黃蜀葵開花結(jié)實生物學(xué)研究

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(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院 ， 吉林 延吉 133002)

黃蜀葵[Abelmoschusmanihot(L.)Medic.]為錦葵科秋葵屬藥用植物和園林觀賞植物。

黃蜀葵全身都是寶，其莖皮纖維可替代麻和制造人造棉，根含有粘液質(zhì)，淀粉和糖類；種子、根和花入藥，具有清熱解毒、涼血、消腫等功效[2-3]。民間發(fā)現(xiàn)，長期飲用新鮮花朵的水煎液，對治療老年人高血脂、高血壓有一定療效[5]。黃蜀葵的花大，淡黃色，花瓣內(nèi)部基部紫色，具有較高的觀賞價值[5]。目前黃蜀葵的主要研究集中在成分分析[4-7]和藥理研究方面[8-13]，有關(guān)黃蜀葵生殖生物學(xué)系統(tǒng)研究未見報道，鑒于此，對黃蜀葵植物花部特征、花粉活力、柱頭可授性等生殖生物學(xué)特征進(jìn)行了觀察和測定，以期為黃蜀葵的人工馴化栽培、種質(zhì)研究提供植物生物學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)與實驗材料

試驗于2014年7—8月在延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝園林系大田進(jìn)行。實驗材料為黃蜀葵，為種植在田間的黃蜀葵植株。

1.2 方 法

1.2.1每植株開花時間和每1朵花開放時間：每植株開花時間為從第1朵花開花時期一直到最后1朵花開放時間。

1.2.2每棵植株上的開花數(shù)：在每植株最后1朵花開放時期調(diào)查每棵植株上的開花數(shù)。

1.2.3每朵花內(nèi)花藥的數(shù)量及花藥開裂的順序：在花瓣即將要展開時用手或鑷子把花瓣去掉后調(diào)查花朵內(nèi)花藥的數(shù)量。調(diào)查不同植株上的10朵花。在已經(jīng)開放的花朵中觀察花藥開裂的順序。

1.2.4花器形態(tài)調(diào)查：觀察開花盛期(花瓣完全展開)的10朵花。測量花瓣的直徑、花瓣的長度、柱頭橫徑、柱頭數(shù)量等。

表1 黃蜀葵花部特征(單位：cm)

編號花瓣長度，顏色花朵直徑5個柱頭總直徑，顏色花柱長度17．8，淡黃12．30．60，紫紅色2．028．5，淡黃16．00．60，紫紅色2．238．0，淡黃17．00．65，紫紅色2．248．0，淡黃18．80．60，紫紅色2．2510．8，淡黃18．00．60，紫紅色2．3610．0，淡黃18．50．70，紫紅色2．0710．3，淡黃19．50．60，紫紅色2．4810．8，淡黃20．00．75，紫紅色2．3910．6，淡黃16．00．60，紫紅色2．31010．2，淡黃14．50．65，紫紅色2．0平均值9．5±1．263217．06±2．31090．635±0．05292．19±0．1449

1.2.5花粉量調(diào)查與花粉粒形態(tài)：取開花初期的花藥(花藥未開裂)，放在載玻片上，用鑷子輕輕擠破花藥，用水稀釋，盡量把花粉從花藥壁分離出來。蓋上蓋玻片，在顯微鏡下計數(shù)，重復(fù)計數(shù)5次。調(diào)查10個花藥的花粉量取平均值。采用石蠟切片法觀察測定了花粉粒形態(tài)與大小。

1.2.6花粉/胚珠比率(P/O)測定：在開花初期取子房，把子房壁去掉后調(diào)查里面胚珠的數(shù)量。調(diào)查10朵?；ǚ哿砍吓咧閿?shù)量就是花粉-胚珠比。最后計算P/O值。按Cruden的標(biāo)準(zhǔn)，P/O為2.7～5.4時，其繁育系統(tǒng)為閉花受精；P/O 18.1～39.0時，繁育系統(tǒng)為專性自交；P/O為31.9～396.0時，繁育系統(tǒng)為兼性自交；P/O為244.7～2 588.0時，繁育系統(tǒng)為兼性異交；P/O為2 108.0～195 525.0時，繁育系統(tǒng)為專性異交[14-15]。

1.2.7柱頭可授性測定：根據(jù)黃蜀葵的開花特性，將其劃分為4個時期，即將開放時期(花瓣還沒打開，花藥沒開裂)、開花初期(花瓣剛打開)、開花盛期(花瓣完全展開)、開花末期(花瓣萎蔫)。取這4個時期的花朵內(nèi)柱頭，放在載玻片上，滴加聯(lián)苯胺-過氧化氫溶液，檢測柱頭可授性。若柱頭具有可授性，柱頭周圍的反映液呈現(xiàn)藍(lán)色并有大量氣泡出現(xiàn)，根據(jù)氣泡的多少可確定可授性的強(qiáng)弱[16]。

