顧 梨 何 平,2 鄧洪平,2 倪東萍 王 茜 程蒞登 巴羅菊
(1.西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 400715;2.重慶市科學(xué)技術(shù)研究院 重慶 400715)
鈍葉柃(Euryaobtusifolia)為山茶科(Theaceae)柃木屬(Eurya)常綠灌木或小喬木,我國(guó)主要分布于陜西、湖北、湖南、貴州、四川及云南等省的海拔400~1 450 m的山地疏林、密林以及林緣路旁灌叢中。柃木屬植物是熱帶和亞熱帶常綠闊葉林灌木層優(yōu)勢(shì)種之一(馬德風(fēng)等,1993),其物種的穩(wěn)定對(duì)維持森林生態(tài)系統(tǒng)有重要的作用。傳統(tǒng)認(rèn)為柃木屬植物是嚴(yán)格的雌雄異株,但在重慶縉云山發(fā)現(xiàn)鈍葉柃中存在雌株、雄株以及Leaky個(gè)體等類型,Leaky個(gè)體指典型的兩性變異株在性別表達(dá)上偏離于正常雌株及雄株:有的具有兩性功能;有的僅具雌性功能,但具不同程度退化的雄蕊;有的僅具雄性功能,但不育雌蕊發(fā)育明顯(王茜等,2012;李運(yùn)婷,2016;李運(yùn)婷等,2016)。這一現(xiàn)象在自然種群中發(fā)生的頻率不高,隨著野外工作的深入,相關(guān)的報(bào)道越來(lái)越多,柿科(Ebenaceae)(Venkatasamyetal.,2007)、茄科(Solanaceae)(Martineetal.,2014;Andersonetal.,2015)等10余科中均發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象,但目前對(duì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因尚不清楚。
植物性別分化是雌蕊和雄蕊的發(fā)生及分化的過(guò)程,具體包括雌、雄性別的決定和配子體的分化、發(fā)育與成熟等階段。對(duì)于雌雄異株和雌雄同株植物來(lái)說(shuō),性別分化是原始兩性花原基的雄性或雌性選擇性敗育及相應(yīng)的雄蕊或雌蕊中配子體發(fā)生分化的結(jié)果(張大勇,2004)。目前對(duì)鈍葉柃出現(xiàn)Leaky現(xiàn)象的研究?jī)H在生理生化、傳粉、群落特征等方面(王茜等,2012;李運(yùn)婷,2016;李運(yùn)婷等,2016),對(duì)其花芽分化及花器官發(fā)育過(guò)程的形態(tài)學(xué)研究仍然缺乏。因此,本文采用常規(guī)石蠟切片法對(duì)鈍葉柃3種典型雌株、雄株、兩性變異株不同分化時(shí)期的花芽形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,探討3種不同性別花器官發(fā)育過(guò)程的異同,明確性別分化的關(guān)鍵時(shí)期,為探討性別分化的相關(guān)機(jī)制及植物類群之間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系提供重要的形態(tài)學(xué)證據(jù)。
1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料采自重慶縉云山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)金果園(106°17′—106°24′E,29°41′—29°52′N),該區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)性氣候,平均氣溫3.1 ℃。區(qū)域內(nèi)以常綠闊葉林、針闊混交林等植被類型為主,灌木層主要優(yōu)勢(shì)種為柃木屬植物。2016年2月,盛花期時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)健壯且一致的鈍葉柃典型雌株、雄株、兩性變異株各12株,平均樹(shù)高2.5 m,胸圍6.4 cm,冠幅3.4 m2,進(jìn)行掛牌標(biāo)識(shí)。
1.2 試驗(yàn)方法 2016年7月—2018年3月,隨機(jī)選取典型雌株、雄株、兩性變異株各12株,每株當(dāng)年生新枝上形成的頂梢下第3-5芽位,采集結(jié)構(gòu)完整、無(wú)病蟲(chóng)害的花芽共30個(gè),每3天1次。選擇其中的8~10個(gè)形態(tài)大小一致的花芽,用MODEL C-BD230解剖鏡測(cè)量花芽的長(zhǎng)度、寬度,同時(shí)拍照記錄外部形態(tài)特征;剩余花芽根據(jù)其大小分別采用FAA固定液(甲醛∶冰醋酸∶70%酒精=5∶5∶90,體積比)固定,存于4 ℃冰箱。
固定24 h,取出固定后的花芽,針對(duì)鈍葉柃花芽包裹緊實(shí)、難以浸蠟的特點(diǎn),對(duì)常規(guī)石蠟切片法(李桂琴,2002)加以改進(jìn):材料脫水之前用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的鹽酸軟化24 h,流水沖洗1~2天后制作石蠟切片,切片厚度8~10 μm;采用蘇木精-鐵礬、番紅-固綠對(duì)染,加拿大中性樹(shù)膠封片,制成永久切片。用NIKON ECLIPSE 型顯微鏡觀察花芽縱切面及橫切面的解剖結(jié)構(gòu)并拍攝照片,記錄花芽分化過(guò)程中解剖結(jié)構(gòu)的變化特征。到花芽開(kāi)放時(shí),5%~25%花朵開(kāi)放確定為始花期;25%~75%花朵開(kāi)放確定為盛花期;75%以上的花朵開(kāi)放確定為末花期。
