竹子生活史分为营养生长和生殖生长，营养生长期很长，几年、几十年甚至上百年，而生殖生长期短得多，竹子开花后即死亡或若干年后死亡(周芳纯，1998)。多年来对竹子开花的研究主要是对竹子开花生物学习性及开花竹种进行观察记录，已报导的开花竹种近100种，占全世界竹种总量1 250种的12.5%左右(周芳纯，1998；吴贯明，1985；1988；乔士义，1984；张文燕等，1989；郑郁善，1998)。自20世纪60年代始，开展了竹子开花的生理生化研究。吴贯明(1975)、Daniel(1976)对氮糖比与竹子开花的关系进行了研究，表明高C/N(碳/氮)比促进竹子开花；熊文愈(1979)分别对桂竹(Phyllostachys bambusoides)和雅竹(P. vivax)开花过程中内源激素的变化进行测定，认为竹子的开花是由生长抑制类物质与生长促进类物质的比值所决定的，比值大有利于开花；姜培坤等(1999)认为土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性与竹子开花率相关性达极显著水平；何奇江(2005)认为早竹(Phyllostachys violascens)天门冬酸(ASP)含量高促进开花衰败。通过组织培养己成功诱导印度NFDA3竹(Bambusa arundinacea)、大佛肚竹(B.vulgaris)、绿竹(B.oldhamii)、牡竹(Dendrocalamus strictus)、勃氏甜龙竹(D.brandisii)、版纳甜竹(D.hamiltonii)、龙竹(D.giganteus)等竹种试管苗开花，表明外源激素可诱导竹子，甚至发育幼年竹子开花，同时竹子开花难易程度与竹种有关(Nadganda，1990；Rao et al., 1990；Chambers et al., 1991；Rout et al., 1994；Chapman，1997；Gielis et al., 1999；Wen et al., 1998；Mohini et al., 1997；张光楚等，2000)。目前，对于竹类植物开花结实的原因存在着多种学说，主要有周期说、环境说、综合说、刺激物说和竹子开花的自由基理论(郑郁善，1998；周芳纯，1998；吴贯明，1988；Gielis et al., 1999)，但这些假设主要是基于简单的竹子开花历史记录、生产实践经验而得出的，缺乏直接系统科学的试验依据，一个重要的原因是竹子开花稀少性、随意性和不确定性及开花后死亡，大大提高了竹子开花研究难度，至今仍很少对竹子开花生理生化机制进行研究，尚无进行分子基因水平探索。竹子开花的研究大大落后于果树、花卉和农作物等植株开花的研究水平(武维华，2003)。

早竹是我国南方仅次于毛竹(Phyllostachys edulis)的重要笋用竹种，面积6.7万hm²以上，年产值10亿多元，经济效益和社会效益非常显著。高度集约化栽培导致竹林开花频繁，有的竹林开花竹株率高达8%(金爱武，1999)，对早竹可持续经营发展造成严重危害。频繁开花的竹林和竹农丰富的栽培经验为研究竹子开花提供了独特材料和试验条件。有关竹子开花机制的研究，对预防竹林开花、开花竹林更新复壮、实现竹林可持续经营具有一定的指导作用。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

试验地设在浙江德清县王桥镇德清早竹丰产示范园区。试验地属北亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，年降雨量1 400 mm左右。土壤为红壤，早竹覆盖栽培地有机质丰富，pH值4.5~5.5。早竹立竹度12 000株·hm^-2，长势均匀，经营管理水平中等偏下，每年均有竹子开花。

1.2 试验材料

在试验田中，依下列标准选择5类竹子分别代表竹子开花的不同阶段。Ⅰ类：竹子生长正常，长势旺盛，竹叶大小正常，叶色浓绿；Ⅱ类：竹子长势减弱，叶子变小，叶色变淡；Ⅲ类：竹子生长明显减弱，叶子明显减小；Ⅳ类：竹株上有少许枝条开花；Ⅴ类：竹株上有稍多枝条开花。每个样地600 m²，3个样地，在每一个样地中选择每一类型12竹株，挂牌标明其各自类别，每隔5 d观测其开花与否，并作统计记录。采集其中各类型竹6株的叶、鞭后立即置于冰壶中带回实验室，将样品用液氮速冻后，置于-20 ℃以下低温冰箱中保存用于测定植物激素。根据野外观察记录确定Ⅱ、Ⅲ类开花竹子，从而从保存于冰箱中的样品里选择对应确认开花的Ⅱ、Ⅲ样品进行测定分析。重复3次。

