ： 10.13324/jki.jfcf.2021.01.007
樱花品种’十月樱'花芽分化期内源激素含量变化
杜立言，郑 娜，李静静，俞洁蕾，周春玲 （青岛农业大学园林与林学院，山东青岛266109）
摘要：内源激素的变化是影响花芽分化的重要因素，为从激素水平研究樱花二次开花的机理，以二次 开花品种’十月樱’和在园林中广泛应用的樱花主要栽培品种’染井吉野’作为试验材料，研究两个樱
花品种在花芽分化期花芽内源激素玉米素核苷（ZR ）、赤霉素（GA 3）、生长素（IAA ）、脱落酸（ABA ）含 丨」
量变化。结果表明，花芽内含量较多的ABA 和GA 3能够加快’十月樱’从生理分化期向形态分化期转 变；花芽内含量较多的ABA 和IAA 促使’十月樱’在分化初期和花原基分化期的分化速度快于’染井
开放科学标识码
吉野’，为’十月樱’在环境温度未降至被迫休眠前开花提供了条件。花芽分化末期，ZR 和IAA 含量 （°S ID 码）
增多促使’十月樱’在秋季被迫休眠前形成第1次花期。樱花花芽分化是一个较为复杂的过程，各种激素在花芽分化的不 同时期以不同含量的变化来调控成花，它们的动态平衡对樱花的花芽形成，二次开花起了关键作用。关键词：樱花；花芽分化；二次开花；内源激素
中图分类号：S685.12 文献标识码：A  文章编号：2096-0018（2021）01-0051-09
Changes  in  endogenous  hormones  during
flower  bud  differentiation  in  Cerasus  subhirtella  ' Autumnalis '
DU  Liyan ， ZHENG  Na ， LI  Jingjing ， YU  Jielei ， ZHOU  Chunling
（College  of  Landscape  Architecture  and  Forestry, Qingdao  Agricultural  University ， Qingdao, Shandong  266109， China ）
Abstract : The  change  in  endogenous  hormones  is  an  important  factor  affecting  flower  bud  differentiation. In  this  study ， we
investigated  the  mechanism  of  secondary  opening  of  cherry  blossom  at  the  hormone  level. For  this ，we  measured  the  changes  in  the  levels  of  the  endogenous  hormones  zeatin  riboside  （ ZR ）， gibberellin  （ GA 3）， indoleacetic  acid  （ IAA ）， and  abscisic  acid  （ ABA ）
during  flower  bud  differentiation  in  the  second  open  cherry  cultivar  Cerasus  subhirtella  ' Autumnalis ' and  the  main  cherry  cultivar
C. yedoensis  ' Someo-yoshino '，which  are  widely  used  in  gardens. Our  results  showed  that  high  levels  of  ABA  and  GA 3 could  accelerate
the  transformation  from  the  physiological  differentiation  stage  to  the  morphological  differentiation  stage  and  advance  the  flower  bud
differentiation  process  of  C. subhirtella  ' Autumnalis '. High  levels  of  ABA  and  IAA  resulted  in  faster  flower  bud  differentiation  of
C. subhirtella  ' Autumnalis ' in  the  early  and  flower  primordium  differentiation  stages  than  that  of 
C. yedoensis  ' Someo-yoshino  '，
allowing  for  C. subhirtella  ' Autumnalis ' to  blossom  before  the  ambient  temperature  decreased  causing  forced  dormancy. The  increase  of  ZR  and  IAA  content  at  the  end  of  bud  differentiation  promoted  the  first  flowering  period  of  C. subhirtella  ' Autumnalis ' before
