夾竹桃科駝峰藤物候與繁育特征*

廖浩斌，馮璐，熊武建，蔣謙才，張信堅，葉礬，廖文波

(1. 中山市國有森林資源保護中心，廣東 中山528400； 2. 有害生物控制與資源利用國家重點實驗室∥ 廣東省熱帶亞熱帶植物資源重點實驗室∥中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510275)

駝峰藤MerrillanthushainanensisChun et Tsiang 隸屬于夾竹桃科Apocynaceae、駝峰藤屬MerrillanthusChun et Tsiang[1]，為單型屬，僅1種，亦為國家Ⅱ級保護植物和第1批國家重點保護野生植物[2]，中國特有種[3]。該種最早于1941年由我國著名分類學(xué)家陳煥鏞教授與蔣英教授在海南白沙縣發(fā)現(xiàn)并命名[4]。駝峰藤地域分布極其狹窄，僅在海南保亭、萬寧、白沙及廣東高要鼎湖山等地有過標(biāo)本采集記錄[5-7]。2007年中山市野生植物調(diào)查首次發(fā)現(xiàn)在中山田心伯公坳有駝峰藤野生分布[8]。2015年6月，在中山市田心森林公園再次看到駝峰藤的蹤跡，林業(yè)部門立即對駝峰藤進行保護繁殖試驗。

目前，關(guān)于駝峰藤的相關(guān)研究鮮有報道，僅有侯俊等[9]對駝峰藤的組織培養(yǎng)及植株再生進行了相關(guān)研究，而對其物候與繁育系統(tǒng)等方面尚未有研究報道。植物的繁育系統(tǒng)是指所有影響后代遺傳組成的有性特征的總和，主要包括花的形態(tài)特征、花的開放式樣、花各部位的壽命、傳粉者種類和頻率、自交親和程度和交配系統(tǒng)[10]。近年來，繁育系統(tǒng)的研究越來越多地與傳粉生物學(xué)研究相結(jié)合[11]。本研究以駝峰藤為研究對象，在野外開展生態(tài)觀察研究，旨在了解該物種的繁育系統(tǒng)及物候特征，為駝峰藤的有效保護提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點和材料

田心森林公園位于北回歸線以南(113°28′21″E，22°24′39″N)，屬南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，年日照為1 694.4 h，四季分布比較均勻。年平均氣溫20.3 ℃。雨量充足，年平均降雨量1 858.2 mm，光照充足、水熱豐富的自然條件使園區(qū)擁有相對原始的自然本底，形成了類型多樣的生境。屬于丘陵區(qū)，地勢大致呈東北高西南低，平地較少、山地較多，最高峰海拔為383.7 m。本研究地點位于中山市田心森林公園內(nèi)的3個駝峰藤自然居群，植被群落組成以駝峰藤為特征種，主要伴生種有艷山姜Alpiniazerumbet、鴨跖草Commelinacommunis、地桃花Urenalobata、水東哥Saurauiatristyla、土沉香Aquilariasinensis、粉單竹Bambusachungii、粗葉榕Ficushirta、紅枝蒲桃Syzygiumrehderianum、海芋Alocasiamacrorrhiza、猴耳環(huán)Pithecellobiumclypearia、假蘋婆Sterculialanceolata、鯽魚膽Maesaperlarius和娃兒藤Tylophoraovata等。土壤以沙壤土和紅壤土為主。

1.2 研究方法

1.2.1 物候周期的觀察 駝峰藤為常綠木質(zhì)藤本，2017年3月開始，次年3月為一周期進行持續(xù)觀測，觀察和統(tǒng)計物候周期的數(shù)據(jù)。

1.2.2 花部特征觀察 在居群內(nèi)，分別于 2017 年3月和4月掛牌標(biāo)記。① 不同植株即將開花的花蕾30朵，連續(xù)多天定位觀察并記錄花朵個體的開放進程，直至花瓣脫落。隨機選取當(dāng)天開放的花30朵，用游標(biāo)卡尺測量萼片、花瓣、副花冠、合蕊冠、子房的大小。② 在體式解剖鏡下觀察花藥裂口、花粉塊等花部微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.3 柱頭可授性的檢測 采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法檢驗柱頭的可授性[12]。取開花后不同天數(shù)的花各5朵，在解剖鏡下小心將子房及柱頭剝離出來，在凹面載玻片中加入體積比為w=1%聯(lián)苯胺∶φ=3% 過氧化氫∶水 = 4∶11∶22 的反應(yīng)液，將子房及柱頭浸入其中。若柱頭具可授性則周圍反應(yīng)液呈現(xiàn)藍色并有大量氣泡出現(xiàn)，根據(jù)氣泡的多少和大小判斷柱頭可授性的相對強弱。

