麻竹的花器官與繁育系統(tǒng)*

鐘遠(yuǎn)標(biāo) 岳晉軍 樓 崇 袁金玲 顧小平

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所 富陽 311400； 2.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210037； 3.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院 南京 210037)

麻竹的花器官與繁育系統(tǒng)*

鐘遠(yuǎn)標(biāo)1，2，3岳晉軍1樓 崇2，3袁金玲1顧小平1

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所 富陽 311400； 2.南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210037； 3.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院 南京 210037)

【目的】 以我國南方重要經(jīng)濟(jì)竹種——麻竹為材料開展繁育系統(tǒng)的系統(tǒng)研究，以闡明竹類植物的開花特性及結(jié)實規(guī)律，為有效地開展雜交育種提供技術(shù)指導(dǎo)。【方法】 對麻竹假小穗的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，野外定位觀測假小穗的開花動態(tài)過程，通過花粉離體發(fā)芽試驗測定花粉的活力及其壽命，采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定柱頭的可授性，利用估算雜交指數(shù)(OCI)和花粉-胚珠比(P/O)的方法測定麻竹繁育系統(tǒng)的類型?！窘Y(jié)果】 麻竹假小穗可不固定地著生在不同級次的營養(yǎng)軸上，且其基部的2～3個潛伏芽可繼續(xù)發(fā)育形成新小穗，故其花期較長，整個生長季均有續(xù)次開花現(xiàn)象； 麻竹每一假小穗具7～10朵花，其在假小穗上的開放自上而下依次進(jìn)行，單一假小穗從第1朵小花開放至全部小花完成開放需5～7天； 而且雌雄異熟，同一小花雌蕊先于雄蕊1～4天成熟，通常假小穗只有上部3～4朵小花的柱頭能伸出稃片外，而中、下部柱頭不伸出，故只有假小穗上部的1～4朵小花可以授粉結(jié)實； 麻竹柱頭伸出的第1天便具可授性，第3～4天可授性最強(qiáng)，6天后萎縮； 新鮮花粉萌發(fā)率差異較大，平均約為27%，高的可達(dá)54.6%； 離體花粉不易保存，室溫保存36 h萌發(fā)率降為3%左右； 低溫及干燥處理均不能延長花粉壽命，若將即將散粉的花藥在4 ℃低溫下保存，雖可適當(dāng)延長儲藏時間，但效果十分有限?！窘Y(jié)論】 雜交試驗中，若將麻竹作為父本，應(yīng)在花藥散粉的當(dāng)天完成授粉； 若作為母本，應(yīng)在柱頭伸出的第1天就開展授粉。利用雜交指數(shù)和花粉-胚珠比綜合判斷，麻竹的繁育系統(tǒng)為“異交為主，部分自交親和”，但考慮到竹子為無性繁殖群體，同期零星開花最有可能發(fā)生在遺傳背景一致的同一無性系，因此異株間的授粉也極有可能是具相同基因型個體間的交配，故竹子的有性繁殖應(yīng)充分關(guān)注“近交衰退”現(xiàn)象。

麻竹； 開花生物學(xué)； 繁育系統(tǒng)； 雜交育種

植物的繁育系統(tǒng)是指直接影響后代遺傳組成的所有有性特征，主要包括花綜合特征、花各性器官壽命、花開放式樣、自交親和程度和交配系統(tǒng)(Wyatt, 1983)，對植物繁育系統(tǒng)的研究是了解植物生活史及進(jìn)化過程的關(guān)鍵。竹類植物有著開花周期長、開花時間不固定、開花地點不可預(yù)測以及花后植株死亡的特點，這導(dǎo)致人們對竹子繁育系統(tǒng)的認(rèn)識極為有限。此外，近年來開展雜交育種對竹類植物進(jìn)行遺傳改良已成為業(yè)界關(guān)注的熱點(張光楚等, 1986; 寧材強(qiáng)等, 1995; 袁金玲等, 2005)，若要掌握正確的授粉時機(jī)和授粉技術(shù)，提高雜交的成功率，繁育系統(tǒng)的研究也是育種工作必不可少的前提與基礎(chǔ)。以往國內(nèi)外對于竹子的開花研究，多數(shù)都將重點關(guān)注于竹種的開花和結(jié)實現(xiàn)象、開花周期(張文燕等, 1989; 1992; 杜凡等, 2000)、開花生物學(xué)特性(Nadgaudaetal., 1993; Huangetal., 2002; Ramanayakeetal., 2003; 邢新婷等, 2005; 林新春等, 2010; 袁金玲等, 2011)和花粉特性(張文燕等, 1990; 林樹燕等, 2008; 劉倩倩等, 2012; 王青等, 2012)等方面，少見有對繁育系統(tǒng)較深入和全面的研究報道。本研究以我國南方重要的經(jīng)濟(jì)竹種——麻竹(Dendrocalamuslatiflorus)為材料，試圖對其繁育系統(tǒng)進(jìn)行較全面的系統(tǒng)剖析，以期為麻竹及其他竹種的雜交育種提供技術(shù)指導(dǎo)，同時也為竹類植物適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化機(jī)制和多樣性研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料來源與研究地概況