forced  dormancy  in  autumn. The  flower  bud  differentiation  of  cherry  blossom  is  a  complicated  process. The  changes  in  the  levels  of
various  hormones  during  the  different  periods  of  flower  bud  differentiation  regulate  the  formation  of  flower  buds. This  dynamic  balance
plays  a  key  role  in  the  formation  of  flower  buds  and  the  secondary  flowering  of  cherry  blossom.Key  words : Cerasus  serrulata  ； flower  bud  differentiation  ； secondary  flowering  ； endogenous  hormone
樱花（Cerasus  serrulata ）是蔷薇科（Rosaceae ）樱属（Cerasus ）的总称，为我国重要的春季木本观花乔灌 木及秋季叶树种，其花型优美，花期集中，具有较高的观赏价值，广泛应用于世界各地城市绿地系统
中。樱花正常的自然花期是2月底至5月中旬，一般樱花品种一年开花一次。一年二次开花是指木本植 物当年分化的花芽一部分当年开放，并在翌年再次开放的现象um ，相对于春季花期，樱花的秋季花期
花量小，但持续时间更长。对于木本植物二次开花现象的记录与研究多为果树，并且研究多以预防为
主，对于木本植物二次开花生理机制的研究极少［3-5］。植物的开花特性与花芽分化的方式相关，对二次
开花丁香（Syringa  Linn.）品种花芽分化研究发现，同一植株的花芽存在夏秋分化型和当年一次分化型两
收稿日期：2020-10-29 修回日期：2020-11-10
基金项目：国家自然科学基金项目（3180020316）；青岛市部分地区全国重点野生保护项目（2313211）O
第一作者简介：杜立言（1996-），男，硕士研究生，从事樱花遗传育种研究。Email ： ****************o 通信作者：周春玲（1975-）, 女，副教授，从事樱花遗传育种和园林生态研究。Email ： *****************o
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种分化方式［2］o对’雪球’海棠(Malus‘Snowdrift')二次开花试验的研究发现，其花芽内脱落酸(abscisic acid,ABA)与细胞分裂素(cytokinin,CTK)明显高于未处理的花芽，施加外源ABA能够加快花芽分化的速率植物激素是影响花芽分化的重要因素，不同时期植物内源激素含量及平衡控制着花芽分化的各个重要时期［6_7］o玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)是CTK在木质部中运输的重要形式，对刺梨(Rosa roxburghii'Tratt')研究发现，其在花芽生理分化期，花芽中ZR含量有所增加，转入形态分化期, ZR含量急剧减少，在整个形态分化期都处于稳定的低含量冈；对大樱桃(Cerasus avium L.)⑼、油桐(Vernicia fordii)［10］的花芽分化期花芽内源激素变化的研究中也有相同的结果。一般认为赤霉素(gibberellin，GA3)对木本植物花芽分化有抑制作用，喷施外源ga3能够有效地抑制花芽分化［||］，用外源ga3处理桃树品种’八月脆’(Prunus persica'Batsch')后发现，GA3能够抑制成花基因PpLEAFY及MADS6的正常表达，从而抑制’八月脆’的花芽分化［l2］o生长素(indoleaceticacid,IAA)是发现最早、生理作用最重要的一种植物激素，对三角梅(Spectabilis'Brasilliensis')花芽分化期花芽内源激素含量变化的研究发现，进入花芽形态分化期，其花芽内IAA含量迅速下降［l3］，对杏(Armeniaca vulgaris Lam)［l4］花芽分化的研究也有相同的结果。ABA是一种利于植物器官脱离的激素，不同的植物体中ABA对花芽分化的影响不同，HOAD［|5］认为ABA在花芽分化期起负面作用，而RAKNGAN et al［l6］却认为ABA能够促进果树的花芽分化，对无花果(Ficus carica L.)［l7］花芽分化的激素含量测定则发现，随着花芽分化的进行，ABA含量不断增多。LUCKWILL［l8］研究发现，苹果(Malus pumila Mill.)短枝上花芽分化受到CTK和GA3共同的影响，曹尚银等［l9］对苹果花芽分化过程研究发现，花芽形态分化开始后，ABA/IAA、A