1.3 植物激素的测定

新鲜植物材料，称取0.5~1.0 g，加2 mL样品提取液，在冰浴下研磨成匀浆，转入10 mL试管，再用2 mL提取液分次将研钵冲洗干净，一并转入试管中，摇匀后放置在4 ℃冰箱中。4 ℃下提取4 h，1 000 g离心15 min(实验中离心机型号LDZ5~2，约4 000 r·min^-1)，取上清液。沉淀中加1 mL提取液，搅匀，置4 ℃下再提取1 h，离心，合并上清液并记录体积，残渣弃去。上清液过C~18固相萃取柱。具体步骤是：80%甲醇(1 mL)平衡柱→上样→收集样品→移开样品后用100%甲醇(5 mL)洗柱→100%乙醚(5 mL)洗柱→100%甲醇(5 mL)洗柱→循环。将过柱后的样品转入5 mL塑料离心管中，真空浓缩干燥或用氮气吹干，除去提取液中的甲醇，用样品稀释液定容。酶联免疫吸附测定法(ELISA)(王学曲，2006)测定。

2 结果与分析 2.1 早竹开花株数田间统计和花芽分化期的田间划定

从2005年5月8日竹子采样后，每隔5 d对选定3个样地上Ⅱ、Ⅲ类各12株挂牌样竹进行田间连续观察，记录其开花与否，结果如表 1。

Ⅱ、Ⅲ期竹子开花率分别高达66%和77%，表明Ⅱ、Ⅲ期竹子确实处于花芽分化时期，而且处于Ⅲ期的竹子比Ⅱ期竹子的花芽分化程度更高，因为Ⅲ期竹子开花率比Ⅱ期高，说明依据早竹竹叶的生长状况判断其花芽分化时期和开花是可行的。在实际生产中有经验的竹农往往根据竹叶的生长状况(叶子的形态、颜色等)预测判断竹子开花与否，以便在生产中采取相应对策，这进一步表明依据竹叶生长状况判断其花芽分化时期是有充分的实践经验基础的。

2.2 竹子开花与内源激素含量的变化 2.2.1 竹叶激素含量变化(图 1)

1) 从Ⅰ到Ⅲ玉米素核苷(iPA)含量从Ⅰ到Ⅱ急剧增加，增幅高达60.1%，而从Ⅱ到Ⅲ则较大幅度下降。玉米素(Zr)含量基本保持不变，其含量仅为iPA 1/3左右。内源激素平衡学说认为CTK对花芽分化有明显的促进作用，高含量的CTK(细胞分裂素)有利于花芽的分化(梅虎，2002)。本研究结果表明在“成花诱导期”内，叶片内iPA有一个明显的积累过程，认为iPA对早竹花芽分化有促进作用，而Zr对花芽分化没有起到促进作用。

赤霉酸(GA₃)含量从Ⅰ到Ⅱ基本不变，从Ⅱ到Ⅲ大幅度下降，降幅高达37.3%。表明GA₃对竹子花芽生理具有抑制作用，但其抑制作用主要在“花芽发端期”，而在“成花诱导期”抑制作用较小。脱落酸(ABA)含量从阶段Ⅰ到Ⅲ呈下降趋势，但2个阶段下降程度不一，前者为7.65%，后者为24.07%，表明ABA和GA₃一样，对竹子花芽生理生化分化具有抑制作用，但其抑制作用主要在“花芽发端期”，而在“成花诱导期”抑制作用较弱。吲哚乙酸(IAA)含量从Ⅰ到Ⅱ和从Ⅱ到Ⅲ均呈增加趋势，增幅分别为3.18%和19.84%，表明IAA对竹子花芽生理分化具有促进作用，其促进作用也与GA₃和ABA一样，主要在“花芽发端期”，而在“成花诱导期”作用较弱。

