紫薇內(nèi)輪花藥繁殖策略

王昊+蔡衛(wèi)佳+阮倩倩+呂春華+譚軍+劉旭+陳芬+劉博

摘要：采用內(nèi)輪花粉、外輪花粉以及混合花粉分別進(jìn)行6個組合的授粉操作，根據(jù)坐果率、單花苞結(jié)實量差異驗證了內(nèi)輪花粉只能吸引昆蟲而不能參與受精的結(jié)論。品種內(nèi)雜交比品種間雜交結(jié)實量更高，紅蝶飛舞在3個品種中是最好的親本，因此親本組合也在一定程度上決定結(jié)實量的高低。針對試驗結(jié)果提出了高效的人工輔助授粉流程，為紫薇雜交育種提供建議。

關(guān)鍵詞：紫薇；內(nèi)輪花藥；授粉；花粉污染；胚珠貼現(xiàn)

中圖分類號： S722.3+4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0115-02

紫薇，千屈菜科紫薇屬植物，別稱百日紅、滿堂紅。紫薇樹形優(yōu)美，花色艷麗，種類繁多，且花期較長，為少花夏季重要的園林觀賞樹種[1-4]。

紫薇的花藥和花粉具有二型性，花藥呈2輪分布，外輪花藥花絲較長，產(chǎn)生淺綠色花粉；內(nèi)輪花藥花絲較短，產(chǎn)生黃色花粉。目前關(guān)于二型花粉繁殖機(jī)制的爭論存在2種對立的觀點，主流理論認(rèn)為內(nèi)輪花粉無生活力，不能參與受精，只能以其香味吸引傳粉昆蟲，為外輪花粉提供異花授粉的機(jī)會[5-7]。也有研究表明，在熒光顯微鏡觀察下，內(nèi)輪花粉在柱頭上可以萌發(fā)，最終到達(dá)子房，與胚珠完成受精[8]。關(guān)于內(nèi)輪花藥的繁殖策略系統(tǒng)研究，目前尚未見報道。本試驗采用常規(guī)育種方法驗證紫薇內(nèi)輪花藥的繁殖策略，希望能為紫薇雜交育種提供幫助。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地設(shè)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所運河灣基地的紫薇種質(zhì)資源圃中。資源圃占地0.33 hm2，包含700余株5年生紫薇，共有9個原生品種，分別為紅蝶飛舞、彩霞滿天、小花白、紫爪銀薇、層云積雪、藍(lán)紫、紫玉、直枝紫和幻粉流云。

1.2試驗材料

2013—2014年從紫薇種質(zhì)資源圃中選取無病蟲害并處于盛花期的3個品種（紅蝶飛舞1、紅蝶飛舞2、紫爪銀薇1、紫爪銀薇2、藍(lán)紫1、藍(lán)紫2）各2株，授粉組合品種內(nèi)雜交3個重復(fù)，分別為紅蝶飛舞1×紅蝶飛舞2（組合1）、紫爪銀薇1×紫爪銀薇2（組合2）、藍(lán)紫1×藍(lán)紫2（組合3），每個重復(fù)20朵花；品種間雜交3個重復(fù)，分別為紅蝶飛舞2×紫爪銀薇1（組合4）、紫爪銀薇2×藍(lán)紫1（組合5）、藍(lán)紫2×紅蝶飛舞1（組合6），每個重復(fù)20朵花。

1.3試驗方法

1.3.1紫薇內(nèi)輪花粉生活力檢驗

第1天晚上從選做父本的母株上采集第2天開放的花苞于室內(nèi)水培。第2天當(dāng)花苞部分打開尚未產(chǎn)生花粉時，用鑷子將外輪花藥去掉。待花藥裂開產(chǎn)生花粉并經(jīng)過一段時間自然干燥之后，用毛刷將內(nèi)輪花粉刷下，用硫酸紙包好，放到陰涼處存放。第3天凌晨對紫薇園內(nèi)選做母本的母株上即將開放的花苞去雄，并采用足量的花粉進(jìn)行授粉、套袋，在小枝上掛牌并去掉周圍正在發(fā)育的花芽以防混淆，6個組合共授120朵花苞。5 d后摘去硫酸紙袋，查看子房膨大率，若子房膨大則受精成功，留下膨大的子房繼續(xù)發(fā)育。

