孫 穎，王阿香，陳士惠，馬翠青，何 淼

(東北林業(yè)大學園林學院，黑龍江 哈爾濱150040)

側(cè)金盞花屬(Adonis)是毛茛科一年生或多年生草本植物，是一個廣布歐亞溫帶的小屬，有26 ～30種。側(cè)金盞花屬植物大多屬于早春短命或類短命植物，大部分種類都有鮮艷的金黃色花朵，小部分種類具有赤紅色花朵，是極具開發(fā)潛力的野生草本種質(zhì)資源。我國共有側(cè)金盞花屬植物10 種，1 變種和2變型。其中東北地區(qū)主要分布有兩種:側(cè)金盞花(A. amurensis)、遼吉側(cè)金盞(A. ramosa)［1］。側(cè)金盞花花色明亮艷麗、花形美觀可愛，株型緊湊矮小，符合人們的審美要求。側(cè)金盞花植株開花時間很早，可以填補2 －4 月的園林空白，而且極度抗寒，這意味著高緯度地區(qū)也可以露地種植觀賞。目前，我國的側(cè)金盞花基本處于野生狀態(tài)［2］，引種馴化后可應(yīng)用于草坪、花壇、護坡及林間空地，從而減少養(yǎng)護成本，形成色彩豐富、層次多樣的草坪景觀;而且其夏眠的獨特生理特性，不會影響后續(xù)的景觀設(shè)計。因此，側(cè)金盞花作為高寒地區(qū)的植物引種栽培用于城市綠化，有著很好的應(yīng)用前景。

繁育系統(tǒng)是指直接影響后代遺傳組成的所有有性生殖特征的總和。包括花部各器官的壽命、花部的綜合特征、傳粉者的種類和行為特征、花的開放式樣、自交親和程度以及交配系統(tǒng)等［3-4］。繁育系統(tǒng)是植物的遺傳機制和環(huán)境相互作用的表現(xiàn)，對植物的表征變異和進化有重要影響［5］，是繁育生物學和生物多樣性保護管理的重要組成部分［6］，是認識植物生活史的前提，也是開展生物學相關(guān)研究的必備基礎(chǔ)［4，7］?；ú烤C合特征及交配系統(tǒng)的定量、定性測定是繁育系統(tǒng)研究中相對獨立的內(nèi)容，其方法和實踐已經(jīng)有較多的相關(guān)報道［8-11］，而側(cè)金盞屬植物的相關(guān)研究則幾無開展。因此，認識其開花過程的自然規(guī)律，掌握繁育系統(tǒng)類型，可以更有效地進行種子生產(chǎn)和良種選育，提高其制種效率，從而為側(cè)金盞花在北方高寒地區(qū)的合理應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試材來源為哈爾濱市帽兒山老山人工林試驗站(45°20' N，127°34' E)。試驗地平均海拔300 m，年平均氣溫2.8 ℃，相對濕度70%，降水量723.8 mm，土壤類型為棕褐色森林土。選擇有代表性的落葉松林樣地，取10 個2 m×2 m 樣方，樣方內(nèi)植物密度為6.93 株·m－2。以樣方內(nèi)正常生長的側(cè)金盞花作為研究對象。于2011 年及2012 年4 －6 月進行各項試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 花部綜合特征及開花動態(tài)觀察 于花蕾期隨機標記30 株側(cè)金盞花，每天觀察1 次直至單花開放。開花當天及開花第2 天07:00 －17:00 不間斷觀察，之后每天觀測一次，直到花部萎蔫。記錄花部各部分發(fā)生變化的時間、特點、過程，對所標記的花朵進行拍照［12-13］。盛花期，隨機選取正在開放的單花30 朵，測量花朵的直徑以及雄蕊、雌蕊各個部分的長度。采集新鮮花藥置于FAA 固定液中，經(jīng)過一系列脫水、包埋，采用蘇木精染色法［14］染色，對花藥橫切，切片厚度為8 mm，在顯微鏡下進行觀察、拍照。

1.2.2 繁育系統(tǒng)檢測 采用Cruden［15］方法測定單花花粉量和胚珠數(shù)，估算花粉胚珠比P/O(Pollen-ovule Ratio)。根據(jù)Dafni［16］的標準對側(cè)金盞花的直徑、開花行為進行測定，計算雜交指數(shù)(Outcrossing Index，OCI)值。

