芍藥屬花粉研究進展

王 旭，陳 君，高 婷，鞠志新※

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林 132101）

芍藥屬花粉研究進展

王 旭1，2，陳 君2，高 婷2，鞠志新2※

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林 132101）

花粉作為種子植物特有的結(jié)構(gòu)，包含該物種的所有基因類型?；ǚ垩芯渴欠N子植物研究的重要內(nèi)容。為了進一步研究芍藥屬植物，從芍藥屬植物花粉的形態(tài)、儲藏方法、活力檢測方法等方面進行綜述。系統(tǒng)總結(jié)了目前芍藥屬花粉的研究進展，并展望了芍藥屬植物花粉未來研究的方向。

芍藥屬；花粉形態(tài)；離體萌發(fā)

芍藥屬（Paeonia）隸屬于芍藥科（Paeoniaceae），是學(xué)術(shù)界公認的被子植物中最原始的60個科（屬）之一[1]。我國作為芍藥屬植物的分布中心，有著豐富的芍藥屬種質(zhì)資源和悠久的芍藥屬植物栽培歷史。芍藥屬（Paeonia）木本類群，即牡丹組（sect.Moutan DC.），為中國特有，廣泛栽培的牡丹也起源于我國[2]。

花粉作為種子植物特有的結(jié)構(gòu)，含有該物種的所有基因型。因此花粉研究是研究種子植物的重要內(nèi)容之一。目前國內(nèi)對芍藥屬植物花粉的研究在形態(tài)、儲藏特性、活力檢測等方面取得了豐碩的成果，但是在芍藥屬花粉輻射育種、花粉營養(yǎng)成分分析及提取等方面還有很大的研究空間。本文通過整理和分析以上研究，為芍藥屬植物花粉的進一步研究提供理論參考。

1 芍藥屬花粉研究進展

1.1 花粉形態(tài)的研究

目前我國芍藥屬花粉形態(tài)的研究主要應(yīng)用于分類種群鑒別、親緣關(guān)系分析、起源演化等方面。

席以珍[3]對芍藥屬9種植物的花粉形態(tài)進行觀察，認為芍藥屬花粉的極面觀都為三裂圓形，但是形態(tài)和赤道面有所不同，形態(tài)可分為長球形及近球形兩種類型，赤道面呈橢圓形或近圓形；花粉外壁紋飾類型復(fù)雜多樣。從孢粉學(xué)上為芍藥科植物從毛茛科分離出來提供理論支持。

袁濤[4，5]通過對芍藥屬牡丹組的野生種及栽培品種花粉的觀察及聚類分析，探討了牡丹野生品種的演化、分類，以及栽培牡丹的品種起源，認為花粉外壁紋飾可劃分為4個類型，且提出了其演化途徑；絕大部分栽培牡丹起源于多個野生原種。在植物品種分類和鑒定中，花粉形態(tài)研究的作用有限，必須與其它性狀相結(jié)合才能得出客觀正確的結(jié)論。

郭先鋒[6]等通過觀察比較4種野生芍藥的花粉形態(tài)，引入聚類分析方法，建立了芍藥花粉形態(tài)的量化指標，結(jié)果表明：4種野生芍藥的花粉均為超長球形，但紋飾特征差異顯著，首次發(fā)現(xiàn)草芍藥與川赤芍的花粉紋飾類型呈現(xiàn)二型或多型性的特征，在一定程度上反映芍藥組植物是芍藥屬植物中最為年輕的組。

1.2 芍藥屬花粉細胞水平上的研究

目前國內(nèi)對牡丹花粉細胞水平上的研究主要是在芍藥屬牡丹組的矮牡丹，黃牡丹及紫斑牡丹，以及芍藥組的栽培品種‘大富貴’。

李懋學(xué)[7]對芍藥栽培品種‘大富貴’的小孢子母細胞減數(shù)分裂和花粉的發(fā)育進行研究認為，‘大富貴’的小孢子母細胞減數(shù)分裂過程基本上是正常的，也存在某些異?，F(xiàn)象；且其花粉具有二型性。

張壽州等[8]統(tǒng)計了矮牡丹小孢子母細胞減數(shù)分裂減數(shù)分裂存在的各種異常的出現(xiàn)頻率。并對這些異常出現(xiàn)的機制及其對正常小孢子形成的影響進行了討論，且認為矮牡丹的瀕危是無活力花粉、敗育的胚珠、心皮空間對胚珠的限制等多種因素共同作用造成的。

王雁等[9]對黃牡丹的大小孢子發(fā)生及雌雄配子體發(fā)育進行了細胞學(xué)觀察，認為黃牡丹小花粉的敗育是小孢子母細胞減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)染色體橋及落后染色體等異?，F(xiàn)象導(dǎo)致的；黃牡丹的雌雄配子體發(fā)育和大小孢子在同一朵花的發(fā)育過程中存在著一定的時序性相關(guān)，且花蕾的形態(tài)特征它們與之間也有著相對穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。