若內(nèi)輪花粉單獨授粉子房不膨大需進(jìn)行“1.3.2”節(jié)試驗，若內(nèi)輪花粉單獨授粉子房膨大，證明內(nèi)輪花粉可正常參與結(jié)實，還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行“1.3.3”節(jié)試驗。

1.3.2紫薇花粉結(jié)實情況比較研究

第1天晚上從選做父本的母株上采集第2天開放的花苞于室內(nèi)水培。第2天當(dāng)花苞部分打開，尚未產(chǎn)生花粉時，一部分用鑷子將內(nèi)輪花藥去掉，另一部分不作處理。待花藥裂開產(chǎn)生花粉并經(jīng)過一段時間自然干燥之后，對只剩外輪花藥的花苞收集花粉，沒有處理的刷下全部外輪花粉以及一定量的內(nèi)輪花粉并均勻混合，確保收集的花粉足量，用硫酸紙包好，放到陰涼處存放。第3天凌晨對紫薇園內(nèi)選作母本的母株上即將開放的花苞去雄，6個組合用外輪花粉和混合花粉各授120個花苞，保證花粉數(shù)量足夠，在小枝上掛牌防止混淆。等果實發(fā)育成熟以后，統(tǒng)計2輪花粉結(jié)實數(shù)量，若差異顯著，則證明內(nèi)輪花粉造成了胚珠貼現(xiàn)。

1.3.3紫薇不同花粉繁殖適合度比較

按“1.3.1”節(jié)和“13.2”節(jié)的試驗步驟獲取一定量的內(nèi)外輪花粉種子，將成熟的種子晾干，置于陰暗干燥的地方保存，次年春季選取100個種胚發(fā)育完好的種子作為1個重復(fù)，內(nèi)外輪花粉產(chǎn)生的種子各3個重復(fù)，于田間播種，20 d后統(tǒng)計出苗率，以出苗率較大的種子的繁殖適合度設(shè)為1，另一種種子的繁殖適合度為 V/V對照。比較兩者的繁殖適合度，若無明顯差異則表示內(nèi)輪花粉在繁殖策略上和外輪花粉并無差異；若外輪花粉種子顯著優(yōu)于內(nèi)輪花粉種子，說明內(nèi)輪花粉產(chǎn)生的種子質(zhì)量較差，在繁殖策略上更多的還是吸引昆蟲。

1.3.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理

用SAS 8.0對所得數(shù)據(jù)開展方差分析和Duncans多重比較[9]，用Excel制作柱形圖。

2結(jié)果與分析

2.1紫薇內(nèi)輪花粉生活力分析

由表1可以看出，采用內(nèi)輪花粉授粉，5 d后拆袋，除組合2、組合3、組合6各有1朵花完成受精，出現(xiàn)子房膨大現(xiàn)象外，剩余所有花苞均沒有坐果，由此可以認(rèn)定內(nèi)輪花粉的花粉管不能到達(dá)子房而完成受精，而坐果的3個花苞均為小概率事件，出現(xiàn)了花粉污染。根據(jù)這個結(jié)果，“1.3.3”節(jié)試驗已不須開展，只須通過“1.3.2”節(jié)試驗研究內(nèi)輪花粉是否萌發(fā)而造成胚珠貼現(xiàn)現(xiàn)象即可。

2.3其他因素對結(jié)實量的影響

將“1.3.2”節(jié)試驗的數(shù)據(jù)進(jìn)一步統(tǒng)計分析，得圖1。由圖1可以看出，單花苞結(jié)實量受到交配方式、父母本品種的影響，品種內(nèi)雜交由于親緣關(guān)系較近，結(jié)實量明顯超過品種間雜交；紅蝶飛舞不管是父本還是母本，結(jié)實量均為3個品種（紅蝶飛舞、紫爪銀薇、藍(lán)紫）中最高的，而紫爪銀薇更適合作母本，藍(lán)紫更適合作父本。在選擇雜交親本以及確定親本組合時需要考慮這些因素。

3討論與結(jié)論

3.1產(chǎn)生花粉污染的原因

“1.3.1”節(jié)試驗出現(xiàn)了花粉污染，可能有以下2個原因：

[FK（W13][TPWH1.tif][FK）]

