多花黃精開花動態(tài)及傳粉方式研究

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(1.云南農業(yè)大學農學與生物技術學院， 昆明 650201； 2.金平慧達農林開發(fā)有限公司， 云南 紅河 661500)

多花黃精開花動態(tài)及傳粉方式研究

劉佳1，王文祥1，朱翔2，海梅榮1

(1.云南農業(yè)大學農學與生物技術學院， 昆明 650201； 2.金平慧達農林開發(fā)有限公司， 云南 紅河 661500)

為了研究多花黃精花部特征、開花習性、柱頭可授性與傳粉方式，在多花黃精花期定株定點記錄觀察開花習性、觀察傳粉昆蟲；測量花部特征、測定柱頭可授性。結果表明，多花黃精4月16日現(xiàn)蕾，4月29日開花，5月4日花朵凋謝。傳粉昆蟲為馬蜂、蜜蜂和螞蟻等。多花黃精的花冠直徑為6.43 mm，花冠管長度約為1.43 mm，花絲長度約為1.00 mm，花柱長度約為0.97 mm。開花第1天,柱頭即有可授性；花開后第2天柱頭可授性較強；花后第3天、第4天柱頭可授性逐漸降低，第5天不具有可授性。該試驗結果為黃精規(guī)范化栽培及良種繁育提供了理論依據。

多花黃精； 花部特征； 開花習性； 柱頭可授性； 傳粉方式

多花黃精(PolygonatumcyrtonemaHua)為百合科黃精屬多年生草本植物，是我國傳統(tǒng)名貴中藥，已有2 000多年的藥用歷史[1]。中國該屬植物有30多種，《中華人民共和國藥典》2010年版第一部收藏了黃精、滇黃精和多花黃精作為其原生藥，其中多花黃精品質最佳。黃精主要成分為黃精多糖和皂苷等化學成分，具有寬中益氣、滋陰潤肺、益腎填精、生津補脾之功效[2]，現(xiàn)代研究表明，其還具有治療心血管疾病、糖尿病以及在抗菌、抗疲勞、抗衰老等作用[3-5]。除正常用藥之外,黃精的保健品及保健藥品也大量出現(xiàn)， 因此，市場需求量大大增加，野生資源被大量采挖,資源更新受到影響，可用野生資源不足，所以進行黃精資源保護及人工栽培十分重要。多花黃精在我國分布很廣泛，四川、貴州、湖南、湖北等地分布較多[6]。在海拔500～1 200 m的山上有適宜其生長的環(huán)境下，都可以發(fā)現(xiàn)生長有黃精，多生長在半陰半陽山坡、灌叢，多呈零散分布，未見大片呈群落狀態(tài)。黃精繁殖包括無性繁殖和有性繁殖2種方式，也就是分別利用根莖和種子得到新的植株，目前利用根莖進行繁殖比較常見。

目前黃精在生產上的栽培方式以無性繁殖為主，但長期的無性繁殖不僅容易引起品種退化，而且病蟲害發(fā)生嚴重，進而影響藥材產量和質量。隨著多花黃精的大量應用，多花黃精的資源供需問題急需解決。關于黃精種子繁殖技術的研究很多，但對多花黃精生殖生物學、多花黃精柱頭可授性、傳粉方式的研究很少。因此，研究多花黃精生殖生物學特性，明確多花黃精柱頭可授性與傳粉方式，為多花黃精品種改良及規(guī)范化栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗設在金平慧達農林開發(fā)有限公司大老塘種植基地進行，試驗地面積100 m2。金平地處滇南低緯高原地區(qū)，屬熱帶季風氣候帶，雨量充沛，干濕分明。由于海拔高差殊異，地形復雜，形成十里不同天的特殊氣候，“二山二谷三面坡”的地貌特征。多年來平均降雨量為2 330 mm，年平均氣溫為18 ℃。

試驗所用的多花黃精栽種2年，以根莖為繁殖材料，時間于2015年4月至5月進行。

1.2 方 法

1.2.1 多花黃精花部特征

在野外選取盛花期的花朵(花冠完全打開)30朵(每株1朵)，固定在FAA溶液中，帶回實驗室進行以下統(tǒng)計：用游標卡尺(精度為0.01 cm)測量花冠直徑、花冠管長度、花絲長度、花柱長度計數(shù)單花的雌、雄蕊個數(shù)，計算各有關的基本參數(shù)，并記錄。

