鼓槌石斛開花習(xí)性與人工授粉對結(jié)實(shí)率的影響

高 燕， 姜 艷， 羅 凱， 姚 春， 周候光， 李澤生， 姚志軍， 肖利輝

(1.云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南瑞麗 678600；2.瑞麗金潤生物科技有限責(zé)任公司，云南瑞麗 678600)

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鼓槌石斛開花習(xí)性與人工授粉對結(jié)實(shí)率的影響

高 燕1,2， 姜 艷1*， 羅 凱1， 姚 春1， 周候光1， 李澤生1,2， 姚志軍1， 肖利輝2

(1.云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南瑞麗 678600；2.瑞麗金潤生物科技有限責(zé)任公司，云南瑞麗 678600)

[目的]研究鼓槌石斛開花習(xí)性及人工授粉對結(jié)實(shí)率的影響。[方法]對鼓槌石斛開花期、果實(shí)主要特征及種子進(jìn)行觀察，開展種內(nèi)人工授粉育種試驗(yàn)，采用培養(yǎng)基離體萌發(fā)法測定不同花期的花粉活力。[結(jié)果] 鼓槌石斛開花期為3月上旬～5月上旬，盛花期為3月下旬～4月下旬，從花芽萌發(fā)到完全開放需要36～40 d，鼓槌石斛不同唇瓣中心斑塊顏色有4種：分別為棕橘色(RHS 165B)、深黑紅色(RHS 187A)、深褐紅色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)；鼓槌石斛有活力花粉比例在花蕾期為32.6%，開花當(dāng)天為80.5%，開花15 d后為1.8%，直到花謝花粉仍有活力；于開花第2～3天進(jìn)行人工授粉，異叢異花授粉結(jié)實(shí)率達(dá)92.9%，同叢異花結(jié)實(shí)率為58.1%，同株異花結(jié)實(shí)率為41.2%，而自花授粉結(jié)實(shí)率為20.2%。[結(jié)論] 鼓槌石斛花粉在整個花期均有活力，通過種內(nèi)人工輔助授粉可大大提高鼓槌石斛的結(jié)實(shí)率。

鼓槌石斛；開花習(xí)性；人工授粉；結(jié)實(shí)率

鼓槌石斛(DendrobiumchrysotoxumLindl.)，又名金弓石斛，芭蕉果石斛，為蘭科石斛屬多年生附生草本植物，作為新興的石斛類藥材[1]，主要含有毛蘭素、毛蘭菲及鼓槌菲等抗腫瘤活性成分[2-3]。具有美容明目、生津益胃、安神補(bǔ)血、增強(qiáng)免疫力等功效[4-5]，是一種集食、藥、觀賞為一身的石斛種類，已列入2010年版《中國藥典》[6]。野生狀態(tài)的鼓槌石斛在自然環(huán)境條件下結(jié)實(shí)率低、萌發(fā)率更低，加之生態(tài)破壞與過度采挖，野生資源已瀕臨滅絕而成為稀缺觀藥植物[7]。由于鼓槌石斛種質(zhì)資源性狀上差異較多，花唇瓣的顏色及花朵大小差異性大，利用鼓槌石斛種質(zhì)之間優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)種內(nèi)雜交優(yōu)勢技術(shù)可加快創(chuàng)制育種研究。目前，鼓槌石斛新品種選育與質(zhì)量控制技術(shù)滯后是影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，開展人工輔助授粉創(chuàng)制新品種是提高鼓槌石斛質(zhì)量、產(chǎn)量及抗逆能力的有效途經(jīng)，對于鼓槌石斛資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)制具有重要的理論價值與現(xiàn)實(shí)意義。因此，筆者對鼓槌石斛開花特性與人工授粉技術(shù)進(jìn)行了初步研究，以期為野生鼓槌石斛的開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料鼓槌石斛植株收集于我國廣西、貴州、云南(德宏、紅河、思茅、景洪、耿馬)及緬甸等2國3省12個縣(市)[8-9]，包括野生種質(zhì)、引種馴化種質(zhì)、組培馴化苗共20余份，全部試驗(yàn)材料種植于云南省德宏熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所石斛種質(zhì)資源圃內(nèi)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1鼓槌石斛開花習(xí)性觀察。

1.2.1.1開花期。鼓槌石斛在2月下旬～3月上旬花芽開始萌發(fā)時，選擇植株健壯、生長勢好、有花芽的鼓槌石斛100株，在花芽萌發(fā)長0.5 cm時掛上標(biāo)簽，每2 d觀察1次，觀測花芽萌發(fā)期、花蕾期、開花期所需要的時間，計算從花芽萌發(fā)至開花需要的時間，并對開花時間與開花穗數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行作圖分析。

