橙花瑞香的繁殖特性研究

瑞香属植物具有重要的药用和观赏价值,在中国资源丰富,但自然条件下低坐果率限制了该属植物的进一步开发和利用。该研究以橙花瑞香为对象,通过对其有性繁殖及传粉特性的研究,探索其自然坐果率低的原因,内容包括花部特征的测量分析,MTT染色法测定花粉活性,联苯胺-过氧化氢法测定柱头可授性,扫描电镜观察柱头、花粉的形态,传粉者观察,通过花粉胚珠比(P/O)和人工授粉实验推测橙花瑞香的繁育系统类型。结果表明:橙花瑞香的花部结构特殊,管状小花,花药两轮,雌雄蕊分离。花开后的花粉具有活性,柱头具有可授性,扫描电镜下,柱头和花粉的结构没有发育异常,且柱头上有花粉落置。橙花瑞香的传粉者主要是夜间访花的蛾类,访花频率低。P/O及人工授粉实验表明橙花瑞香的繁育系统为专性异交。橙花瑞香的坐果率非常低,自然坐果率为1.4%,人工异花授粉为23.3%,低坐果率可能是受其开花量大、异花花粉限制、资源限制以及花部结构等因素的影响。     

宁夏枸杞的花粉呈现式样及交配系统研究北大核心CSCD

被子植物的花回馈、雌雄蕊时空分离特征和花粉呈现式样等花部特征及传粉者效率会影响雄性适合度和有性繁殖过程。宁夏枸杞(Lycium barbarum)是中国宁夏、新疆、内蒙等干旱和半干旱地区分布的特有种。该研究对新疆喀什地区宁夏枸杞自然种群的花部综合征、花粉呈现式样、花回馈、传粉者行为与交配方式的关系进行观察及统计分析,以探讨其花粉逐步呈现的适应性及其在提高雌雄繁殖过程中的意义。结果表明:(1)宁夏枸杞的单花寿命为(4.07±0.15) d,而雄性持续时间(0.07±0.01 d)比雌性持续时间短(4±0.01 d);花寿命内雌蕊长度比雄蕊长,属柱头探出式异位类型;花粉呈现式样为不完全逐步呈现。(2)花寿命不同阶段花回馈间存在显著差异。(3)意大利蜜蜂(Apis mellifera)、熊蜂(Bombus sp.)、食蚜蝇(Syrphidae sp.)是宁夏枸杞在自然居群的主要访花者,其中熊蜂和食蚜蝇是主要传粉者,但传粉者效率低,属于高移出低沉积类型。(4)宁夏枸杞的花粉胚珠比(2 448.11±448.32)及授粉实验结果均表现出兼性异交特征;自发自交及人工自花授粉花的座果率及结籽率很低,属于自交不亲和类型;自然传粉花的座果率及结籽率比人工去雄异花低,存在其较高的花粉限制(40.71%)。研究发现,宁夏枸杞花部综合征表现出雌雄异位和花粉不完全逐步呈现式样,这是避免雌雄功能及雄蕊各花药间的干扰、减少花粉同步移出及保障其雄性适合度的有效途径,但自然居群的传粉者种类限制、传粉效率低以及自交不亲性是导致宁夏枸杞花粉限制及降低雌性繁殖成功的主要原因。     

楸树的开花生物学及繁育系统研究

本文对楸树的开花习性进行观察记录,从花粉生活力、柱头可授性及套袋实验等方面对楸树的传粉机制进行研究。结果表明,楸树为典型的雌雄同花植物,花冠张开后,雌蕊柱头二裂开始张开,具有可授性,且张开120°时可授性最强;雌蕊柱头在张开期间具有较高生活力,花冠脱落后生活力开始下降,楸树单花花粉量大,可达9.4×106;楸树自交不亲和,不存在无融合生殖现象,且人工异花授粉坐果率高达94%。通过对楸树花器官的形态学及传粉的研究,为楸树的繁殖效率及其杂交育种研究奠定基础。     

荒漠孑遗植物裸果木的花部特征及繁育系统

裸果木是亚洲中部荒漠区少有的第三纪孑遗物种,也是构成石质荒漠植被群落的重要建群种之一,由于人为干扰,其自然种群处于不断衰退中。本文通过野外观察和人工授粉实验等方法,对裸果木的花部特征及繁育系统进行研究,对于揭示该物种生活史特征并探讨影响其生殖成功的因素及制定相应的保护和管理策略具有重要意义。结果表明:裸果木为两性花,花小,无花瓣,雄蕊10枚,外轮5枚雄蕊败育,胚珠1枚,开花盛期有少量花蜜并散发浓烈难闻气味,花粉活力和柱头可授性之间存在46 h的重叠期,且不完全雌性先熟,柱头和花药在多数花的单花花期结束时并未接触,因此,裸果木花主要表现为适应异花传粉的雌雄异位特征;花粉/胚珠比(P/O)为1371.67±236.21,异交系数(OCI)为3;不同花粉来源(自然授粉、自花授粉、同株异花和异株异花授粉)的花粉在柱头上均能萌发,但花粉管生长速度存在差异,同株异花授粉和异株异花授粉的花粉管生长速度较快,自花授粉的花粉管生长速度最慢且部分花粉管(43%)在到达子房时停止生长,并未到达胚珠;人工套袋实验的结果表明,裸果木不存在无融合生殖,自然结种子数低,自然授粉花的种子数远远低于人工异株异花授粉花,说明存在由于异花传粉者不足造成的传粉限制。裸果木部分雌性先熟和雌雄异位是两性花为避免雌雄功能重叠,促进异交而采取的一种花部机制,其繁育系统为兼性异交类型且需要传粉者,部分自交不亲和和传粉限制是影响该物种有性生殖成功的主要因素。     

