油用牡丹‘凤丹’主要传粉昆虫的传粉行为比较

【目的】显花植物大多具有多种传粉者,判断最有效传粉者的直接证据是对主要传粉者的传粉效率进行研究。‘凤丹’(Paeonia ostii‘Feng Dan’)为一种新型木本食用油料植物,繁育系统为部分自交亲和、异交,需要传粉者活动才能完成授粉过程。笔者对‘凤丹’居群的访花昆虫种类及其传粉行为进行研究,旨在查清‘凤丹’主要传粉昆虫种类及其传粉效率,为提高‘凤丹’结籽率、改善种子质量、加大栽培规模提供传粉生物学参考。【方法】采用定点调查法对‘凤丹’主要传粉昆虫及其访花频率、单花停留时间、访花时柱头接触率进行观测,采用跟踪调查法对主要传粉昆虫连续两次访花的飞行距离、访固定花朵数目时的被访植株数进行观测,通过田间采集与室内镜检对主要传粉昆虫体表携粉量与单次访花后柱头花粉落置量进行统计。【结果】‘凤丹’访花昆虫主要有蜂类、蚁类、甲虫类及蝇类共4个类群,主要传粉昆虫为意大利蜜蜂(Apis mellifera)、中华蜜蜂(A. cerana)与黄熊蜂(Bombus flavescens)。意大利蜜蜂与中华蜜蜂的访花行为相似。黄熊蜂的访花频率极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),单花停留时间极显著低于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01); 黄熊蜂的柱头接触率与意大利蜜蜂及中华蜜蜂的差异不显著。黄熊蜂的访花飞行距离极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),访固定花朵数目时的被访植株数极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),更能促进植株的异交授粉。黄熊蜂的体表携粉量极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),单次访花后柱头花粉落置量极显著高于意大利蜜蜂和中华蜜蜂的(P<0.01),花粉转移能力更高。【结论】黄熊蜂、意大利蜜蜂和中华蜜蜂均为‘凤丹’有效传粉昆虫,以黄熊蜂传粉效率最高,中华蜜蜂与意大利蜜蜂其次,二者具有相近传粉效率。     

罗布麻传粉生物学的初步研究

对野生罗布麻居群开花动态、花粉活力、柱头可授性、访花昆虫、繁育系统(杂交指数、花粉-胚珠比)进行初步研究,为罗布麻引种栽培和繁殖提供初步的理论依据。结果表明:罗布麻花期为6月~8月,果期9~10月,单花持续时间为4~5d;开花当天,花粉活力在11:00~12:00为最高,花粉活力最高达78%以上,且能维持3d,之后明显下降,柱头从花蕾到开花第4d都具有可授性;柱头与花药之间仅有1mm的空间距离,自然条件下以自花授粉为主,但存在异花授粉的可能性;主要访花昆虫以膜翅目、鳞翅目和双翅目昆虫为主,其中,姬蜂是主要传粉者,13:00~14:00为访花高峰期,昆虫访花频率最高峰与柱头可授性部分重叠;花粉-胚珠比(P/O)为37,杂交指数为2,说明罗布麻可能为兼性自交的交配系统。     

药用植物伏生紫堇开花动态和繁育系统的研究

以安徽师范大学赭山校区自然分布的伏生紫堇为研究对象,对其花期、花部特征等进行野外观察,同时对其杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力和柱头可授性等进行检测与研究,探讨了伏生紫堇自然种群的开花动态、繁育系统类型.结果表明:(1)伏生紫堇为总状花序,群体花期约46d,一个花序花期7-11d,单花花期3-7d,一般在3-4月份开花.(2)伏生紫堇雌蕊较雄蕊先熟,柱头与花药在空间上无明显隔离现象.(3)伏生紫堇的杂交指数OCI为3,确定其繁育类型主要为自交亲和,部分需要传粉者参与进行异交;P/O为938,评判其繁育类型是兼性异交.     