1.2.1.2盛花期。在鼓槌石斛盛花期3月下旬～4月下旬，采摘開放第2～3 d不同唇瓣中心斑塊顏色的花朵進(jìn)行比較、拍照，取唇瓣中心斑塊顏色與英國皇家園林協(xié)會植物RHS比色卡進(jìn)行對比，確定花唇瓣中心斑塊顏色的色卡號。

1.2.1.3鮮花重量與干鮮比的測定。分別采摘第2天開花的不同花唇瓣中心斑塊顏色的鮮花100朵，在電子稱稱重后(精確0.00 g)放入不銹鋼盤內(nèi)，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在70 ℃溫度下烘烤24 h后稱重，統(tǒng)計干鮮比。

1.2.2花粉活力的測定。自花蕾開始，每天早上9：00 采集5朵新鮮的花粉放入2 mL EP管內(nèi)，加入2 mL花粉培養(yǎng)液(0.10 g/mL+H3BO30.10 mg/mL+CaCl20.08 mg/mL)，搖均，靜置1 h后置于25 ℃溫箱保存24 h，用40倍鏡顯微鏡進(jìn)行花粉活力測定，觀察花粉活力情況，重復(fù)3次，統(tǒng)計花粉活力百分比。

花粉活力百分比(%)=萌發(fā)花粉數(shù)/觀測花粉總數(shù)×100%

1.2.3授粉方法。選擇健壯的鼓槌石斛植株，于開花第2～3天進(jìn)行人工授粉，采用種內(nèi)異叢異花、同叢異花、同株異花、自花授粉4種方法進(jìn)行人工授粉。授粉選擇在8：30～10：30進(jìn)行。授粉方法：首先用牙簽掰掉唇瓣，小心去除父本花朵上的藥帽，以減少機(jī)械損傷為易，然后用牙簽的頭部將花粉粒粘起，放置母本花朵的柱頭窩內(nèi)，用鉛筆寫好標(biāo)簽，掛在授粉母株上，每次授粉后牙簽要經(jīng)過75%酒精棉球消毒后方可再次使用。授粉前，用手術(shù)刀片小心疏除花朵小、畸形花，每株花穗授粉8～10朵。20 d后對授粉結(jié)果率進(jìn)行統(tǒng)計。

1.2.4果實(shí)生長觀察。授粉5 d內(nèi)每天觀察坐果情況，之后每隔10 d觀察1次，用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)大小，直至果實(shí)收獲；果實(shí)成熟后，在體視顯微鏡下觀測種子的形狀及大小。

2　結(jié)果與分析

2.1鼓槌石斛開花習(xí)性

2.1.1鼓槌石斛開花期。鼓槌石斛在2月下旬開始萌發(fā)花芽，由圖1可見，3月上旬有少量花開放，5月中旬開花的結(jié)束，調(diào)查的100穗花穗中有93穗在3月下旬～4月下旬開放，占總開花量的93%，4月中旬是開花高峰期。結(jié)果表明，鼓槌石斛開花期為3月上旬～5月上旬，盛花期為3月下旬～4月下旬，鼓槌石斛花芽萌發(fā)期15～17 d、花蕾期12～13 d、開花期9～10 d，鼓槌石斛從花芽萌發(fā)到開花需要的時間

為36～40 d。

圖1　不同時間開花穗數(shù)Fig.1　Number of flowering spikes at different times

2.1.2鼓槌石斛盛花期。調(diào)查表明，在石斛種質(zhì)資源圃內(nèi)觀察到鼓槌石斛唇瓣中心斑塊顏色有4種， 取唇瓣中心斑塊顏色與RHS比色卡對比查出：棕橘色(RHS 165B)、深黑紅色(RHS 187A)、深褐紅色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)，從花的外觀形態(tài)可以看出，花朵的大小有明顯差異。

2.1.3鮮花重量與干鮮比的測定。由表1可知，鼓槌石斛不同唇瓣中心斑塊顏色花朵重量差異明顯，隨著花朵的減小，花的重量隨之減輕，花的干鮮比隨之增大。100朵鮮花平均重量76.74 g，平均干鮮比(干花重∶鮮花重=1.00∶10.43)；鼓槌石斛花唇瓣中心斑塊顏色有4種，鮮花重量分別為87.63、83.95、78.65、56.74 g；干花重量分別為8.59、8.15、7.49、5.21 g；干鮮比分別為1.00∶10.20、1.00∶10.30、1.00∶10.50、1.00∶10.89。因此，鼓槌石斛花唇瓣中心斑塊顏色豐富多樣，為鼓槌石斛種質(zhì)創(chuàng)制提供優(yōu)良資源平臺。

