瀕危植物豐都車前的繁育系統(tǒng)與傳粉生物學(xué)研究

萬(wàn)海霞,鄧洪平,何　平,蔣慶慶,劉　欽

西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶　400715

豐都車前(Plantagofengdouensis)為車前科(Plantaginaceae)車前屬(PlantagoL.)二年生草本植物,是三峽庫(kù)區(qū)特有瀕危植物[1- 2]。其野外分布十分狹窄,生境破碎,個(gè)體數(shù)量稀少。據(jù)文獻(xiàn)記載,該種僅分布于重慶市忠縣、豐都縣和巴南區(qū)等3個(gè)彼此隔離的長(zhǎng)江江心島上[3]。但這3個(gè)江心小島因三峽工程建設(shè)、蓄水,陸續(xù)被完全淹沒(méi),致使豐都車前曾被認(rèn)為是目前所發(fā)現(xiàn)的因三峽工程建設(shè)而導(dǎo)致原始生境毀滅、自然種群滅絕的唯一草本植物[3]。

2015年,在重慶市江津支坪鎮(zhèn)涂家村附近,長(zhǎng)江與綦江交匯處的沖積小島——大中壩上,發(fā)現(xiàn)殘留有豐都車前一小種群。經(jīng)多次踏查、尋訪,發(fā)現(xiàn)該小島屬于季節(jié)性水淹小島,主要受夏季洪訊的影響,出現(xiàn)一段時(shí)間的水位上漲導(dǎo)致水淹；附近工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重威脅到該野生小種群的生存。目前,對(duì)豐都車前保護(hù)主要集中在分類、遷地保護(hù)、生物學(xué)特性觀測(cè)等方面,而關(guān)于其繁殖器官特征、傳粉習(xí)性以及與季節(jié)性水淹的適應(yīng)等研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究以豐都車前現(xiàn)存野生種群和移栽種群為材料,綜合研究分析其開(kāi)花習(xí)性、繁育系統(tǒng)及傳粉適應(yīng)性,為進(jìn)一步探究其瀕危機(jī)制、有效保護(hù)這一三峽庫(kù)區(qū)珍稀瀕危植物、實(shí)現(xiàn)更好的繁殖應(yīng)用等提供一定理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)材料

豐都車前(Plantagofengdouensis)野外植株葉片具3脈,披針形至線狀披針形,葉緣羽狀銳裂,長(zhǎng)為寬的2.5倍以上,無(wú)毛,或在裂片彎缺處具短毛；穗狀花序；花冠淡黃、紅粉色,裂片狹三角形；花藥紅黃色；蒴果紡錘狀橢圓形,種子腹面具1縱槽。以上主要特征顯著區(qū)別于近緣種濕生車前和疏花車前。

研究材料一部分來(lái)自野生種群，該種群位于重慶市江津支坪鎮(zhèn)涂家村附近長(zhǎng)江與綦江交匯處的江心小島——大中壩(29°16′56″ N,106°23′12″ E,平均海拔202 m)；另一部分為2016年5月、2017年2、3月依次從上述野生種群移栽于西南大學(xué)生態(tài)園內(nèi)的移栽種群。

1.2　研究方法

1.2.1花部形態(tài)特征與開(kāi)花動(dòng)態(tài)觀測(cè)

在豐都車前進(jìn)入生殖生長(zhǎng)時(shí),對(duì)其野生種群進(jìn)行開(kāi)花動(dòng)態(tài)觀察。種群中第1朵花開(kāi)放起,每天9：00點(diǎn)觀察1次,直至種群花朵全部凋謝為止,時(shí)間間隔即為種群花期；掛牌標(biāo)記人為干擾較小的花序20個(gè),記錄花序花期,即每個(gè)花序的第1朵花開(kāi)放至最后1朵花凋謝；進(jìn)行花部形態(tài)和單花開(kāi)花進(jìn)程觀測(cè)時(shí),每天7：00—18：00每隔2 h定點(diǎn)觀測(cè)1次并拍照,測(cè)量并記錄花部構(gòu)成、雌雄蕊位置形態(tài)變化、花瓣顏色、開(kāi)花直徑、色味有無(wú)、花藥開(kāi)裂等直至花朵枯萎。以花瓣開(kāi)口處花絲可見(jiàn)的雄蕊初露期為開(kāi)花標(biāo)志,花瓣、花藥變黃或枯萎為開(kāi)花結(jié)束標(biāo)志[4]。同時(shí),記錄每天的天氣變化情況。

