荔枝花芽分化期間光合特性與碳氮物質變化

張紅娜+蘇鉆賢+陳厚彬

摘 要 荔枝花芽分化分為誘導、發端和分化3個階段。試驗以早中熟品種‘妃子笑和中熟品種‘桂味為試材，對荔枝花芽分化不同物候階段葉片凈光合速率（Pn）、葉綠素指數（SPAD）、熒光參數和碳氮物質等生理指標的變化規律進行研究。結果表明：‘妃子笑的成花進程早于‘桂味品種，但2個品種在整個花芽分化期間的相關生理指標均呈相似變化趨勢，Pn和SPAD在誘導期和抽穗期水平較低，“白點”期和花蕾期有所增加，而熒光參數恰好相反；荔枝成花期間，其可溶性總糖含量在“白點”期階段水平最低，而淀粉和總氮含量呈相反趨勢，在“白點”期達到最高值?？梢?，不同荔枝品種的光合特性與碳氮物質變化受其花芽分化的階段性影響更大，而“白點”期是荔枝碳氮物質變化較為關鍵的轉折點。

關鍵詞 荔枝 ；花芽分化 ；光合特性 ；碳氮物質

中圖分類號 S667.2 文獻標志碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.11.014

Abstract The phase changes in floral induction， evocation and differentiation take place in litchi. In order to elucidate the physiological changes during the phase changes， the photosynthetic rate （Pn）， chlorophyll index （SPAD）， fluorescent parameters， carbohydrate and nitrogen contents of litchi leaves in the field were studied with 'Feizixiao'， a early-medium cultivar， and 'Guiwei'， a medium cultivar. Results showed that the flowering progress of the 'Feizixiao' litchi trees was earlier than that of 'Guiwei'. But the related physiological indexes of two cultivars had similar change trend during the flower bud differentiation. During the flowering， the changes of Pn and SPAD were lower at floral induction and heading stage， higher at the stage of "whitish millets" and alabastrum， but the fluorescent parameters were just opposite to them. At the "whitish millets" stage， the contents of the soluble sugars were the lowest， whereas starch and total nitrogen were the highest. Therefore， the changes of photosynthetic characteristics and carbon-nitrogen content were greatly influenced by the flowering phase， and the period of "whitish millets" was the key turning point of the changes of carbohydrate and nitrogenous compounds in litchi.

Keywords Litchi （litchi chinensis Sonn.） ； Flower differentiation ； Photosynthetic characteristics ； Carbon and Nitrogen

光合作用是果樹生長發育的基礎，而碳水化合物是光合作用的直接產物，對植物的成花座果具有十分重要的意義。荔枝（Litchi chinensis Sonn.）花芽分化期是其生長發育的關鍵時期，也是一個復雜的形態建成過程，荔枝成花誘導和分化期間碳同化及再分配可能對成花過程產生重要的影響[1]。前人關于荔枝光合特性方面的研究已有很多報道[2-12]，主要集中在外部因素和栽培措施等方面，如不同品種、不同發育期的光合作用[2，4，6-7]，鉀[5]、水分脅迫[8]、遮蔭[9-10]、環剝[11]和間伐回縮[12]等對光合作用的影響，但針對荔枝花芽分化這一關鍵時期的光合生理研究尚未見報道。

隨著對荔枝花芽分化“階段性”的提出[13]，國內外學者對荔枝成花期間碳水化合物積累和再分配模式分析變得更加具體和有針對性[14-17]。Nakata等[14]研究發現，在荔枝花芽分化前的低溫誘導期間葉和莖內淀粉含量達到最高值。陳厚彬等[15]也發現，荔枝成花誘導過程可導致碳水化合物的再分配，高成花樹與低成花樹中淀粉的積累模式不同，出現多種淀粉積累的分配方向。袁沛元等[14]針對‘妃子笑現蕾開花期葉片碳水化合物的變化進行研究，發現其結果母枝葉片總糖含量在現蕾開花期不斷減少。肖華山等[16]研究分析了荔枝雄蕊和雌蕊發育期碳氮化合物的動態變化，發現C/N較大有利于雄蕊分化，反之則有利于雌蕊分化。吳志祥等[17]比較分析不同品種在花芽分化過程中不同方位、不同部位枝條頂芽和花序中碳氮化合物的動態變化，認為C/N比值較高有利于荔枝花芽分化。

前人的研究大多數集中在成花某一具體階段的光合同化物積累動態上，但關于荔枝整個成花過程中其光合能力和碳氮營養儲備規律的系統研究尚未見報道。因此，本文擬通過分析2個主栽品種在荔枝成花各個關鍵時期葉片光合、熒光參數和碳水化合物含量等生理指標的變化，弄清荔枝成花各時期的光合能力和碳氮營養積累規律，以期能為花芽分化不同階段的營養積累與調控提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2009年12月至2010年3月在華南農業大學荔枝園內進行。供試品種為2個主栽品種‘妃子笑（Litchi chinensis Sonn. cv. Feizixiao）和‘桂味（Litchi chinensis Sonn. cv. Guiwei）各5株，2003年春季種植，自根苗，常規管理。

