珍稀瀕危植物陜西羽葉報(bào)春的開(kāi)花及傳粉生物學(xué)研究

楊 柳,周天華,王 勇,牛 鑫

(陜西理工大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院,陜西漢中 723000)

植物瀕危的原因很多,其中有性生殖的傳粉過(guò)程至關(guān)重要[1]。傳粉生物學(xué)是研究與傳粉事件有關(guān)的種種生物學(xué)特性及其規(guī)律的一門(mén)學(xué)科,傳粉是種子植物受精的必經(jīng)階段[2],是保護(hù)生物學(xué)的主要內(nèi)容。國(guó)內(nèi)學(xué)者以瀕危植物保護(hù)為目的開(kāi)展了大量的傳粉生物學(xué)研究工作,例如,對(duì)南川升麻(Cimicifugananchuanensis)[1]、秦嶺巖白菜(B.scopulosa)[3]、豐都車(chē)前(P.fengdouensis)[4]等珍稀瀕危植物進(jìn)行了傳粉生物學(xué)研究,探討了其致瀕限制因子。目前,國(guó)內(nèi)外還未對(duì)陜西羽葉報(bào)春的傳粉生物學(xué)進(jìn)行研究報(bào)道,僅對(duì)它的人工栽培[5]、種子萌發(fā)[6]、葉綠體全基因組[7]等方面進(jìn)行了研究報(bào)道,但對(duì)報(bào)春花屬其他種的開(kāi)花及傳粉進(jìn)行了研究報(bào)道。 例如,錢(qián)長(zhǎng)江等[8]以習(xí)水報(bào)春(P.lithophila)為研究對(duì)象,對(duì)其傳粉昆蟲(chóng)及其訪花行為進(jìn)行了研究,表明其訪花昆蟲(chóng)有22種,為習(xí)水報(bào)春的育種和資源保護(hù)提供參考。邵劍文等[9]對(duì)安徽羽葉報(bào)春(P.merrilliana)的有效傳粉昆蟲(chóng)、傳粉行為及花朵密度和種群大小對(duì)傳粉效果的影響進(jìn)行了研究,證明花朵密度和種群大小與訪花行為呈正相關(guān)關(guān)系。還對(duì)翠南報(bào)春(P.sieboldii)[10]、滇海水仙花(P.pseudodenticulata)[11]、巨傘鐘報(bào)春(P.florindae)[12]等的開(kāi)花及傳粉特性進(jìn)行了研究報(bào)道。

二型花柱(distyly)是一種最常見(jiàn)的雌雄蕊異位類(lèi)型,其產(chǎn)生和維持機(jī)制一直是進(jìn)化生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn),迄今為止,至少發(fā)現(xiàn)有23科植物存在二型花柱[13]。二型花柱是指同一物種具有長(zhǎng)柱花(即雌蕊位于花冠筒口,雄蕊位于花筒中部)和短柱花(即雄蕊位于花冠筒口,雌蕊位于花筒中部)兩種類(lèi)型的花朵,二型花具有嚴(yán)格的自交不親和特性[14-15]。二型花柱現(xiàn)象是在粉報(bào)春和耳報(bào)春中被首次發(fā)現(xiàn)的[16],報(bào)春花屬91%的物種都為二型花柱植物,歷來(lái)是研究二型花柱的模式植物。例如,邵劍文等[17]對(duì)安徽羽葉報(bào)春(P.merrilliana)兩種花型的開(kāi)花與傳粉特性進(jìn)行了比較研究,結(jié)果表明長(zhǎng)、短柱花的花冠大小、花粉柱頭活力無(wú)明顯差異,異型花授粉的結(jié)籽率明顯高于自花授粉和同型異花授粉結(jié)籽率。李娟等[18]研究了四季報(bào)春(P.obconica)二型花的開(kāi)花物候和繁育特性,表明長(zhǎng)、短柱花存在差異,自交不親和,但型類(lèi)有一定親和性。還對(duì)海仙花報(bào)春(P.poissonii)[19]、鐘花報(bào)春(P.sikkimensis)[20]、雪地報(bào)春(P.nivalis)[21]、中甸燈臺(tái)報(bào)春(P.chungensis)[22]、偏花報(bào)春(P.secundiflora)[23]等的二型花柱進(jìn)行了研究報(bào)道。