药用植物直缘乌头花部特征和繁育系统研究

为研究药用植物直缘乌头的有性繁殖特性,分别采用TTC法和联苯胺-过氧化氢法检测了花粉活力和柱头可授性,对其开花动态和传粉昆虫进行了观察,并通过人工授粉确定了其繁育系统类型.结果表明:直缘乌头自交不亲和,属于专性异交(异花授粉座果率87%);单花期为7~9 d,花粉活力在开花第3 d达到最大值;柱头可授性在开花第6 d最强,属于雌雄异熟;在花药散粉结束、花丝向四周弯曲远离柱头后,雌蕊才能展现出来,表现为雌雄异位.中华蜜蜂和熊蜂为主要传粉昆虫,访花频率分别为7.4次/(花/h)和4.6次/(花/h),两者取食花蜜的方式不同,但访花行为均是由下而上(96%).因此,直缘乌头独特的雌雄异位和雌雄异熟共同存在的机制与传粉昆虫访花行为的协同进化有效避免了性别干扰,促进异交.     

夹竹桃科驼峰藤物候与繁育特征

对中山市田心森林公园驼峰藤Merrillanthus hainanensis植物居群的物候周期、花部特征、访花昆虫种类、访花行为及传粉过程进行观察,检测了其花粉活力与柱头可授性,并对其进行人工授粉辅助实验。结果表明:①驼峰藤的繁殖物候期可大致划分为展梢期、始花期、盛花期、终花期、幼果期、果实成熟期和落果期。②驼峰藤的杂交指数为4,说明其繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。③人工套袋试验显示,驼峰藤没有自发的自花受粉。④昆虫借助足部特殊结构将花粉块移出,并将花粉块通过花药裂口插入柱头腔中,以完成授粉;驼峰藤访花昆虫主要有切叶蜂Megachile sp.、中华蜜蜂Apis cerana和台湾马蜂Polistes formosanus。     

土麦冬传粉生物学和交配系统的初步研究

对正在北京大量推广种植的草坪植物土麦冬 (LiriopeSpicata (thunb .)lour.)的传粉生物学进行了初步研究 .土麦冬的单花花期 1d ,其花在 0 8:30左右开放 ,17:0 0左右关闭 .自然状态下不存在风媒花粉流 ,为虫媒传粉 ,传粉者为蜜蜂总科 (Apoidea)常见的意蜂 (ApismelliferaL .)和兰彩带蜂 (NomiachalybeateSm .) ,传粉昆虫访花高峰位于花开后 2h左右 .花粉寿命约 8h ,花刚开花粉就具有较高的活力 ,花粉活力在 10 :0 0— 13:0 0达到高峰 .柱头可授性为上午 10 :0 0— 11:0 0 ,表明雄性功能先于雌性功能成熟 .柱头可授性与昆虫访花频次最高峰部分重叠 .花粉数与胚珠比 (NP/NO)为 132 6 0± 2 30 0 .说明土麦冬可能为专性异交 (Obligatexenogamy)的交配系统     

不同模式下紫藤花粉活力、柱头可授性的比较

分别通过观察法、TTC法、联苯胺-过氧化氢法,比较自然模式和罩网模式下紫藤的开花特性、花粉活力和柱头可授性.结果表明:自然模式下,单花花期3~4 d,花粉寿命约3 d,最高花粉活力在开花后第2天,达60%,每天上午11:30左右,花粉活力有明显的下降趋势,介于10%~30%之间;柱头可授性在开花头2天最强;结实率为93.6%.罩网模式下,单花花期6~7 d,花粉寿命约7 d,最高花粉活力在开花后第1天,达80%,花后的前4天花粉活力维持在50%以上,第5天开始活力下降;柱头在开花的前4天一直处于强可授性状态;结实率为8.2%.从而可知,访花昆虫是影响紫藤花期长短、花粉活力和柱头可授性持续时间的重要因素,也是影响其有性生殖的关键因素.     

沙生植物倒披针叶虫实交配系统的研究

植物繁育系统是影响生殖后代遗传组成和适合度的主要因素。本研究以古尔班通古特沙漠优势短命植物-倒披针叶虫实(C.lehmannianum)为材料,研究花粉/胚珠比、杂交指数等探究其交配系统,揭示该物种在古尔班通古特沙漠广布的原因。结果表明:倒披针叶虫实的花粉-胚珠比、杂交指数和结实率所分别对应的交配系统结果不完全一致。花粉-胚珠比表明该物种为兼性异交;而OCI值表明为兼性自交。授粉试验发现其自交率极其罕见的高达54.75%,自交作用大于异交,即兼性自交。开花期为5-6月,花序开放自下而上。1 d中花粉活力和柱头可授性在09:30-10:30出现重叠的高峰期。除了常见的1-3枚雄蕊,还发现具有4枚雄蕊的小花。综合研究表明,该物种为适应古尔班通古特沙漠流动活化沙丘等特殊环境,拥有较高自交结实率;另一方面产生更多花粉,提高了异交的机率,达到更高结实率的同时,提高了个体间遗传多样性,以适应沙漠复杂多变的生存环境。     