新牧Ⅰ号杂花苜蓿异交机制与自花粉的生殖干扰

通过控制试验和荧光观测等手段对新牧Ⅰ号杂花苜蓿Medicago varia Martyn'Xinmu No.1'柱头可授期与最佳授粉时间、自花粉的堵塞效应、花粉萌发与花粉管生长状况等进行研究,结果显示:(1)苜蓿柱头可授期与单花寿命具高度的同步性,在单花开放的第1天授粉,传粉效率最高,结果率达65.170%±2.01%(P<0.01),为柱头的最佳授粉时期;在单花开放后第4天授粉,其结果率仍达34.25%±6.73%.(2)自花授粉比异花授粉有着较低的花粉萌发率和花粉管生长速度;清除柱头自花粉后再授异花粉,其结荚率/花序和英内种子粒数由原来的51.760%±5.37%和2.11±0.18粒,提高到72.31%±6.24%(P<0.01)和3.46±0.25粒(P<0.01),自花粉对柱头的堵塞效应非常明显.(3)在繁育系统中,苜蓿采取了雌雄异熟和自交不亲和两套机制来避免自交,但是由于其独特的花结构,即使雄蕊先熟,在保证苜蓿异交机制中也没有起到有效的作用,而其典型的自交不亲和系统,虽然保证了苜蓿较低的自交率,却无法避免自花粉的生殖干扰.     

新疆党参的花部综合征与次级花粉呈现

次级花粉呈现是植物提高花粉输出和接受的效率与准确性以及促进异交的一种繁殖策略.新疆党参(Codonopsis clematidea)具有典型的次级花粉呈现特性.本文采用野外观测、授粉实验与室内显微观测等方法,对该物种的花部综合征及其次级花粉呈现过程进行了详细观测,并对这些特征的适应意义进行了探讨.结果表明:新疆党参钟状下垂的蓝色花冠及黑黄色蜜腺,不仅避免了雨水冲刷雌雄蕊、稀释花蜜以及风移出花粉等不利影响,还增加了对传粉者的吸引,延长了花粉活力及柱头可授性持续时间.次级花粉呈现属于亚顶端花柱呈现者,呈现机制为沉积机制.该特性限制了单个传粉者带走的花粉量,延长了花粉呈现时间,使更多传粉者参与传粉过程,增加了雄性适合度.其雄性先熟及雌雄蕊空间位置变化,避免了雌雄功能干扰,为传粉者取食花蜜、输出花粉以及柱头接受异源花粉提供了通道和机会.其泛化传粉系统的主要传粉昆虫为林野熊蜂(Bombus silvarum)、草地熊蜂(B.paradoxus)和树长黄胡蜂(Dolichovespula sylvestris),其较长的单花花期(6 d左右),昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,以及较大的泌蜜量、较高的花蜜糖浓度和较长的泌蜜时间等特征,可提高传粉者的访花频率,增加成功传粉的机会和传粉效率.在气候多变的天山山区,该物种特殊的花部综合征和次级花粉呈现机制对提高其传粉效率并促进异交繁殖成功具有重要意义.     

宁夏枸杞传粉生态学初步研究

田间观察检测了宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)9个品系的开花物候、开花动态、花粉活力、柱头可授性及其繁育系统,并对花粉萌发、花粉管生长以及访花者的种类和访花行为进行了初步研究.结果表明,宁夏枸杞整个居群有长达5个月的花期,单花的花期仅为3～4 d,花粉活力可保持15 d左右,柱头可授性在72 h左右,雌雄生殖单位在持续时间上有较长的相遇期;花粉数量与胚珠比(P/O)为4 000左右,杂交指数(OCI)介于3或4,繁育系统为异交型,需要传粉者;荧光显微观察表明,参试的3个品系的花粉均能在柱头上萌发,2个有自交不亲和现象,其位置发生在花柱的上半部分和子房内.访花昆虫有17种,分属双翅目、膜翅目和鳞翅目,花的结构和开花式样适合以意大利蜜蜂和食蚜蝇为主的多种昆虫传粉.     