BA/GA"、ZR/GA s和ZR/IAA比值迅速升高，达到平衡状态，对提高成花率有重要作用。对枣(Ziziphus jujube Mill.)花分化发育过程的研究发现，ABA/GA3比值高对花芽分化和花的发育均有利，ABA/IAA比值增大, IAA/GA3比值减小，可促进花芽发育［20］o因此，研究植物花芽分化期花芽内源激素含量变化对探究植物一年二次开花的原因具有重要意义。
以一年二次开花的樱花品种’十月樱’(Cerasus subhirtella'Autumnalis')和在园林中广泛应用一年一-次开花的品种’染井吉野’(C.yedoensis'Someo-yoshino')为研究对象，通过测定花芽分化期花芽内4种内源激素含量的变化，分析其动态变化规律，为一年二次开花现象研究以及樱花花期调控、引种驯化和园林应用等相关研究提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1树样试验材料取自青岛农业大学校园内(120°39'E,36°32'N)，地处暖温带季风气候区，年平均气温为l3.6日较差较大，年平均降水量为467.4mm［2l］，栽种区地势平坦，土壤类型属于棕壤，含水量较高，全年光照充足。试验选取的樱花品种为二次开花品种'十月樱’［种源：豆樱(C.incisa)X 江户彼岸(C.spachiana f.ascendens)］与一次开花品种‘染井吉野’［种源：大岛樱(C.speciosa)X江户彼岸］。每个品种选取3株长势相同、大小相近的植株作为试验材料。
l.l.2取样于20l8年6月上旬开始采样，采集向阳枝条中部的花芽，每l0d采样l次，每次采取花芽数量不少于20个，经甲醛-乙酸-乙醇固定液(formaldehyde-acetic acid-ethanol fixative,FAA,V70%乙醇：V38%甲醛:V冰醋酸=90：5：5)固定后置于4T冰箱保存。根据石蜡切片结果，确定樱花花芽分化期为6月下旬至l0月中旬，由此确定采样时间。于20l9年6月22日至7月23日，每隔7d采集l次花芽；7月23日至ll月7日，每隔l0d采集l次花芽。选取向阳枝条，并分长枝(Ml5cm)与短枝(Wl0cm)分别采集，采集的枝条放入冰盒中带回实验室。采集的花芽用锡箔纸包裹，放入液氮速冻，并置于-80T冰箱储存，备用。采集完成后，采用青岛农业大学中心实验室高效液相谱仪(三重四极杆)集中测定各时期样品中的ZR、GA3、IAA和ABA含量。
1.2试验方法
l.2.l石蜡切片采用常规石蜡切片法，利用轮转式切片机切片(厚度为l0^m)，经苏木精染，中性树胶封片，用显微镜观察并拍照。
第1期杜立言，等：樱花品种’十月樱’花芽分化期内源激素含量变化-53-
1.2.2内激素提取与测定标准溶液配制：准确称取樱花花芽样品0.5g置于研钵中，在液氮条件下研磨，4T条件下提取两次，合并上清液。提取液经C18固相萃取柱提纯，过0.2^m有机微孔滤膜，待测。操作过程避光，温度保持在4T以下。谱条件：安捷伦C18谱柱(2.1mmx50mm,  1.8^m)；柱温为30^；进样
量为2^L；流速为0.2mL・min-1；流动相A为HPLC甲醇，B为1mmol・L-1冰醋酸溶液。质谱条件：电喷雾离子源(IAA、ZR正离子检测，ABA、GA3负离子检测)；多反应监测扫描；离子喷雾电压为3000V；雾化气压力为275kPa；鞘流气温度为350弋，鞘流气流速为10mL-min；毛细管电压为3500V；离子源温度为325弋；脱溶剂气流量为8.0L-min"'o提取方法与仪器参数参照钟冬莲等［22］,PAN et al［23］的方法。
2结果与分析
2.1樱花花芽分化期划分
两个樱花品种’十月樱’与’染井吉野’的花芽分化进程如表1所示，参照耿文娟等［23］的方法，统计各采样时期内，花芽各分化期所占比例及各花芽分化期持续时间。
表1两个樱花品种花芽分化进程
各分化期花芽所占比例Percentage of flower buds in Lhe various differenLiaLion stages/%
Table1Process of flower bud differentiation in two cherry cultivars
日期Date
品种
Cultivar
未分化
Undifferentiated
分化初期
Early
stage of
differentiation
花原基
Flower
primordium
differentiation
花萼原基
Sepal
primordium
differentiation
花瓣原基
Petal
primordium
differentiation
雄蕊原基
Stamen
primordium
differentiation
雌蕊原基
Pistil
primordium
differentiation
6月30日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'8020
J une30‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'9010
7月10日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'4060