1.2.3 座果率的測定 對側(cè)金盞花進行5 種套袋處理:1)不去雄，不套袋，自由授粉，作為對照，自然狀態(tài)下檢測傳粉情況。2)不去雄，套袋，自花授粉，檢測傳粉是否需要媒介。3)去雄，人工異花授粉，套袋，檢測雜交是否親和。4)去雄、人工異花授粉，不套袋。5)去雄，套袋，不授粉，檢測花朵無融合的生殖率。每個處理取50 朵花，兩組重復(fù)，統(tǒng)計不同處理下的座果率。

2 結(jié)果與分析

2.1 側(cè)金盞花花部綜合特征及單花開花動態(tài)

側(cè)金盞花是多年生草本植物，根狀莖短而粗，有多數(shù)須根。株高5 ～12 cm，先花后葉?；▎紊谥髑o或少數(shù)分枝的頂端，雄蕊多數(shù)，心皮多數(shù)。在花朵開放7 ～9 d 后長出葉子，葉片為三角狀卵形，二至三回細裂。萼片7 ～17 枚，常為淡灰紫色，長圓形或卵狀長圓形，長16.51 ～18.93 mm，花瓣12 ～18 枚，黃色，倒卵形或長倒卵形，長14.91 ～19.09 mm(表1)?；ü谥睆綖?8. 82 ～45.64 mm?；ㄖ?.00 ～2.06 mm，柱頭成熟時分泌粘液。花絲長2.12 ～4.84 mm，花藥長1.68～2.60 mm，初為黃綠色，隨后逐漸加深變?yōu)辄S色，散粉后花藥變?yōu)槌赛S色。側(cè)金盞花單花約84 個花藥，花藥4 室，整個花藥的橫切面呈“X”型。花藥壁為四層結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外分別為絨氈層、中層、藥室內(nèi)壁及表皮(圖1)，花粉大小約為31.57 μm×22.51 μm。側(cè)金盞花子房長1.16 ～1.96 mm，顏色初為淡綠色，逐漸加深變?yōu)樯罹G色。

連續(xù)兩年對側(cè)金盞花的植株觀察發(fā)現(xiàn)，側(cè)金盞花花期在3 －4 月，花蕾的顏色從紫褐色變淺直至花萼開始松動持續(xù)6 ～7 d。天氣晴好時，側(cè)金盞花通常08:00 左右開放，16:30 左右開始閉合。單花開放時，外側(cè)花萼幾乎同時松動，也有1 ～2 個花萼先伸展開，內(nèi)側(cè)的花瓣也隨之松動。30 ～60 min內(nèi)，內(nèi)部花瓣全部松動。從花萼松動到所有花瓣伸展到最大冠幅，需要2 ～5 h。花朵初開時花瓣為黃綠色，逐漸變?yōu)轷r黃色。開花2 ～3 d，外輪花藥開始開裂，其余交替開裂。晴天時花藥全部開裂所需時間約為1 h，而陰天時花藥散粉時間長1 ～2 d，雨天或雪天花朵則一直處于閉合狀態(tài)。開花5 d 花萼開始皺縮，花藥逐漸萎縮。開花6 ～7 d 花瓣開始萎縮，部分花瓣脫落，花萼包圍著花瓣呈螺旋狀合攏。開花8 d 之后花瓣、花藥全部脫落，僅存發(fā)育中的子房(圖2)。

表1 側(cè)金盞花花部器官數(shù)量特征統(tǒng)計(n=30)Table 1 Floral parameters of Adonis amurensis(n=30)

2.2 側(cè)金盞花的單花持續(xù)時間

2011 及2012 年，側(cè)金盞花的單花持續(xù)時間分別為8.29 和8.26 d，兩者差異不顯著(P ＞0.05)，表明側(cè)金盞花在兩年內(nèi)的單花壽命比較穩(wěn)定。單花持續(xù)時間頻率最高為8 d，分別占每年統(tǒng)計100 朵花的41%和44%，之后是9、7 和10 d 的單花持續(xù)時間，持續(xù)時間為6 d 的單花所占頻率不到3%(圖3)。

圖1 側(cè)金盞花花部構(gòu)造及花藥橫切面結(jié)構(gòu)Fig.1 Floral structure and cross section view of anther of Adonis amurensis