1.2.8花粉生活力測定：將1.2.7劃分的4個開花時期花粉進(jìn)行生活力測定，采用TTC法染色。先取新鮮花藥置于載玻片上，用鑷子輕輕擠破后滴1滴TTC溶液，再用鑷子疏散花粉后蓋上蓋玻片，置于溫臺上，溫度在30 ℃左右，5 min后顯微鏡下觀察花粉的染色情況。染紅色的為活力高，染淺粉色為活力一般，未染色的為無活力[17]?；ǚ刍盍?%)=(紅色花粉數(shù)+淺粉色花粉數(shù))/總花粉數(shù)×100%[17]。

1.2.9結(jié)實率測定：對黃蜀葵植株不進(jìn)行任何處理的情況下測定結(jié)實率。結(jié)實率(%)=果實成熟后內(nèi)部成熟種子數(shù)/子房內(nèi)胚珠數(shù)×100%。10個觀察值的平均值。

2 結(jié)果與分析

黃蜀葵花為兩性花，花單生于葉腋，花由花梗、苞片，萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊構(gòu)成。

2.1 開花時間

每株開花時間為70 d左右，每朵開花時間為1 d左右。一般上午開放，下午萎蔫，最后花瓣掉落。

2.2 開花數(shù)

每株(調(diào)查10株)上的開花數(shù)為32、40、26、50、45、42、43、37、35、38朵不等，平均開花數(shù)為38.8±6.844 3朵。調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些植株分枝多，有些植株分枝少，分枝多開花就多(35～50朵)，分枝少開花就少(20～30朵)。

2.3 花藥數(shù)與花藥開裂順序

每朵花內(nèi)花藥的數(shù)量差異不大，調(diào)查10朵花花藥的數(shù)量為78、74、77、76、76、77、75、75、78、76不等，平均為76.2±1.316 5?；ㄋ庨_裂順序從上往下，說明花藥成熟順序由上而下。

2.4 花器形態(tài)調(diào)查

對于開花盛期的花朵進(jìn)行了花器形態(tài)調(diào)查，結(jié)果如表1。開花盛期花瓣顏色為淡黃色(圖版Ⅰ，1)，花瓣的長度為7.8～10.8 cm之間，開花時花朵的橫徑在12.3～20.00 cm之間，說明花特大。柱頭有5個，顏色為紫紅色，5個柱頭的總的直徑為0.6～0.75 cm之間?；ㄖ拈L度變化不大，在2.0～2.4 cm之間。處于不同時期的花朵在顏色大小上有一定的差異，如花瓣的顏色由最初的綠色慢慢轉(zhuǎn)變成淡綠、黃色至淡黃色，花瓣內(nèi)基部為紫色。雄蕊多數(shù)，花絲結(jié)合成圓筒狀，白色，為單體雄蕊。花藥由最初的綠色慢慢轉(zhuǎn)變成淡黃色、黃色，子房下位，5個子房室，每個子房室多個胚珠。柱頭5枚，由暗紫色轉(zhuǎn)變成紫紅色，5枚花柱開始緊湊，隨著花瓣的展開，5個柱頭也展開，最后向外彎曲(圖版Ⅰ，2)。

2.5 花粉量

每個花藥花粉的數(shù)量為106、90、81、71、95、98、91、77、92、101不等(圖版Ⅰ，3)，平均值為90.2±10.962 6。顯微鏡下觀察成熟花粉粒近似圓形，花粉粒直徑為107.25～114.5μm，表面有針刺狀(圖版Ⅰ，4)，成熟花粉粒屬2-細(xì)胞型花粉粒(圖版Ⅰ，5)。

注：①黃蜀葵花朵；②不同發(fā)育時期花內(nèi)部的雌雄蕊(從左到右依次為即將開放、開花初期、開花盛期、開花末期)；③花內(nèi)部的花藥；④成熟花粉粒(Bar=50 μm)；⑤雙核花粉粒(Bar=50 μm)；⑥子房內(nèi)胚珠；⑦果實開裂；⑧成熟種子。圖版Ⅰ