1.2.2 多花黃精開花習性的觀察

2014年4月16日開始每天觀察： 1) 標記20朵花(每株1朵)，從花蕾期開始觀察，記錄從現(xiàn)蕾到花瓣微張開的時間。 2) 另選20朵花從花蕾期觀察，當花蕾稍大時把花瓣上端剪掉，觀察花藥開裂散粉情況(從現(xiàn)蕾開始計算第幾天開始散粉，散粉持續(xù)時間即花藥開裂后第幾天花藥上的花粉散完)，并觀察花藥從現(xiàn)蕾到散粉整個階段的變化。

1.2.3 多花黃精開花物候

1) 單花期：選取20朵花(定點定株)，從花瓣剛張開的第1天算起，每天觀察直到花朵凋謝，統(tǒng)計1朵花持續(xù)時間。并觀察整個階段的變化。

2) 單株花期：從第1朵花開放到最后1朵花凋謝的時間。

1.2.4 多花黃精柱頭可授性測定

在野外選取開花第1天至第5天花朵，用FAA溶液固定帶回實驗室用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定柱頭可授性。具體方法：將柱頭取下放入凹面鏡載玻片中，并滴加聯(lián)苯胺-過氧化氫(1%聯(lián)苯胺∶3%過氧化氫∶水=4∶11∶22，體積比)2、3滴，若柱頭呈藍色并出現(xiàn)氣泡表明其具有可授性，根據氣泡多少確定柱頭可授性的強弱，每天3 次重復，每個重復隨機選擇3朵花，以“-”表示柱頭不具可授性，“+/-”指部分柱頭具可授性，“+”表示柱頭具可授性，“+ +”表示柱頭可授性較強。

1.2.5 多花黃精傳粉方式的研究

在花開放盛期時，每天在10：00～12：00時期間隨機選擇10朵開放的花，觀察并記錄訪問選定花的所有昆蟲，觀察時間不少于4 d和20 h，并根據昆蟲的訪花行為判斷是否為有效的傳粉昆蟲。在晴朗的天氣，每天觀察2 h，連續(xù)觀察10 d。記錄傳粉者類型、訪花行為、拜訪頻率。

1.2.6 多花黃精授粉方式研究

每種處理隨機選取6株多花黃精，每株選取5朵花，開花期套袋隔離傳粉者。在可授性較強的時候進行以下操作： 1) 套袋：不做任何處理，整個花期保持套袋，隔離訪花昆蟲； 2) 去雄套袋：在開花前去雄，不做授粉處理，整個花期套袋； 3) 去雄不套袋：將要開放的花蕾，去掉雄蕊后不做任何處理； 4) 人工異株異花授粉：在開花前去雄、套袋開花后的2～3 d進行2～3次授粉，花粉采自距離10 m以外植株的新鮮花粉，整個花期套袋； 5) 自然對照：不套袋不處理，使其在自然狀態(tài)下授粉。

2 結果與分析

2.1 多花黃精花部特征

多花黃精為多年生草本，高40～150 cm，葉片長橢圓形，通常具5～30枚葉。葉互生，橢圓形、卵狀披針形至矩圓狀披針形，少有稍作鐮狀彎曲，長10～18 cm，寬2～7 cm，先端尖至漸尖。雄蕊6，雌蕊1，雌蕊與雄蕊等長。經過統(tǒng)計計算多花黃精的花冠直徑為0.64 cm，花冠管長度為1.43 cm，花絲長度為1.00 cm，花柱長度為0.97 cm。