圖2 側(cè)金盞花開花動態(tài)過程Fig.2 Flowering dynamic of Adonis amurensis

圖3 側(cè)金盞花單花持續(xù)時間頻率分布Fig.3 The frequencies distribution of individual flower longevity of Adonis amurensis

對側(cè)金盞花單花持續(xù)時間、花冠直徑、花柱高度、花藥數(shù)量、子房數(shù)量的相關(guān)分析結(jié)果表明(表2)，側(cè)金盞花的單花持續(xù)時間與花柱高度呈顯著正相關(guān)(P ＜0.005)，與花冠直徑、花藥數(shù)量、子房數(shù)量則無顯著相關(guān)性(P ＞0.01)。同時，花柱高度與花冠直徑呈顯著負相關(guān)(P ＜0.01)。由此可知，花柱高度對單花持續(xù)時間有較大影響，花柱越高，單花開放時間越長。

2.3 側(cè)金盞花繁育系統(tǒng)的確定

2.3.1 套袋試驗 通過檢測不同條件下側(cè)金盞花的座果率發(fā)現(xiàn)，去雄、套袋、不授粉，其座果率為0，表明側(cè)金盞花不存在無融合生殖現(xiàn)象。不去雄、不套袋、自由傳粉，座果率為78%，不去雄、套袋、自花授粉條件下座果率為58%，去雄、不套袋、自由傳粉條件下坐果率為44%，而人工自花授粉、人工異花授粉后授粉率均超過80%。套袋試驗結(jié)果表明，側(cè)金盞自花可孕，同時需要傳粉者進行傳粉(表3)。

表2 單花持續(xù)時間、花冠直徑、花柱高度、花藥數(shù)量、子房數(shù)量的相關(guān)分析Table 2 Correlation analysis among flower longevity，diameter of flower，length of style，anther number and ovary number

表3 側(cè)金盞花不同授粉方式的套袋試驗結(jié)果Table 3 The test results of different pollinating ways of Adonis amurensis

2.3.2 雜交指數(shù)(OCI) 按照Dafni 的方法測算，側(cè)金盞花花朵直徑約為32.97 mm，大于6 mm，OCI 記為3;側(cè)金盞花的花藥在開花第2 天才開始散粉，而柱頭在開花前1 天就具有微弱的可授性［17］，即為雌蕊先熟，OCI 記為0;花藥未成熟時低于柱頭，但成熟后二者逐漸向?qū)Ψ娇拷?，有可能接觸進行授粉，OCI 記為0;綜合以上結(jié)果，側(cè)金盞花的OCI值為3 +0 +0 =3。根據(jù)Dafni［16］的繁育系統(tǒng)劃分標準:OCI=0，閉花受精;OCI =1，專性自交，OCI=2，兼性自交;OCI=3，自交親和，有時需要傳粉者;OCI=4，部分自交親和，異交，需要傳粉者;側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為自交親和，需要傳粉者。此結(jié)果與套袋試驗得出的結(jié)論一致。

2.3.3 花粉胚珠比(P/O) 側(cè)金盞花的單花花粉數(shù)平均為157 352 粒，單花胚珠數(shù)為69 個，P/O 值為2 280。根據(jù)Cruden［15］對繁育系統(tǒng)的劃分標準:P/O值為2. 7 ～5. 4，閉花授精;P/O 值為18. 1 ～39.0，專性自交;P/O 值為31.9 ～396.0，兼性自交;P/O 值為244. 7 ～2 588. 0，兼性異交;P/O 值為2 108.0 ～195 525.0，專性異交。同雜交指數(shù)測算結(jié)果及套袋試驗結(jié)果相結(jié)合，綜合判定側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為兼性異交，自交親和，需要傳粉者。

3 討論

3.1 側(cè)金盞花的花部特征與繁育適應(yīng)性

側(cè)金盞花屬于早春類短命植物，其花期在3 －4月，為在低溫氣候條件下達到生殖成功的目的，其發(fā)展出一系列吸引傳粉者的策略:側(cè)金盞花的花徑能達到32.97 mm，按照Abe［18］的劃分標準屬于大型花;花朵為鮮艷的金黃色，黃色對于蜂類是可見花色［19］，能比雪地吸收更多熱量，達到吸引昆蟲的效果;同時，側(cè)金盞花產(chǎn)生大量的花粉和花蜜，是昆蟲重要的食物來源，從而增加了植株授粉結(jié)實的機會。