開花麻竹來源于福建竹產(chǎn)區(qū)，后移植于浙江省杭州市中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所試驗苗圃。苗圃所在地為亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季平均氣溫26.5 ℃，冬季平均氣溫6.4 ℃，年平均降雨量1 457.8 mm，雨日152.3天，日照1 663.2 h。紅壤?？紤]到富陽冬季低溫對試驗材料的不利影響，冬季蓋大棚保溫，待第2年溫度回升后揭去大棚。

1.2 研究方法

1.2.1 假小穗的解剖結(jié)構(gòu) 隨機(jī)選取全部花藥已開放的成熟假小穗50個，測量假小穗的長與寬； 解剖后，記錄每一假小穗基部的穎片、潛伏芽及花朵數(shù)等。

1.2.2 假小穗上不同部位小花的發(fā)育進(jìn)程 選取花序軸上不同發(fā)育大小的麻竹假小穗，每一大小級別的假小穗至少3個，對每一假小穗進(jìn)行解剖，測量假小穗上所有小花的雌蕊長和花藥長，按上(頂部2～3朵小花)、中(中部3～4朵小花)、下(基部2～3朵小花)分別統(tǒng)計，計算假小穗上不同部位小花的發(fā)育進(jìn)程。

1.2.3 花的開放動態(tài) 選擇開花盛期的竹株，從上、中、下各選1個花枝，在基部苞片發(fā)黃即將脫落時，開始觀察花枝各節(jié)最先發(fā)育的假小穗，記錄小花的開放動態(tài)，包括每朵小花的柱頭和花藥從稃片內(nèi)伸出的時間和開放過程，直至假小穗上全部小花完成開放。

1.2.4 柱頭可授性檢測 采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法(Dafnietal., 1998)。選擇即將伸出柱頭的小花，套袋防止授粉。并從柱頭露出的第1天開始，對標(biāo)記的柱頭進(jìn)行可授性檢測，每天測定10個柱頭，直至柱頭萎縮枯死。期間若遇袋內(nèi)假小穗花藥開放，則待花藥露出未散粉時及時清除，以免柱頭先期授粉。

采用苯胺藍(lán)染色熒光顯色法觀察花粉在柱頭上的萌發(fā)，具體參照胡適宜(1994)的方法并做修改。對不同伸出天數(shù)未授粉的柱頭授同一植株的花粉，2 h后取整個雌蕊，用Carnoy固定液[無水乙醇∶乙酸=3∶1(體積比)]固定1 h，然后經(jīng)50%，30%，10%的梯度酒精換至蒸餾水中洗凈(每級5 min)，加適量的苯胺藍(lán)溶液(0.05%苯胺藍(lán)+0.15 mol·L-1磷酸鉀)進(jìn)行染色，1.5 h后常規(guī)壓片，用熒光顯微鏡觀察拍照。

