對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)的研究

摘要：指出了目前蒲公英屬植物已發(fā)現(xiàn)的種類已經(jīng)高達(dá)70多種，這些蒲公英被廣泛地運(yùn)用到食品生產(chǎn)和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中。當(dāng)前，我國(guó)針對(duì)蒲公英屬植物的繁殖問題研究雖取得了一定的進(jìn)展，但整體上來說研究還不夠深入?；诖?，針對(duì)蒲公英屬植物的繁殖生物學(xué)研究意義進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，然后提出了蒲公英屬植物在繁殖生物學(xué)中存在的普遍問題，重點(diǎn)對(duì)蒲公英屬植物的繁殖問題、繁殖類型等展開動(dòng)態(tài)分析，以期為完善我國(guó)對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)的相關(guān)研究提供一點(diǎn)微弱的理論幫助。

關(guān)鍵詞：蒲公英屬植物;繁殖生物學(xué);繁殖問題;動(dòng)態(tài)分析

中圖分類號(hào)：S682 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2020）2-003002

1 引言

隨著我國(guó)科技水平的不斷進(jìn)步，植物生物學(xué)領(lǐng)域也取得了重要發(fā)展。蒲公英屬植物的繁殖方式主要是種子繁殖，對(duì)蒲公英屬植物進(jìn)行深入研究，有利于進(jìn)一步了解蒲公英屬植物的生長(zhǎng)和繁殖習(xí)性，為我國(guó)食品和醫(yī)療行業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。

2 對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)展開研究的意義

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全世界的蒲公英屬植物大概有300多種，以及2000多小種，甚至更多沒有發(fā)現(xiàn)的，廣泛地分布在世界各地。我國(guó)是蒲公英屬植物資源大國(guó)，北方地區(qū)發(fā)現(xiàn)了11種蒲公英的類型，并且很多蒲公英具有極高的藥用價(jià)值及商業(yè)價(jià)值，蒲公英屬植物含有豐富的鉀無素，有利尿消腫的作用，另外蒲公英還含有多種維生素，對(duì)人體有清熱解毒、保健美容的作用。近來由于我國(guó)藥品、食品開發(fā)的力度加大，加強(qiáng)了蒲公英屬植物的研究，致使其廣泛的用于食品、藥品以及保健品等行業(yè)的加工當(dāng)中。但是蒲公英屬植物利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有窮盡，非常具有研究的意義，蒲公英屬植物的種子繁殖是通過風(fēng)的傳播以及蟲媒傳播等進(jìn)行的，這種傳播方式具有擴(kuò)散性、快捷性、適應(yīng)性。這也是其廣泛的分布在世界各地的原因。通過對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)進(jìn)行研究，深入理解不同倍性的蒲公英繁育系統(tǒng)，掌握蒲公英屬植物繁育傳粉的相關(guān)媒介、以及相關(guān)的交配系統(tǒng)等，力求更好的對(duì)蒲公英進(jìn)行繁育…，利于人們對(duì)它們的應(yīng)用，更深入地開發(fā)它的利用價(jià)值。

3 在蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)研究方面存在的問題

3.1 傳粉媒介問題

當(dāng)前，在我國(guó)現(xiàn)有專項(xiàng)針對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)的相關(guān)學(xué)術(shù)研究中，缺乏針對(duì)重力玻璃法和傳粉昆蟲的數(shù)量、日常生活周期、種類和采花頻率的詳細(xì)描述。對(duì)花粉和柱頭的生物形態(tài)也缺乏系統(tǒng)的研究，鮮少有對(duì)花粉傳播途徑的科學(xué)報(bào)道，因而蒲公英的傳粉媒介到底是風(fēng)還是昆蟲，還有待研究。

3.2 生殖類型問題

截至目前，對(duì)蒲公英屬植物繁殖的生殖類型還沒有確切的研究說明及數(shù)據(jù)支持，要想獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，需要進(jìn)一步根據(jù)花粉的存活率、受精過程等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)才能確定其生殖類型，并且對(duì)蒲公英屬植物的生殖類型情況以科普的形式進(jìn)行宣傳報(bào)道，讓更多的人了解這種屬性植物的生殖類型。

3.3 進(jìn)化方向問題

作為一種在世界范圍內(nèi)遍布的屬性植物，蒲公英屬植物的分布范圍與其生殖類型之間也存在著密切的聯(lián)系。蒲公英的進(jìn)化會(huì)朝著什么方向發(fā)展，需要進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來證明，可以通過對(duì)專性無融合的植物進(jìn)行觀察，以發(fā)現(xiàn)蒲公英屬植物的進(jìn)化方向。

4 蒲公英屬植物花部綜合征及繁殖系統(tǒng)

