西藏野生光核桃花的多樣性研究

摘 要：通過(guò)電鏡掃描觀測(cè)了5個(gè)西藏野生光核桃的花粉形態(tài)，其中4個(gè)花瓣變異材料的花粉具有明顯的形態(tài)多樣性，5個(gè)材料的花粉紋飾都具有原始性。并且對(duì)光核桃花的特征、花粉育性、授粉方式、顏色等進(jìn)行了觀測(cè)，結(jié)果表明，西藏光核桃有約1/4的花為雄性不育；花瓣、花藥、花粉的顏色與高原的環(huán)境高度適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：光核桃；花粉形態(tài)；超微結(jié)構(gòu)；花的形態(tài)

中圖分類(lèi)號(hào) S664.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）01-12-04

花粉形態(tài)是植物總體性狀中較為重要的一部分，在進(jìn)化上屬于較為保守的性狀，可作為鑒定種或品種的重要依據(jù)之一[1-2]。研究花粉的特征可以為品種起源、演化及種間親緣關(guān)系提供孢粉學(xué)證據(jù)，為新品種選育提供一定的參考，眾多學(xué)者如過(guò)國(guó)南[3]、汪祖華[4]等都對(duì)其進(jìn)行了研究。本研究擬從資源評(píng)價(jià)的角度，對(duì)西藏光核桃桃花的多樣性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料為西藏野生光核桃資源?？疾斓攸c(diǎn)包括西藏自治區(qū)拉薩市、林芝地區(qū)和昌都地區(qū)。

1.2 方法 于2010-2014年3～4月光核桃花期進(jìn)行隨機(jī)調(diào)查、取樣和拍照，用GPS記錄相關(guān)軌跡、經(jīng)緯度和海拔高度等指標(biāo)。

1.2.1 花粉采集和處理 對(duì)野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的花瓣數(shù)量明顯變異的7個(gè)材料收集了其中的4個(gè)花粉樣品，另取1個(gè)典型光核桃花粉，一共5個(gè)測(cè)試樣品進(jìn)行了電鏡掃描觀測(cè)。參考曾秀麗[5]等的方法：從野外即將開(kāi)放的花蕾上取下花藥，收集干燥散開(kāi)的花粉，密封貯于硅膠中4℃保存。常規(guī)掃描電鏡制樣，噴金鍍膜后，在AMRAY-1000B掃描電鏡下觀察。觀察時(shí)選取有代表性的視野，分別在500×、1 800×、2 000×、5 000×下觀察群體、個(gè)體形態(tài)、極面觀和局部的紋飾，并顯微照相。隨機(jī)選取20～25粒花粉分別測(cè)量其花粉極軸大小、花粉赤軸大小、萌發(fā)溝長(zhǎng)、萌發(fā)溝寬、脊寬和條洼寬，計(jì)算其平均值。同時(shí)統(tǒng)計(jì)100粒花粉，調(diào)查花粉的畸形率。

1.2.2 花的形態(tài)特征 參考王力榮等[6]方法對(duì)桃花的形態(tài)特征進(jìn)行描述和評(píng)價(jià)。

1.2.2.1 花型 采集花藥剛開(kāi)裂的花10朵為樣本，與花型模式圖進(jìn)行比對(duì)。結(jié)合對(duì)比參照品種，分別記為鈴型、薔薇型和菊花型。

1.2.2.2 花瓣類(lèi)型 以花型采集的材料為樣本，采用目測(cè)法，觀察花瓣的瓣數(shù)和花輪數(shù)，不足兩輪者為單瓣，對(duì)比模式圖，結(jié)合對(duì)比參照品種，分為單瓣、復(fù)瓣和重瓣。

1.2.2.3 花瓣顏色 以花型采集的材料為樣本，采用目測(cè)法，與標(biāo)準(zhǔn)色卡的顏色進(jìn)行比對(duì)，或?qū)Ρ葏⒄掌贩N。分為白、粉紅、紅、雜色。

1.2.2.4 雌雄蕊高度比 以花型采集的材料為樣本，采用目測(cè)法，觀察雌蕊和雄蕊的高度，分為低（雌蕊高度低于雄蕊高度）、等（雌蕊高度等于雄蕊高度）和高（雌蕊高度高于雄蕊高度）。

1.2.2.5 花粉育性 以花型采集的材料為樣本，將手指在花朵的雄蕊上捻一下，手指上附有花粉即為花粉可育，反之即為不稔，分為不稔和可育。

1.2.2.6 萼筒內(nèi)壁顏色 以花型采集的材料為樣本，剝開(kāi)萼筒觀察顏色，結(jié)合對(duì)比參照品種，分為綠黃、橙黃等色。

1.2.2.7 花藥顏色 取花朵剛剛開(kāi)放，花藥尚未開(kāi)裂的花10朵，采用目測(cè)法，觀察花藥的顏色，結(jié)合對(duì)比參照品種，分為白、黃、淺褐和橘紅。上述沒(méi)有列出的其他花藥顏色，另外給予詳細(xì)的描述和說(shuō)明。