記錄的數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2016和SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2.1 鈍葉柃成花物候期及花芽解剖結(jié)構(gòu)特征1) 成花物候期 對(duì)鈍葉柃成花物候進(jìn)行觀測(cè)(圖1),7月底至8月上旬,3種不同性別鈍葉柃植株的當(dāng)年生新枝及2年生枝葉腋內(nèi)出現(xiàn)1~4個(gè)芽;8月下旬,苞片原基開(kāi)始分化與發(fā)育,花原基出現(xiàn),進(jìn)入花芽分化階段;8月底至11月上旬,花芽的各輪花器官相繼分化、發(fā)育;12月中下旬至1月底,氣溫急劇下降,花芽進(jìn)入休眠時(shí)期,此時(shí)雌雄蕊已分化發(fā)育完全;次年2月初,氣溫持續(xù)回升10~15天,進(jìn)入始花期。雄株的始花期早于雌株花期3~4天,兩性變異株始花期晚于雌花11~14天,盛花期一般在始花期后的5~12天出現(xiàn),維持7~10天,步入終花期,終花期維持5天左右。以花器官原基出現(xiàn)的時(shí)間以及花芽外部形態(tài)特征為劃分標(biāo)準(zhǔn)(王彩云等,2002),將花芽分化期分為苞片分化期(stage of bract differentiation,SBD)、萼片分化期(stage of sepal differentiation,SSD)、花瓣分化期(stage of petal differentiation,SPD)、雌雄蕊分化期(stage of stamen and pistil differentiation,SSPD)、雌雄蕊成熟期(stage of stamen and pistil formation,SSPF)5個(gè)時(shí)期。
鈍葉柃3種不同性別花芽在分化初期形態(tài)變化及內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持一致,僅發(fā)育的時(shí)間有所差異,雌花芽發(fā)育滯后雄花芽8~10天,兩性變異花芽滯后雌花芽15~20天。
圖1 不同性別鈍葉柃開(kāi)花物候期Fig.1 Blossoming phenophase among different sexes of E.obtusifoliaSBD:苞片分化期;SSD:萼片分化期;SPD:花瓣分化期;SSPD:雌雄蕊分化期;SSPF:雌雄蕊成熟期;FP:始花期;FS:盛花期;TF:終花期。SBD:Stage of bract differentiation;SSD:Stage of sepal differentiation;SPD:Stage of petal differentiation;SSPD:Stage of stamen and pistil differentiation;SSPF:Stage of stamen and pistil formation;FP:Flowering period;FS:Full-blooming stage;TF:The final flowering.
2) 苞片分化期(SBD) 8月中旬至9月初左右,葉腋2枚小苞片原基包裹著芽尖,此時(shí)植株由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng),小苞片原基逐漸發(fā)育呈片狀結(jié)構(gòu),同時(shí)在中間位置分化出半球形的凸起(花原基)(圖2A、B、C)。
3) 萼片分化期(SSD) 9月初到9月中下旬,進(jìn)入萼片原基分化期,2枚小苞片中間的花原基分化形成萼片原基,外層細(xì)胞分裂速度較快,萼片原基呈“鉤”狀,接著中間突起生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞繼續(xù)側(cè)向分裂,伸長(zhǎng)并向內(nèi)彎曲,最終形成片狀弧形,在縱切面上僅見(jiàn)2個(gè)萼片原基(圖2D、E、F)。
4) 花瓣分化期(SPD) 9月中旬到10月初,在萼片原基分化的同時(shí),中央的生長(zhǎng)錐細(xì)胞繼續(xù)分裂形成花瓣原基,花芽進(jìn)入花瓣分化期,15~17天。花瓣原基與萼片原基分裂的方式相似,生長(zhǎng)錐細(xì)胞先進(jìn)行橫向分裂,中央位置微凹,后進(jìn)行側(cè)向分裂,伸長(zhǎng)并向內(nèi)彎曲,呈片狀弧形(圖2G、H、I)。
圖2 鈍葉柃花芽分化中苞片、萼片及花瓣分化時(shí)期石蠟切片F(xiàn)ig.2 Section observation of the development of bracts,sepals and petal during the flowering stages of E.obtusifolia.A,B,C:分別為雌花芽、雄花芽和兩性變異花芽的苞片分化期;D,E,F(xiàn):分別為雌花芽、雄花芽和兩性變異花芽的萼片分化期;G,H,I:分別為雌花芽、雄花芽和兩性變異花芽的花瓣分化期。Fp:花原基;Br:苞片;Se:萼片原基及萼片;Pe:花瓣原基。A,B,C:Stage of bract differentiation in female,male and bisexual flower buds,respectively;D,E,F:Stage of Sepal differentiation in female,male and bisexual flower buds,respectively;G,H,I:Stage of petal differentiation in female,male and bisexual flower buds,respectively.Fp:Flower primordium;Br:Bracts;Se:Sepal primordia and sepals;Pe:Petal primordia.