陜西羽葉報(bào)春(PrimulafilchneraeKnuth)是報(bào)春花科(Primulaceae)、報(bào)春花屬(PrimulaL.)典型的二型花柱植物,為中國(guó)現(xiàn)存的珍稀瀕危植物之一,是陜西省地方重點(diǎn)保護(hù)植物,中國(guó)植物志和《中國(guó)物種紅色名錄》曾均認(rèn)為它已在野外滅絕[24]。截止目前,該物種的野生分布僅見(jiàn)于陜西省洋縣、勉縣和湖北省竹山。其野外分布十分狹窄,生境破碎,個(gè)體數(shù)量稀少,在未來(lái)極大概率會(huì)再次滅絕。因此,為揭示陜西羽葉報(bào)春的瀕危機(jī)制及傳粉機(jī)制、繁育系統(tǒng)等生殖特性,本文就陜西羽葉報(bào)春的開(kāi)花及傳粉生物學(xué)特性進(jìn)行研究,為陜西羽葉報(bào)春的物種保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地概況

在2021年3-5月以及2022年3月對(duì)陜西羽葉報(bào)春進(jìn)行野外觀察。觀察地點(diǎn)設(shè)置在陜西省漢中市勉縣元墩鎮(zhèn)唐灣村(106°32′59.28″E,33°0′19.74″N)和楊莊村(106°34′17.69″E,33°0′38.49″N)2個(gè)居群,兩居群距離約2 km,生于海拔600～800 m的濕潤(rùn)且多砂石的陰坡上。觀察點(diǎn)周邊植被豐富,伴生植物有碎米薺(Cardaminehirsuta)、廣布野豌豆(Viciacracca)、虎耳草(Saxifragastolonifera)、蒲兒根(Sinoseneciooldhamianus)、蒲公英(Taraxacummongolicum)等。

2 研究方法

2.1 開(kāi)花物候及花部形態(tài)特征觀測(cè)

在陜西羽葉報(bào)春初花期記錄第一朵花的開(kāi)放時(shí)間,于末花期記錄最后一朵花閉合時(shí)間。隨機(jī)選定20朵處于花蕾期的陜西羽葉報(bào)春,進(jìn)行標(biāo)號(hào),觀察其開(kāi)放狀態(tài)及花的顏色變化并記錄其花朵開(kāi)放及凋謝時(shí)間。隨機(jī)選取研究地盛開(kāi)的陜西羽葉報(bào)春長(zhǎng)、短柱型花20朵,用電子游標(biāo)卡尺對(duì)花的花冠口直徑、花冠筒長(zhǎng)度、雄蕊高度、雌蕊高度進(jìn)行測(cè)量。

2.2 傳粉媒介的行為觀察及種類(lèi)鑒定

采用定位觀察法,于陜西羽葉報(bào)春盛花期,隨機(jī)對(duì)已開(kāi)放花序進(jìn)行連續(xù)觀察3～4 d。從7:00-18:00 連續(xù)觀察,統(tǒng)計(jì)每1 h內(nèi)前30 min時(shí)程內(nèi)訪花昆蟲(chóng)的種類(lèi)及數(shù)量,記錄訪花昆蟲(chóng)的訪問(wèn)次數(shù)、停留時(shí)間、同一訪問(wèn)者一次訪問(wèn)花的數(shù)目(同株)、株數(shù)。并對(duì)每種昆蟲(chóng)的訪花行為進(jìn)行攝影,必要時(shí)可采集標(biāo)本以備種類(lèi)鑒定時(shí)用。記錄天氣變化對(duì)訪花者的影響。