表1 多花黃精花部特征

平均值標準差 花冠直徑(cm)0.640.39 花冠管長度(cm)1.430.13 花絲長度(cm)1.000.11 花柱長度(cm)0.970.08

2.2 多花黃精開花習性的觀察

多花黃精的花蕾與花是從基部向上按順序生出和開放的，枝條下部的花先開，之后位于枝條上部的花開放?；閭阈突ㄐ颉咨?；雄蕊著生于花被的中部，花絲光滑；雌蕊與雄蕊等長，子房上位，柱頭上有白色毛。由表2、表3可知，多花黃精4月16日現(xiàn)蕾(花蕾底徑約1 cm)，現(xiàn)蕾至花瓣微張開時間為13.6 d，花藥開裂散粉的持續(xù)時間為2.1 d。對多花黃精花進行花朵開放動態(tài)觀察，結果發(fā)現(xiàn)花朵開放時，多花黃精的花在較

表2 現(xiàn)蕾至花瓣微張開持續(xù)時間

編號現(xiàn)蕾第1天(月/日)花瓣微張開第1天(月/日)持續(xù)時間(d)花朵104/1604/2812花朵204/1604/2914花朵304/1604/3014花朵404/1604/2711花朵504/1605/0115花朵604/1604/3014花朵704/1605/0115花朵804/1604/3014花朵904/1605/0115花朵1004/1604/2913花朵1104/1605/0115花朵1204/1604/2913花朵1304/1604/2812花朵1404/1604/2913花朵1504/1605/0115花朵1604/1604/3014花朵1704/1604/3014花朵1804/1604/2913花朵1904/1604/2812花朵2004/1604/3014平均值13.6標準差1.89

為溫暖的晴天開放較早。如遇晝夜溫差變化大的陰天或雨天，花則會延遲開放。在溫度較高、光照強度相對較弱的陰天，花開放的時間會延長，當溫度穩(wěn)定，適當增加濕度，開花數(shù)量會增加。

在大壩水利工程建造過程中，槽口區(qū)域常常土質疏松，使得工程達到足夠的建筑要求；所以在進行墻體建設時，容易由于自身原因造成墻體的坍塌、斷裂。因此，為了保障整個大壩水利工程的整體質量，需要采用單項或者多項的預防。土體深入導墻四厘米到六厘米時，可以采用粉噴樁或者攪拌的方式給墻體進行加固；清楚了槽孔的實際長度，就可以運用跳挖的方式，使得墻體之間的距離保持在一—兩個期槽之內。針對已經發(fā)生斷裂、裂縫的墻體，可以通過調節(jié)泥漿固壁的高度將更多的泥漿倒入進行防滲墻的加固處理。

表3 多花黃精花藥開裂散粉時間

編號散粉開始(月/日)散粉結束(月/日)持續(xù)時間(d)花朵104/1804/202花朵204/1904/212花朵304/1904/212花朵404/1704/203花朵504/1704/193花朵604/1604/193花朵704/1904/212花朵804/1904/201花朵904/1704/192花朵1004/1704/192花朵1104/1704/192花朵1204/1604/193花朵1304/1804/202花朵1404/1704/192花朵1504/1804/202花朵1604/1704/192花朵1704/1704/181花朵1804/1804/191花朵1904/1904/212花朵2004/1704/203平均值2.1標準差0.64

2.3 多花黃精開花物候

2015年，觀測點的多花黃精居群(試驗地面積100 m2)花期為4月底至6月底。4月29日居群第1 朵花開放，6月27日花朵全部凋謝，群體花期約60 d。5月1日達到盛花期，5月3日盛花期結束，群體盛花期2 d左右。在個體水平上，多花黃精單株花期持續(xù)約30 d，單株花數(shù)越多花期越長。單個花的花期持續(xù)4～5 d，平均4.3 d。

從觀察標記的20朵花的花期發(fā)現(xiàn)，花朵完全開放的第1天，花朵形態(tài)正常、鮮艷。第2天，某些花瓣開始閉合，顏色變化不大。第3天，所有花瓣基本完全閉合，花朵開始變黃、變蔫。第4天，有一小部分花朵開始凋謝，花瓣完全變黃。第5天，花朵全部凋謝。

2.4 多花黃精柱頭可授性測定

采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定多花黃精柱頭可授性，柱頭的可授性與柱頭顏色的變化相關，柱頭綠色越多，柱頭可授性越強[7]。開花初期，多花黃精柱頭可授性較弱，隨著開花時間的延長開始變強，之后隨著開花時間的延遲，可授性減弱。