5) 雌雄蕊分化期(SSPD) 雄花芽的雌雄蕊分化:9月底至10月初,萼片和花瓣原基分化的后期,花瓣內(nèi)側(cè)的生長(zhǎng)錐持續(xù)分裂,中央位置出現(xiàn)雌蕊原基,兩側(cè)形成指狀的雄蕊原基(圖3B)。雄蕊原基和雌蕊原基同時(shí)分化,后期分化過(guò)程中,雌蕊原基停止分化形成半球形突起(圖3E、H)。
雄花芽的花絲花藥分化:10月初至10月上旬,萼片和花瓣繼續(xù)伸長(zhǎng)分裂,相互疊壓,隨后進(jìn)入花藥、花絲的分化,指狀雄蕊原基上部膨大,下部纖細(xì)且短,呈“棒槌”狀。膨大部分側(cè)向生長(zhǎng)旺盛,分化為花藥,基部進(jìn)一步伸長(zhǎng),分化為花絲(圖3H、圖4B)。
雌花芽的雌蕊分化:10月初至10月中下旬左右,花瓣原基分化末期,花芽中央染色較深部分為雌蕊原基,不產(chǎn)生雄蕊原基(圖3A)。雌蕊原基不斷分裂,切片可見(jiàn)產(chǎn)生2個(gè)心皮原基,心皮原基持續(xù)分裂,基部愈合形成大的突起(圖3D、G)。
兩性變異花芽的雌雄蕊分化:10月中旬至10月底,兩性變異花芽開(kāi)始進(jìn)入雌雄蕊的分化期,與雄花芽的分化初期相似,同時(shí)出現(xiàn)雄蕊原基和雌蕊原基(圖3C、F),雌雄蕊原基正常發(fā)育,雄蕊原基發(fā)育的速度較雌蕊原基慢,心皮原基遠(yuǎn)大于雄蕊原基(圖3I)。
圖3 鈍葉柃花芽分化中雌雄蕊分化期石蠟切片F(xiàn)ig.3 Section observation of the stage of stamen and pistil differentiation during the flowering stages of E.obtusifoliaA:雌花芽中雌蕊原基的分化初期;B:雄花芽中雌雄蕊原基的分化初期;C:兩性變異花芽中雌雄蕊原基的分化初期;D:雌花芽中心皮原基的分化;E:雄花芽中雌蕊、雄蕊原基同時(shí)分化;F:兩性變異花芽中雌蕊、雄蕊原基的分化;G:雌花芽心皮原基愈合;H:雄花芽中心皮原基、花藥、花絲的分化;I:兩性變異花芽中雌、雄蕊原基的發(fā)育。Br:苞片;Se:萼片原基及萼片;Ep:花原基;Pe:花瓣原基;Pi:雌蕊原基;St:雄蕊原基;Ca:心皮原基。A:Initial differentiation of the pistil primordium in female flower buds;B:Initial differentiation of the primordium of pistil and stamen in male flower buds;C:Initial differentiation of the primordium of pistil and stamen in bisexual flower buds;D:Differentiation of the carpel primordium in female flower buds;E:Pistil and stamen primordia differentiate simultaneously in male flower buds;F:Differentiation of pistil and stamen primordia in bisexual flower buds;G:Basal union of carpel of female flower buds;H:Differentiation of carpels,anthers and filaments in male flower buds;I:Development of the primordium of pistil and stamen in bisexual flower buds.Br:Bracts;Se:Sepal primordia and sepals;Ep:Flower primordium;Pe:Petal primordia;Pi:Pistil primordium;St:Stamen primordium;Ca:Carpel primordium.