井冈山地区铁皮石斛的繁殖生物学研究

通过野外实验观察和人工控制套袋等方法,从铁皮石斛的花部基本特征、开花动态、花粉活力、柱头可授性、杂交指数、套袋实验等方面对其繁殖生物学进行了研究。结果显示:(1)井冈山地区铁皮石斛4～6月开花,种群花期近60 d,多数花(50%)在约30 d内开放,果实一般需要180 d左右才能成熟。(2)铁皮石斛花粉活力开花后24 h即可达到(62.67±6.43)%,至开花第三天,活力可达到90%,柱头可授性达到最高,至第5天柱头仍保持高可授性。(3)套袋实验表明,部分自交亲和,异交,需要传粉者。自然条件下未观察到井冈山铁皮石斛居群结实,人工自花授粉率为22.2%。该研究结果为保护和利用井冈山铁皮石斛种质资源提供了科学依据。     

荒漠植物骆驼蓬的繁殖生物学特性研究

为了探究荒漠植物骆驼蓬(Peganum harmala)的繁殖生物学特性,采用野外定点观察的方法研究其花部特征和开花动态、主要传粉昆虫和访花特性,并利用异交指数(OCI)、花粉胚珠比(P/O)来初步测定骆驼蓬的繁育系统。结果显示:(1)群体花期5月中旬至7月下旬,约80 d,单花花期2-3 d;雄蕊15枚,花药渐次开裂;子房3室,胚珠55-70枚,柱头呈三面微凹的三棱柱形;子房基部具有5个蜜腺窝,盛花期花蜜量较丰富;(2)OCI≥4,花粉-(P/O)为15443.9±1407.051,综合分析,初步推断骆驼蓬属于异交,部分自交亲和的繁育系统类型;(3)研究发现骆驼蓬具异型花柱,长花柱型花占多数,短花柱型花只占有极少的比例,存在雌雄异位现象,异位距离为0.067±0.0047 cm;(4)传粉昆虫主要为蜂类。日访花频率显示,在12:00左右达到最大值,16:00左右达到最低,到19:00之后又出现1个小高峰。此外,阴雨低温天气造成访花昆虫数量减少,与花冠闭合和延迟开花等现象相适应,这是植物长期对气候和访花昆虫相互适应的结果。     

草果药(Hedychium spicatum)繁育生物学的初步研究

通过花粉量/胚珠数比(P/O)检测、杂交指数(OCI)估算和人工授粉实验,对草果药(Hedychium spicatum Smith)的繁育系统进行了研究,结果表明其繁育系统为兼性异交,且草果药繁育系统的自交亲合性以及花粉活力与柱头可授性能够维持较长时间保证了其在自然条件下的繁殖。     

油用牡丹‘凤丹’花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究

以专用型油用牡丹品种‘凤丹’为材料,开展了花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究。结果表明,‘凤丹’盛花期花粉萌发率高达68.40%,具有较高的活力;‘凤丹’花后第5～7 d柱头可授性最强,且柱头在花后第6 d分泌黏液,此时达到最佳可授性;‘凤丹’每花结籽数为22.1粒,每心皮结籽数为4.3粒。研究结果为提高‘凤丹’种子产量提供了一定理论基础。     

北京东灵山地区等齿委陵菜(Potentilla simulatrix)的传粉生物学

对北京东灵山地区克隆植物等齿委陵菜(Potentilla simulatrix)自然种群的开花行为观察发现:等齿委陵菜种群花期较长(约3个月),但单花花期较短(1~2d),每个基株的花期平均(14.6±0.7091)d(n=15),同一基株内不同花的花期完全重叠的现象极少.人工授粉实验表明等齿委陵菜不存在无融合生殖,自发自交与人工自交的结实数都极低.花粉胚珠比为3874,应属于专性异交的交配系统.人工添加花粉实验并没有导致种子产量显著增加,这表明等齿委陵菜种群内不存在花粉限制.等齿委陵菜访花昆虫的种类很多,主要传粉昆虫有2种淡脉隧蜂(Lasiogossum sp.)和1种地蜂(Andrena sp.),对雄性阶段的花与雌性阶段的花的访问频率基本相同,传粉昆虫的访花活动与生境温度、湿度密切相关.     