1.2.5 花粉萌發(fā)率及儲藏壽命 花粉的活力采用懸滴培養(yǎng)法(葉寶興等, 2011)測定。培養(yǎng)基配方經(jīng)預(yù)試驗，選定為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的蔗糖+質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.001%的硼酸的液體培養(yǎng)基。由于預(yù)試驗發(fā)現(xiàn)，0 ℃以下的低溫和超低溫處理，麻竹花粉在0.5 h內(nèi)活力會完全散失，所以本試驗不選擇0 ℃以下的溫度處理。有關(guān)儲藏壽命，共設(shè)置5個處理: 1) 花藥4 ℃低溫； 2) 花粉4 ℃低溫； 3) 花粉硅膠干燥； 4) 花粉4 ℃低溫+硅膠干燥； 5) 花粉常溫(對照)貯藏。每個處理設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)統(tǒng)計5個視野，每個視野內(nèi)總花粉數(shù)不少于50，以花粉管長度大于或等于花粉直徑作為花粉已萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.6 雜交指數(shù)與花粉-胚珠比 雜交指數(shù)(outcrosssing index, OCI)的估算參照Dafni(1992)的評判標(biāo)準(zhǔn)。觀測的指標(biāo)有： 花朵或花序直徑、花藥散粉與柱頭可授期之間的時間間隔、柱頭與花藥的空間位置等。

單花花粉量的檢測： 據(jù)觀察，麻竹花藥散粉時可完全將花粉散出。根據(jù)這一特點，取單花將散粉的全部花藥置于1 mL離心管中，置于30 ℃烘箱待其完全散粉后加入0.5 mL 50%的酒精，充分震蕩，分取1 μL花粉懸濁液于凹面載玻片上，計數(shù)花粉的數(shù)量，重復(fù)6次，隨機(jī)檢測5朵小花的花粉數(shù)量。單花胚珠數(shù)的檢測： 采用常規(guī)石蠟切片法，隨機(jī)檢測5朵小花的胚珠數(shù)。單花的花粉量與胚珠數(shù)之比即為花粉-胚珠比(pollen-ovule ratio, P/O)。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻竹花器官的形態(tài)特征

對麻竹植株開花前后的動態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，麻竹開花時，枝條上先出現(xiàn)變異型小葉，植株由營養(yǎng)生長開始轉(zhuǎn)為生殖生長。原先應(yīng)發(fā)育為營養(yǎng)軸(枝條)的潛伏芽轉(zhuǎn)而分化為仍帶有節(jié)和節(jié)間的花序軸，或直接分化為小穗。花序軸各節(jié)部也分化小穗(圖1A)。除花序軸頂端的小穗外，其他各節(jié)生長的小穗基部第1～3穎片內(nèi)有潛伏芽(圖1B)，當(dāng)小穗發(fā)育到達(dá)一定階段后，潛伏芽可再萌生出小穗，續(xù)次發(fā)生，環(huán)繞于節(jié)部生長呈半輪生狀。在竹類植物中，這種續(xù)次發(fā)生的小穗被稱為“假小穗”。麻竹發(fā)育成熟的假小穗長17～20 mm，寬9～11 mm。每一假小穗萌生7～10朵小花(多為8朵)，交互排列于小穗軸上。每一小花由外稃1片、內(nèi)稃1片、雄蕊6枚和雌蕊1枚組成。雌蕊柱頭單一，先端1～3裂，密被白色微毛。

自然狀態(tài)下麻竹假小穗萌生的7～10朵小花，通常只有頂端的小花能結(jié)出成熟種子，以下的小花不結(jié)實，或結(jié)實后發(fā)育不良(圖1C)。

圖 1 麻竹花器官形態(tài)特征Fig.1 The floral morphology of Dendrocalamus latiflorusA： 不同級別花序軸上的假小穗; B： 假小穗基部的穎片(1, 2, 3, 4)和潛伏芽(a, b, c); C： 成熟種子(1)和未發(fā)育種子(2, 3)。A： The pseudospikelet on the different levels of nutrition rachis; B： The glumes(1, 2, 3, 4) and latent buds(a, b, c) at the base of pseudospikelet; C: The matured seed(1) and the undeveloped seeds(2, 3).