July10‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'7030
7月20日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'107020
July20‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'355510
7月30日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'355510
July30‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'304030
8月9日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'56035
August9‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'203050
8月19日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'404515
August19‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'352540
8月29日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'5553010
August29‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'203545
9月8日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'1060255 September8‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'2535355
9月18日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'56530 September18‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'454510
9月28日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'4555 September28‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'6535
10月8日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'2080 October8‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'3070
10月18日‘十月樱'C.subhirtella‘Autumnalis'595 October18‘染井吉野'C.yedoensis‘Someo-yoshino'1090
两个樱花品种在同一原基分化期具有相似的形态特征，共分为6个时期(图1，图2)。分化初期, '十月樱’分化时间为7月100-7月25日，’染井吉野’为7月150-8月4日，生长点顶端的芽鳞逐渐伸展松动，芽内生长点逐渐趋于平缓，纵切面形似半球形，基部可见形态一致的分生组织细胞整齐排列［图1(A)，图2(A)］。花原基分化期，’十月樱’分化时间为7月260-8月19日，’染井吉野’为8月5-8月29日，生长点向上隆起，顶端逐渐趋于平坦，高出苞片原基，形成纵切面近似圆柱形的花原基［图1(B)，图2(B)］。花萼原基分化期，’十月樱'分化时间为8月20日一9月4日，’染井吉野'为8月19日一9月8日，生长点顶部中心部位呈相对凹陷状态，分生细胞不断进行分裂，逐步分化形成突起，并通过平周分裂持续伸长［图1(C)，图2(C)］。花瓣原基分化期，’十月樱’分化时间为9月
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50-9月l3日，'染井吉野’为9月90-9月23日，内侧基部表皮下的细胞分裂形成又一轮突起，即为花瓣原基［图l(D)，图2(D)］。雄蕊原基分化期，’十月樱’分化时间为9月l4日一9月28日，'染井吉野'为9月24日一l0月3日，瓣原基内侧下方继而开始形成多个椭圆状新突起，雄蕊原基数目不断增多，并不断伸长，最终发育成一轮雄蕊［图l(E)，图2(E)］。雌蕊原基分化期，’十月樱’分化时间为9月29日一l0月l0日，'染井吉野’为l0月4日一l0月l8日，生长点中央部位的细胞以平周分裂的方式形成向上的突起，两端分裂的方式向上延伸，最后心皮的顶端与侧部合拢，形成雌蕊原基原始体］图l(F)，图2(F)］。
图1'十月樱'花芽形态分化各时期石蜡切片图
Figure l Images showing the morphological differentiation of C.subhirtella'Autumnalis'flower bud in different periods
图2‘染井吉野'花芽形态分化各时期石蜡切片图