1.2.2花粉活力與柱頭可受性

對(duì)野生種群不同發(fā)育階段的花,采用MTT法[5-6]檢測(cè)花粉活力與柱頭可受性。具有活力的花粉或具有可受性的柱頭被染成藍(lán)色,反之則不被染色。

花粉活力=被染色花粉數(shù)/測(cè)量花粉總數(shù)×100%

1.2.3花粉胚珠數(shù)與雜交指數(shù)

(1)單花花粉量、胚珠數(shù)和P/O比值

隨機(jī)選取野生種群中即將開(kāi)放的花20朵,在解剖鏡下輕輕剝?nèi)セü诤突ò?用鑷子取下所有花藥于1.5 mL離心管中,滴加5 mol/L的氫氧化鈉溶液1—2滴,10 min后用解剖針將花藥碾碎,滴加蒸餾水至1.5 mL,置離心管于超聲波清洗儀中處理30 min[4],使花粉從花藥中分離并均勻分散于液體中。處理完成后,取10 μL懸浮液于載玻片上,在顯微鏡10倍放大視野中統(tǒng)計(jì)花粉數(shù)量,每個(gè)重復(fù)3次,計(jì)算出單花花粉量。同時(shí)將對(duì)應(yīng)花的子房置于解剖鏡下進(jìn)行解剖,統(tǒng)計(jì)每朵花對(duì)應(yīng)的胚珠數(shù)。計(jì)算出花粉胚珠比(P/O),即平均單花花粉量除以平均單花胚珠數(shù),再依照Cruden[7]的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)得出豐都車前的繁育系統(tǒng)類型。P/O值降低,則近交程度升高；P/O值升高,則遠(yuǎn)交程度上升[7]。

(2)雜交指數(shù)OCI的估算

對(duì)野生種群中豐都車前開(kāi)花過(guò)程和開(kāi)花直徑進(jìn)行觀察測(cè)量,根據(jù)Dafni[8]的標(biāo)準(zhǔn)判斷其雜交指數(shù)。具體方法是:(1)花朵直徑<1 mm記為0,1—2 mm記為1,2—6 mm記為2,>6 mm記為3。(2)花藥開(kāi)裂時(shí)間與柱頭可受期同時(shí)或雌蕊先熟記為0,雄蕊先熟記為1。(3)柱頭與花藥的空間位置同一高度記為0,空間分離記為1。三者之和為雜交指數(shù)OCI值。

1.2.4單花花粉散出量變化

在豐都車前開(kāi)花前隨機(jī)標(biāo)記野生種群中同一發(fā)育階段的花30朵,測(cè)量豐都車前開(kāi)花后單花花粉散出量隨時(shí)間的變化。具體方法是分別采集開(kāi)花后4 h、1 d、2 d等不同時(shí)間的花朵,參照單花花粉數(shù)的測(cè)量方法統(tǒng)計(jì)開(kāi)花后不同時(shí)段單花花粉散出后的剩余量,前后相鄰時(shí)間段剩余量的差值即為對(duì)應(yīng)時(shí)間段的花粉散出量。

1.2.5人工授粉實(shí)驗(yàn)

選擇豐都車前移栽種群中長(zhǎng)勢(shì)良好的植株花序,進(jìn)行以下6組授粉處理研究：(1)不做任何處理,檢測(cè)自然條件下的結(jié)實(shí)率,3個(gè)重復(fù),共80朵花；(2)去雄套袋,在花藥露出并還未開(kāi)裂時(shí)去雄、套袋,驗(yàn)證是否存在無(wú)融合生殖,3個(gè)重復(fù),共70朵花；(3)套袋自交,直接在花蕾期套袋,檢測(cè)是否存在主動(dòng)自花自交,3個(gè)重復(fù),共59朵花；(4)同株異花授粉,在花蕾期套袋,待柱頭具可受性時(shí),取同株異花花粉授粉、套袋,在花藥露出并還未開(kāi)裂時(shí)去雄、再套袋,3個(gè)重復(fù),共40朵花；(5)異株異花授粉,在花蕾期套袋,待柱頭具可受性時(shí),取異株異花花粉授粉、套袋,在花藥露出并還未開(kāi)裂時(shí)去雄、再套袋,3個(gè)重復(fù),共48朵花；(6)自然異花授粉,去雄、不套袋,檢測(cè)在室內(nèi)通風(fēng)處是否存在風(fēng)媒傳粉,2個(gè)重復(fù),共48朵花。