2.3 花粉活力與柱頭可授性

對(duì)種群不同發(fā)育階段的花,采用MTT法[25-26]檢測(cè)花粉活力與柱頭可授性。具有活力的花粉或具有可授性的柱頭會(huì)被染成深藍(lán)色或深紫色,顏色由淺變深,柱頭可授性也由弱變強(qiáng);若沒(méi)有活力或可授性,則沒(méi)有顏色變化?；ǚ刍盍?被染色花粉數(shù)/測(cè)量花粉總數(shù)×100%。

2.4 花粉胚珠比(P/O)的測(cè)定

隨機(jī)剪取長(zhǎng)、短柱型花冠未打開(kāi)的陜西羽葉報(bào)春花朵各20朵,放入固定液(70%酒精)中保存;取出花朵并用鑷子將全部花藥取下放入離心管,用蒸餾水定容到0.5 mL,用鑷子將花藥碾碎使花粉全部散出,然后用移液槍吸取一定的花粉粒懸浮液滴到載玻片上,在顯微鏡下計(jì)數(shù)花粉粒數(shù);用生物解剖針在解剖鏡下將子房小心剖開(kāi),統(tǒng)計(jì)其胚珠數(shù)。每朵花的花粉數(shù)量與其對(duì)應(yīng)花的胚珠數(shù)量的比值,得到單花的花粉胚珠比。同樣的方法重復(fù)40朵花,花粉胚珠比各取其平均值。依據(jù)Cruden[27]標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得的P/O值來(lái)判定其的繁育系統(tǒng)。

2.5 雜交指數(shù)(OCI)的估算

根據(jù)Dafni[28]的標(biāo)準(zhǔn),以花序直徑、開(kāi)花行為對(duì)繁育系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)判。三者之和為雜交指數(shù)OCI值。(1)花冠直徑<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)間與柱頭具可授性時(shí)間一致或雌蕊先熟記為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。

2.6 繁育系統(tǒng)檢測(cè)

為檢測(cè)陜西羽葉報(bào)春的繁育系統(tǒng),于盛花期,在樣地隨機(jī)選取未開(kāi)放朵花(盡可能選在不同花序上),并根據(jù)Dafni的方法[28],設(shè)立以下6個(gè)處理:①自然對(duì)照,不去雄,不套袋,自由授粉;②自然自花授粉,開(kāi)花前套袋,不去雄;③自然異花授粉,去雄,不套袋,自由授粉;④人工同株異花授粉,去雄,套袋,同株異花之間傳粉;⑤人工異株異花授粉,去雄,套袋,異株異花之間傳粉;⑥檢測(cè)有無(wú)融合生殖,去雄,套袋,不授粉。硫酸紙袋套袋用,并掛牌標(biāo)記,7 d后去袋,觀察記錄結(jié)實(shí)情況。結(jié)實(shí)率=結(jié)實(shí)數(shù)/處理花朵數(shù)×100%。

3 結(jié)果與分析

3.1 開(kāi)花物候及單花花期動(dòng)態(tài)

通過(guò)野外觀察,其種群花期為2-4月中旬,初花期在2月中旬,盛花期在3月初到3月末,末花期在4月中旬,5月初種子成熟脫落。其花期長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月左右。通過(guò)對(duì)20朵花單花花期的觀測(cè)得出:單花花期一般為14～17 d。單花開(kāi)花過(guò)程中花部形態(tài)有6個(gè)明顯發(fā)育變化:全部被萼片包裹(圖1,A)、花苞伸出并為深粉色(圖1,B)、花朵打開(kāi)為淡粉色(圖1,C)、花冠為白色(圖1,D)、花朵枯萎(圖1,E)、花冠脫落花萼宿存(圖1,F)。從花冠伸出到花朵枯萎可觀察到花冠顏色是由深至淺的一個(gè)變化過(guò)程,但蜜導(dǎo)顏色變化卻是由淺至深。花朵完全打開(kāi)一般需2 d時(shí)間,并且在一天中的任何時(shí)候都可開(kāi)放。