Primack［20］、Schoen 和Ashman［21］分析了35 個科110 種植物的單花持續(xù)時間，認為系統(tǒng)發(fā)生限制了單花持續(xù)時間的進化，單花持續(xù)時間的變異不是出現(xiàn)在屬、種的水平，而是出現(xiàn)在科的水平。側(cè)金盞花的單花花期一般為6 ～10 d，按照Abe［18］的分類標準，其單花花期屬于很長類型，較長的花期對于保證花粉流的穩(wěn)定、增加昆蟲的訪花行為具有積極意義。從個體水平分析，側(cè)金盞花的單花花期除與系統(tǒng)發(fā)生有關(guān)以外，還與花柱高度、單花始花時間［2］有關(guān)?；ㄖ礁?，始花時間越早的側(cè)金盞花，單花持續(xù)時間越長?；ㄐ?、花色、花粉、花期等因子的綜合作用，使得側(cè)金盞花在環(huán)境條件不利的早春也能達到很高的結(jié)實率。

3.2 側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)判斷

生殖成功是植物適應(yīng)環(huán)境條件的重要組成部分。關(guān)于自交和異交的互相演化是系統(tǒng)發(fā)育檢驗的重點［5］。Dafni 根據(jù)花部結(jié)構(gòu)和開花行為進行繁育系統(tǒng)的判斷。具有相同OCI 值的植物，一般具有相似的形態(tài)和行為特征，繁育系統(tǒng)類型也趨于一致。側(cè)金盞花的OCI 值為3，按照Dafni［16］的標準，側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為自交親和，需要傳粉者。Cruden［15］認為P/O 值是表示性比的有效指標，其能夠簡潔、快速地預(yù)測繁育系統(tǒng)的基本類型，P/O 值越低的植物，傳粉效率越高。按照Cruden［15］的評判標準，側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為兼性異交，自交可孕。Cruden［15］同時認為，在進行繁育系統(tǒng)的判斷時，P/O值的計算應(yīng)在雜交指數(shù)之后。

人工授粉及套袋試驗發(fā)現(xiàn)，人工自花授粉和人工異花授粉后側(cè)金盞花的座果率均超過80%，說明其自交親和，且親和性很高，這驗證了上述側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為混合交配系統(tǒng)的判斷。自然條件下，植物的自交率是多種原因作用的結(jié)果，不但取決于自身的花粉量、而且取決于從其他個體接受外來花粉的時機、數(shù)量以及自花花粉和異花花粉在獲得受精機會上的競爭能力［22-24］。側(cè)金盞花在不去雄、套袋、自然自花授粉情況下，座果率僅為58%，說明側(cè)金盞花存在一定的自花限制，花粉數(shù)量不足和缺乏花粉與柱頭的有效觸碰是造成這一現(xiàn)象的主要原因。同時，前期研究結(jié)果［17］表明，側(cè)金盞花在開花當天部分柱頭即具備一定的可授性，但花藥在開花后2 ～3 d 才開裂，造成了自花散粉與柱頭可授期在時間上具有一定間隔，為異花授粉提供了可能性。去雄后自由傳粉條件下，側(cè)金盞花座果率為44%，說明傳粉媒介的效率是阻礙自然異花授粉效果的一個原因。在自然條件下側(cè)金盞花的結(jié)實率能夠達到78%，應(yīng)該是異交與自交共同作用的結(jié)果。相關(guān)研究認為，在極端環(huán)境下，植物的交配系統(tǒng)有從異交向自交演變的傾向，從而更好地適應(yīng)惡劣的生存條件［25-26］，對于側(cè)金盞花自交率與自然群落之間的相互關(guān)系應(yīng)進行進一步的深入研究。

4 結(jié)論

通過對野生環(huán)境下側(cè)金盞花的花部形態(tài)特征、開花動態(tài)、授粉特性的觀察研究，側(cè)金盞花花期在3 －4 月，花型大，單花花期持續(xù)6 ～10 d，花部具有吸引傳粉者的特征。側(cè)金盞花雌蕊先熟，花藥與柱頭無空間間隔，雜交指數(shù)結(jié)果為3，花粉胚珠比為2 280。綜合各項指標結(jié)果認為，側(cè)金盞花的繁育系統(tǒng)為兼性異交，自交親和，需要傳粉者。

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