結(jié)實(shí)率=結(jié)實(shí)數(shù)/處理花數(shù)×100%

1.2.6訪花昆蟲(chóng)觀察

2016、2017年的3—5月份于野生種群盛花期連續(xù)數(shù)日觀察,并捕捉訪花昆蟲(chóng)帶回實(shí)驗(yàn)室制成標(biāo)本,用作鑒定。選擇天氣晴朗的時(shí)候?qū)υL花昆蟲(chóng)定點(diǎn)拍照、攝像,記錄訪花行為、訪花時(shí)間、訪花頻率等。

1.2.7分布地水位變化

分布地水文變化規(guī)律依據(jù)沈倩[9]、袁慎鴻[10]等對(duì)三峽庫(kù)區(qū)相關(guān)研究,再結(jié)合實(shí)地考察得出的數(shù)據(jù)。

2　結(jié)果與分析

2.1　豐都車前的開(kāi)花習(xí)性及花部性狀

豐都車前的穗狀花序具9—32朵單花,自下而上次第開(kāi)放。單花花期3—4 d,花序花期5—8 d,種群花期從每年2月下旬持續(xù)至5月中旬,長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月,種群開(kāi)花過(guò)程處于三峽庫(kù)區(qū)現(xiàn)行水位調(diào)節(jié)變化狀態(tài)的消落期,此階段水位低于分布地海拔,開(kāi)花授粉等不受水淹影響。單花開(kāi)花動(dòng)態(tài)見(jiàn)(圖1A—M)。參考劉方炎[11]、徐凱[12]分別對(duì)滇欖仁和長(zhǎng)萼蘭花蕉單花開(kāi)放進(jìn)程的劃分標(biāo)準(zhǔn),以及豐都車前開(kāi)花過(guò)程雌雄蕊變化情況,其單花開(kāi)花過(guò)程可分為6個(gè)時(shí)期：①花蕾期,隨著花序不斷發(fā)育,花梗延長(zhǎng),花蕾增大(圖1A、B)；②雌蕊伸長(zhǎng)期,柱頭先露出花冠外部,不斷伸長(zhǎng)生長(zhǎng),紅色花冠也漸漸露出,被青綠色的萼片包圍(圖1C)；③雄蕊初露期,花瓣包著花藥漸漸露出超過(guò)最外層的萼片,隨著雄蕊不斷生長(zhǎng),4個(gè)花藥基部連著彎曲花絲相互向內(nèi)靠攏 (圖1D、E),此時(shí)萼片邊緣的顏色由青白色變?yōu)榈t紫色,雌蕊從頂端開(kāi)始干枯,由乳白色變?yōu)辄S棕色；④花瓣展開(kāi)期,花瓣展開(kāi),彎曲花絲慢慢伸展,帶著花藥陸續(xù)彈出花冠口,花藥逐個(gè)縱向開(kāi)裂(圖1F—I),0.5 h內(nèi)幾乎全部開(kāi)裂,同時(shí)花絲伸展,花朵完全開(kāi)放,此時(shí)雄蕊高于柱頭伸展在花柱四周,四個(gè)花瓣成十字型展開(kāi)；⑤花瓣反折期,花藥由鮮亮的紅紫色逐漸變?yōu)楦煽莸臏\棕褐色,花瓣逐漸向后反卷,有的甚至反向包住花冠口,且變得干枯 (圖1J、K)；⑥凋謝枯萎期,花絲逐漸枯萎,花藥下垂(圖1L),花藥低于柱頭,直至花朵凋謝(圖1M)。

圖1　豐都車前開(kāi)花過(guò)程中花部形態(tài)變化及花部特征Fig.1　Plantago fengdouensis flower features and changes of flower Shape in flowering processA、B花蕾期；C雌蕊伸長(zhǎng)期；D、E、F雄蕊展露期；G、H、I花瓣展開(kāi)期；J、K花瓣反折期；L、M枯萎凋謝期; O豐都車前生境照