A. 被萼片包裹;B. 花苞伸出為深粉色;C. 花朵打開(kāi)為淡粉色;D. 花冠為白色;E. 花朵枯萎;F. 花冠脫落花萼宿存。圖1 陜西羽葉報(bào)春不同生長(zhǎng)階段的花部形態(tài)變化A. All wrapped by sepals; B. The buds extended and showed dark pink; C. The flowers opened and showed pale pink; D. The corolla was white; E. The flowers withered; F. The corolla fell off and calyx persistent.Fig.1 Morphological changes of flowers in different growth stages of P. filchnerae

3.2 花部形態(tài)特征

陜西羽葉報(bào)春花葶一至多枚自葉叢中抽出(圖2,A);花序?yàn)閭阈位ㄐ?3～15朵花,一般是1～2輪,有時(shí)出現(xiàn)第3輪花序;開(kāi)花后錐狀花萼逐漸膨大呈燈籠狀,花凋謝后花萼宿存(圖2,B);花冠高腳蝶形,紫色或粉紅色,花瓣5,基部蜜導(dǎo)顏色多彩(圖2,C),花朵略有香氣;花筒底部分泌有微量花蜜;雄蕊5,柱頭分為長(zhǎng)柱型和短柱型;蒴果成熟后為黑色或深褐色,細(xì)小呈球形(圖2,D、E)。

圖2 ‘彼得’花粉離體萌發(fā)Fig. 2 Pollen germination of N. ‘Peter Slocum’ in vitro

A. 整株形態(tài);B. 花萼形態(tài)及花謝后宿存;C. 蜜導(dǎo);D、E. 種子形態(tài)特征;F. 短柱型花;G. 長(zhǎng)柱型花;H. 短柱型花解剖圖;I. 長(zhǎng)柱型花解剖圖。圖2 陜西羽葉報(bào)春的花部特征A. The whole plant morphology; B. Calyx morphology and persistent after anthesis; C. The honey guide; D and E. Morphological characteristics of seeds; F. Short-styled morph; G. Long-styled morph; H. The anatomical drawing of short-styled morph; I. The anatomical drawing of long-styled morph.Fig.2 The floral characteristics of P. filchnerae

陜西羽葉報(bào)春具花柱二型現(xiàn)象?；ò甏蜷_(kāi)后,短柱型花可見(jiàn)花藥位于花冠口或略低,發(fā)現(xiàn)3 d后花藥開(kāi)裂并散粉,柱頭位于花筒中部不易見(jiàn)(圖2,F,H);長(zhǎng)柱型花可見(jiàn)柱頭位于花冠口或略高,花藥位于花筒中部不易見(jiàn)(圖2,G,I);花謝時(shí),雌蕊隨花冠一塊脫落,雄蕊保留或干枯后掉落。此外,長(zhǎng)柱型花雌蕊高是短柱型花雌蕊的1.76倍,長(zhǎng)柱型花冠直徑較短柱型花冠略長(zhǎng),花筒高度較短柱型花筒低。