2.2 麻竹的開花動態(tài)

據(jù)資料記載(杜凡等, 2000)和實地考察，麻竹為不定期、零星開花竹種。以叢為單位，從出現(xiàn)開花征兆，到部分枝條開花，再逐漸蔓延至單株或整叢，直至花后竹株枯萎死亡，一般會延續(xù)3～5年。麻竹的開花季節(jié)并不固定，但盛花期大體與麻竹的抽枝換葉期同步。觀測開花竹株花序的開花順序，未發(fā)現(xiàn)有明顯的從下到上或從內(nèi)到外等的規(guī)律。這顯然與竹株上各部位存在的各級潛伏芽(發(fā)育為主枝、側(cè)枝或小枝)都可分化成花序或假小穗，而且又無先后次序等規(guī)律可循有關(guān)； 另外，發(fā)生在不同級別營養(yǎng)軸(稈、枝條)之節(jié)上的假小穗由于發(fā)育進(jìn)程不同，而且假小穗基部存在潛伏芽又可續(xù)次發(fā)育產(chǎn)生第2、第3、…等不同批次假小穗，造成整個花期陸續(xù)都有假小穗成熟、開花，及開花次序在竹叢和竹株層面的無規(guī)律現(xiàn)象。

為探討小穗層面花的發(fā)育進(jìn)程，對麻竹假小穗上不同部位小花的發(fā)育進(jìn)程和花開放過程進(jìn)行了測定、觀察。

2.2.1 假小穗上不同部位小花的發(fā)育進(jìn)程 將同一花序軸上不同發(fā)育大小的假小穗按上、中、基部，測量不同部位小花的雌蕊長度見圖2?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)假小穗長度﹤0.95 cm時，雌蕊長度的大小順序為基部>中部>上部； 當(dāng)假小穗長度﹥1.25 cm后，雌蕊的長度大小順序變?yōu)樯喜?中部>基部。這表明： 假小穗上各部位小花的雌蕊發(fā)育是按基部→中部→上部的順序逐步推進(jìn)，但隨著假小穗的生長，后發(fā)育的上部小花雌蕊反而超過了先發(fā)育的基部小花雌蕊。

圖3顯示的是同一假小穗不同部位花藥的長度隨假小穗增長的變化?？梢钥闯觯ㄋ幍陌l(fā)育也有著與雌蕊發(fā)育相同的生長規(guī)律。

由此可見，麻竹假小穗上不同部位小花的發(fā)育進(jìn)程是按基部到頂部的順序依次進(jìn)行的，但隨著假小穗的生長，后發(fā)育的小花卻比先發(fā)育的小花生長加快。

圖2 假小穗不同部位雌蕊的長度隨假小穗增長的變化Fig.2 The length of the pistil on the different part of pseudospikelet changing with pseudospikelet growth

圖3 假小穗不同部位花藥的長度隨假小穗增長的變化Fig.3 The length of anther on the different part of pseudospikelet changing with pseudospikelet growth

2.2.2 假小穗上不同部位小花的開放過程 對假小穗上不同部位小花的動態(tài)觀察結(jié)果顯示： 同一假小穗上，小花是按從上到下的順序依次開放。這與其發(fā)育進(jìn)程的測定結(jié)果相吻合，即假小穗上部后啟動的小花在發(fā)育速度上比下部小花快，會率先達(dá)到成熟并開放。假小穗上從第1朵小花開放至全部小花完成開放大約需要5～7天，且雌雄異熟，雌蕊先于雄蕊1～4天成熟。

假小穗上最先是由頂端小花的柱頭從稃片內(nèi)伸出(圖4A)，但其全部伸出需要2～5天(多為3天和4天)，期間，向下的第2～3或4朵小花的柱頭依次從稃片內(nèi)伸出。但假小穗中、下部小花的柱頭通常不伸出，即便伸出，柱頭也是短且纖細(xì)，多為發(fā)育不良(圖4B)。

柱頭完全伸出后，花藥并不立即開放，通常有1～4天的間歇期，其開放順序也是從頂端小花到基部小花的順序推進(jìn)(圖4C)。假小穗上全部小花的花藥1～3天內(nèi)開放完畢。單花花藥在一個上午即完成開放，隨后柱頭逐漸枯萎，稃片成褐色。

竹株后期發(fā)育的假小穗，開花動態(tài)與前期和盛期有所不同。通常伸出的柱頭短且纖細(xì)，表面微毛稀少，花藥開放時也只伸出一半(圖4D)，基部花藥一般不開放，裂于稃片內(nèi)(圖4E)。這表明： 麻竹開花后期，柱頭發(fā)育不良，花藥散粉不暢，有可能造成麻竹在后期的結(jié)實率明顯低于前期和盛期。