1.2.4 雜交指數(shù)的估算 按照 Dafni的標(biāo)準(zhǔn)，通過花序直徑、性器官空間位置與成熟情況等評判繁育系統(tǒng)類型[12]。OCI = 0 為閉花受精；OCI = 1 為專性自交；OCI = 2 為兼性自交；OCI = 3 為自交親和，有時需要傳粉者；OCI = 4 為異交為主，部分自交親和，且需要傳粉者。

1.2.5 訪花昆蟲的觀察 分別在 2017 年 4 月 23 日至 29 日，5 月 5 日至 11 日，每次連續(xù) 7 d，從 8:00～19:00 初步觀察并記錄所有駝峰藤的訪花昆蟲的訪花行為、訪問時間、單花停留時間等。觀察過程中，不定時地網(wǎng)捕訪花昆蟲，檢查它們是否攜帶花粉塊，并制作標(biāo)本，進行種類鑒定。

1.2.6 自交與對照實驗 2017年4月23日開始進行實驗，4月26日，4月29日，5月10日連續(xù)進行觀察，得到結(jié)果。

對照組：每個植株隨機選擇 30個未開放的花序進行掛牌，不套袋，不去雄，檢測自然條件下的結(jié)實情況。

自交組：每個植株選擇 30個花序，在開花前(花蕾期)套袋，不去雄，花開后分別對其授自花花藥的花粉，檢測是否存在自交現(xiàn)象。

套袋組：每個植株選擇 30個花序，在開花前完全套袋，不去雄，檢測是否存在自交現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候周期

2.1.1 中山市駝峰藤的周年物候周期 主要包括展梢期、開花期、盛花期、終花期、幼果期、果實成熟期、落果期。由表1可見，展梢期集中在一、二月份。駝峰藤的開花期包括花蕾期、展花期和盛花期，花蕾期出現(xiàn)在3月初期，在4月開始展花，每一朵花逐漸開放，四月中旬就到了盛花期，一直持續(xù)到5月上旬，在4月下旬，就開始結(jié)果。終花期從5月下旬開始，從4月下旬開始與結(jié)果期有一些重合。 幼果期從4月下旬開始，每個花序一般會結(jié)1～2個果，果逐漸增大變成熟，一直持續(xù)到6月上旬。6月底，果實基本成熟，由于果實很大，花序果期，果序僅存一枚果，其他敗育。一直持續(xù)到9月，種子逐漸成熟，果皮開裂，向腹面折起，種子飛出。種子成熟后，基本進入落葉期，落葉主要是失去生理機能的老化葉片。10月份果實已經(jīng)成熟，種子飛出，落葉明顯。

2.1.2 花期物候 開花期從3月份開始，盛花期持續(xù)2個月，6月下旬，果實成熟，成熟期持續(xù)四個月。結(jié)果期會與當(dāng)?shù)氐挠昙居兄睾?，頻繁的下雨會嚴(yán)重影響果實的存活。在駝峰藤野生居群中，花期為3月至5月，初花期3月中旬，盛花期4月23日，末花期5月中旬。

表1 駝峰藤物候周期Table 1 Phenological phase ofMerrillanthus hainanensis

表2 駝峰藤種群開花進程Table 2 Flowering process ofMerrillanthus hainanensispopulation

2.1.3 單花開花進程 單花花期為6～8 d、花序花期為16～20 d。傘形花序，自下而上依次開放。在單花開放過程中，一片花瓣先打開，隨后其余4 片花瓣依次順序開放，一般在上午10：30 左右開放，花冠呈綠色，訪花昆蟲開始到訪；到第3天下午時，花瓣開始向外卷曲，顏色由綠色逐漸變成淡黃色，訪花昆蟲種類與數(shù)量均有所增加；到第6天花瓣開始卷曲萎蔫變成棕黃色，訪花者數(shù)量明顯減少；一般到第7天整朵花脫落。受精后的花不會立即脫落，其花期比未受精的短，干枯后緊包著幼果(圖1)。

2.2 花器官的發(fā)育特征

駝峰藤的花序為聚傘形花序，具有較長的總花梗，花梗長(15.90±2.03) mm?；ū挥?個花萼和5個花瓣組成?；ㄝ嗔哑褕A形。花冠綠色，輻狀，直徑(19.19±1.55) mm，裂片卵圓形，先端急尖。副花冠膜質(zhì)，從合蕊冠的基部長出并包圍著合蕊冠。合蕊冠呈五角形，高約(3.33±0.51) mm。雌蕊由2枚離生心皮組成，子房上位，長(2.68±0.13) mm，寬(1.24±0.09) mm。雄蕊5個，花藥2室，每花藥有花粉塊2個，每藥室藏1個，花粉塊卵圓狀，下垂，相鄰2藥室中的2個花粉塊分別通過2個花粉塊柄固定在1個棕色的著粉腺上。著粉腺位于花藥裂口上端，花藥裂口通向柱頭腔。子房內(nèi)具多個胚珠(圖2)。