3.3 訪花昆蟲(chóng)的種類(lèi)、訪花頻率及訪花行為

自然狀態(tài)下,連續(xù)數(shù)天野外觀察陜西羽葉報(bào)春的訪花昆蟲(chóng),發(fā)現(xiàn)其訪花昆蟲(chóng)為蜂類(lèi)(圖3),主要有大蜜蜂(ApisdorsataFabr.)和中華蜜蜂(ApisceranaFabr.),其他昆蟲(chóng)幾乎未見(jiàn)。大蜜蜂訪花時(shí)會(huì)先在花冠上空停留1～2 s,然后落在花冠上,長(zhǎng)喙伸入花筒內(nèi)吸取花蜜,后足收集花粉,形成一個(gè)花粉塊,身體會(huì)觸碰到柱頭,訪花2～4 s,然后訪問(wèn)下一朵花;中華蜜蜂會(huì)直接落到花冠上,伸出長(zhǎng)喙至蜜腺吸食花蜜,用足刮取花粉并會(huì)觸碰到柱頭,訪花1～2 s,訪花時(shí)間較短。訪花時(shí)觀察發(fā)現(xiàn),訪花者一般對(duì)才開(kāi)放或花瓣顏色較深的花訪花時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)花瓣顏色轉(zhuǎn)白的花(花粉幾乎散完)訪花時(shí)間很短或直接不訪花。晴天時(shí),在上午9:00之前訪花者很少,在11:00-16:00,訪花昆蟲(chóng)較多,在14:00最多。陰天時(shí)訪花者很少或幾乎沒(méi)有(圖4)。

A.大蜜蜂;B.中華蜜蜂圖3 陜西羽葉報(bào)春的訪花昆蟲(chóng)A. Apis dorsata Fabr.; B. A. cerana Fabr.Fig.3 Insect visitors of P. filchnerae

圖4 陜西羽葉報(bào)春不同天氣情況下訪花者的日活動(dòng)數(shù)量Fig.4 Number of daily activities of flower visitors under different weather conditions of P. filchnerae

3.4 花粉活力及柱頭可授性

采用MTT法檢測(cè)陜西羽葉報(bào)春不同時(shí)期的花粉活力和柱頭可授性,如表1所示:其柱頭在花藥未開(kāi)裂前就具有可授性,在開(kāi)花后第2天柱頭可授性達(dá)到最高,持續(xù)到第8天后可授性開(kāi)始減弱,直到花枯萎后依然有部分柱頭具有可授性。花藥未開(kāi)裂前花粉已具有較高活力,為74.62%,花藥在開(kāi)花后第3天開(kāi)裂并散粉,在第4天花粉活力達(dá)到最高,為98.18%,此后花粉活力逐漸下降,第10天花粉活力不到20%,此后幾乎沒(méi)有活力。

表1 供試睡蓮的性狀特征

表1 陜西羽葉報(bào)春花粉活力及柱頭可授性

3.5 花粉胚珠比

隨機(jī)抽取研究樣地長(zhǎng)、短柱型花各20朵花進(jìn)行花粉胚珠計(jì)數(shù),實(shí)驗(yàn)得出:長(zhǎng)、短柱型每朵花平均花粉量分別為33 564粒和29 809粒,平均胚珠數(shù)分別為37粒和36粒,花粉胚珠比分別為902.26和831.48。根據(jù)Cruden標(biāo)準(zhǔn)得出,陜西羽葉報(bào)春的繁育系統(tǒng)為兼性異交類(lèi)型。

3.6 雜交指數(shù)

陜西羽葉報(bào)春長(zhǎng)、短柱型的花冠直徑分別為21.57 mm和21.48 mm,均大于6 mm,記為3;花藥5個(gè),柱頭在花藥開(kāi)裂前就具有可授性,記為0;長(zhǎng)、短柱型花均是柱頭與花藥空間分離,記為1;得出雜交指數(shù)OCI為4。根據(jù)Dafni的標(biāo)準(zhǔn),其繁育系統(tǒng)為異交型,部分自交親和,多數(shù)需要傳粉者。

3.7 繁育系統(tǒng)

通過(guò)自然和人工授粉實(shí)驗(yàn),長(zhǎng)、短柱型花套袋實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。結(jié)果表明,陜西羽葉報(bào)春在去雄套袋不授粉處理下,結(jié)實(shí)率為0,可排除無(wú)融合生殖的可能性;在自然條件下能夠結(jié)實(shí),長(zhǎng)、短柱型花結(jié)實(shí)率分別為85%和80%,部分存在胚胎敗育情況;在套袋不去雄、同株異花傳粉、去雄不套袋處理下,結(jié)實(shí)率為0或很低;在異株異花授粉處理下,長(zhǎng)柱花型結(jié)實(shí)率為90%,短柱花型結(jié)實(shí)率為95%。陜西羽葉報(bào)春異型交配可育,同型交配是不可育的,這一結(jié)果支持Darwin[29]的觀點(diǎn)。由此表明,陜西羽葉報(bào)春為異交型,自交不親和,需要傳粉者。