2.6 花粉/胚珠比

黃蜀葵花粉/胚珠比如表2，黃蜀葵一朵花內(nèi)平均總花粉數(shù)約為6 773.1±806.416 3，平均胚珠數(shù)81.6±6.801 9(圖版Ⅰ，6)，花粉/胚珠比約83.74±12.956 9。按照Cruden的標(biāo)準(zhǔn)，黃蜀葵的繁育系統(tǒng)屬于兼性自交類型。

表2 黃蜀葵花粉-胚珠比(P/O)

編號總花粉數(shù)/朵花胚珠數(shù)/花花粉?胚珠比180568693．67268408085．50361567878．92453969457．40572207991．39669927297．11758529065．02866887688．00968557789．031076768491．38平均值6773．1±806．416381．6±6．801983．74±12．9569

2.7 柱頭可授性測定

從表3可以看出，4個不同開花時期的柱頭都具有可授性，在開花初期可授性最強(qiáng)，開花盛期與開花末期次之，即將開放時期的柱頭最弱。

表3 不同花期黃蜀葵柱頭可授性

開花時期柱頭可授性即將開放﹢開花初期﹢﹢﹢開花盛期﹢﹢開花末期﹢﹢

注：“”具有可授性；“”具有較強(qiáng)可授性；“”具有強(qiáng)可授性。

2.8 花粉生活力測定

用TTC法來檢測了黃蜀葵花粉的生活力，從表4可看出，4個不同開花時期的花粉都具有一定的活力，即將開放時期的花粉中具有強(qiáng)活力的花粉占優(yōu)勢，開花初期的花粉中具有強(qiáng)活力和一般活力的花粉占優(yōu)勢，開花盛期與開花末期的花粉具有強(qiáng)活力的花粉少，具有一般活力的花粉占優(yōu)勢。從花粉生活力來看，即將開放與開花初期花粉的生活力無明顯差異。

2.9 結(jié)實率測定

果實成熟后種子數(shù)為56、47、74、66、55、67、53、63、53、71，平均數(shù)為60.5±8.922 5(圖版Ⅰ，7-8)，胚珠數(shù)86、80、78、94、79、72、90、76、77、84，平均數(shù)為81.6±6.801 9。因此，結(jié)實率為60.5/81.6×100%=74.14%。種子沒有休眠期，萌發(fā)率高。

表4 不同花期黃蜀葵花粉的活力

處理TTC染色法染紅色粉紅色未染色花粉活力(%)平均花粉生活力(%)即將開放333490．006210593．51263293．544314690．47372588．6391．23aA開花初期4013591．382628690．003535395．231520489．743814689．6691．20aA開花盛期015478．94024875．00322583．33018290．00317290．9083．63abAB開花末期011284．1609660．00014287．50016480．00019773．0876．95bB

注：a=0.05;A=0.01。

3 討論與結(jié)論

首次對黃蜀葵植物進(jìn)行生殖生物學(xué)研究，結(jié)果顯示：黃蜀葵植株地上部分生長旺盛，株高可達(dá)到2 m左右，多半部分植株分枝較多，持續(xù)開花，能產(chǎn)生大量的花、并且花特大。但單花開花時期短，1 d左右。黃蜀葵花為兩性花，都能正常產(chǎn)生花粉，花粉具有較高的生活力(90%左右)，能正常授粉、結(jié)果。

柱頭可授性是花朵成熟過程中的一個重要時期，它能在很大程度上影響傳粉率、傳粉成功率、開花不同階段的傳粉成功率等[18]。本試驗研究結(jié)果，雖然黃蜀葵植物單花開花時間短(1 d左右)，但柱頭可授性的持續(xù)時間相對較長，從即將開放到開花末期仍具有可授性。這些特征為異花授粉提供了可能。黃蜀葵在整個開花時期柱頭發(fā)生變化(圖版Ⅰ，2)，起初5個柱頭是緊湊的，隨著花的發(fā)育，柱頭往外延伸，翻轉(zhuǎn)，離花藥很近，這便于進(jìn)行自花受粉。

黃蜀葵植物的花粉/胚珠比為83.74±12.956 9。按照Cruden的標(biāo)準(zhǔn)，黃蜀葵的繁育系統(tǒng)屬于兼性自交類型。課題組曾對黃蜀葵花進(jìn)行套袋(花蕾期)初步試驗，后觀察到能結(jié)實，說明黃蜀葵能夠進(jìn)行自交，這與本研究測定繁育系統(tǒng)結(jié)果相符合。黃蜀葵也能進(jìn)行異花傳粉，這與花的形態(tài)結(jié)構(gòu)有一定的相關(guān)，如黃蜀葵的花大，柱頭及雄蕊外露，在開花期有昆蟲在花上。果實成熟后，開裂，種子為黑褐色，表面有毛。

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