Figure2Images showing the morphological differentiation doensis'Someo-yoshino'flower bud in different periods
2.2樱花花芽分化期花芽内源激素含量变化
2.2.l脱落酸含量变化由图3可见，在生理分化期向形态分化期转变的过程中，’十月樱'花芽内ABA含量保持较高水平，平均浓度超过l00ng・gT，而’染井吉野’花芽内ABA含量从分化初期到花萼原基分化期处于减少的状态。进入花原基分化期后，两个樱花品种花芽内ABA含量均快速减少，并在花萼原基分化期达到最低值，’十月樱’长枝花芽内ABA含量为3l.9ng・gT，短枝花芽内ABA含量为35.6ng・gT,'染井吉野’花芽内ABA含量为42ng・gT。花萼原基分化期后，两个樱花品种花芽内ABA
第l 期杜立言，等：樱花品种’十月樱’花芽分化期内源激素含量变化
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含量持续增多，在雄蕊、雌蕊原基分化期，两个樱花品种花芽内ABA 含量均保持在较高水平。在花萼
原基分化期前，‘十月樱'花芽内ABA 含量明显多于’染井吉野'的，从花瓣原基分化期到雌蕊原基分化
期，'染井吉野'花芽内ABA 含量则多于’十月樱'的。
. ，十月樱'长枝花芽 C. subhirtella  <Autumnalis , long  branch  flower  bud  ~■—'十月樱'短枝花芽 C. subhirtella  'Autumnalis' short  branch  flower  bud
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4020生理分化期
Physiological  differentiation  stage
分化初期
Early  stage  of  differentiation
花原基分化期 花萼原基分化期花瓣原基分化期雄蕊原基分化期Flower  primordium  Sepal  primordium  Petal  primordium  Stamen  primordium  Pistil  primordium  differentiation  differentiation  differentiation  differentiation 花芽分化期 Flower  bud  developmental  period
雌蕊原基分化期
differentiation
图3花芽分化期花芽内脱落酸含量的动态变化
Figure  3 Dynamic  changes  in  ABA  content  in  flower  bud  differentiation
2.2.2赤霉素含量变化 由图4可见，两个品种的樱花在整个花芽分化期，花芽内GA 3含量整体呈减少 的趋势，在生理分化期向形态分化期转变的过程中，花芽内GA 3含量快速减少，并且在整个花芽分化期
含量均较少。在花原基分化期和雄蕊原基分化期，‘十月樱'花芽内GA 3含量分别出现小高峰，随后快速
减少，而'染井吉野'花芽内GA 3含量变化不明显。在花原基分化期和雄蕊原基分化期，‘十月樱'花芽内
GA 3含量显著多于’染井吉野'的。在花萼原基分化期和花瓣原基分化期，‘染井吉野'花芽内GA 3含量略 多于’十月樱'的。
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10. '十月樱'长枝花芽 C. subhirtella  "Autumnalis'long  branch  flower  bud
生理分化期
Physiological  differentiation  stage
分化初期
Early  stage  of  differentiation
雌蕊原基分化期
花原基分化期 花萼原基分化期花瓣原基分化期雄蕊原基分化期Flower  primordium  Sepal  primordium  Petal  primordium  Stamen  primordium  Pistil  primordium  differentiation  differentiation  differentiation  differentiation 花芽分化期 Flower  bud  developmental  period
differentiation
图4花芽分化期花芽内赤霉素含量的动态变化
Figure  4 Dynamic  changes  in  GA 3 content  in  flower  bud  differentiation
2.2.3生长素含量变化 由图5可见，’染井吉野'在花芽分化期，花芽内IAA 含量明显少于’十月樱' 的，进入花萼基分化期后，花芽内IAA 含量明显减少并在后续的分化时期中基本保持稳定。’十月樱'
在生理分化期向形态分化期过渡阶段，花芽内IAA 含量较多，进入分化初期后，’十月樱'短枝花芽内
IAA 含量快速减少，而’十月樱'长枝花芽内IAA 含量直至花原基分化期后才开始快速减少。’十月樱'
大部分花芽完成分化后，花芽内IAA 含量开始增多，而’染井吉野'的未发生明显变化
。