傳粉生物學特性研究范文

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摘要：

以烏蘭布和沙漠自然居群的野生大白刺為試驗材料，運用定位觀察、柱頭可授性、花粉/胚珠比率、雜交指數等指標的測定，研究野生大白刺傳粉生物學。結果表明：大白刺花粉活力呈現先升高后降低的趨勢，開花第3d，大白刺的花粉活力達到最大值75.24%；雄性不育花和可育花的柱頭在開花后第4～5d可授性均最強。大白刺的P/O值為173688.9，OCI指數≥4；大白刺在自然條件下能夠結實，但結實率不高；存在自花傳粉現象，有性生殖中異花傳粉起到主要作用，結實受到傳粉者限制；不存在無融合生殖現象。大白刺訪花昆蟲主要有9種類型，主要的傳粉昆蟲有東方蜜蜂、麗蠅。

關鍵詞：

大白刺；傳粉生物學；花粉活力；繁育系統

大白刺(NitrariaroborowskiiKom.)為蒺藜科白刺屬叢生灌木，集藥用、飼用、食用等多種功能于一體，具有防風、固沙、抗旱、耐鹽堿等生態效應。大白刺分布于內蒙古西部、寧夏、甘肅河西、新疆、青海各沙漠地區，生于湖盆邊緣、綠洲外圍沙地。大白刺株高0.5～1.5m，果酸甜適口，有沙櫻桃之稱，其果入藥可治胃病，豬吃大白刺果有催肥之效，枝、葉、果可作家畜飼料，枝條平鋪地面，積沙成丘，稱為白刺包，有時高達20余m，為優良的固沙植物[1]。目前，關于大白刺的研究多集中在大白刺的化學成分和資源利用，對其生態學特性、繁殖系統、傳粉習性等缺乏系統研究，影響了其種群繁殖與保護。本文通過實地調查，發現在烏蘭布和沙漠分布有較多的大白刺雄性不育植株，且與可育株混和生長。本試驗研究了大白刺的開花習性、繁育系統和傳粉特性，為大白刺的繁殖和保護提供理論依據，為白刺屬植物生物學研究提供技術支持。

1材料與方法

1.1材料以烏蘭布和沙漠大白刺自然居群中3年以上且處于花期的植株為試驗材料。

1.2方法

1.2.1開花物候期及開花習性觀察在大白刺進入花期后連續進行開花物候期觀察，記錄單朵花期、群體花期，并觀察大白刺的開花習性。

1.2.2花粉活力的測定花粉活力的測定采用離體萌發法[2]。從開花第1d～第10d，每天12∶00取新鮮花粉放在含培養液的凹載玻片上，于25℃下培養6h，置光學顯微鏡下觀察并計數，每制片觀測5個視野，統計視野中花粉總數及有活性花粉數，計算具活性花粉的百分比。花粉管長度長于花粉粒直徑視為有活性，花粉管長度短于花粉粒直徑或無花粉管視為無活性。有活性花粉百分比=花粉管長度長于花粉粒直徑花粉數/觀察花粉總數×100%

1.2.3柱頭可授性的測定采用聯苯胺-過氧化氫法，在盛花期的正午標記100朵幼花，以后每天正午采集柱頭放入含有聯苯胺-過氧化氫反應液(1%聯苯胺∶3%過氧化氫∶水=4∶11∶22，體積比)的血球計數板上[3]，測定其柱頭的可授性。

1.2.4單花花粉量、胚珠數和花粉/胚珠比率(P/O)的測定在野外隨機選取未開放的花蕾于FAA固定液中固定，帶回實驗室，取出花藥，并用1.0ml/L的鹽酸對花藥壁進行軟化后取出花粉，離心60s，吸取5μL花粉液于載玻片上，每個花藥重復10次，在光鏡下進行觀察并計數，計算出每朵花的平均花粉粒數。將每朵花的子房在體視顯微鏡下進行觀察，統計胚珠數。每朵花中的P/O比率=花藥中的花粉量/子房中的胚珠數。根據Cruden的指標：P/O比為2.7～5.4時，繁育系統為閉花受精；P/O比為18.1～39.0時，繁育系統為專性自交；P/O比為31.9～396.0時，繁育系統為兼性自交；P/O比為244.7～2588.0時，繁育系統為兼性異交；P/O比為2108.0～195525.0時，繁育系統為專性異交；P/O值的降低意味著近交程度的升高，P/O的升高意味著遠交程度的上升[4,5]。

1.2.5雜交指數(OCI)的估算采用Dafni標準標記5株植株，每株標記5朵花，測量花朵的直徑及開花行為。具體方法：(1)花朵直徑＜1mm，記為0；1～2mm記為1；2～6mm記為2；＞6mm記為3。(2)花藥開裂時間與柱頭可授粉期之間時間間隔，同時或雌蕊先熟記為0；雄蕊先熟記為1。(3)柱頭與花藥的空間位置，同一高度記為0；空間分離記為1。三者之和為OCI值。評判標準為：OCI=0時，繁育系統為閉花受精；OCI=1時，繁育系統為專性自交；OCI=2時，繁育系統為兼性自交；OCI=3時，繁育系統為自交親和，有時需要傳粉者；OCI=4時，繁育系統為部分異交，需要傳粉者[6]。

1.2.6傳粉結實程度的研究選取植株大小相對一致、花蕾為開放的植株進行隨機標記。雄性可育株的花枝15枝，平均分成3組，雄性不育株的花枝10枝，平均分成2組，進行5種處理：(1)雄性可育株，不去雄，不套袋，檢查自然情況下的結實狀況；(2)雄性可育株，不去雄，套袋，檢測是否自花授粉；(3)雄性可育株，去雄，不套袋，檢測異花授粉情況；(4)雄性不育株，不套袋，檢查不育株的異花授粉情況；(5)雄性不育株，套袋，檢測是否存在無融合生殖現象。果實成熟后考察各處理的果實數。結果率=結果數/處理花數×100%