圖 4 假小穗的發(fā)育進(jìn)程Fig.4 The development process of pseudospikeletsA： 最頂端柱頭伸出； B： 上部3個全部伸出的柱頭和1個纖細(xì)柱頭(箭頭所示)； C： 頂端花藥開放； D： 竹株開花后期花藥的開放； E： 竹株后期開裂于稃片內(nèi)的花藥。 A： The top stigma exerted； B： Three fully exerted stigmas and a slender stigma (indicated by the arrows)； C： The blooming anther on the top； D： The not fully exerted anther in the late flowering； E： The anther dehisced in the glume in the late flowering.

2.3 麻竹柱頭的可授性

麻竹柱頭從開始伸出至死亡大約為7天。為了探討育種過程中柱頭最合適的授粉時機(jī)，采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法對不同伸出天數(shù)的柱頭進(jìn)行了可授性測定(表1)。從表1中可以看出，麻竹柱頭可授期大約為6天。從稃片內(nèi)伸出后的1～3天，柱頭可授性逐漸增強(qiáng)，第3～4天可授性最強(qiáng)，隨后逐漸減弱，7天后全部萎縮，不再具有可授性。

利用苯胺藍(lán)熒光顯色法觀察花粉在柱頭上的萌發(fā)(圖5)也顯示了同樣的結(jié)果。柱頭伸出的第1天，花粉萌發(fā)良好，說明此時柱頭已具有可授性； 第3～4天，花粉在柱頭上大量萌發(fā)，說明此時可授性最強(qiáng)； 到第6天，柱頭上只有少量花粉萌發(fā)，說明此時可授性減弱。因此，若要進(jìn)行雜交育種，應(yīng)選擇麻竹柱頭伸出后即刻進(jìn)行人工授粉，以盡量避免裸露的柱頭接受自交花粉。

與其他竹類植物相比，麻竹的可授期相對較長。如牡竹(Dendrocalamusstrictus)可授期為3～4天(Nadgaudaetal., 1993)，篌竹(Phyllostachysnidularia)、水竹(Phyllostachysheteroclada)和灰竹(Phyllostachysnuda)可授期為1天左右(Huangetal., 2002)，異葉苦竹(Arundinariasimoniif.heterophylla)可授期只有3～5 h(林樹燕等, 2013)，鵝毛竹(Shibataeachinensis)的柱頭則不具可授性(林樹燕等, 2013)。2.4 麻竹花粉的萌發(fā)率及儲藏壽命

為探討竹子異地開花、攜帶麻竹花粉開展雜交育種的可行性，將采集的花粉和花藥進(jìn)行常溫、低溫(4 ℃)和干燥(硅膠)等不同處理，測定了不同儲藏時間的花粉萌發(fā)率(圖6)。麻竹新鮮花粉的萌發(fā)率為27.0%±11.4%，高時可達(dá)54.6%，常溫條件下，花粉活力在36 h內(nèi)迅速下降，萌發(fā)率會降至3.0%； 若采用4 ℃低溫儲藏，則沒發(fā)現(xiàn)有改善花粉壽命的效果； 采用硅膠干燥處理，花粉活力在短時間內(nèi)即出現(xiàn)大幅度下降，其壽命僅剩8 h左右。這表明： 無論是4 ℃低溫還是適度干燥處理，對改善花粉的儲藏活力均無積極效果。但若采用花藥，在4 ℃低溫下貯藏，則花粉活力和壽命均出現(xiàn)一定程度改善(圖6)。張光楚(1986)也曾報導(dǎo)用毛竹花藥在4 ℃冰箱中保存，5天后尚可授粉利用的結(jié)果。不過，即便如此，對麻竹而言，48 h后的花粉活力降到4.7%左右，也很難滿足遠(yuǎn)距離攜帶，開展雜交育種。因此，在實際授粉操作中，若以麻竹作為父本，則應(yīng)盡量在花藥散粉后當(dāng)天完成授粉為宜。

表 1 麻竹柱頭伸出后不同時間的可授性變化*“-”表示柱頭不具可授性； “+”表示可授性弱； “++”表示可授性好； “+++”表示可授性強(qiáng)?！?”means stigma has no receptivity； “+”means stigma has weak receptivity； “++”means stigma has good receptivity； “+++”means stigma has better receptivity.