表1　不同花唇瓣中心斑塊花朵重量與干鮮比

2.2不同花期花粉活力變化鼓槌石斛一般在3月下旬～4月下旬進(jìn)入盛花期。由圖2可知，每朵花的花期約為15 d，花朵開放的不同時期花粉活力差異很大，花蕾期有活力花粉比例為32.6%，開花第2天有活力花粉比例最高達(dá)80.5%，隨著開花時間的延長活力花粉隨之下降，開花后5 d有活力花粉比例為42.6%，開花后10 d為12.6%，開花后15 d為1.8%，直至花謝花粉仍有活力。因此，以花粉活力因素看，鼓槌石斛人工授粉應(yīng)選擇在開花2～3 d進(jìn)行，這時花粉活力比例高，授粉結(jié)實(shí)率高。

圖2　不同開花時間花粉活力Fig.2　Pollen viability at different flowering time

2.3人工授粉對結(jié)實(shí)率的影響由圖3～5可知，選擇母本花朵柱頭生活力要強(qiáng)，柱頭里面粘性很好、不干燥，成熟花粉是鮮黃色、黏性好、松散不落，授粉最好選擇在開花2～3 d進(jìn)行，此時花粉黏性高，雌蕊也有明顯的分泌液，活力強(qiáng)，授粉成功率高，隨著開花時間的延伸，花粉活力下降，授粉成功率隨之下降。由表2可知，鼓槌石斛種內(nèi)異叢異花授粉156朵，結(jié)果145個，結(jié)實(shí)率最高達(dá)92.9%，同叢異花授粉148朵，結(jié)果86個，結(jié)實(shí)率較高為58.1%；同株異花授粉136朵，結(jié)果56個，結(jié)實(shí)率較低為41.2%；自花授粉124朵，結(jié)果25個，結(jié)實(shí)率最低為20.2%。因此，鼓槌石斛應(yīng)選擇異叢異花授粉方法進(jìn)行。

表2不同授粉方式對授粉結(jié)果率的影響

Table 2Effects of different pollination methods on fruit-setting rate

授粉方法Pollinationmethod授粉數(shù)量Pollinationquantity∥朵結(jié)實(shí)果數(shù)Fruitnumber個結(jié)果率Fruit-settingrate∥%異叢異花Differentbun-dlecross-pollination15614592.9同叢異花Samebundlecross-pollination1488658.1同株異花Homologousstraindifferentflower1365641.2自花授粉Self-pollina-tion1242520.2

圖3　花朵Fig.3　Flowers

圖4　合蕊柱Fig.4　Gynostemium

圖5　花粉粒Fig.5　Pollen grain

2.4果實(shí)生長規(guī)律鼓槌石斛人工授粉成功后2～3 d花瓣萎縮，4～5 d后花柄開始變粗，顏色變?yōu)樯罹G色，7 d后即可看到果實(shí)的雛形；授粉敗育的花朵在3～5 d內(nèi)變黃萎蔫；鼓槌石斛人工授粉20 d后，果實(shí)基本不會再脫落，可以根據(jù)每株枝葉、莖粗生長情況及時疏果，小心用手術(shù)刀片割除歪果、小果，每株果穗保留5～7個果實(shí)，促進(jìn)果實(shí)健壯生長。由圖6可知，鼓槌石斛果實(shí)的生長，在授粉50 d內(nèi)生長最快，80 d后生長緩慢，100 d后果實(shí)進(jìn)入穩(wěn)定成熟期，授粉后大約180～210 d成熟，11月下旬～12月上旬果實(shí)成熟。

鼓槌石斛果實(shí)呈不規(guī)則長菱形，長3.20～5.52 cm，直徑1.87～2.51 cm，兩端窄小，中部膨大，表面有明顯凸起的棱(圖7)；成熟時果實(shí)為淡黃色，每個果莢含有上萬粒細(xì)小種子呈粉狀，鼓槌石斛種子為淡黃色(圖8)；在體視顯微鏡下測定，鼓槌石斛種子為長隨圓形，長0.216 mm，直徑為0.102 mm(圖9)。

圖6　果實(shí)生長曲線Fig.6　The growth curve of fruits

3　結(jié)論與討論

(1)鼓槌石斛開花期為3月上旬至5月上旬，盛花期為3月下旬至4月下旬；鼓槌石斛不同唇瓣中心斑塊顏色有4種： 棕橘色(RHS 165B)、深黑紅色(RHS 187A)、深褐紅色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)；從花芽萌發(fā)到完全開放需要36～40 d；鼓槌石斛100朵鮮花平均重量76.74 g，干鮮比1.00∶10.43。人工授粉可利用鼓槌石斛種質(zhì)之間優(yōu)勢互補(bǔ)開展創(chuàng)制育種，以提高有性繁殖種子的萌發(fā)率。