2) 从Ⅲ到Ⅳ这是竹株上有许多小叶到开始稍有开花的过程，因此认为是生理分化好的芽进行形态分化和开花的过程，即“花芽形态建成期”。iPA含量为逐步下降，而Zr则迅速上升，增幅达179.12%，表明Zr促进“花芽形态建成期”花芽的进一步分化，作用比iPA更大。ABA、GA₃和IAA大幅度增加，增幅ABA最大，GA₃和IAA相近，表明ABA、GA₃和IAA均促进竹子“花芽形态建成期”发育，但作用以ABA最大。

3) 从Ⅳ到Ⅴ从Ⅳ到Ⅴ其实是个开花过程，即从开花较少到开花较多。iPA略有下降，Zr维持基本不变，因此认为CTK没有参与促进开花。而GA₃则仍保持高幅度增长，且绝对含量为各激素之首，表明GA₃促进开花这一过程。ABA含量反而迅速下降，其原因值得研究。

2.2.2 竹鞭激素的变化

从图 2看出，Ⅰ到Ⅲ iPA含量逐渐降低，特别从Ⅰ到Ⅱ降幅达45.8%，从Ⅱ到Ⅲ基本保持不变；Zr含量从Ⅰ到Ⅲ降低，降幅分别为12.2%和55.6%；ABA和IAA含量从阶段Ⅰ到Ⅲ微有增加；GA₃含量从Ⅰ到Ⅲ均表现急剧下降，其含量下降幅度亦是各激素中最大的，表明竹鞭激素变化与竹子花芽生理生化分化无直接相关。从Ⅲ到Ⅳ也看不出激素含量变化与花芽分化的相关性。竹鞭和竹叶GA₃含量变化相近性有待于进一步研究。

2.2.3 竹叶和竹鞭激素变化的相关性

从图 3知不同花芽分化阶段5种激素竹叶/竹鞭比值为1.2~11.3，特别在“花芽诱导期”内，iPA比值高达11.3，表明竹叶激素含量远远高于竹鞭，即竹叶高含量激素主要是从竹叶内部形成，而不是从鞭/根形成运输的，因此竹子开花过程中，竹叶和竹鞭的激素含量无密切相关性。生长的叶是GA₃、ABA合成的主要部位之一(沈成国等，2001)。从Ⅰ到Ⅱ和从Ⅱ到Ⅲ，iPA急剧变化，而Zr、GA₃、ABA、IAA变幅相对较小，表明竹叶中iPA在花芽生理生化分化中发挥主导独特的作用。GA₃、IAA竹叶/竹鞭比值相对稳定和iPA、ABA大幅度的变化暗示它们在竹子花芽生理生化分化中发挥的作用没有iPA和ABA大，这一结果与上述它们各自作用相吻合。

3 结论与讨论 3.1 早竹开花花芽分化期的划定

近年的研究还表明，花芽分化全过程包括成花诱导(flower-bud induction)、花芽发端(flower-bud initiation)和花芽形态建成或花芽发育阶段(flower-bud development)(曹尚银等，2000；曹尚银，2003)。有的把成花诱导和花芽发端合称为花芽生理分化期，而把后者称之为花芽的形态分化期，即花芽分化由花芽生理生化期和形态分化期组成，2个过程分别由不同的因子调控(张建铭，1999；梅虎，2002)。成花诱导主要由内源激素调控，促花激素与抑花激素的比值升至一峰值后启动开花基因，而且认为促花激素主要是CTK如Zr，而抑花激素主要是GA。成花诱导决定成花的可能性；成花启动后引起的一系列有丝分裂等特殊发育活动分化出花器原始体即花芽孕育，花芽孕育决定着成花的数量和质量。植物花芽的生理分化期包含一系列极为复杂的过程，人们通常用摘叶、疏果和喷布GA等3种方式来判定花芽的生理分化期。

竹类植物随意开花，开花后死亡，不像果树、农作物、花卉等植物开花具有周期性、正常性和可预见性，因此竹子花芽的生理分化期的划分和确定不能采用果树中常用的方法，但也没有发现其他合适的方法，造成至今对竹子开花最基本问题——竹子生理分化期仍为空白，使得竹子开花研究难以深入进行下去，因而以前有关竹子开花生理生化的研究仅进行开花前后的比较研究，而无法对不同生理分化期竹子进行生理生化的深入研究，使得对竹子开花机制知之甚少，至今仍停留在缺乏试验支撑的上世纪60—70年代的猜想上。