2.5 麻竹雜交指數(shù)與花粉-胚珠比的估算

根據(jù)Dafni(1992)的評判標(biāo)準(zhǔn)，可得出麻竹的雜交指數(shù)(OCI)估算值為4(表2)。同樣如果依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)判斷(當(dāng)OCI=0時，繁育系統(tǒng)為閉花受精； 當(dāng)OCI=1時，繁育系統(tǒng)為專性自交； 當(dāng)OCI=2時，繁育系統(tǒng)為兼性自交； 當(dāng)OCI=3時，繁育系統(tǒng)為自交親和，有時需要傳粉者； 當(dāng)OCI=4時，繁育系統(tǒng)為部分自交親和，異交，需要傳粉者)，則麻竹的繁育系統(tǒng)即為部分自交親和，異交，需要傳粉者。所謂“部分自交親和”，表明麻竹在自然狀態(tài)下能夠開花結(jié)實； 而“異交”則說明麻竹自然授粉時傾向于接受異花花粉，但在傳粉過程中需要借助傳粉者。

麻竹花粉-胚珠比(P/O)的估算值為19 350～42 889(表3)。依據(jù)Cruden(1977)的評判標(biāo)準(zhǔn)(P/O為2.7～5.4時，繁育系統(tǒng)為閉花受精； P/O為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)，麻竹的繁育系統(tǒng)為專性異交。P/O表示的是交配系統(tǒng)自交和異交程度的大小，P/O越小，傾向自交，P/O越大，傾向異交。麻竹的P/O較大，傾向異交。

綜合以上結(jié)果可知，麻竹的繁育系統(tǒng)以異交為主，部分自交親和。

圖5 花粉在柱頭上萌發(fā)的熒光顯色Fig.5 The observation of pollen grains germinating on the stigma by epifluorescence microscopyA： 柱頭伸出后的第1天，花粉萌發(fā)良好； B： 柱頭伸出后的第3～4天，大量花粉萌發(fā)； C： 柱頭伸出后的第6天，少量花粉萌發(fā)。A： The first day after stigma exerting, pollen grains germinated well； B： The 3rd-4th day after stigma exerting, lots of pollen grains germinated； C： The sixth day after stigma exerting, a modicum of pollen grains germinated.

圖 6 不同貯藏條件下花粉萌發(fā)率隨時間的變化Fig.6 The germination rate of pollen under different treatments changing with time

雜交指數(shù)的觀測指標(biāo)Parametersofobservation評判標(biāo)準(zhǔn)Evaluationcriteria觀測結(jié)果ResultsofobservationOCI花朵或花序直徑Diameteroftheflowerortheinflorescence花藥散粉時間與柱頭可授期之間的時間間隔Temporalseparationofantherdehiscenceandstigmareceptivity柱頭與花藥的空間位置Spatialpositioningofstigmatoanthers<1mm→01～2mm→12～6mm→2>6mm→3同時或雌蕊先熟記為0Homogamyorprotogyny，denotedby0雄蕊先熟記為1Protandry，denotedby1同一高度記為0Sameheight，denotedby0空間分離記為1Spatiallyseparated，denotedby1花序(小穗)直徑9～11mm，>6mm，記3Thediameterofinflorescence(spikelet)is9-11mm，>6mm，denotedby3雌蕊先熟，雄蕊隔1～4天成熟，記0Gynoeciummatured1-4daysbeforetheandroecium，denotedby0空間分離，記1Spatiallyseparated，denotedby14

表 3 麻竹花粉-胚珠比(P/O)