1.2.7訪花昆蟲觀察2013年和2014年的5～6月進行訪花昆蟲的觀察，從8∶00～19∶00每0.5h觀察1次。

2結果與分析

2.1大白刺的開花習性大白刺花序頂生，蝎尾狀聚傘花序，一個花序的開花量在4～8朵內，花小，花瓣5，萼片5，雄蕊一般10～15，花有雄性可育與雄性不可育之分。不育花瓣比可育花瓣稍小，花期一般在5月底～7月初，單朵小花花期10d，花序花期15d左右，單棵植株花期30d左右，群體花期50d。花的開放順序是從植株上部至下部依次開展，從現蕾期到開花期需10d左右。大白刺花開放后可維持1～2d，隨后花瓣向下翻卷并萎蔫，花瓣在開花后3～4d時脫落，大白刺單朵花的開花進程為：花蕾長大-花瓣展開-開花散粉-花藥萎蔫-花瓣萎蔫-花瓣脫落。

2.2大白刺花粉活力與柱頭的可授性在光學顯微鏡下觀察大白刺的花粉萌發狀況，發現大白刺單朵花期內花粉活力變化呈先升高后降低的趨勢，開花第3d，大白刺的花粉活力達到最大值75.24%，第5d依然保持較高的活力，隨后逐漸下降。如表1所示，通過聯苯胺-過氧化氫法得出大白刺的雄性不育花和可育花的柱頭在開花第1d～第8d均具有活性，在開花后第4～5d兩者的柱頭可授性均最強，之后逐漸下降；雄性不育花和可育花柱頭的可授性差異不明顯。

2.3大白刺繁育繁殖特性研究

2.3.1花粉/胚珠比率(P/O)花粉/胚珠比為單花中的花粉數與胚珠的比值。根據統計結果計算，大白刺的P/O為173688.9，依據Cruden[9]標準，大白刺的繁育系統為專性異交。

2.3.2雜交指數(OCI)由表2可見，大白刺的OCI指數≥4，按Dafni等的標準，大白刺的繁育系統為異交，需要傳粉者。

2.3.3套袋、去雄等處理結實結果由表3可知，大白刺雄性可育株在自然條件下的結實率略高于雄性不育株，對雄性可育株不去雄套袋后的自花授粉結實率為19.92%，說明大白刺存在自花授粉現象；對雄性可育株去雄、不套袋后結實率為36.32%，則異花授粉結實率遠高于自花授粉結實率；對雄性不育株直接套袋后結實率為0。因此，結合花粉/胚珠比率、雜交指數和套袋去雄試驗，說明大白刺的繁育系統以異花授粉為主，不存在無融合生殖現象。

2.3.4訪花昆蟲的研究大白刺的大量散粉時間為9∶00～16∶00，大部分傳粉昆蟲的訪花高峰時段為9∶00～16∶00。經過觀察和鑒定，大白刺訪花昆蟲主要有9種類型，種群中主要的傳粉昆蟲有東方蜜蜂、麗蠅等，訪花頻率基本在1min內。

3討論

花粉活力會受到環境因素的影響，如濕度和溫度，低溫和低濕度的條件下，雙核花粉的花粉活力能保持較長時間，三核花粉則要求更高的濕度[7]。大白刺的花粉活力能夠在一定條件下保持9d左右，在第1d時不高，在第3d時達到最高，而后逐漸下降，有關大白刺花粉活力與溫、濕度的關系還有待于進一步的探索。柱頭可授期的掌控至關重要，它對傳粉的成功與否起著重要作用[8]。柱頭可授期與植物的種類有很大關系，沙芥柱頭可授期為開花前2d至開花后4d，開花后的24～48h柱頭的可授性達到最優[9]。大白刺的雄性不育株和可育株柱頭可授性均能保持8d左右，并且都在開花3～5d柱頭可授性最強。大白刺屬異花傳粉類型，且更傾向于異交結實，但是同株異花的自交也具有親和力。大白刺為荒漠植被的種群優勝者和頂級群落建設者，具有良好的耐干旱、鹽堿和水土保持能力，為荒漠區生態系統的穩定性發揮著積極的作用。大白刺群落對改善荒漠地區生態環境具有重要的現實意義。

參考文獻：

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[3]王潔,楊志玲,楊旭.瀕危植物繁育系統研究進展[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2011,39(9):207-213.

[4]李建平,李茂海,楊桂華等.大豆不育系傳粉昆蟲及傳粉技術研究[J].吉林農業科學,2002,27(Z1):4-6.

[5]楊利平,高亦珂.10種百合屬植物的傳粉生物學[J].植物研究,1998,18(1):63-67.

[6]王仲禮,田國偉.短柄五加開花及傳粉生物學研究[J].生物多樣性,1997,5(4):251-256.

[7]王仲禮,劉林德,田國偉等.短柄五加開花及傳粉生物學研究[J].生物多樣性,1997,5(4):251-256.

[8]方炎明,樊汝汶.植物生殖生態學[M].濟南:山東大學出版社,1996.

[9]王仲禮,田國偉.短柄五加開花及傳粉生物學研究[J].生物多樣性,1997,5(4):251-256。

作者：胡云 趙淑文 燕玲 單位：內蒙古農業大學 職業技術學院 內蒙古農業大學 生態環境學院