1.2 方法

1.2.1 成花物候期及成花狀況觀測統計

自2009/2010年度11月起到3月，每隔5～10 d記載各植株的枝梢老熟狀況、現“白點”、抽花序和現花蕾等物候期。物候觀察標準參考Menzel and Simpson[18]。在2個品種成花時，調查花序枝類型，單株小區，每株調查的末端枝梢總數量大于50枝。

1.2.2 田間荔枝樹光合作用指標測定

在‘妃子笑和‘桂味2個品種成花的不同階段，分別選取晴朗、無風天氣的上午，誘導期（2009-12-05；2009-12-15）、現“白點”（2009-12-25；2010-01-05）、抽花序（2010-01-28；2010-02-09）和現花蕾（2010-02-11；2010-02-22），每個單株從東南西北4個方向，選樹體中部成熟葉片（從頂部向下數第3、4片復葉中部的小葉）測定光合作用和葉綠素指數。氣體交換參數采用美國Li-COR公司生產的Li-6400便攜式光合儀進行測定。測定時光合有效輻射（PAR）設為1 200 μmol/（m2·s）、大氣CO2濃度（Ca）設為400 μmol/mol，大氣溫度（Ta）、葉溫（TL）、相對濕度（RH）等參數均采用儀器自控系統控制，隨外界環境變化而變化。

1.2.3 葉綠素熒光參數和葉綠素指數的測定

在測定光合參數的同一時間，使用FM S-2便攜調制式熒光儀活體測定葉綠素熒光動力學參數。在自然光下測定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、最大光化學效率（Fv/Fm）等，再將葉片用暗適應夾暗適應20 min后測PSⅡ等指標。測定上述指標時隨機選取不同方向的健壯枝條，從頂部向下數第3、4片復葉中部的小葉。每株選取4個枝條，重復測定3次。

因SPAD可以表征葉片葉綠素的含量[19]，是活體測定葉綠素含量的一種簡捷方法。在每次測定光合和熒光參數后，使用SPAD-502型號便攜式葉綠素儀測定葉綠素指數。

1.2.4 葉片中碳氮物質的測定

在每次測定光合和熒光參數后的11：00左右，迅速將當天測定的葉片周圍枝條類似位置葉片采集下來，每個品種各采20片。 放置冰盒中帶回實驗室用清水、蒸餾水清洗干凈，置烘箱中105℃殺青15 min，65℃烘干24 h，再用粉碎機粉碎，過100目篩，裝入封口袋，并置于干燥器中備用?？扇苄钥偺牵ㄒ愿芍赜嫞┎捎幂焱?硫酸法進行測定[20]，淀粉采用碘顯色法測定[21]，總氮含量（以干重計）測定用凱式定氮法[22]。

1.2.5 統計分析

數據統計分析使用Microsoft Office 2010和SPSS 16.0等軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 荔枝成花物候期調查

‘妃子笑和‘桂味成花進程存在一定差異（表1），‘妃子笑出現“白點”、花序抽出及花蕾顯現的時間均早于‘桂味?！有υ?009年12月25日左右出現“白點”，而‘桂味在2010年1月5日前后頂芽才開始現“白點”；‘妃子笑在2010年1月28日前后抽出花序，而‘桂味則推遲至2010年2月9日左右；‘妃子笑在2010年2月11日前后小花蕾開始顯現，而‘桂味則在2010年2月22日左右才能肉眼分辨出單獨的花蕾。

2.2 荔枝成花不同階段葉片光合生理特性分析

從圖1-A可以看出，在整個成花期，2個荔枝品種Pn變化趨勢表現一致，在成花誘導期較低，現“白點”期時有所上升，而抽花序期Pn出現短暫的下降，花蕾期又有所升高。其中‘妃子笑4個階段之間的Pn值存在顯著差異，現花蕾時的Pn較其它幾個階段的高，為7.57 μmol/（m2·s），而抽花序時的Pn則最低3.59 μmol/（m2·s）。2個品種在成花期間的SPAD也呈現相似的變化趨勢，在“白點”期時達到最高值（圖1-B）。

2.3 荔枝成花不同階段葉片葉綠素熒光參數分析

葉綠素熒光動力學測定結果表明：成花過程中‘妃子笑和‘桂味2個品種現花蕾階段的Fo分別為98.41和93.39，顯著低于該品種其它3個階段的Fo（198.59～211.75；156.50～188.19）（圖2-A）；與Pn和SPAD的變化趨勢相反，2個品種的Fm、Fv和Fv/Fo在現“白點”和現花蕾階段均較其它2個階段低；其中，‘桂味的Fm和Fv在誘導期值最高，分別為833.97和633.12，至現“白點”時急劇下降，抽花序時有所上升，隨后又有所下降（圖2-B、2-C、2-E）?！有Φ腇v/Fm在不同成花階段無顯著差異，而‘桂味現“白點”階段的Fv/Fm為0.49，顯著低于該品種其它3個階段（0.61～0.76）（圖2-D）。