3 討論

耿伯介(1986)曾指出，“當(dāng)我們論及禾本科(Gramineae)植物的花序時，首先應(yīng)注意： 這里不像一般被子植物那樣是以花來組成花序的，而是改用小穗來作為禾本科花序的基本單位”。麻竹為續(xù)次發(fā)生花序，若以假小穗為基本單位來觀察花在花序軸或整個竹株層面的開放次序，則如前所述，由于假小穗可在不同級別的營養(yǎng)軸上發(fā)生，基部潛伏芽又可續(xù)次產(chǎn)生不同批次小穗，造成各假小穗的發(fā)育進(jìn)程存在明顯差異，并且又毫無規(guī)律，所以在花序軸上并沒發(fā)現(xiàn)有特定的開花順序。但如果以小花為基本單位來觀察花在假小穗層面的開放次序，則可明顯發(fā)現(xiàn)，麻竹小花的開放是從假小穗的頂端開始，逐漸向基部小花延伸的。這一觀察結(jié)果與作者以往對孝順竹(Bambusamultiplex)(袁金玲等, 2011)及林新春等(2010)對雷竹(Phyllostachysviolascens)和李曉芬等(2009)對紫竹(Phyllostachysnigra)開花的研究結(jié)果并不一致。同樣是續(xù)次發(fā)生花序，孝順竹和雷竹假小穗上的小花是從基部開始向上發(fā)展的，而紫竹假小穗上的小花一般中間的先開。同樣無法理解的是，通常被子植物的無限花序其頂端保持了旺盛的生長能力，能不斷產(chǎn)生新的花芽，形成了邊分化邊開放、從基部向上發(fā)展的開花順序，而竹類植物的小穗是“假小穗”，與一般被子植物的無限花序在頂端保留生長點不同，其生長點存在于假小穗基部，可繼續(xù)發(fā)育新的假小穗。原假小穗在開花前就已形成了固定數(shù)目的小花，應(yīng)該不存在邊分化花芽邊開花的現(xiàn)象。本試驗對麻竹假小穗上小花發(fā)育進(jìn)程的觀測，以及假小穗中下部小花發(fā)育不良和通常只有頂端小花能結(jié)實的現(xiàn)象，也都從不同角度證實了麻竹小花在小穗上的開放是按自上而下的順序進(jìn)行的。表明同屬續(xù)次發(fā)生花序的各竹種，在假小穗層面上花的發(fā)育進(jìn)程也存在開放模式的多樣性。

對麻竹繁育系統(tǒng)的研究得到的結(jié)果是“異交為主，部分自交親和”，與前人已報道的牡竹(Nadgaudaetal., 1993)、梨竹(Melocannabaccifera)(Ramanayakeetal., 2003)、篌竹、水竹和灰竹(Huangetal., 2002)、異葉苦竹(林樹燕等, 2013)等的結(jié)果大體相同。但需要指出的是，竹類植物與其他高等植物不同，物種的繁衍主要靠無性繁殖，看似2株(叢)獨立存在的個體，也不能排除早先是由同一無性系克隆產(chǎn)生的個體，或由地下竹鞭串聯(lián)的同一個體。且竹子的零星同期開花現(xiàn)象最有可能發(fā)生在遺傳背景一致的同一無性系，如同叢、同鞭系等，因此，看似異株間的授粉，也極有可能是具相同基因型個體間的交配。由此可見，實際過程中，竹類植物的結(jié)實由自交產(chǎn)生的概率還是挺大的，生產(chǎn)上常常采收自然繁殖的種子用于大面積造林，還需充分考慮“近交衰退”的危害。

目前多數(shù)資料顯示，已開花的竹子當(dāng)中，要么不結(jié)實，要么結(jié)實率偏低(張文燕等, 1989; 1992; 杜凡等, 2000)。有學(xué)者認(rèn)為，這與竹類植物的花粉活力偏低有關(guān)(張文燕等, 1990; 1992; 林樹燕等, 2008)。本研究中，麻竹新鮮花粉的萌發(fā)率高時可達(dá)50%以上，苯胺藍(lán)熒光顯色也發(fā)現(xiàn)花粉在柱頭上具良好的萌發(fā)效果； 另外，麻竹柱頭可授性良好，且可授期長達(dá)5天。因此認(rèn)為麻竹開花結(jié)實率低與其花粉活力和柱頭可授性可能無關(guān)聯(lián)。野外觀察所發(fā)現(xiàn)的麻竹小穗上只有上部3～4朵小花的柱頭能正常伸出稃片外，中、下部小花和開花后期發(fā)育的小花，其柱頭往往生長不良或無法伸出稃片外，造成授粉率不高，這應(yīng)該是結(jié)實率偏低的一個重要原因。另外如上所述，竹類植物自交的概率較大，而自交可能存在的自交不親和現(xiàn)象，或許也是影響零星開花竹株結(jié)實率低的一大原因，尚待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)麻竹開花時葉片脫落，整個花期處于一個營養(yǎng)消耗的過程，到開花后期，植株體內(nèi)消耗了大量的營養(yǎng)，以致柱頭發(fā)育不良、花藥散粉不暢，這有可能造成麻竹在后期的結(jié)實率會明顯低于前期和盛期，故雜交育種試驗應(yīng)在開花前期或盛期進(jìn)行。