表2 18種或品種睡蓮屬植物花粉形態(tài)特征(a)

表2 不同處理?xiàng)l件下陜西羽葉報(bào)春長(zhǎng)、短花柱的結(jié)實(shí)率

4 討論與結(jié)論

4.1 陜西羽葉報(bào)春的繁育系統(tǒng)

植物的繁育系統(tǒng)是與植物的繁育緊密聯(lián)系在一起的,是植物繁育的核心內(nèi)容之一[30],對(duì)其深入研究對(duì)瀕危和稀有物種的保護(hù)和管理具有重要意義[31]。本試驗(yàn)結(jié)果得出:陜西羽葉報(bào)春的繁育系統(tǒng)類(lèi)型為異交型,自交不親和,需要傳粉者,為蟲(chóng)媒傳粉類(lèi)型。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[32-33]。陜西羽葉報(bào)春具有穩(wěn)定的花柱二型結(jié)構(gòu),柱頭和花藥的空間分離避免了雌、雄功能間的干擾,并降低了自交程度。從不同發(fā)育階段的花粉活力及柱頭可授性檢測(cè)結(jié)果來(lái)看,其具有雌雄異熟特征,表現(xiàn)為雌蕊先熟。柱頭在花粉未開(kāi)裂前就具有可授性,從而提高了異交機(jī)會(huì)。長(zhǎng)柱型花的花冠直徑、花粉胚珠比都比短柱型花大;在套袋實(shí)驗(yàn)中,與同屬安徽羽葉報(bào)春、四季報(bào)春型內(nèi)表現(xiàn)為一定的自交親和性相比,陜西羽葉報(bào)春長(zhǎng)、短柱型花都表現(xiàn)出嚴(yán)格的自交不親和性,其異型交配(即長(zhǎng)柱型花的花粉授給短柱型花的柱頭或短柱型花的花粉授給長(zhǎng)柱型花的柱頭)的可育性較高,而同型交配(即長(zhǎng)柱型花的花粉授給長(zhǎng)柱型花的柱頭或短柱型花的花粉授給短柱型花的柱頭)不可育,因此可判斷陜西羽葉報(bào)春不僅是形態(tài)意義上而且是功能意義上的典型花柱二型植物,這確保了種間雜交的優(yōu)勢(shì)。

4.2 開(kāi)花物候與植物傳粉生殖的關(guān)系

開(kāi)花物候是植物生殖生態(tài)研究的一個(gè)重要內(nèi)容[34]。植物個(gè)體或種群的開(kāi)花物候可以用一系列參數(shù)如開(kāi)花數(shù)、開(kāi)花時(shí)間和開(kāi)花持續(xù)時(shí)間等來(lái)量化,這些參數(shù)能顯著影響植物的生殖成功[35]。對(duì)陜西羽葉報(bào)春開(kāi)花物候的觀察表明,其單花花期一般為14～17 d,種群花期為2—4月中旬。開(kāi)花時(shí)間較長(zhǎng),且表現(xiàn)出明顯的開(kāi)花不同步性,這不僅保證了植株在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能成功完成傳粉受精過(guò)程而保證其生殖成功,而且也可降低花期惡劣的自然環(huán)境如倒春寒對(duì)其生殖成功造成的不良影響。這就是陜西羽葉報(bào)春長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境影響所形成的一種生殖策略。正如焦培培等[36]對(duì)瀕危植物矮沙冬青開(kāi)花物候的研究也支持了這一觀點(diǎn)。Godin等也認(rèn)為單花花期會(huì)在不利環(huán)境條件下延長(zhǎng)以延長(zhǎng)昆蟲(chóng)授粉時(shí)間[37]。