圖1 駝峰藤的開花進程Fig.1 Picture of the flowering process ofMerrillanthus hainanensisA.花蕾期；B. 盛開期； C. 開花后期；D. 謝花期

圖2 駝峰藤的花期果期物候Fig.2 Flowering phenology ofMerrillanthus hainanensisA.花蕾期；B .完全打開的花：正面；C.完全打開的花：背面；D.花末期；E.雙生果幼期; F.雙生果成熟期; G.單生果；H. 果剖開：幼期；I.果剖開：成熟期

2.3 柱頭可授性

用聯(lián)苯胺—過氧化氫法檢驗柱頭的可授性，可以看出駝峰藤在整個花期都具有柱頭可授性，從開花當(dāng)天到第3天均具有強可授性，隨后逐漸降低(表3)。

表3 不同花期駝峰藤柱頭可授性測定1)Table 3 Stigma receptivity ofMerrillanthus hainanensisin different flowering dates

1)“-”柱頭不具可授性；“+”柱頭具可授性；“++”柱頭可授性較強；“+++”柱頭可授性最強

2.4 雜交指數(shù)(OCI)的估算

根據(jù) Dafni的標(biāo)準(zhǔn)[12]，駝峰藤花序和花朵直徑均大于6 mm，記為3；駝峰藤為兩性花，花粉聚集在一起形成花粉塊，不能散落到柱頭，開花時花藥低于柱頭且存在隔離，兩者無法接觸，記為1；花粉和柱頭同步成熟，記為0。據(jù)此，駝峰藤的雜交指數(shù)為4，其繁育系統(tǒng)為異交為主，部分自交親和，需要傳粉者(表4)。

2.5 訪花昆蟲及其訪花行為

訪花昆蟲種類：主要有切葉蜂Megachilesp.、中華蜜蜂Apiscerana和臺灣馬蜂Polistesformosanus，還有離斑棉紅蝽Dysdercuscingulatus、大絹斑蝶Paranticasita、寬邊黃粉蝶Euremahecabe等。

訪花具體行為：昆蟲在花周圍盤旋，借助足部特殊結(jié)構(gòu)將花粉塊移出并將花粉塊通過花藥裂口插入柱頭腔中以完成授粉。訪花時間：上午10點左右。陽光充足。

2.6 自交與對照實驗結(jié)果

實驗結(jié)果見表5，實驗結(jié)果見表5，結(jié)果表明：套袋處理的均未結(jié)果實，說明駝峰藤不存在自花授粉機制，也無法進行無融合生殖，在自然情況下必須依靠傳粉媒介才能完成受精過程。駝峰藤自然坐果率較低，為 13.5%。花序坐果率(指標(biāo)記的花序是否結(jié)果)較高，達到90% 以上，每個花序最終結(jié)果一個，極少有雙生果(其中一個子房不育)，每個果實含有種子約 100 顆。

表4 駝峰藤雜交指數(shù)測定Table 4 Out-crossing index ofMerrillanthus hainanensis

表5 駝峰藤套袋實驗處理結(jié)果Table 5 Test results of emasculation ofMerrillanthus hainanensis

3 討 論

3.1 駝峰藤的物候分析

該試驗一定程度上填補了駝峰藤物候研究的空白，同時應(yīng)該指出的是物候研究需要一定的時間積累，時間越久得到的數(shù)據(jù)越是彌足珍貴。另外，植物生活在復(fù)雜多變的環(huán)境中，植物的生長發(fā)育過程在很大程度上也受其小環(huán)境的影響，如海拔 、坡向 、地形等因素。該試驗只是對中山市田心森林公園這一個群落點的駝峰藤進行觀察記錄，還有一定的局限性。

3.2 繁育系統(tǒng)分析

瀕危植物的生殖力、存活力、適應(yīng)力低下等內(nèi)在因素是其走向瀕危的根本原因[13]。近年來，珍稀瀕危植物開花生物學(xué)及繁育系統(tǒng)的研究受到重視[14]。駝峰藤的花粉粒聚合成花粉塊，不易被風(fēng)吹走，使其在自然條件下，需要有傳粉者參與，繁殖以異交為主。駝峰藤的花粉活力、花粉數(shù)量、柱頭可授性等生殖構(gòu)件及開花過程并不是導(dǎo)致其瀕危的原因，但與其開花期結(jié)果期與中山市雨季重合，駝峰藤本身果實比較重，果柄卻比較細，有很大的影響。駝峰藤屬與蘿藦科娃兒藤屬很相似，因本屬花冠裂片的端部互相粘合，花粉塊柄先橫平，次上升，后斜下，蓇葖僅一個成熟等與娃兒藤屬很不同。