本文將以北方地區(qū)的蒲公英屬植物為例，對(duì)該屬植物繁殖生物學(xué)下的花部綜合特征和具體的繁殖系統(tǒng)展開研究論述。

4.1 花部特點(diǎn)

一般來說，位于我國(guó)北方地區(qū)的蒲公英屬植物大都在早上6：00～7：00開花，其中單花的花期約為3～4 d：第一天，開第1～2輪花;第二天，開第3～4輪花;第三天，花朵完全開放，偶爾出現(xiàn)極少數(shù)不開花的現(xiàn)象;過了第四天，在花朵全部開放后，又自然地永久閉合。在我國(guó)北方地區(qū)，蒲公英屬植物的雄蕊通常在小花沒有完全開放前就會(huì)完全成熟，藥筒中布滿分散的花粉，等到花冠全部展開后，花柱將會(huì)獲得快速的生長(zhǎng)，當(dāng)花柱成長(zhǎng)到一定的程度后，花柱中的兩片柱頭進(jìn)行融合，而后藥筒中的花粉被完全擠出，在這股力的作用下，花柱破裂，花柱的心態(tài)至此發(fā)生變化。這個(gè)時(shí)候如果加以一定的外力，柱頭開裂的速度將會(huì)加快，如果完成受精，那么柱頭將會(huì)變?yōu)檠蚪堑男螤?。在花序中，消化不斷開放的過程給予了昆蟲充分的訪花時(shí)間，訪花時(shí)間一直會(huì)持續(xù)到花朵閉合、花序結(jié)束。

4.2 花粉呈現(xiàn)

為了深入研究蒲公英屬植物花粉的獲取方式和生殖系統(tǒng)等，需要借助全面掃描電鏡的方法來分別觀察雌蕊和雄蕊，充分了解它們柱頭的生長(zhǎng)情況以及對(duì)次級(jí)花粉的展現(xiàn)方式，通過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)蒲公英屬植物都具有花柱和花藥分割明顯的特點(diǎn)，花藥表面普遍光滑，花柱則是自然凸起的狀態(tài)，在逐漸凸起的過程中，花粉被生長(zhǎng)起來的毛帶出，花粉附著在花柱表面，柱頭越成熟時(shí)，花粉可供散落的空間也就越大，柱頭可授周期相對(duì)更長(zhǎng)，大大增加了植物繁殖的可能性。

4.3 繁殖系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)北方地區(qū)的蒲公英屬植物的異交指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了4，由此可以說明蒲公英屬植物的繁殖系統(tǒng)主要為異交系統(tǒng)。有學(xué)者做過研究：不對(duì)蒲公英去雄套袋，發(fā)現(xiàn)蒲公英結(jié)實(shí)的可能性幾乎為O，不難看出，北方地區(qū)的蒲公英屬植物尚不具有自主白交能力，無融合生殖也很難實(shí)現(xiàn);反之，在對(duì)蒲公英進(jìn)行去雄套袋后，結(jié)實(shí)率完全為O，由此說明北方地區(qū)的蒲公英不以風(fēng)作為傳粉的媒介，因此，該地區(qū)的蒲公英花粉傳播很大可能是蟲媒傳播[2]。總的來說，北方地區(qū)蒲公英屬植物繁殖系統(tǒng)為異交繁殖，結(jié)實(shí)率在很大程度上受到蟲媒的影響。