（1）昆蟲污染。由于授粉袋口未扎牢導(dǎo)致昆蟲可以出入，或者在當(dāng)日授粉末期個別昆蟲提前活動而未被發(fā)現(xiàn)。（2）前日花粉污染。紫薇花粉活力可以維持1～2 d[10]，由于前1 d的風(fēng)干，花粉黏度下降，容易抖落，可能會掉落于正在授粉的花苞之上導(dǎo)致花粉污染。因此，在授粉過程中一定要嚴(yán)謹(jǐn)操作，在操作前要把小枝上前日打開的花苞去掉，操作期間少觸碰其他小枝，每天昆蟲活動之前20 min就須要結(jié)束工作，這樣才能減少污染。

3.2紫薇內(nèi)輪花粉繁殖策略

本試驗用常規(guī)方法確認(rèn)了紫薇內(nèi)輪花粉的繁殖策略傾向于吸引昆蟲傳粉，而不是直接參與受精，相關(guān)試驗在顯微鏡下觀測到花粉管延長的現(xiàn)象也是存在的，內(nèi)輪花粉在一定程度上造成了胚珠貼現(xiàn)，降低了外輪花粉參與受精的機(jī)會，直接導(dǎo)致種子收獲量減少。

紫薇人工輔助授粉要想盡可能杜絕花粉污染，必須在未開花以及傳粉昆蟲開始活動之前進(jìn)行，而開花時間集中在每天的05：00—07：00[11]，在能見度足以從事授粉操作以后往往只有1～2 h可以利用。因此，保證單花苞出種量是提高授粉效率最直接的方法。

根據(jù)本試驗的結(jié)論，要想提高單花苞出種量，必須盡可能采用外輪花粉，杜絕內(nèi)輪花粉的污染。這須要在授粉之前采集父本花粉水培，杜絕前1 d開花的花苞污染，待花苞打開還沒有產(chǎn)生花粉時，用鑷子去掉所有內(nèi)輪花粉的花藥，在外輪花藥爆裂產(chǎn)生花粉以后再刷下收集，之后的授粉過程也須要完全遵從操作規(guī)范，盡可能選擇單花苞結(jié)實量較高的親本組合。

3.3跨年試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

本試驗的數(shù)據(jù)歷經(jīng)2年獲得，其中“1.3.1”節(jié)試驗只用1年獲取，“1.3.2”節(jié)試驗通過2年獲取，2年中各品種花期、氣溫狀況均不一樣，會對試驗獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。基于以上原因，試驗盡可能待3個品種均進(jìn)入盛花期、氣溫接近的條件下進(jìn)行，且外輪花粉和混合花粉試驗穿插進(jìn)行，以削弱年份對試驗結(jié)果的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟少華，劉慶華，王奎玲. 紫薇研究進(jìn)展[J]. 萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2002，19（4）：276-278.

[2]吳裕. 紫薇長放半年花[J]. 云南林業(yè)，2003（2）：21.

[CM（29][3]王敏，宋平，任翔翔，等. 紫薇資源與育種研究進(jìn)展[J]. 山[HT][HJ][HT]

東林業(yè)科技，2008（2）：66-68.

[4]李傳磊，沈年華，倪偉. 紫薇群落結(jié)構(gòu)與物種多樣性分析[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2010，25（5）：45-48.

[5]陳彥，周堅. 紫薇受粉習(xí)性及花粉管生長的研究[J]. 聊城大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，19（2）：53-54，96.

[6]許桂芳，吳鐵明，吳哲，等. 紫薇屬植物研究進(jìn)展[J]. 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2005，30（5）：50-53.

[7]Nepi M，Guamieri M，Pacini E.“Real” and feed pollen of lagerstroemia indica：ecophysiological differences[J]. Plant Biology，2003，5（3）：311-314.

[8]張秦英，羅鳳霞，劉莉，等. 紫薇異型雄蕊花粉生活力研究[J]. 園藝學(xué)報，2008（12）：1741.

[9]沈其君. SAS統(tǒng)計分析[M]. 北京：高等教育出版社，2005：84-87.

[10]王瑞文，楊彥伶，王瑞靜，等. 紫薇花粉生活力變化及柱頭的可授性的研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（11）：2829-2832.

[11]王瑞文. 紫薇開花生物學(xué)特性及雜交育種的初步研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.