(2)鼓槌石斛花蕾期有活力花粉比例為32.6%，開花第2天有活力花粉比例最高達(dá)80.5%，開花后15 d為1.8%，進(jìn)一步證實(shí)整個花期均有花粉活力的存在；鼓槌石斛以種內(nèi)異叢異花結(jié)實(shí)率達(dá)92.9%，同叢異花結(jié)實(shí)率為58.1%，同株異花結(jié)實(shí)率為41.2%，而自花授粉結(jié)實(shí)率為20.2%。授粉前進(jìn)行適當(dāng)疏花，每株花穗授粉8～10朵，授粉20 d后果實(shí)幾乎不會再敗育，可適當(dāng)疏果，每株果穗保留5～7個果實(shí)，促進(jìn)果實(shí)健壯生長。人工授粉可選擇鼓槌石斛種內(nèi)異叢異花授粉方法，可能是由于株叢間的親和力高，授粉結(jié)實(shí)率高。

(3)鼓槌石斛在花苞未完全開放或開花第1天時授粉，此時花粉粒呈乳白色成熟度不夠，藥帽與花粉粒不易分離，授粉后花粉粒易損傷脫落，結(jié)果率較低；開花第4天后，此時花粉粒過度成熟，藥帽與花粉粒結(jié)構(gòu)松散，花粉粒或柱窩頭粘少，授粉坐果率不高，即使坐果后也易脫落；人工授粉以開花第2～3 d傳粉結(jié)果率較高，此時花粉成熟好，柱窩頭乳白色粘液較大，授粉效果好，坐果率高[10]，授粉時間應(yīng)選擇晴天8：30～10：30進(jìn)行，避開陰雨天或干燥天氣，以期提高結(jié)果率和果莢的質(zhì)量[11-12]。通過人工輔助授粉可大大提高鼓槌石斛的結(jié)實(shí)率。鼓槌石斛與其他石斛雜交敗育等原因不明確還有待進(jìn)一步研究。

圖7　果實(shí)Fig.7　Fruits

圖8　果實(shí)縱剖面Fig.8　Longitudinal section of fruits

圖9　種子大小Fig.9　Seed size

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Effects of Flowering Habits and Artificial Pollination ofDendrobiumchrysotoxumon Seed Setting Rate

GAO Yan1,2, JIANG Yan1*, LUO Kai1et al

(1. Dehong Tropical Agricultural Science Research Institute of Yunnan Province, Ruili, Yunnan 678600; 2. Ruili Jinrun Biotechnology Co. Ltd., Ruili, Yunnan 678600)

[Objective] The aim was to study effects of flowering habits and artificial pollination on fruit setting rate ofDendrobiumchrysotoxum. [Method] The flowering period, fruits main characteristics and seeds ofD.chrysotoxumwere observed, intraspecific hand-pollinate breeding test was conducted, culture mediuminvitrogermination method was adopted for determining the pollen vitality in different flowering period. [Result]D.chrysotoxumflorescence was in early March to early May, full-bloom stage was in late March and late April, from flower bud germination to completely open need 36 to 40 days, the color of plaques in center lip had four: brown orange(RHS 165B), dark red(RHS 187A), maroon red(RHS 183A), maroon orange(RHS 163A); the ratio of pollen vitality was: 32.6% in budding stage, 80.5% in flowering day, 1.8% in 15 d after flowering; artificial pollination was conducted 2 to 3 d after flowering, different bundle cross-pollination seed setting rate was 92.9%, same bundle cross-pollination seed setting rate was 58.1%, homologous strain different flower seed setting rate was 41.2%, self-pollination seed setting rate was 20.2%. [Conclusion] Pollen has vitality during the whole flowering period, artificial supplementary pollination can improve seed setting rate ofD.chrysotoxum.

Dendrobiumchrysotoxum; Flowering habit; Artificial pollination; Seed setting rate

農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源保護(hù)專項(xiàng)“石斛種質(zhì)資源保護(hù)”(15Rzzy-21)；云南省花卉產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)“熱帶花卉新品種鼓槌石斛培育及種苗商品化生產(chǎn)技術(shù)研究”(2014-7)。

高燕(1965- )，女，湖南祁東人，高級農(nóng)藝師，從事藥用植物資源收集與種苗培育技術(shù)研究。*通訊作者，碩士，從事藥用植物選育種與組培快繁技術(shù)研究。

2016-05-31

S 567.23

A

0517-6611(2016)22-114-04