2.4 荔枝成花不同階段葉片碳水化合物含量變化

從圖3-A可以看出，在荔枝成花階段的各個時期，可溶性總糖含量的變化趨勢一致，均在現“白點”時達到最低點，之后隨著花序抽出和花蕾的出現又逐漸上升。但與可溶性總糖的變化趨勢恰好相反，‘妃子笑和‘桂味葉片中淀粉含量在現“白點”時最高，分別為12.75和18.21 mg/g，隨著花序的抽出又逐漸下降（圖3-B）。在不同成花階段，2個品種葉片中總氮含量變化趨勢基本一致，在花芽誘導期到“白點”期時，經歷了一個上升的過程，至現“白點”時含量最高，分別為22.28 和21.50 mg/g，進入形態分化后逐漸下降（圖3-C），這與淀粉的變化規律較為相似，但與可溶性總糖的變化趨勢恰好相反。

3 結論與討論

3.1 荔枝不同成花階段光合和熒光特性變化

在整個成花過程中，‘妃子笑和‘桂味Pn和SPAD的變化趨勢相似，均是在成花誘導期較低，由生理分化轉向形態分化（現“白點”）時有所上升，在抽穗期出現短暫下降，花蕾期又回升。葉片光合作用效率受季節和外界環境影響很大，尤其是光照和溫度[23-24]。荔枝成花誘導期需要較低的溫度，導致Pn和SPAD較低；“白點”出現期，外界溫度回暖，Pn和SPAD也隨之上升；而花序分化期一般晝間溫和、夜間冷涼，導致Pn和SPAD有所下降；隨著溫度升高，光照增強，花蕾期Pn和SPAD又有所上升。葉綠素熒光參數是反映植物光合能力強弱的重要指標[25]。從圖2可以看出，在不同成花階段，2個品種的Fo、Fm、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm在現“白點”和現花蕾階段的值較低。Fv/Fm、Fv/Fo是反映PSⅡ最大光化學效率和潛在活性的重要參數[25]。Genty等[26]的研究表明，Fv/Fm在非脅迫條件下比較恒定，一般介于0.80～0.85，不受物種和生長條件的影響，但在脅迫條件下，該參數明顯下降。

3.2 荔枝不同成花階段葉片碳氮物質的變化

Kozlowski指出，花芽分化期最重要是涉及碳水化合物的源庫方向交換，即成花誘導期間，花發端部位必須成為調運碳水化合物的庫[27]。因此，果樹的花芽分化需要較多的可溶性總糖[28]。從圖3可以看出，在荔枝成花的各個階段，2個品種的可溶性總糖含量均是在誘導期含量較高，花發端時（“白點”期）處于低谷，之后隨著花序抽出和花蕾的出現，又逐漸上升，這與在枇杷[29]、龍眼[30]和楊梅[31]上的研究結果基本一致。荔枝在花芽誘導期可溶性糖含量較高，這可能是貯藏的淀粉降解增加了可溶性糖的含量導致。進入“白點”期后其含量迅速下降，可能是由于頂端花芽生理分化消耗了大量的可溶性糖來合成各種含碳物質。隨著花芽形態分化的完成，可溶性糖含量又逐漸升高，這可能與當時葉片的光合作用密切相關。生產中常通過間伐并結合適度回縮及疏剪等處理，通過改善樹體間通風透光性、提高光合能力來提高樹體營養及成花座果率[32]?！有θ~片中可溶性總糖含量在成花的各個階段均高于‘桂味，這可能與‘妃子笑的光合能力比‘桂味高有關，也暗示了高水平可溶性總糖可能是‘妃子笑較‘桂味更早進入花芽分化階段的重要原因。

淀粉是果樹葉片合成碳水化合物的常見積累形式，分解為可溶性糖后被植物相關器官利用。本研究結果表明，2個品種葉片中淀粉含量的變化與可溶性糖的變化趨勢恰好相反，說明淀粉和可溶性糖之間可以相互轉化（圖3-B）。荔枝采收后通過2～3次梢的營養生長，在花芽生理分化期前積累了大量淀粉等碳水化合物，為花芽分化做了充足的營養儲備。隨著進入花芽的形態分化，淀粉的含量逐漸降低，是由于淀粉轉化成可溶性糖，來滿足花芽分化期間較為旺盛的新陳代謝。圖3中，總氮含量與可溶性糖含量的變化呈相反趨勢，在進入花芽形態分化后，葉片中的總氮含量持續下降，可能由于花芽分化合成大量蛋白質消耗所致。荔枝在成花誘導期總氮含量較低，表明在花芽生理分化期總氮含量高不利于花芽分化。因此，荔枝在生產上若想提早花芽分化，必須在其誘導期嚴格控制氮肥的施用。在蘋果梨[33]上有類似結論。荔枝的花芽分化一般處于冬春季節，而冬春季荔枝的光合作用處于一個相對較弱的時期，碳水化合物的積累和再分配不僅影響荔枝花芽的誘導與分化，還可能間接影響到荔枝的開花座果。在“白點”出現之前，光合產物的積累可能是影響荔枝花誘導、發端及分化的原因之一，而現白點之后，花芽進入分化階段，使花芽成為一個強“庫”，需要消耗大量的碳氮營養，從而可能反過來間接影響“源”葉的光合作用。

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