张文燕等(1989)对早竹开花习性研究表明早竹1年有2次盛花期，分别在4—5月和9—10月，并受各年气候影响开花期稍有前后，全年零星开花5—6月为较多。毛竹从花芽形成到开花所需时间为2~3个月，即从每年3—4月份花芽形成到6月份开始开花(乔士义，1984；周芳纯，1998)。早竹和毛竹同属刚竹属，因此有理由认为早竹也可能是当年孕花当年开花，同时早竹5—6月的随机开花表明它同一时期内存在着不同花芽分化阶段，因此根据竹叶的生长状况确定竹子开花不同发育阶段是可行的和有依据的。为此，依靠经验丰富的竹农在5月中旬早竹零星开花较集中期内依据竹叶长势情况选定Ⅰ到Ⅴ期，特别是Ⅱ、Ⅲ期不同花芽分化时期的竹株，一方面通过观察挂牌样竹开花与否，另一方面通过测定激素变化来验证假定的花芽分化期，结果表明假定的花芽分化期是正确的，即早竹花芽分化存在3个关键期：即Ⅰ~Ⅱ，Ⅱ~Ⅲ，Ⅲ~Ⅳ，分别称为“花芽诱导期”、“花芽的发端期”和“花芽形态建成期”，其推断理由如下：1)Ⅱ、Ⅲ期竹子开花率分别高达66%和77%，表明Ⅱ、Ⅲ期竹子均朝着开花方向发育的，确实处于花芽分化时期，而且按分化时间顺序，Ⅲ期比Ⅱ期处于更高的花芽分化程度，因为Ⅲ期竹子开花率比Ⅱ期更高。同时并非所有的挂牌Ⅱ、Ⅲ期竹子都开花，表明竹子叶子生长状况和开花关系复杂，并非简单的对应关系。2)激素类动态变化。Ⅰ~Ⅱ，Ⅱ~Ⅲ，Ⅲ~Ⅳ3个时期，特别前2个时期iPA、Zr、GA₃、IAA和ABA激素含量动态变化和所起作用与花芽分化各时期相吻合。3)C/N变化符合花芽分化期的变化特征，即一般认为成花诱导期主要由激素调控，C/N变化不明显，而花芽发端期C/N比急剧升高(另文发表)。

尽管无法采用直接办法确立竹子花芽分化期，但本研究运用简洁办法证明了竹子花芽分化期同其他植物一样，存在3个时期，即“花芽诱导期”、“花芽的发端期”和“花芽形态建成期”，而且竹子的花芽分化期可根据竹叶的形态、颜色等生长状况判断划分，证明了依据竹叶生长状况预测开花的生产实践经验，为深入开展竹子开花研究打下了一个很好的基础，为在生产中预防竹子开花和竹子开花后更新复壮提供了理论依据。

