DOI:" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.05.019
摘" 要:花芽分化是草莓植株由营养生长转向生殖生长的重要阶段,是影响草莓产量和品质的重要因素。阐述了草莓花芽分化的特点,介绍了草莓花芽形态分化显微观察的具体方法和各分化时期的特点,并说明了与花芽形态分化观察相关的叶、花生长特性。
关键词:草莓;花芽分化;双目体视显微镜;观察技术
中图分类号:" S668.4" 文献标识码:" A""" 文章编号:" 1002-2910(2024)05-0081-03
收稿日期:2024-07-16
基金项目:山东省重点研发计划( 竞争性创新平台) ( 2022CXPT017) ; 山东省果树研究所科研创新基金( GSS2022QN01) 。
*通信作者:武冲(1983-),男,山东泰安人,副研究员,从事草莓育种与栽培研究工作。E-mail:wuchongge@163.com
作者简介:王晓芳( 1981-) ,女,山东威海人,助理研究员,从事草莓栽培技术研究及推广工作。E- mail: 290939471@qq.com
草莓(Fragaria ananassaDuch.)果实色泽鲜艳、风味独特,具有很高的营养和保健价值,深受消费者喜爱[1]。草莓以其栽培周期短、见效快、经济效益高、适于设施栽培等优势发展规模越来越大[2]。草莓花芽分化是果农一直以来关注的问题,因为草莓花芽分化的优劣,直接与产量、经济效益有关,花芽分化程度好产量高,花芽分化程度差产量低。多年生产走访发现,果农对草莓花芽分化的关注点主要集中在如何确定花芽分化时期,促进花芽分化的措施及花芽分化后的管理。目前对于草莓花芽分化生理生化机制研究比较透彻,但生产上果农无法确切知道草莓花芽分化时间,导致相应的管理技术不到位,后续的生产环节会出现断茬、结果不整齐、采收期不一致等问题,使经济效益降低,挫伤种植草莓的积极性。笔者对草莓花芽形态分化镜检技术和草莓花芽分化的知识进行总结,为草莓生产实现精准管理提供理论依据。
1草莓花芽分化特点及对生产的影响
1.1草莓花芽分化的特点
全面认识草莓的花芽分化,合理调控草莓的花芽分化过程,可有效提高草莓产量和种植效益。
草莓花芽分化包括生理分化和形态分化2个阶段。草莓花芽生理分化阶段,也就是花芽分化前的物质准备阶段,是将营养物质、内源激素、遗传物质等在芽生长点细胞群中积累、共同协调作用,从量变到质变的过程[3],需要20~30 d完成。花芽生理分化完成后,叶原基的物质代谢及生长点形态结构开始发生变化,逐渐可区分出花芽和叶芽,由此进入了花芽的形态分化期,逐渐发育形成花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊,到开花前完成整个花器的发育[4]。
草莓生产中,明确草莓花芽分化时期,尤其是形态分化时期,精准确定草莓的定植时间有助于提高早期产量,取得较好的经济收益。不同品种或同一品种在不同地区栽培,其花芽分化期存在明显差异,掌握草莓花芽进入形态分化的时期和花芽分化形态,可采取简便易操作的方法进行观察。
1.2花芽分化对草莓生产的影响
草莓的花芽分化是其从营养生长向生殖生长转化的关键过程,这个过程决定草莓的花期,影响产量。在种植过程中,需重视花芽分化的管理,采取科学措施,促进草莓花芽正常分化,提高草莓产量和品质。
在日本草莓栽培过程中,确认花芽形态分化并指导定植时期是一项常规且不可缺少的作业。日本各草莓产区都会由科研人员进行花芽分化观察,确认草莓幼苗生长点开始花芽分化时就需要立即定植。若植株尚未花芽分化便栽植或分化后长时间栽植延迟将都会造成出蕾延迟影响产量。未分化栽培,草莓植株会继续进行营养生长,生长点进行叶分化,则开花推迟且不整齐[5]。若花芽已经分化而延迟栽植,则花芽发育迟缓,开花推迟,花量少,果小。在确认花芽分化后应立即栽植时却因天气条件而无法栽植时,则需要立即给草莓苗施肥。