2 結(jié)果與分析

2.1 花粉形態(tài) 從表1可見(jiàn)，4號(hào)花粉的極軸大小、花粉赤軸大小、萌發(fā)溝長(zhǎng)、萌發(fā)溝寬、脊寬和條洼寬均顯著小于其余3個(gè)變異材料。從電鏡掃描結(jié)果可見(jiàn)（見(jiàn)圖1～5），5個(gè)不同材料的光核桃花粉粒的形態(tài)為長(zhǎng)圓球形，花粉外壁呈簡(jiǎn)單的平行直紋紋飾，沒(méi)有穿孔現(xiàn)象；各試驗(yàn)材料均有不同數(shù)量的花粉形態(tài)畸形（如圖版5）?；ǚ鄣募y飾猶以4號(hào)材料比較短而曲。但各材料之間也有明顯的差異，1號(hào)花粉整體長(zhǎng)圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（21/105）20%，花粉整體較好。2號(hào)，花粉整體長(zhǎng)圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（22/117）11.8%，花粉整體較好。3號(hào)，花粉整體長(zhǎng)圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（19/102）18.7%，花粉整體較好，均勻。4號(hào)，花粉整體長(zhǎng)圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（51/127）40.2%，花粉形狀特殊，花粉質(zhì)量較差。以上5個(gè)材料的花粉均可育。造成本研究中光核桃不同材料花粉形態(tài)的多態(tài)性可能原因還不確定，但從表現(xiàn)出花瓣數(shù)量的變異情況來(lái)看，可能說(shuō)明此幾個(gè)研究材料處在不同的進(jìn)化階段，而光核桃地處高原環(huán)境，UV-B尤其能影響植物個(gè)體花瓣的進(jìn)化歷程；環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)條件是否也影響到其中4個(gè)變異材料的形態(tài)特征，還需做進(jìn)一步的形態(tài)學(xué)、孢粉學(xué)和分子生物學(xué)上的研究。探討光核桃在花瓣數(shù)量進(jìn)化或變異的機(jī)制將為光核桃觀賞桃的育種和進(jìn)化提供參考。

2.2 花的形態(tài)特征

2.2.1 花型 隨機(jī)觀察記載了35個(gè)不同光核桃的花型，其中鈴型4個(gè)，占11.42%，薔薇型31個(gè)，占80.58%，可能表明光核桃的花以薔薇型為主。另外有少量材料的花型類(lèi)似于梅花型。

2.2.2 花瓣類(lèi)型 通過(guò)目測(cè)觀察了花瓣的瓣數(shù)和花輪數(shù)，共記載樣本222個(gè)，其中單瓣215個(gè)，約為96.85%；復(fù)瓣和重瓣7個(gè)，約為3.15%。多次的野外調(diào)查表明，光核桃在自然狀態(tài)下有少量復(fù)瓣和重瓣的變異。

2.2.3 花瓣顏色 野外共隨機(jī)調(diào)查記載了57個(gè)樣本，分別為白45.61%（26）、粉紅43.86%（25）、紅1.75%（1）、雜色8.78%（3）。說(shuō)明在沒(méi)有人為選擇和干擾下，西藏光核桃的色系以白色和粉紅為主，整體顏色較淺，紅色為稀有顏色。

2.2.4 雌雄蕊高度比 雌雄蕊高度說(shuō)明材料傳粉和授粉的不同類(lèi)型，共隨機(jī)觀測(cè)記載了79個(gè)樣本，分別為低31.65%（25）、等10.13%（8）和高58.22%（46）?？赡鼙砻髟谇嗖馗咴?，50%以上的光核桃可以通過(guò)風(fēng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離花粉傳播，而約1/3的光核桃可以通過(guò)昆蟲(chóng)為媒介進(jìn)行傳粉，另有10%是介于二者之間?？赡芘c高原上早春風(fēng)大，傳粉昆蟲(chóng)總體數(shù)量不多有關(guān)。

2.2.5 花粉育性 本次觀測(cè)共記載了223個(gè)樣本，分別為不稔19.73%（44）和可育80.27%（179）。表明約有1/4的光核桃自身沒(méi)有花粉或花粉很少。另外，在野外還發(fā)現(xiàn)了一株雌性不育即雌蕊不發(fā)育的材料。

2.2.6 萼筒內(nèi)壁顏色 共觀測(cè)記載了59個(gè)樣本，分別為綠黃55.93%（33）、橙黃40.07%（26）。在栽培桃中，萼筒內(nèi)壁顏色一般與果肉顏色有一定的相關(guān)性，前者果肉顏色較淺，后者較深。據(jù)此可以推斷野生光核桃50%以上果肉為白色，對(duì)果實(shí)果肉顏色的分析表明光核桃的果肉顏色以白色和黃色為主，綠色和紅色極少，（果實(shí)分析中白肉、黃肉、綠肉、紅色的比率分別為：67.4%、3.4%、25.8%和3.4%）。但由于野外材料的選取不好控制，另一方面沒(méi)有進(jìn)行定點(diǎn)的記載和觀察，還沒(méi)有可靠的證據(jù)表明光核桃果實(shí)和栽培桃一樣有類(lèi)似的相關(guān)性。