5 花粉管萌發(fā)特性

雖然花粉進(jìn)入花柱是一個(gè)很常見的過程，但是一般只有極少數(shù)的花粉管可以通往子房底部，因此能夠通過花粉管和珠孔實(shí)現(xiàn)雙受精的過程就更加少見了。北方蒲公英的花粉管生長(zhǎng)過程中一般是從柱頭接受面抵達(dá)花柱，其花粉管順著柱頭乳突細(xì)胞的間隙逐漸生長(zhǎng)，最終花粉管生長(zhǎng)至雌蕊下的種子器官——子房。子房中的胚珠在花粉受精后發(fā)育成蒲公英種子。絕大部分花粉管在進(jìn)入子房前或進(jìn)入時(shí)便停止了生長(zhǎng)，不過可以在子房底部的珠孔位置發(fā)現(xiàn)大量的花粉管殘留，這很有可能是因?yàn)榛ǚ酃軟]有生長(zhǎng)至珠孔的生長(zhǎng)能力，也有可能是花粉管在進(jìn)入了珠孔后，由于某些生理變化從而導(dǎo)致了其它花粉管難以進(jìn)入珠孔，現(xiàn)有的花粉管生產(chǎn)異常，逐漸消亡。北方地區(qū)二倍體蒲公英在雙受精的過程中表現(xiàn)正常，但是三倍體蒲公英的花粉則萌發(fā)異常。三倍體蒲公英的花粉大小發(fā)生的變異，這很有可能是由于在減數(shù)分裂的過程中花粉母細(xì)胞分裂不均等所導(dǎo)致的，進(jìn)一步降低了花粉的繁殖能力，這也有可能是因?yàn)榛ǚ鄹街谥^上所導(dǎo)致的。雖然偶爾也能夠進(jìn)行正常的萌發(fā)，但是整體上來說在柱頭上生長(zhǎng)的花粉管長(zhǎng)勢(shì)緩慢，能夠進(jìn)入花柱的更是少之又少，在花柱中就慢慢扭曲或斷裂，在進(jìn)入胚珠前就全部消亡。以上科學(xué)觀測(cè)說明了三倍體蒲公英在進(jìn)行專性無融合生殖時(shí)，種子發(fā)育無需對(duì)花粉進(jìn)行刺激。實(shí)驗(yàn)中在花柱區(qū)有花粉管穿行時(shí)產(chǎn)生了胼胝塞，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的突光，能夠迅速對(duì)植物授粉的親和性進(jìn)行測(cè)定[3]。此外，研究表明二倍體蒲公英和三倍體蒲公英在從花授粉開始，花粉管無法在花柱上自行萌發(fā)，這種現(xiàn)象屬于孢子體內(nèi)自交不親和。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)不論哪種蒲公英植物，當(dāng)為異花授粉時(shí)，花粉管能夠在柱頭處進(jìn)行萌發(fā);當(dāng)為自花授粉時(shí)，花粉則不能進(jìn)行萌發(fā)。北方地區(qū)的蒲公英植物與其它地區(qū)的植物情況相似，二核花粉花柱內(nèi)的花粉管在生長(zhǎng)時(shí)生長(zhǎng)狀態(tài)都有一快一慢的現(xiàn)象。在蒲公英的劃分萌發(fā)時(shí)，柱頭中的花粉管在穿過花柱時(shí)，相對(duì)而言正處在生長(zhǎng)加快的階段，沒有顯著的快慢生產(chǎn)差異變化，這種特性與小麥和水稻等植物的花粉管生長(zhǎng)特性類似，因此專家學(xué)者大都認(rèn)為蒲公英屬植物為三核花粉植物。在實(shí)驗(yàn)過程中，花粉管在不同的生長(zhǎng)階段的速度呈現(xiàn)出差異性，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因很多，除了授粉誤差和花粉活性等因素外，與柱頭上的情況也有著密切的聯(lián)系。由于花粉在萌發(fā)的過程中，和柱頭上的水分情況、營(yíng)養(yǎng)成分和生理狀態(tài)等有關(guān)，因此應(yīng)當(dāng)全面認(rèn)識(shí)花粉管萌發(fā)的問題。

6 蒲公英繁殖的類型以及動(dòng)態(tài)分析

上文提及，北方地區(qū)的蒲公英屬植物屬于異交繁殖系統(tǒng)。通過花粉熒光顯微鏡可以看到，蒲公英的花柱柱頭只能夠同異花花粉結(jié)合萌發(fā)。只有具備有性生殖功能的蒲公英才能實(shí)現(xiàn)花粉和柱頭生長(zhǎng)萌芽，最終進(jìn)入子房當(dāng)中。如果不具備生殖功能，這類蒲公英的花粉會(huì)隨著生長(zhǎng)過程逐漸彎曲，在進(jìn)入子房前就會(huì)消失[4]。由此可見，在花粉無融合生殖中，不需要對(duì)花粉進(jìn)行刺激，在借助專業(yè)設(shè)備觀察蒲公英的種子時(shí)，發(fā)現(xiàn)其種子上有兩個(gè)峰，倍性比例大約為2：3，表明蒲公英為雙受精。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)從花期開始，蒲公英便開始進(jìn)行繁殖，其中最小值是12.66%，花期越往后，該值越大，最高能夠達(dá)到79.86%。果期一到便開始逐漸下降。此外，蒲公英屬植物由于受生態(tài)環(huán)境的影響，其繁殖功能的表現(xiàn)存在差異。由于北方地區(qū)普遍地勢(shì)較低，蟲媒對(duì)繁殖的影響至關(guān)重要。

7 結(jié)語(yǔ)

蒲公英分布的廣泛性、復(fù)雜性以及品種在世界上的多樣性，決定了不同國(guó)家與地區(qū)由于地勢(shì)、環(huán)境、氣候等原因的影響，蒲公英屬植物的生長(zhǎng)和繁殖方式大相徑庭。本文重點(diǎn)以北方地區(qū)的蒲公英繁殖研究為例對(duì)蒲公英屬植物繁殖生物學(xué)進(jìn)行研究，由于筆者學(xué)識(shí)有限，本文意在拋磚引玉，以期有更多的專家和學(xué)者能夠?qū)ζ压僦参锏姆敝成飳W(xué)展開研究。

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作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)跳檲颍?999-），男，湖北第二師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院學(xué)生。