圖1 多花黃精訪花昆蟲

表4 多花黃精單朵花期

編號開花日期(月/日)花朵凋謝日期(月/日)單花期(d)花朵105/0205/075花朵205/0305/085花朵305/0305/074花朵405/0405/084花朵505/0205/075花朵605/0305/063花朵705/0105/065花朵805/0405/073花朵905/0305/085花朵1005/0105/065花朵1105/0205/064花朵1205/0105/054花朵1305/0305/085花朵1405/0405/084花朵1505/0205/075花朵1605/0105/043花朵1705/0305/063花朵1805/0205/075花朵1905/0105/065花朵2005/0305/074平均值4.3標準差0.80

表5 多花黃精柱頭可授性檢測

柱頭可授性處理1處理2處理3第1天+/-+/-+第2天+++++第3天++/-+第4天+/--+/-第5天---

注:“+ +”表示具有較強的可授性;“+”表示具有可授性;“+/-”表示部分柱頭具可授性，部分柱頭不具可授性;“-”表示沒有可授性。

由表5可知，開花第1天，柱頭即有可授性，花開后第2天柱頭可授性最強，花后第3天、第4天，柱頭可授性逐漸降低，第5天時柱頭不具有可授性。

在多花黃精花朵盛花期，經過10 d的觀察記錄發(fā)現(xiàn)多花黃精的訪花昆蟲有馬蜂、蜜蜂、螞蟻等(圖1)。由表6可知，有效傳粉昆蟲為馬蜂、蜜蜂，馬蜂的訪花頻率為0.8次/h，蜜蜂的訪花頻率為0.6次/h，而且開花前期主要傳粉昆蟲為馬蜂，開花后期為蜜蜂。

表6 多花黃精有效傳粉昆蟲傳粉次數(shù)統(tǒng)計

總訪花次數(shù)馬蜂訪花次數(shù)蜜蜂訪花次數(shù)第1天220第2天422第3天332第4天121第5天220第6天220第7天312第8天413第9天100第10天312訪花頻率(次/h)1.40.80.6

表7 多花黃精授粉方式研究

項目花數(shù)(朵)果實數(shù)(個)結實率(%)套袋301646.67去雄套袋3000去雄不套袋3000人工異株異花授粉3026.67自然對照ck302460

2.6 多花黃精授粉方式研究

授粉7 d 后坐果的果實呈現(xiàn)暗綠色，子房膨大，未坐果的果實逐漸萎蔫干枯脫落。根據子房膨大情況統(tǒng)計各個處理的坐果率。表7 表明，自然條件下坐果率60%，套袋和人工異株異花授粉的坐果率分別為46.67%和6.67%，去雄套袋和不去雄套袋坐果率均為0%。上述結果說明，多花黃精屬于自花授粉植物，同時，在自然條件下蟲媒和風媒的幫助使多花黃精結實率提高13.33%。

3 討論與結論

在金平地區(qū)，多花黃精4月16日現(xiàn)蕾，4月29日開花，持續(xù)時間平均值為13.6 d，5月4日凋謝，單朵花花期平均值為4.3 d。5月20日出現(xiàn)果實，果實成熟為10—11月，果期長達4～5個月。但不同地區(qū)與不同年份由于氣候的不同而各個時期有所不同。如貴州黃精初現(xiàn)蕾時間為4月中旬，開花時間為5月下旬 ；陜西略陽黃精初現(xiàn)蕾時間為5月10日，開花為5月下旬[8]。

開花期要求適宜的溫度和充足的陽光，當溫度高，空氣干燥時，開花較早，持續(xù)時間短；反之，如果溫度較低，濕度較大，則開花較晚，延續(xù)時間較長。多花黃精單朵花期平均值為4.3 d，單株花期大約為30 d。