2.2.7 花藥顏色 采用目測(cè)的方法觀察了65個(gè)樣本的花藥顏色，分別為白27.69%（18）、黃55.38%（36）和橘紅16.93%（11），說(shuō)明西藏光核桃花藥約80%顏色較深?；ㄋ幇咨亩鄶?shù)屬于沒(méi)有花粉或者雄性不育的材料，此比例和觀察到的花粉的育性較一致。

3 討論

3.1 花粉 花粉是植物較為保守的器官之一，光核桃花粉的形態(tài)簡(jiǎn)單，花粉的外壁紋飾為簡(jiǎn)單的平行狀條紋，又一次證明光核桃的原始性[7]?；ǚ鄣膾呙杞Y(jié)果的種內(nèi)存在變異，花粉形態(tài)也存在不同居群的地理變異現(xiàn)象，可能與環(huán)境因素造成的變異的有關(guān)。在長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中，在各種因素的作用下也有了花粉形態(tài)樣的多樣性，特別是初步結(jié)合花瓣數(shù)量變異而采集的花粉其形態(tài)有了明顯的多樣性，此不同在進(jìn)化過(guò)程中的機(jī)制、階段或者是否是形成新材料的前奏？是環(huán)境影響還是穩(wěn)定的變異還不得而知，今后將對(duì)此進(jìn)行深入的研究。

3.2 花的特征 對(duì)野生光核桃花的特征目前的結(jié)果還不能解釋與之相關(guān)的現(xiàn)象?；ò陻?shù)量、花粉熱癥以及育性之間的關(guān)系，值得進(jìn)一步探索。重瓣似乎是更進(jìn)化的類(lèi)型，自然界中具有復(fù)雜裝飾性的花瓣似乎更有利于吸引昆蟲(chóng)授粉，顏色較深的花藥是否對(duì)昆蟲(chóng)的活動(dòng)具有相當(dāng)?shù)奈Γ啃挛魈m學(xué)者在花粉研究過(guò)程中指出，黃色花粉對(duì)UV-b具有一定的防輻射作用，而UV-b是造成基因變異的主要因素，這可以解釋熱帶地區(qū)、高山地區(qū)具有豐富生物多樣性的原因?？臻g異質(zhì)性較好的不同地理居群中，可能變異現(xiàn)象更明顯。

野生植物一般育性會(huì)比較高，為何青藏高原的光核桃有如此大比例的雄性不育材料還不得而知。通常植物散發(fā)花粉是為繁衍后代的一種有效手段，但植物開(kāi)花、散發(fā)花粉會(huì)消耗大量能量或者營(yíng)養(yǎng)，雄性不育是否是為了適應(yīng)高原嚴(yán)酷的環(huán)境而節(jié)約能量還不得而知。結(jié)合雌雄蕊高度的變化，50%以上的光核桃雌蕊高于雄蕊，可能說(shuō)明即使大量光核桃沒(méi)有花粉也可以接受風(fēng)媒的花粉達(dá)到結(jié)實(shí)產(chǎn)生種子的目的；而且不同植株之間的異花授粉也增加了光核桃后代變異的可能，因此也表現(xiàn)出在自然群體中居群之間和居群內(nèi)部遺傳豐富的遺傳多樣性[8]。西藏野生的光核桃可能有一套適應(yīng)高原環(huán)境的育性機(jī)制，因而才可能長(zhǎng)期在青藏高原不同的生態(tài)類(lèi)型適應(yīng)、生存并變異。

參考文獻(xiàn)

[1]宗學(xué)普，段玉春.光核桃的分布及類(lèi)型初探.西藏作物品種資源考察文集[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1987：184-185.

[2]J W Walker.原始被子植物花粉外壁進(jìn)化的意義.中國(guó)科學(xué)院植物研究所古植物研究室孢粉組譯：孢粉學(xué)譯叢：第一集[M].北京：科學(xué)出版社，1980：91-134.

[3]過(guò)國(guó)南，王力榮，閻振立，等.利用花粉粒形態(tài)分析法研究桃種質(zhì)資源的進(jìn)化關(guān)系[J].果樹(shù)學(xué)報(bào)，2006，23（5）：664-669.

[4]汪祖華，周建濤.桃種質(zhì)的親緣關(guān)系研究——化分形態(tài)分析[J].園藝學(xué)報(bào)，1990，17（3）：161-108.

[5]曾秀麗等.部分牡丹花粉超微結(jié)構(gòu)的研究初報(bào)[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）：466-470.

[6]王力榮，朱更瑞.桃種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[7]俞明亮，馬瑞娟，許建蘭，等.桃種間親緣關(guān)系的SSR鑒定[J].果樹(shù)學(xué)報(bào)，2004，21（2）：106-11.

[8]譚江平，曾秀麗，廖明安.西藏光核桃自然居群遺傳多樣性的SRAP分析[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（6）：213-220.

（責(zé)編：張宏民）