3.2 竹子开花与内源激素变化调控的关系

花芽分化内源激素平衡学说认为CTK对花芽的分化有显著的促进作用，是花芽分化的关键。iPA在叶片内有一个明显的积累过程，认为正是由于iPA含量的急增触动竹子花芽分化的程序，导致花芽分化的开始。内源激素对花芽分化的影响并不完全取决于两类激素的绝对含量，而是这两类激素的相对含量，即比值。许多研究表明木本植物花芽生理生化分化是由Zr/GA₃比值所触动，其Zr/GA₃比值升到一定水平后，成花诱导期即启始(孙文全，1988；张建铭，1999)。研究发现竹子“成花诱导期”iPA/ABA、iPA/GA₃同时达到最高值，而且iPA/ABA比iPA/GA₃比值大、增幅强，表明竹子“成花诱导期”主要是iPA/ABA、iPA/GA₃2个比值系统调控，而且iPA/ABA比iPA/GA₃作用更强，即ABA比GA₃抑花作用更强。表明竹子花芽生理生化分化与一般木本植物有3个显著不同特点：一是促进花芽生理生化分化CTK种类。一般认为促进花芽分化CTK主要是Zr，但本研究表明：促进竹子花芽分化主要是iPA起关键作用，而Zr基本没有参与；二GA₃、IAA和ABA对花芽生理生化分化作用。一般认为GA₃是抑花激素，ABA促花激素，IAA促花抑花作用随不同物种和同一物种不同生长发育阶段而异(韩守金，2003; 潘瑞炽等，1995)。本研究表明GA₃和ABA一样，在花芽生理生化分化期是抑花激素，在花芽形态建成期则是促花激素；而IAA在整个花芽生理生化和形态分化期均为促花激素。因此判别激素是促花激素或抑花激素要看其对花芽分化的各个时期作用而定，而不应该泛泛而谈，因为其促花或抑花作用不同花芽分化时期可能是不同的。三是促花激素/抑花激素比值调控花芽分化。一般木本植物花芽生理生化分化不是由单个激素调节，而是由促花激素/抑花激素比值调控，其中最普遍最有效的是Zr/GA₃比值。本研究表明竹子花芽分化触动调控不是通过Zr/GA₃而是通过iPA/ABA、iPA/GA₃2个比值系统进行的，而且iPA/ABA比iPA/GA₃作用更强。iPA/ABA、iPA/GA₃比值变化系统在调控碳水化合物和氮代谢促进营养生长向生殖生长转变中起着重要作用。

所有成功诱导竹子试管开花的报道中植物生长调节物质的种类和比例起关键作用，其中认为BA(6-苄基腺嘌呤)和BAP(6-苄氨基嘌呤)是诱导竹子试管开花最重要的几种植物生长调节物质中的2种(Chapman，1997；Nadganda et al., 1997；Gielis et al., 1999)。张光楚等(2000)认为培养基中高浓度的CTK易引起竹子花芽分化。这表明竹子开花中激素特别CTK的重要性。一般认为只有竹子生长到一定年龄后，即达到性成熟阶段后，才能开花，幼竹一般是不开花的。但成功诱导竹子开花的9种竹子的外植体均处于幼龄阶段，或是幼苗的胚芽鞘切断，或是体细胞胚(张光楚等，2000；Chapman，1997; Nadganda et al., 1997；Gielis et al., 1999)。表明处于性未成熟幼竹不能开花主要是其内部激素水平和种类还未达到开花所需的临界水平，无法触动开花基因；而竹子到达性成熟阶段后，它产生的激素水平到达开花所需的临界水平，触动开花基因从而开花。因此竹子开花关键是看是否具有合适的激素种类、比例和浓度来触动其开花基因，表明竹子开花是通过激素启动竹子开花基因来调控其开花，激素对竹子开花控制非常重要。

在竹业生产实践上，往往能看到新竹开花，早竹栽培中甚至有先花后叶的现象。究其原因是因为这类开花的新竹往往是与其有同一地下鞭的竹子去年或以前已开过花，因此，此类地下鞭各类激素临界平衡已使竹子处于开花状态，使同一鞭上的新竹也受这一临界激素平衡控制，从这一鞭上生长的新竹往往更易开花。卢炯林(1982)对桂竹开花的研究表明开花竹残竹鞭上萌发出许多纤弱竹株，这种竹株常在当年开花枯败，而在更新竹鞭上萌出的竹株，仅少量开花且后期不开花，这表明更新鞭上的新竹不受这一开花激素临界控制，恢复到原来状态。

3.3 竹子花芽分化中竹叶和竹鞭的作用和关系

从竹叶iPA和Zr浓度远高于竹鞭，特别是“花芽诱导期”iPA高10多倍的事实表明竹叶中高浓度CTK来自竹叶，而非来自竹鞭。生长的叶子或发育的种子也是CTK合成的部位，叶内形成的CTK较少转移到其他器官(武维华，2003)。花芽分化诱导启动是植物感受信号激活司花基因产生激素，然后通过激素调控进行的一系列生理生化反应(赵大中等，1999)。表明竹子花芽分化可能是叶中产生积累的高浓度iPA触动花芽分化程序所致，亦即感受开花信号启动开花程序的器官是竹叶，而不是竹鞭。至于信号是来自外界环境还是内部竹鞭？与竹鞭特别是老竹鞭及土壤有何关系？有待进一步研究。