2草莓花芽形态分化观察方法
国内外研究草莓花芽形态分化的方法主要有:扫描电镜法、石蜡切片法、双目立体显微镜观察法和体视解剖镜观察法等。扫描电镜法观察花芽形态分化过程[6,7],能够真实而立体地呈现出花芽分化中各种原基的形态。但因扫描电镜法观察花芽分化成本较贵,目前仅在国内大多数科研单位中应用。石蜡切片法为组织学常规制片技术中最为广泛应用的方法,可以清晰观察到花芽形态变化情况,但其操作过程繁琐且不能及时反映出草莓花芽形态分化的时期。现国内外多数学者采用徒手剥芽解剖置双目立体显微镜[8-10]或体视解剖镜[11]下观察的方法。生产上确定花芽形态分化时期也建议采用徒手剥芽解剖置双目立体显微镜或体视解剖镜观察[12]。笔者对草莓花芽形态分化体视镜观察法进行总结,为同行提供借鉴。
2.1观察工具
双目体式解剖镜、镊子、自制解剖针、自制固定泡沫垫、大头针。
2.2观察材料及时间
草莓当年生匍匐茎繁育的幼苗,健壮,无病虫害,根茎处粗1 cm以上,叶5片以上。山东省观察时间8月中下旬至9月上旬,每3天取1次苗,每次5株。
2.3观察方法
取苗。先将要观察的草莓苗铲断根系,注意不要伤到根茎部位,将苗带回实验室尽快观察花芽分化情况,避免失水影响观察效果,如不能观测将苗根系放于清水中。
准备工作。草莓苗观察前,去掉根系及展开的叶片,待露出茸毛状叶(新分化出的第一片叶)时,将短缩茎用大头针固定在泡沫小块上,置于显微镜下待解剖观察。
观察。先将显微镜观察倍数调到1倍模式,调清晰度后,用解剖针小心地将茸毛状叶片掰掉,要注意方向,避免伤到生长点。露出第二片较小的茸毛状叶同样方法掰掉。用自制解剖针轻轻清除掉周围的组织,可看到刚分化的第三片叶,呈锥状突起。用解剖针轻轻剥去周围组织,观察生长点是否开始进行花芽分化。
3花芽形态分化时期及特点
草莓的花芽为混合花芽。张志宏等通过观察一季性草莓不同品种的成花过程,将草莓成花过程分为7个典型时期[13],即未分化期、分化始期、生殖顶端膨大期、花序分化期、顶花花萼与花瓣形成期、雄蕊形成期、雌蕊形成期。有研究表明,可分成10个小阶段[11],即花芽形态未分化期、肥厚初期、肥厚中期、肥厚后期、花序分化期、花萼形成期、花瓣形成期、雄蕊形成期、雌蕊形成期、开花期。在日本,一般草莓花芽分化分为10个小阶段(图1),可参考。研究学者通过对比各品种成花过程中的形态变化得出同一分化时期的形态与品种无关,且每序花的成花过程中的形态变化与品种也无关[14,15]。
花芽未分化期(0)。生长点叶原始体基部小,呈凹陷或平状,包被于雏叶鞘内,顶端的雏叶呈锥形突起。
花芽分化初期(A1)。生长点明显隆起,变得肥大并向两侧扩张,在显微镜下会呈现发亮。花芽分化中期(A2)。生长点肥厚、隆起明显,呈半球状。花芽分化后期(A3)。生长点隆起后慢慢产生裂缝,侧花芽的小突起开始显现。
花朵形成初期(B1)。进入花朵形成状态,顶花芽(第一花序)正在发育,侧芽(第二花序)开始出现并膨胀。花房形成中期(B2)。花芽进一步生长,侧花芽开始变得明显。花房形成后期(B3)。顶花芽和侧花芽都成形,显微镜下能够看得很清楚。
萼片形成初期(C)。第三花序的花芽开始隆起,顶花芽的萼片开始形成。
花瓣、雄蕊形成,雌蕊突起期(D)。顶花芽能够明显看出花的形状,内侧开始出现花瓣、雄蕊,雌蕊开始突起。
花药、雌蕊形成期(E)。花粉及胚珠形成期。
4草莓叶与花的分化特性
明确掌握草莓叶片和花的分化生长特点,便于在显微镜下进行操作,能够更快速无损地找到生长点,准确观察草莓的花芽分化状态。
4.1" 叶片的生长特点