豐都車前花部形態(tài)特征見(jiàn)表1和圖1(N1、N2),開(kāi)花直徑約3.25 mm,每花具苞片1枚,三角狀卵形,萼片2對(duì)；花冠聯(lián)合、淡黃、紅粉色,無(wú)毛,冠筒與萼片約等長(zhǎng),花冠裂片狹三角形,在開(kāi)花后反折；4枚雄蕊著生于花冠筒內(nèi)面近基部,花藥狹卵形、紅黃色,干后變?yōu)榈厣?花藥基部與花絲相連,為基著花藥(圖1：N1、N2)。大部分花朵在開(kāi)花時(shí),雌蕊已干燥枯萎；少部分則在花朵開(kāi)放后才逐漸枯萎。

表1　豐都車前花形態(tài)特征

2.2　豐都車前花粉活力與柱頭可受性

圖2　豐都車前花粉活力與柱頭可受性變化Fig.2　The variation of pollen viability and stigma receptivity of Plantago fengdouensisA：花蕾期；B：雌蕊伸長(zhǎng)期；C：雄蕊初露期；0—6 h：花瓣展開(kāi)期：6—36 h：花瓣反折期；36 h之后：枯萎凋謝期

采用MTT法[5-6]檢測(cè)豐都車前不同階段花粉活力和柱頭可受性,結(jié)果如圖2、圖3所示：豐都車前在花藥未開(kāi)裂前花粉已有較高活力(約80%),花藥開(kāi)裂后的0—3 h內(nèi)花粉活力增至最強(qiáng),有的達(dá)到90%以上,開(kāi)花后24 h內(nèi)保持在30%以上。第2 d開(kāi)始花粉活力急劇下降,1.5 d后不到20%,至第3 d幾乎沒(méi)有活力。

圖3　豐都車前不同階段柱頭可受性變化情況Fig.3　Stigma receptivity of Plantago fengdouensis in different floral stages左上角標(biāo)識(shí)為柱頭可受性,+示柱頭具可受性,++示柱頭具較強(qiáng)可受性,+++示柱頭具最強(qiáng)可受性,+/-示部分柱頭具可受性,-示不具可受性

豐都車前在花瓣展開(kāi)前柱頭可受性已達(dá)最高,之后逐漸減弱。其中,大部分柱頭在花瓣展開(kāi)時(shí)已枯萎失活喪失可受性,少部分在花藥開(kāi)裂后仍具較弱可受性?；ǚ刍盍ψ罡咂跍笥谥^最佳可受期,一定程度上避免了因自花傳粉而導(dǎo)致種群衰退。但有少部分重疊,也為自花授粉提供可能,在外界環(huán)境突變時(shí)保障了種群的生殖成功。

2.3　豐都車前花粉散出變化

豐都車前花粉散布變化檢測(cè)結(jié)果如圖4所示：豐都車前花朵開(kāi)放后花藥立刻相繼開(kāi)裂,花粉不斷散出。4 h內(nèi)花粉散出量為總量的1/6, 1 d后單花花粉剩余量約為開(kāi)花前單花花粉量的1/2,說(shuō)明豐都車前在開(kāi)花后第1 d內(nèi)花粉散出量大,這與豐都車前開(kāi)花后的花粉活力變化保持一致,保障了豐都車前傳粉過(guò)程的及時(shí)性和有效性。

圖4　豐都車前花粉散布變化Fig.4　Pollen dispersal of Plantago fengdouensis

2.4　繁育系統(tǒng)

2.4.1花粉/胚珠比(P/O)

花粉胚珠比是單花花粉量與胚珠數(shù)的比值。統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出結(jié)果見(jiàn)表2：豐都車前的P/O約為15373.29,介于2108.0—195525.0,依照Cruden[7]的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),屬于專性異交類型。

2.4.2雜交指數(shù)(OCI)

雜交指數(shù)(OCI)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2：豐都車前的花冠直徑為3.25 mm,介于2—6 mm之間,記為2?；ㄋ?個(gè),在花藥未開(kāi)裂前,柱頭已成熟具有可受性,記為0。柱頭與花藥的空間位置在不斷變化,在4個(gè)花藥分離前,彎曲花絲未伸展時(shí),柱頭高于花藥；完全盛開(kāi)時(shí),則花藥高于柱頭；隨著花繼續(xù)開(kāi)放,花藥開(kāi)裂,花絲慢慢枯萎彎曲,花藥向四周下垂,低于柱頭,空間分離記為1。所以豐都車前的雜交指數(shù)OCI為3,根據(jù)Dafni[8]的標(biāo)準(zhǔn),其繁育系統(tǒng)為部分自交親和,有時(shí)需要傳粉者。