外来入侵植物刺苍耳的繁殖生物学特性研究

外来种在新栖息地种群建立的成功与否,其繁殖特性起到了决定性的作用。为了揭示外来入侵植物刺苍耳(Xanthium spinosum L.)的入侵机理,本研究测定了刺苍耳的开花物候、传粉媒介、柱头可授性、花粉活力、柱头表面积与花粉粒横截面积的比值、繁殖分配及交配系统等繁殖生物学特征。结果表明:(1)刺苍耳种群花期很长,雄花花期91 d,雌花花期100 d;(2)刺苍耳为风媒传粉植物,即便在风速为0. 89 m/s的微风条件下,其花粉散播距离也可达到34 m;(3)柱头具有可授性的时间为11 d,1 d内花粉具有活力的时间为15 h;(4)柱头表面积与花粉粒横截面积的比值为742. 08,有利于雌花柱头成功捕获空气中的花粉;(5)繁殖分配比例高达53%,说明该植物将超过半数的母体资源都用于投资繁殖产生种子;(6)刺苍耳既自交亲和,又可以异交结实,从而确保繁殖成功。本研究表明刺苍耳具有很强的有性繁殖能力,这可能是其成功入侵的重要原因之一。     

麻疯树花部特征及其对传粉昆虫的影响

【目的】麻疯树为中国西南地区重要生物柴油树种,了解其花部特征对主要传粉昆虫的访花行为与访花频率可能产生的影响,有助于麻疯树的进一步繁殖成功。【方法】对麻疯树雌、雄花的形态特征进行测量,对花粉与柱头的微观特征进行扫描电镜观察,并对其花部构成、花冠尺寸及花部颜色对蝇类与蜜蜂类访花频率的影响进行观测。【结果】麻疯树雄花的花冠直径显著小于雌花,雄蕊的直径显著大于雌蕊,可能会影响传粉者对雌、雄花的偏好。雄、雌花的花蕊和花冠的相近,利于花粉的携带、转移与落置。麻疯树花粉粒表面具有瘤状突起,含水丰富,直径大; 雌花柱头有孔状凹陷,能分泌少量黏液,利于花粉在柱头上的粘附与萌发。去除花蕊与花瓣均会显著降低蝇类与蜜蜂对麻疯树花的访问频率,去除花萼对传粉者访问频率无影响。随着花冠尺寸变小,蝇类与蜜蜂对麻疯树花的访问频率均显著降低。花部颜色的改变显著降低蜜蜂类的访花频率,但对蝇类的访花频率无明显影响。【结论】麻疯树雌、雄花的花部形态特征有显著差别。蜜蜂类与蝇类传粉者对麻疯树的花部组成、花冠大小与花部颜色的视觉识别方式有显著不同。     

东京野茉莉雌雄蕊的形态及显微结构

【目的】了解东京野茉莉(Styrax tonkinensis)花部及雌雄蕊的形态及内部显微结构,探寻其花粉败育原因。【方法】运用光镜和电镜技术,对其雌雄蕊内外部形态特征、显微结构和超显微结构进行观察研究。【结果】①每朵两性花中有雄蕊10枚,由花丝和花药组成。花丝宽(0.38±0.12)mm,长(8.24±0.72)mm,成熟花药由2个狭长圆形的药室组成。成熟花粉在扫描电镜下可见3或4个萌发沟,外壁有细网状纹饰,还发现有形态皱缩发育不良的花粉。透射电镜显示发育良好的花粉壁有2层,细胞内质浓厚,含有高尔基体、较多的线粒体、高电子致密物质和淀粉粒等结构。② 雌蕊1枚,由柱头、花柱和子房组成。柱头上有“Y”形裂沟和椭球状乳突,传粉后,柱头上有分泌物。花柱中空。子房3室,多枚倒生胚珠; 发育后期,只有1～2个发育为种子,其余退化。【结论】东京野茉莉花部特征符合安息香科特征,花粉粒3种形态; 柱头湿型,胚珠倒生; 可育花粉粒和珠被细胞内细胞质浓,细胞器较多。     