草莓的叶片为3出复叶,呈螺旋状排列在节间极短的新茎上,为2/5叶序。即无论第1片叶长在什么位置,第1片叶与第6片叶伸展方向重合。所谓叶序,是指植物的叶片总是按照一定的规律在茎上排列,符合斐波纳契序列,并存在黄金分割关系[16],是植物特有的形态学特征,一般很难被环境因子所影响。叶序的类型基本上有3种,即:互生、对生和轮生,其中最为普遍的排列方式是互生。其表达公式为a/b,a为绕茎周数,b为原叶数。例如草莓为2/5叶序,为绕回原角度的最少圈数为2,叶数为5[17]。明确叶片的生长顺序及方向,在观察花芽形态分化时能够更快地寻找到生长点,避免操作失误伤到生长点。
4.2" 草莓的花与花序特点
草莓的花由花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊构成,从外到内依次排列在花托上。花序为二出聚伞花序,主轴的顶端形成第1朵花,即花序的中心花(第一级花),中心花下面的2个苞片间形成2朵第2级花,由第2级花之下又各形成2支花柄,如此类推[18]。中心花先开,最大,第2、3级花顺次开放,也依次变小。在观察草莓花芽分化时能准确了解草莓花芽分化处于何种时期,是判断草莓花芽形态分化状态的基础。
参考文献:
[1]" 邓明琴.中国果树志,草莓卷[M].北京:中国林业出版社,2005.
[2]" 赵密珍,王静,王壮伟,等.世界草莓生产和贸易[J].果农之友,2012(6):38.
[3]" 颜墩炜.不同遮荫处理对草莓花芽分化和果实品质的影响[D].昆明:云南大学,2017.
[4]" 余红,马华升,方献平,等.草莓花芽分化机理及调控技术研究进展[J].江西农业学报,2011,23(1):58-61+67.
[5]" 田中 一久.日本草莓栽培现状与育种趋势[J].落叶果树,2022,54(1):1-6.
[6]" Taylor D R,Atkey P T,Wickenden M F,et al.A morphological study of flower initiation and development in strawberry (Fragaria ananassa) using cryo-scanning electron microscopy[J].Annals of Applied Biology,2008(130),141-152.
[7]" 冯颖,谢林,朱俊义,等.短日照处理对长白山地区寒地草莓花芽分化的影响[J].北方园艺,2015(22): 7-11.
[8]" 杨红,李文华.影响草莓花芽分化的因素研究进展[J].落叶果树,2007,39(2):15-17.
[9]" 吴业东, 张霞. 戈雷拉草莓花芽分化观察[J].北方园艺,1996(3):9.
[10]" 陈铣,花秀凤.福州地区不同海拔高度对草莓花芽分化的影响[J].福建农业科技,2005(2):28-29.
[11]" 韩佩汝,张正伟,郑静,等.低温对草莓花芽分化的影响[J].中国农业大学学报,2019,24(1):30-39.
[12]" 李荣飞,杨仕品,马红叶,等.草莓花芽形态分化研究进展[J].植物学研究,2020,9(2):101-113.
[13]" 张志宏,孙乃波,髙秀岩,等.草莓花芽分化特性及提早花芽分化措施的研究[J].中国果树,2007(6):22-24.
[14]" 孙彬,赵小琳.草莓花芽分化的形态发生[J].兰州大学学报(自然科学版),2002,26(4):127-131.
[15] "曲波, 张薇, 陈旭辉, 等. 植物花芽分化研究进展[J]. 中国农业通报, 2010, 26(24): 109-114.
[16]" 徐全乐,胡鑫.植物叶序的发生和影响因素[J].植物生理学通讯, 2009, 45(4):405-412.
[17]" 花盆里的数学家[EB/OL].[2024-5-21].
[18]" 庞夫花.日中性草莓花芽分化及生化物质变化研究[D].合肥:安徽大学,2015.