成仿云[10]對紫斑牡丹花粉發(fā)育的進行細胞形態(tài)學(xué)研究，提出其花粉具二型性，正常的花粉發(fā)育可劃分為5個階段；異常的花粉開始分化于單核小孢子晚期，且大部分逐漸停滯發(fā)育，少部分繼續(xù)發(fā)育，向孢子體的方向發(fā)展。

Shi-Quan Wang[11]等通過對川赤芍花粉母細胞減數(shù)分裂過程的觀察研究，認為在其減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)了多種異?，F(xiàn)象；由于減數(shù)分裂中期染色體橋出現(xiàn)的頻率及染色體碎片規(guī)模的不同造成川赤芍出現(xiàn)不同的染色體倒位現(xiàn)象。

何麗霞[12]通過系統(tǒng)觀察和研究紫斑牡丹栽培品種的花粉母細胞的減數(shù)分裂過程，且進行了花粉萌發(fā)試驗，同樣認為該品種群花粉具有二型性；該紫斑牡丹品種形成敗育花粉的關(guān)鍵原因是花粉母細胞減數(shù)分裂行為異常，。

潘開玉等[13]通過觀察矮牡丹雄配子體發(fā)育及小孢子發(fā)生的過程并將其與該種瀕危的關(guān)系進行討論，認為導(dǎo)致矮牡丹結(jié)實率低及矮牡丹致瀕的主要因素并不是能育花粉的數(shù)量。發(fā)現(xiàn)多種異?，F(xiàn)象在其花粉減數(shù)分裂過程出現(xiàn)；由于減數(shù)分裂中期染色體橋出現(xiàn)的頻率及染色體碎片規(guī)模的不同造成川赤芍出現(xiàn)不同的染色體倒位現(xiàn)象。

1.3 花粉的快速活力檢測

馬慧等[14]以國外引種的8個芍藥品種為試材，通過花粉離體培養(yǎng)萌發(fā)法和TTC染色法對其生活力進行鑒定和比較，結(jié)果表明：TTC法測定花粉生活力與離體培養(yǎng)萌發(fā)法測定萌發(fā)率一致，TTC法適合芍藥花粉活力的快速測定，同時在離體培養(yǎng)萌發(fā)法中花粉的萌發(fā)率與蔗糖濃度有顯著的相關(guān)性。而李剛等[15]，蓋偉玲等[16]認為I2-KI染色法的結(jié)果與離體培養(yǎng)萌發(fā)法的結(jié)果相近，是適于芍藥及牡丹花粉活力檢測較快捷，簡便，準確的方法。

王士泉等[17]對川赤芍及大花黃牡丹花粉育性的研究中，采用孔雀綠—酸性品紅測定法?？兹妇G-酸性品紅染色法[18]在花粉活力檢測中不常見，其結(jié)果可信性有待進一步進行研究。

1.4 芍藥屬花粉離體萌發(fā)研究

蔡祖國等[19]對矮牡丹花粉活力測定及花粉萌發(fā)特征的研究，認為硼酸和蔗糖對矮牡丹花藥離體萌發(fā)有著重要的影響，矮牡丹花粉在離體培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)2個萌發(fā)高峰時段，在不同濃度硼酸和蔗糖培養(yǎng)基上其萌發(fā)高峰時間段存在一定差異。

尚宏芹[20]通過研究培養(yǎng)基對芍藥花粉立體萌發(fā)及花粉管長度的影響認為兩種芍藥花粉的萌發(fā)率和花粉管長度都隨著不同處理因素濃度的增加而先增大后減小，各因素對芍藥花粉萌發(fā)的影響程度不同，且提出了芍藥花粉萌發(fā)最適培養(yǎng)基配方。

蓋偉玲[21]等通過研究4個牡丹品種的花粉在固體培養(yǎng)基萌發(fā)的情況，認為培養(yǎng)6h左右是是計算牡丹花粉萌發(fā)率的適宜時期，同時提出了培養(yǎng)牡丹花粉的適宜固體培養(yǎng)基配方。

董兆磊[22]等以懸滴培養(yǎng)法研究幾種牡丹花粉的萌發(fā)情況，提出了最適宜的牡丹花粉萌發(fā)的懸滴培養(yǎng)基配方及適宜的培養(yǎng)時間，并提出了不同儲存時間的最佳培養(yǎng)溫度。

1.5 花粉儲藏特性研究

李秉玲[23]等對23種日本牡丹栽培品種的新鮮花粉及液氮保存花粉離體萌發(fā)率測定，認為日本牡丹新鮮花粉的生活力的強弱與品種不同有關(guān)，大部分日本牡丹花粉在室溫條件下壽命為15天左右，經(jīng)過液氮保存其壽命可延長至2年左右，且經(jīng)過超低溫保存的花粉仍具有很強的生活力，花粉超低溫保存可以作為長期儲存日本牡丹品種花粉的有效措施。

蓋樹鵬[24]等以花粉萌發(fā)率和授粉結(jié)實率為依據(jù)，對兩種牡丹栽培品種花粉儲藏壽命進行了分析研究。提出影響牡丹花粉貯藏壽命的重要因素是溫度和含水量且提出超低溫貯藏解凍的有效措施是自來水沖洗。