花粉胚珠比及雜交指數(shù)結(jié)果表明：豐都車前的繁育系統(tǒng)類型是以異交為主,自交親和,有時(shí)需要傳粉者。

表2　豐都車前的花粉胚珠比和雜交指數(shù)

2.5　套袋實(shí)驗(yàn)

套袋實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表3),豐都車前在自然條件下能夠結(jié)實(shí),結(jié)實(shí)率為100%；去雄套袋結(jié)實(shí)率為0,即不存在無(wú)融合生殖；未去雄、直接套袋處理?xiàng)l件下結(jié)實(shí)率為31.54%,存在自主自花授粉現(xiàn)象；異株異花、同株異花、去雄不套袋自然異花授粉處理下,結(jié)實(shí)率為依次為91.85%、 57.78%、70.84%,結(jié)實(shí)受傳粉者限制。

表3　不同處理?xiàng)l件下豐都車前結(jié)實(shí)率的差異

2.6　訪花昆蟲(chóng)及傳粉行為

豐都車前花朵艷麗,能有效吸引昆蟲(chóng)訪花(圖5)。當(dāng)日開(kāi)花時(shí)間多集中在每日8:00—12:00、 9:00—11:00呈現(xiàn)開(kāi)花高峰?；ㄩ_(kāi)放0.5 h內(nèi)花藥全部開(kāi)裂,大部分訪花昆蟲(chóng)的訪花高峰時(shí)間段為晴朗天氣的9:30—12:30。對(duì)訪花昆蟲(chóng)鑒定,包括中華蜜蜂(圖5)和2種食蚜蠅,其一為斜斑鼓額食蚜蠅(圖5)；從訪花昆蟲(chóng)的訪花行為、訪花頻率等綜合考察,中華蜜蜂為主要的訪花昆蟲(chóng),其次是斜斑鼓額食蚜蠅,少見(jiàn)另一種食蚜蠅。中華蜜蜂偏好訪問(wèn)剛開(kāi)放的花朵,單花停留時(shí)間(5.0±1.8)s,平均訪花頻率為11.5朵/min,通過(guò)停落在花瓣和柱頭上采集花粉帶于后足花粉筐,訪花后,在頭部、胸部腹面、足等身體多處布滿花粉,隨后以連續(xù)訪問(wèn)的方式訪問(wèn)附近花朵,是豐都車前最有效的傳粉者。2種食蚜蠅則更偏向訪問(wèn)開(kāi)花時(shí)間較久的花朵,訪花后雖然身體同樣沾有花粉,但此時(shí)柱頭幾乎不具可受性,花粉活力較弱,不能起到有效傳粉。綜合比較,2種食蚜蠅的傳粉貢獻(xiàn)不及中華蜜蜂。

圖5　豐都車前的訪花昆蟲(chóng)Fig.5　Insect visitors of Plantago fengdouensis從左到右為斜斑鼓額食蚜蠅Scaeva pyrastri (Linnaeus),斜斑鼓額食蚜蠅Scaeva pyrastri (Linnaeus),中華蜜蜂Apis cerana

2.7　水位變化

豐都車前江津支坪鎮(zhèn)大中壩分布地長(zhǎng)江水位變化如圖6所示,結(jié)合其分布地平均海拔約202 m可以得出,每年的6月至10月為分布地受夏季洪訊干擾的淹沒(méi)期；10月末至次年的5月都是處于低水位,即落水期,此階段豐都車前不僅完成了植株葉的生長(zhǎng),在每年3—5月份還順利開(kāi)花座果。因此,分布地的夏季洪訊并沒(méi)有影響豐都車前開(kāi)花傳粉;相反,其花期與分布地水位落水期相協(xié)調(diào)進(jìn)一步保障了豐都車前的續(xù)存。

圖6　豐都車前江津分布地水位變化Fig.6　Change of water level in Jiangjin population of Plantago fengdouensis落水期:10月—次年5月;洪汛、漲水期:6月—10月