2)麻竹花粉不易貯藏，柱頭從稃片內(nèi)初露時可授性即良好。因此，在雜交育種中，若將麻竹作為父本，應(yīng)在花藥散粉的當(dāng)天完成授粉，若作為母本，應(yīng)在柱頭伸出的第1天就進(jìn)行授粉為宜。

3)麻竹的繁育系統(tǒng)為“異交為主，部分自交親和”，但考慮到竹子同期零星開花最有可能發(fā)生在遺傳背景一致的同一無性系，因此異株間的授粉也極有可能是具相同基因型個體間的交配，故竹子的有性繁殖應(yīng)充分關(guān)注“近交衰退”現(xiàn)象。

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(責(zé)任編輯 徐 紅)

Floral Organ and Breeding System ofDendrocalamuslatiflorus

Zhong Yuanbiao1, 2, 3Yue Jinjun1Lou Chong2, 3Yuan Jinling1Gu Xiaoping1

(1.ResearchInstituteofSubtropicalForestry,ChineseAcademyofForestryFuyang311400; 2.Co-InnovationCenterforSustainableForestryinSouthernChinaNanjing210037; 3.CollegeofBiologyandtheEnvironment,NanjingForestryUniversityNanjing210037)

【Objective】 The breeding system ofDendrocalamuslatifloruswas studied to detect its floral and seed-setting characteristics thus to facilitate its crossbreeding. 【Method】Pseudospikelet was anatomized, flowering process was observed in the field, pollen viability was determined byinvitrogermination test, stigma receptivity was determined by benzidine-hydrogen peroxide, and the type of its breeding system was estimated by outcrossing index (OCI) and pollen-ovule ratio (P/O). 【Result】Pseudospikelet ofD.latiflorusgrows at rachises of different developing levels, and the 2-3 latent buds at the base of each pseudospikelet would develop into new pseudospikelet, thus it blooms continuously during the growth season. 7-10 florets grows on each pseudospikelet, those florets blooms from top to bottom during 5-7 days on each pseudospikelet, the pistil matured 1-4 days earlier than the stamen. Usually, only the 3-4 florets on the top would exerted from the hull while the rest would not, thus resulted in pollination and seed set on the top of each pseudospikelet. Stigma has pollen receptivity from the day it exerted out, and the receptivity becomes stronger on the 3rdto 4thday, followed with stigma wither and dry after 6 days. Fresh pollen germinated at an average rate of 27% with a peak of 54.6%;in-vitropreservation of pollen is difficult, 3% germinated after 36 h at room temperature, low temperature and drying treatment could not prolong its life. If anther were preserved at 4 ℃,the pollen life would last a little longer.【Conclusion】 In crossbreeding experiment, ifD.latifloruswas used as male parent, pollination should be conducted on the day that the pollen dispersed from the anther; if it was used as female parent, pollination should be conducted from the day that the stigma exerted from the hull. Based on the OCI of Dafni and the P/O of Cruden, the breeding system ofD.latifloruswas given priority to outcrossing, and partial self-compatibility; however, bamboos are a group of plants with asexual reproduction, flowering plants at the same period may be clones with the same genetic background, so the pollination among different individuals may be selfing or inbreeding, thus “inbreeding depression” should be avoided during the sexual reproduction of bamboos.

Dendrocalamuslatiflorus; floral biology; breeding system; crossbreeding

10.11707/j.1001-7488.20170101

2016-01-14；

2016-03-08。

浙江省林木新品種選育重大科技專項“重要經(jīng)濟(jì)竹種育種新技術(shù)研究及優(yōu)異資源選育”(2016C02056-8)。

S718.3

A

1001-7488(2017)01-0001-10

*顧小平為通訊作者。