柱頭是植物繁殖過程的重要器官，主要包括濕型柱頭和干型柱頭，前者可以產生溢出物，能夠引誘昆蟲、粘著花粉等，后者不能產生分泌物，但柱頭表面有親水性蛋白質薄膜，能夠粘著花粉和提供其萌發(fā)需要的水分[9-10]。通過對多花黃精柱頭觀察知道多花黃精柱頭為濕型柱頭。不同植物的柱頭可授期所持續(xù)的時間可達幾小時到十幾天不等，如水稻、棉花可授期有1～2 d，油菜約第6 天失去可授性[11]。多花黃精柱頭可授性持續(xù)時間為5 d，這可能與多花黃精的柱頭為濕型柱頭有關。

植物的傳粉是植物有性生殖不可缺少的環(huán)節(jié)，植物的異花傳粉媒介有風、昆蟲、鳥甚至水，其中風和昆蟲比較常見。多花黃精的有效傳粉昆蟲為馬蜂、蜜蜂，而且主要以馬蜂為主。造成這種現(xiàn)象的主要原因可能與口器的長短有密切關系。同時，環(huán)境因子也會影響訪花昆蟲的傳粉活動，進而影響植物的傳粉和繁殖，如光照、溫度、陰雨以及風等[12]。在多花黃精開花期間曾下過幾次雨，也導致昆蟲的傳粉活動受到影響。氣候的改變或者環(huán)境的破壞(如蜜源缺失)會導致訪花昆蟲減少或消失。因此，對于多花黃精的保護而言，除了保護其野生資源，還要保證其傳粉昆蟲的生境。

要認識一個植物的生活史或者進行相關的研究，了解該植物花部結構和繁育系統(tǒng)是必要的背景知識[13-16]。植物授粉方式一般分為自花授粉、異花授粉和常異花授粉3種。自花授粉是指同一朵花內傳粉為主且天然異交率小于4%，異花授粉指不同花之間且天然異交率高于50%，常異花授粉則屬于兩者之間[17]。通過試驗結果可知，多花黃精的授粉方式屬于自花授粉，這與其花的形態(tài)結構密切相關，多花黃精花絲比花柱稍長，花冠較長使得花柱一般不會伸出，這些結構都有利于多花黃精的自花授粉。

多花黃精落花落果嚴重，對試驗有一定影響，特別是到了果實成熟后期落果情況嚴重，另外，該試驗只是1年研究結果，還需要進行多年的試驗驗證。

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(本欄目責任編輯：周介雄)

Study on Floral Dynamics and Pollination ofPolygonatumcyrtonemaHua

LIUJia1，WANGWenxiang1，ZHUXiang2，HAIMeirong1

(1.College of Agronomy and Biotechnology,Yunnan Agriculture University,Kunming 650201，China;2.Jinping Huida Agricuiture and Forestry Development Co.,Ltd,Honghe Yunnan 661500，China)

In order to research thePolygonatumcyrtonemaHua floral syndrome,flowering habit,stigma receptivity and pollination.InPolygonatumcyrtonemaflowering plant fixed-point observe flowering habit,observe pollination insects,measure the flowering characteristics and determination of the stigma receptivity.The results showed thatPolygonatumcyrtonemaHua of budding,on April 16 th,flowering on April 29 th,flowers have withered away on May 4 th.PolygonatumcyrtonemaHua pollinators have wasps,bees and ants.PolygonatumcyrtonemaHua corolla diameter is 0.64 cm,corolla tube length is about 1.43 cm,the length of the filaments is 1.00 cm,stylar length of is 0.97 cm.The first day of flower stigma that is to be granted,flowers on the second day after the stigma receptivity is stronger,the third day after flowering,the fourth day stigma grant can be gradually reduced,the fifth day don't have stigma receptivity.The results provides the theoretical basis for the standardize cultivation and seed breeding.

PolygonatumcyrtonemaHua； floral syndrome； flowering habit； stigma receptivity；pollination mode

2016-11-10

云南省科技廳資助項目“多花黃精產地加工關鍵技術研究及產業(yè)化”(2016 RA 030)。

劉 佳(1990—)，女，四川省廣安市人；在讀碩士研究生，主要從事植物生產生理研究；E-mail：1003807961@qq.com。

海梅榮，博士，副教授，主要從事作物生產生理研究；E-mail：2250029499@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.041

S 567.23

A

1001-4705(2017)04-0041-05