3　結(jié)論與討論

3.1　豐都車前花部特征與繁育系統(tǒng)關(guān)系

植物花部特征分為花部構(gòu)成和開(kāi)花式樣兩個(gè)層次,二者綜合作用影響對(duì)傳粉者吸引和花粉的散布,進(jìn)而主導(dǎo)開(kāi)花植物的交配機(jī)遇[13]。從豐都車前的花部特征來(lái)看,其花瓣、花藥顏色艷麗,雌雄蕊露出花冠外,花冠、萼片較長(zhǎng)時(shí)間保持新鮮狀態(tài)且宿存,從而增加整個(gè)花序的花展示面積等均能有效吸引昆蟲(chóng)前來(lái)傳粉；雌雄蕊露出花冠外的花部特征也增大傳粉者與柱頭的接觸機(jī)率,增大了授粉機(jī)遇,表現(xiàn)出對(duì)蟲(chóng)媒傳粉的適應(yīng)。另一方面,豐都車前花小、花多密集成穗狀；花粉粒小、花粉量極大,花粉干燥且易于被風(fēng)吹走；雄蕊花絲細(xì)長(zhǎng)、花藥外展于空氣中,與花絲連接不緊密,雌蕊柱頭較長(zhǎng)且成羽毛狀等均適合風(fēng)媒傳粉的特點(diǎn),也表現(xiàn)出對(duì)風(fēng)媒傳粉的適應(yīng)性。這在套袋實(shí)驗(yàn)得到進(jìn)一步證實(shí)。套袋實(shí)驗(yàn)表明,豐都車前不存在無(wú)融合生殖,自花可育；在異株異花授粉、同株異花授粉、去雄不套袋處理下,結(jié)實(shí)率依次降低,表明豐都車前以異花授粉為主,自花授粉為輔,傳粉者在有性生殖過(guò)程中具有一定貢獻(xiàn)。統(tǒng)計(jì)位于室內(nèi)通風(fēng)處的自然異花授粉組結(jié)實(shí)情況,得到有一定結(jié)實(shí)率,表明了風(fēng)力也是豐都車前的傳粉媒介。

在傳粉過(guò)程中,較強(qiáng)活力的花粉能否及時(shí)遇到較高可受性的柱頭是傳粉成功的關(guān)鍵,該過(guò)程受環(huán)境因素的影響[14],雌雄異熟、異位被認(rèn)為是植物避免花內(nèi)自交、提高異交率的機(jī)制[15-16]。豐都車前不同發(fā)育階段花粉活力和柱頭可受性檢測(cè)結(jié)果可以看出,豐都車前具有明顯的雌雄異熟特征,表現(xiàn)為雌蕊先熟。柱頭在花瓣展開(kāi)前先伸出花冠口、達(dá)到最高可受性；雄蕊在花瓣展開(kāi)后才露出花冠外、之后花藥開(kāi)裂,而此時(shí)大部分柱頭已枯萎失活喪失可受性,只有少部分具可受性,一定程度避免了自花授粉的發(fā)生,從而提高了異交機(jī)會(huì),但少部分具較弱可受性,也為自花授粉提供可能。同株異花授粉的交配方式,可能使自交親和的物種出現(xiàn)自交衰退[17-18],豐都車前無(wú)性繁殖方式——根頸基部萌生新芽、“集中開(kāi)花模式”為同株異花授粉提供了機(jī)會(huì)。從測(cè)定的P/O比值看,花粉/胚珠比約為15373.29,依照Cruden[7]的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),豐都車前應(yīng)屬于專性異交類型。但雜交指數(shù)OCI值為3,根據(jù)Dafni[8]的標(biāo)準(zhǔn),其繁育系統(tǒng)為自交親和,有時(shí)需要傳粉者。綜合得出：豐都車前的繁育系統(tǒng)屬于異交為主,自交親和,有時(shí)需要傳粉者,為風(fēng)媒和蟲(chóng)媒混合傳粉類型,這與長(zhǎng)葉車前[19-20]、北美車前[21-22]等車前屬植物結(jié)論一致,此種混合傳粉類型在流蘇樹(shù)中也有類似的報(bào)道[23]。