4.3 花部形態(tài)對(duì)傳粉者的影響

植物花的特征可從兩個(gè)層次認(rèn)識(shí),即花部構(gòu)成和花的開(kāi)放式樣[38]。這二者對(duì)植物在開(kāi)花過(guò)程中吸引傳粉者有很大影響,從而影響其花粉散播及傳粉效率,作為回報(bào)傳粉昆蟲(chóng)會(huì)獲得相應(yīng)的食物營(yíng)養(yǎng)[39]。從陜西羽葉報(bào)春的花部特征來(lái)看,整體花部結(jié)構(gòu)雖然相對(duì)較小,但其花瓣顏色艷麗,蜜導(dǎo)顏色多彩,能有效吸引昆蟲(chóng)前來(lái)傳粉。本研究觀察到花冠顏色變化是由深至淺的一個(gè)過(guò)程,但蜜導(dǎo)顏色變化卻是由淺至深,花瓣打開(kāi)前期顏色較深可吸引昆蟲(chóng)前來(lái)傳粉,當(dāng)后期花瓣顏色變淡后就通過(guò)顏色加深的蜜導(dǎo)來(lái)吸引傳粉?；酆突ǚ劭赡茉诮嚯x對(duì)訪花者有誘導(dǎo)作用,花朵略有香氣,對(duì)訪花者的誘導(dǎo)作用也較小。其開(kāi)花時(shí)間較長(zhǎng),花粉活力及柱頭可授性保持時(shí)間長(zhǎng),故能有效提高花粉散播及傳粉效率。長(zhǎng)、短柱型花這一花部特征也增大了異花傳粉的機(jī)率,表現(xiàn)出對(duì)異花傳粉的適應(yīng)。另外,訪花者還受天氣情況影響。不同類(lèi)型的訪花者對(duì)光的敏感程度不同,蟲(chóng)媒花通常有紫外光的反射光譜,能被許多昆蟲(chóng)視覺(jué)感知[40]。野外觀察發(fā)現(xiàn),晴天時(shí),一天中清晨和下午18:00以后溫度較低時(shí)訪花者較少或沒(méi)有,中午陽(yáng)光較強(qiáng)、溫度較高時(shí)訪花者較多;在陰天,一天中訪花者很少或沒(méi)有。說(shuō)明陜西羽葉報(bào)春的訪花者在溫度上升或有陽(yáng)光時(shí),更能被引誘進(jìn)行傳粉,提高了傳粉者活動(dòng)。

4.4 陜西羽葉報(bào)春致瀕因素探討

陜西羽葉報(bào)春為典型的早春開(kāi)花植物,目前觀察僅為蟲(chóng)媒傳粉類(lèi)型,因此昆蟲(chóng)的傳粉活動(dòng)對(duì)其異型受精顯得尤為重要。本研究觀察到,其傳粉者僅為蜂類(lèi),傳粉者種類(lèi)很少,并且傳粉行為受陰雨天和低溫影響,會(huì)導(dǎo)致傳粉效率大幅下降。彭東輝等[41]也指出種植地區(qū)多陰雨、大風(fēng)等天氣,勢(shì)必將影響昆蟲(chóng)的訪花行為,可大大降低花朵授粉的機(jī)會(huì),從而導(dǎo)致傳粉失敗。昆蟲(chóng)在轉(zhuǎn)運(yùn)花粉時(shí)也會(huì)造成大量花粉損失[42-43],其不可靠性會(huì)導(dǎo)致異交率的下降。另外,也有學(xué)者認(rèn)為傳粉者之間的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)繁殖系統(tǒng)有著重要的影響[44-46]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)陜西羽葉報(bào)春的種群規(guī)模大都偏小和碎片化,部分種群密度過(guò)低,就會(huì)引起傳粉者之間的競(jìng)爭(zhēng),出現(xiàn)花粉限制;部分種群密度過(guò)高時(shí),傳粉者種類(lèi)少,就很難保證每朵花都授粉成功;傳粉效果差,導(dǎo)致部分胚珠敗育,從而影響生長(zhǎng)繁育和結(jié)實(shí)。