不同海拔圆叶天女花的传粉生物学研究

对国家Ⅱ级重点保护野生植物、准四川省特有植物和优先拯救保护的极小种群植物圆叶天女花[Oyama sinensis(Rehder et E.H.Wilson)N.H.Xia et C.Y.Wu]在不同海拔居群[P1(海拔1 758 m)、P2(海拔1 988 m)、P3(海拔2 181 m)和P4(海拔2 397 m)居群]的花部特征、花粉活力和柱头可授性进行了研究,并对其访花昆虫的种类和访花行为进行了观察。结果表明:P2和P3居群圆叶天女花的花朵直径、花被片长和花被片宽总体上显著(P0.05)大于P1和P4居群,而4个居群间花朵长的差异不显著(P0.05)。随着海拔升高,圆叶天女花在雄蕊和雌蕊投入上逐渐减少,其雄蕊、雌蕊、花粉和胚珠的数量以及花粉/胚珠比(P/O)总体上呈逐渐减小的趋势。高海拔居群(P3和P4居群)圆叶天女花的花粉活力和柱头可授性明显高于低海拔居群(P1和P2居群),雄蕊和雌蕊的寿命更长。熊蜂(Bombus ningpoensis)、花蚊子(Aedes albopictus)、中华蜜蜂(Apis cerana)、食蚜蝇(Syrphus sp.)和白粉蝶(Pieris rapae)为圆叶天女花的有效传粉昆虫,其中,主要访花昆虫熊蜂的访问高峰期为10:00—14:00。P2和P3居群圆叶天女花花朵的展示效果较好,访花昆虫种类较多(10~11种)。随着海拔升高,圆叶天女花访花昆虫的访问次数逐渐减少。研究结果显示:随着海拔升高,延长花粉和柱头的寿命为圆叶天女花提高传粉效率和增强适应性的有效策略。     

刺山柑雄全同株性系统的适应意义

对分布于新疆北部干旱荒漠区的刺山柑Capparisspinosa性系统进行了研究.结果表明:(1)该物种具有典型的雄全同株性系统.雄花和两性花的雄蕊均正常发育,且有长短之分;两性花的雌蕊发育正常,而雄花的雌蕊败育,只行使雄性功能.(2)居群间每天开放的雄花和两性花比率、两性花的长短雄蕊数及雄花短雄蕊的花丝与花药长等存在极显著差异(P<0.01),但花器官生物量没有显著差异(P>0.05).(3)单花花期为15-16 h,每天18:00时左右开始开放,有强烈的气味和花蜜产生.植株每天产生的雄花和两性花数是随机的,可形成短时的雄花与两性花异株,但居群内雄花数比两性花数多.(4)三个居群两性花的P/O值分别为1.57×104、1.65×104和1.71×104.居群内雄花和两性花的花粉数及长、短雄蕊花药的花粉数均无显著差异(P>0.05),居群间雄花和两性花的花粉数、两性花的胚珠数及P/O值差异也不显著(P>0.05).(5)各居群雄花和两性花长短雄蕊的花粉活力动态变化曲线相似,花粉寿命为18-20 h,两性花雌蕊柱头的可授期为16-18h.(6)访花昆虫为膜翅目Hymenoptera和鳞翅目Lepidoptera昆虫,3个居群共有7种访花昆虫,其活动受天气影响很大.(7)两性花不存在无融合生殖现象,授自花花粉、同株异花花粉和异株异花花粉后均可结实,属于混合交配系统.刺山柑的雄全同株性系统可能是在长期与荒漠环境相适应的过程中由遗传和环境共同作用的结果.雄花的出现不仅增加了花粉数和P/O值,提高了植株的雄性适合度,同时增加了花的数量、对传粉昆虫的吸引力以及两性花柱头接受异花花粉的机会,提高了异交率和雌性适合度,保障其在荒漠极端环境中繁殖成功.     

膏桐花粉活力与柱头可授性及其生殖特性研究

采用TTC法测定了膏桐花粉的活力和寿命,用联苯胺-过氧化氢法测定其柱头可授期,以套袋结果检测花粉活力与柱头可授性的变化,以研究柱头颜色变化与柱头可授性的关系以及开花式样对生殖成功的影响.结果表明:(1)膏桐雄花单花花期一般为2 d,花后0~9 h内花粉活力相对较高,24~33 h后花粉活力较低,48 h后花粉基本无活力.(2)膏桐雌花单花期为5~12 d,柱头可授性在花后1~4 d最强,5~8 d可授性开始逐渐降低,第9天基本失去可授性.(3)膏桐柱头表面无明显的渗出物,柱头的可授性与柱头颜色的变化相关,柱头绿色越多,柱头可授性越强;遇降雨时,少量雌花的花瓣展开而柱头仍呈球状,或者花瓣不展开而柱头先伸出,此时柱头可授性较差.(4)膏桐常表现为雄性先熟,尽管雌花数目较少,但开放速率较快,且集中在第3~5天开放,雌花开放完毕也仍有雄花未开放,为展开后的柱头留有较长时间等候昆虫传送花粉,为保障生殖成功提供了机会,但少数花序先开雌花,后开雄花,有支持异交而降低自交的倾向.