开花植物延迟自交的研究进展

延迟自交是植物在单朵花开花末期主动自花授粉的一种繁殖方式。为了补充及完善植物进化和传粉生物学研究的综合数据资料,笔者概述了延迟自交的发生途径、试验研究方法、“两全其美”繁殖保障假说等方面的进展,探讨了其适应性意义,并对今后的研究方向提出了建议。目前,延迟自交现象广泛发生在43科61属74种植物中,其中,52种植物的发生途径是单一的,22种植物由两种途径共同作用。在单一途径中,柱头弯曲引起的延迟自交最为常见;不完全雌雄异熟和雌雄异位减小两种途径共同作用促进的延迟自交最为常见。对延迟自交的观察,多采用宏观传粉生物学手段,少有研究将宏观传粉生物学与遗传学手段相结合为延迟自交的发生提供最严谨的证据。延迟自交的繁殖保障假说表明,植物在优先保障异交进行的前提下,当传粉环境不可预测时,延迟自交能为植物的繁殖成功提供保障,被认为是结合了自交和异交优点的“两全其美”的交配系统。此外,对于少胚珠物种,昆虫单次授粉后即可充分授粉;为节约植物资源,还可阻止延迟自交的发生。     

乐业雅长老屋基天坑天贵卷瓣兰传粉生物学研究

为了解天贵卷瓣兰Bulbophyllum tianguii的传粉机制,对广西雅长兰科植物国家自然保护区内天贵卷瓣兰的伴生植物种类、传粉生物学、形态特征、物候等情况进行调查研究。天贵卷瓣兰的伴生植物主要有细叶云南松Pinus yunnanensis、化香树Platycarya strobilacea、小叶枇杷Eriobotrya seguinii （Levl.） Card.ex Guillaumin、米念芭Tirpitzia ovoidea、三对节Clerodendrum serratum等。天贵卷瓣兰的花期为2月中旬至3月下旬,盛花期在3月中旬,单株单花花期在一周左右。天贵卷瓣兰在自然状态下,自交或异交授粉结实率都很低,试验通过碾碎花粉的形式进行授粉,可显著提高天贵卷瓣兰的结实率,达到100%。     

薄壳山核桃开花特征与可授性研究

以9个薄壳山核桃优良品种为试材,采用数码照相、液体培养基法、联苯胺-过氧化氢测试等技术手段,分析不同薄壳山核桃品种的雌雄花特征,并测定了花粉活力和柱头可授性。结果表明:雄花在第Ⅴ阶段,即苞片与花轴间夹角为90°且花药变黄时为花粉采集的最佳时机,其中‘波尼’平均花粉活力最强;‘马汉’等品种柱头可授性从V字期起至倒八字初期(柱头开裂角度90°)逐渐增强,最强可授性可持续2~3 d;‘波尼’等品种柱头开裂角度较小,初开期即具可授性并逐渐增强至V字期(柱头开裂角度15°~90°),最强可授性可持续2~3 d;各品种柱头出现黑点时可授性丧失。该试验中,‘波尼’的散粉期与‘马汉’的可授期重叠时间最长,是较好的授粉配置品种。     

薄壳山核桃开花特征与可授性研究

以9个薄壳山核桃优良品种为试材,采用数码照相、液体培养基法、联苯胺-过氧化氢测试等技术手段,分析不同薄壳山核桃品种的雌雄花特征,并测定了花粉活力和柱头可授性。结果表明:雄花在第Ⅴ阶段,即苞片与花轴间夹角为90°且花药变黄时为花粉采集的最佳时机,其中‘波尼’平均花粉活力最强;‘马汉’等品种柱头可授性从V字期起至倒八字初期(柱头开裂角度90°)逐渐增强,最强可授性可持续2~3 d;‘波尼’等品种柱头开裂角度较小,初开期即具可授性并逐渐增强至V字期(柱头开裂角度15°~90°),最强可授性可持续2~3 d;各品种柱头出现黑点时可授性丧失。该试验中,‘波尼’的散粉期与‘马汉’的可授期重叠时间最长,是较好的授粉配置品种。