Piper等指出,當(dāng)受到環(huán)境脅迫時(shí),自花授粉可以代替異花授粉而確保受精成功[47]。Holsinger提出當(dāng)由于很低的種群密度或缺少傳粉者等導(dǎo)致外來(lái)花粉量不足時(shí),自交可以提高植物結(jié)實(shí)率,即產(chǎn)生繁育保障效應(yīng)[48]。陜西羽葉報(bào)春作為典型的花柱異型植物,其繁育系統(tǒng)為異交型,具有嚴(yán)格的自交不親和性,需要異型花柱花傳粉,說(shuō)明其受到環(huán)境脅迫時(shí),自交是不能代替異花授粉而確保受精成功,從而導(dǎo)致胚珠敗育,這也是導(dǎo)致其瀕危的原因之一。

遺傳多樣性是種群的重要特性之一。由于環(huán)境在隨時(shí)變化,種群也要保持豐富的多樣性才能適應(yīng)這些變化,多樣性低的種群容易發(fā)生近交而降低個(gè)體和種群的適合度[49]。本研究地分布范圍狹窄,兩種群地理距離較近,相距約2 km,這就導(dǎo)致了種群間的基因交流頻繁,從而降低了遺傳多樣性。研究發(fā)現(xiàn)兩種群規(guī)模偏小且碎片化,說(shuō)明該種群遺傳漂變嚴(yán)重,種群越小,遺傳漂變就越嚴(yán)重,這可能改變某一等位基因的頻率,甚至致其完全消失,進(jìn)而降低種群遺傳多樣性。由于遺傳漂變的作用致使自然種群中的遺傳變異迅速降低甚至喪失,最后可能致使種群滅絕。

圖版Ⅲ 睡蓮花粉不同紋飾特征A. 瘤狀(白睡蓮);B.微波紋起伏狀(巨花睡蓮);C.小顆粒狀(‘彼得’);D.小柱狀(‘征服者’);E.網(wǎng)紋狀(印度紅);F.長(zhǎng)條狀(‘火冠’)PlateⅢ Different patterns of Nymphaea pollensA. Nodular (N. alba); B. Corrugated undulation pattern (N. gigantea); C. Small granular (N. ‘Peter Slocum’);D. Small cylindrical (N. ‘Conqueror’); E. Checkered shape (N. rubra); F. Long strip (N. ‘Firecrest’)

圖版Ⅱ 不同種或品種睡蓮花粉形態(tài)(b)A. 香睡蓮;B.‘寬瓣白睡蓮’;C.‘達(dá)爾文’;D.‘火冠’;E.白睡蓮;F.‘亞克’;G.‘佛羅里達(dá)’;H.‘征服者’PlateⅡ Pollen morphology of different species or cultivars of Nymphaea (b)A. N. odorata var. alba; B. N. ‘Alba Plenssima’; C. N. ‘Darwin’; D. N. ‘Firecrest’; E. N. alba; F. N. ‘Arc-En-Ciel’; G. N. ‘Florida Sunset’; H. N. ‘Conqueror’

圖版Ⅰ 不同種或品種睡蓮花粉形態(tài)(a)A.埃及白睡蓮;B.喀麥隆睡蓮;C.印度紅睡蓮;D.埃及藍(lán)睡蓮;E.藍(lán)星睡蓮;F.小花睡蓮;G.巨花睡蓮;H.‘彼得’;I.睡蓮子午蓮;J.墨西哥黃睡蓮PlateⅠ Pollen morphology of different species or cultivars of Nymphaea (a)A. N. caerulea; B. N. zenkeri; C. N. rubra; D. N. caerulea; E. N. colorata; F. N. micrantha; G. N. gigantea; H. N. ‘Peter Slocum’; I. N. tetragona; J. N. mexicana