付喜玲[25]等對3種芍藥野生品種進行了新鮮花粉生活力測定及在不同溫度條件下儲藏對其花粉生活力影響的研究，提出3種芍藥野生品種的新鮮花粉均都有很高的萌發(fā)率，均達到80%左右。常溫下3種芍藥花粉的半衰期不同，3種花粉生活力隨著冷藏時間的增加而減??；但冷藏花粉后花粉生活力低于凍藏后花粉的生活力。

韓成剛[26]等對2種芍藥品種的花粉在4個不同溫度水平下儲藏壽命進行研究，認為在相同溫度下，芍藥花粉的壽命長短與品種有關(guān)，影響芍藥花分儲藏壽命的重要因素為花粉含水量及儲藏溫度。

1.6 花粉營養(yǎng)成分分析及提取

王憲增[27]等對對牡丹花粉中主要成分進行全國首次詳細測試分析，并獲得了許多珍貴的分析結(jié)果，氨基酸的總量蛋白質(zhì)竟高達39.3%是目前國內(nèi)所見的花粉中蛋白質(zhì)的含量是最高的植物。

賀春玲[28]等對9個牡丹品種的花粉的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)元素含量進行了分析，其結(jié)果為：9種牡丹花粉的蛋白質(zhì)含量為32.75%～40.64%；不同牡丹品種花粉中微量元素的含量不同。

劉娟[29]等比較并優(yōu)化了水浴回流和閃式提取兩種方法對牡丹花粉中的黃酮類物質(zhì)進行提??；認為兩種方法黃酮得率相近。此外比較兩種方法提取物的抗氧化性參數(shù)顯示閃式提取是一種不改變提取物活性、高效率的提取方法。

黃海霞[30]等通過對不同體積分數(shù)的乙醇為溶劑提取的芍藥花粉提取液的各成分含量的測定以及各成分與抗氧化性的相關(guān)性分析提出，制備芍藥花粉提取液較理想的溶劑為70%的乙醇。芍藥花粉提取液有著相當強的抗氧化能力，其黃酮含量與抗氧化能力呈正相關(guān)，而其多酚含量與抗氧化性的關(guān)系不顯著。

1.7 其他方向研究

朱向濤等[31]通過對‘鳳丹’花藥發(fā)育情況及愈傷組織的誘導(dǎo)與花蕾大小關(guān)系的研究，提出誘導(dǎo)愈傷組織的最佳時期是花粉的單核中期，此時愈傷組織的誘導(dǎo)率達到最高45.8%，此時花蕾的瓣間未張開，大小為20.0毫米至23.0毫米。

范丙友等[32]通過對牡丹花粉管通道形成所需的時間的研究。認為牡丹授粉1 h后已形成花粉管通道。為牡丹花粉管通道法轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究奠定了一定的理論和實踐基礎(chǔ)，并以通過該技術(shù)獲得部分牡丹種子。目前其項目組已進行了一些列的芍藥屬基因的克隆及載體構(gòu)建的研究[33-34]。

2 芍藥屬花粉研究展望

芍藥屬植物作為我國傳統(tǒng)的藥用植物，對其各部分化學(xué)成分及藥用價值的研究已經(jīng)趨于完善，衍生出許多保健產(chǎn)品如：牡丹花茶，牡丹酒等。但是對于芍藥屬芍藥組花粉的化學(xué)成分研究缺幾乎沒有，而在其他植物中對花粉的成分研究以取得豐厚成果[35-36]，如對芍藥花粉的化學(xué)成分及藥用價值進行深入研究有望使芍藥屬的經(jīng)濟價值得到進一步發(fā)展。

輻射花粉與雜交育種相結(jié)合在其他植物的植物種質(zhì)資源的創(chuàng)新中應(yīng)用越來越廣泛，而在芍藥屬種質(zhì)資源創(chuàng)新的研究中，輻射育種卻僅限于對種子及植株的輻射；由于大氣臭氧層逐漸變薄，UV-B輻射越來越強，其對植物花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響，也引起了人們的關(guān)注，芍藥屬植物中尚無人對其進行研究。

對于芍藥屬植物花粉發(fā)育研究應(yīng)更加深入與分子生物學(xué)相結(jié)合，以期獲得更加系統(tǒng)全面的研究結(jié)果。

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責任編輯：建德鋒

Recent Progress in Studies of Pollen of Paeonia

WANG XU1,2,CHEN Jun2,GAO Ting2,JU Zhixin2,1
（1.Jilin Agricultural University School of Horticulture,Changchun 130118;2.Jilin Agricultural Science and Technology University School of Plant Science,Jilin 132101）

Pollen is the unique structure of spermatophyte,which contains all genotypes of this species. The study on pollen play an important role in studying of speed plants.The study status on pollen of Paeonia plants form the aspects of pollen morphology,vigor testing methods and germination in vitro,et al were summarized.The study on pollens of Paeonia in the future were prospected.

Paeonia;Pollen morphology;germination in vitro

S682.12

A

2016-12-11

王 旭（1989-），男，吉林省公主嶺市人，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)與吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)2014級碩士研究生，研究方向：園林植物資源與種質(zhì)創(chuàng)新。

※為本文通訊作者