3.2　豐都車前開(kāi)花特性與傳粉

有花植物傳粉過(guò)程中,傳粉者起著關(guān)鍵作用。不同訪花昆蟲(chóng)有著不同的訪花行為,不同的訪花行為產(chǎn)生不同的訪花效率,進(jìn)而對(duì)開(kāi)花植物產(chǎn)生不同的傳粉效應(yīng)[24]。豐都車前的主要訪花者中華蜜蜂喜好訪問(wèn)剛開(kāi)放的花朵,同時(shí)在開(kāi)花第1 d內(nèi)豐都車前花粉散出量最大、花粉活力也最強(qiáng),兩者協(xié)調(diào)一致,保障了傳粉的及時(shí)性和有效性；腹觸式傳粉是中華蜜蜂對(duì)木荷最有效的傳粉的方式[25],中華蜜蜂也是通過(guò)飛行采集豐都車前的花粉,過(guò)程中其胸腹部能充分接觸花藥和柱頭,能夠攜帶大量花粉,并將花粉傳遞給接下來(lái)訪問(wèn)的花朵,實(shí)現(xiàn)了植株的異花授粉。兩種食蚜蠅則偏向訪問(wèn)開(kāi)花時(shí)間較久的花,此時(shí)柱頭大部分已不具可受性,花粉活力較低；推測(cè)它們不是主要的傳粉者。但以上兩種傳粉者不同時(shí)期訪花,避免對(duì)花粉的競(jìng)爭(zhēng),使有效傳粉者能充分發(fā)揮作用。

豐都車前單花序開(kāi)花同步性高、數(shù)量多,表現(xiàn)出“集中開(kāi)花模式”,多花的開(kāi)花式樣能吸引較多的訪花昆蟲(chóng)和訪花者連續(xù)訪花[26-28]。延長(zhǎng)花期是植物應(yīng)對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境易變或傳粉昆蟲(chóng)稀少所形成的適應(yīng)機(jī)制[29-30]。豐都車前從2月下旬至5月中旬,整個(gè)期間都有花序不斷發(fā)育開(kāi)放,花序多且穗狀花序單花量大,種群花期表現(xiàn)出“持續(xù)開(kāi)花模式”,能夠持續(xù)吸引昆蟲(chóng)訪花,這種開(kāi)花模式的意義在新疆兩種檉柳[31]的研究中也有報(bào)道。

3.3　豐都車前的開(kāi)花物候與分布地枯水期的預(yù)適應(yīng)

水分脅迫是三峽庫(kù)區(qū)消落帶內(nèi)植被生存最主要的限制因素之一。豐都車前原有的分布地——重慶市忠縣、豐都和巴南區(qū)3個(gè)長(zhǎng)江江心島,因所在海拔低于三峽水庫(kù)最低蓄水位而被完全淹沒(méi),三峽庫(kù)區(qū)江津段屬于受冬季蓄水和夏季洪汛雙重影響消落區(qū)[32]。本次研究的豐都車前大中壩種群位于庫(kù)區(qū)尾端,水位波動(dòng)不大,豐都車前大部分植株不被水淹,因而迄今仍殘存。其開(kāi)花時(shí)期正處于三峽庫(kù)區(qū)現(xiàn)行水位調(diào)節(jié)變化狀態(tài)的消落期——水位較低,洪汛到來(lái)前大部分植株便完成了開(kāi)花過(guò)程及座果,從而避開(kāi)了夏季汛期水淹對(duì)開(kāi)花過(guò)程的迫害,這與袁慎鴻[10]的研究結(jié)論相符；同時(shí),該野生種群分布地平均海拔高于三峽庫(kù)區(qū)最高蓄水位,水淹淺,出露早,為豐都車前完成生活史提供可能,進(jìn)一步保障了該種群的續(xù)存。與黃成名等[33]在三峽植物園管理處觀察結(jié)果相比,各生殖期有所提前,這可能是因?yàn)榻蛞吧N群與三峽植物園管理處豐都車前的生境不同,或者是應(yīng)對(duì)庫(kù)區(qū)新的水位節(jié)律變化做出的一種預(yù)適應(yīng)。對(duì)于其種子能否以及如何度過(guò)淹沒(méi)期,種子的活力、萌發(fā)情況如何等都還有待進(jìn)一步探討。

致謝：中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所袁峰教授鑒定傳粉昆蟲(chóng),西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陶建平教授鑒定豐都車前,西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李文平、倪東萍、李丘霖老師對(duì)野外觀察記錄和實(shí)驗(yàn)給予幫助，特此致謝。