6) 雌雄蕊成熟期(SSPF) 10月中下旬至12月下旬,雌花芽中,心皮原基基部膨大,形成子房原基的小室,中部縱向凹陷形成空腔(圖4A、D),頂部愈合向上分化成花柱;隨后,子房基部?jī)?nèi)側(cè)分化形成中軸胎座,胎座兩側(cè)分化出胚珠原基(圖4E),最終形成倒生胚珠;花柱繼續(xù)縱向伸長(zhǎng),頂端形成柱頭,子房逐漸膨大呈囊狀,胚珠逐漸成熟(圖4F)。雄花芽中,花絲繼續(xù)伸長(zhǎng),花藥形成花粉囊(圖4G、H)。在兩性變異花芽中,雌雄蕊皆發(fā)育完全(圖4C),也有少數(shù)花芽中雄蕊或雄蕊原基發(fā)育不正常(圖4I)。
圖4 鈍葉柃花芽分化中雌雄蕊成熟期石蠟切片F(xiàn)ig.4 Section observation of the stage of stamen and pistil formation during the flowering stages of E.obtusifoliaA:雌花芽中子房的形成;B:雄花芽中雄蕊原基的分化后期;C:兩性變異花芽中雌、雄蕊的發(fā)育;D,E:雌花芽中子房的發(fā)育;F:雌花芽中胚珠的發(fā)育;G,H:雄花芽花藥、花絲發(fā)育;I:兩性變異花芽中退化雌蕊。Pi:雌蕊原基;St:雄蕊原基;Ov:子房;Op:胚珠原基及胚珠;An:花藥;Fi:花絲。A:Ovary formation in female flower buds;B:Anaphase of stamen primordium in male flower buds;C:Development of pistil and stamen in bisexual flower buds;D,E:Ovary development in female flower buds;F:Ovule development in female flower buds;G,H:The anther and filament development in male flower buds;I:Pistil degradation in bisexual flower buds.Pi:Pistil primordium;St:Stamen primordium;Ov:Ovary;Op:Ovules and ovule primordia;An:Anthers;Fi:Filaments.
2.2 花芽分化外觀形態(tài)的變化特征 如圖5所示,鈍葉柃3種不同性別花芽在分化過(guò)程中,雌花芽、兩性變異花芽的長(zhǎng)寬比均呈先上升后下降的趨勢(shì),在雌雄蕊分化期(SSPD)分別達(dá)到最高1.27、1.36,此時(shí)花器官處于分化的最高峰,后期由于子房、花藥不斷膨大,長(zhǎng)寬比有所下降。雄花芽在萼片分化期(SSD)前,花芽縱向生長(zhǎng)較橫向生長(zhǎng)迅速,而隨著雄蕊原基的不斷發(fā)育,橫向生長(zhǎng)速度加快,長(zhǎng)寬比逐漸下降,到雌雄蕊成熟期最低(1.09)。從整個(gè)分化時(shí)期看,兩性變異花芽與雌花芽的長(zhǎng)寬比動(dòng)態(tài)變化相似,但兩性變異花芽的長(zhǎng)寬比始終高于雌花芽。
圖5 鈍葉柃花芽長(zhǎng)寬比動(dòng)態(tài)變化Fig.5 The flower bud length to width ratio of E.obtusifolia
鈍葉柃花芽在分化過(guò)程中外部形態(tài)特征隨著發(fā)育時(shí)期的不同會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,不同性別花芽之間也存在差異。在苞片分化期,下部寬胖頂端尖,呈三角形,扁平,綠色,表面有透明的柔毛,長(zhǎng)0.645~0.745 mm、高0.470~0.572 mm(圖6A、E、I),長(zhǎng)寬比1.22~1.30;萼片分化期,體積膨大,呈橢圓形或近圓形,綠色褪盡,呈深紫紅色,表面粗糙,白色柔毛增長(zhǎng),花芽長(zhǎng)1.044~1.467 mm、寬0.874~1.035 mm(圖6B、F、J);花瓣分化期,花芽圓胖,明顯伸長(zhǎng)、變寬,2枚小苞片緊包,呈綠色三角形,頂端深褐色,皆被透明長(zhǎng)柔毛,長(zhǎng)1.160~1.565 mm、寬0.891~1.125 mm(圖6C、G、K)。3種不同性別花芽在前3個(gè)時(shí)期的外部形態(tài)和色澤方面的變化一致,但體積方面雄花芽>兩性變異花芽>雌花芽。
雌雄蕊分化期,雄花芽頂端圓鈍,迅速增大增長(zhǎng),表面綠色加深,紫紅色逐漸褪去,長(zhǎng)1.889~2.429 mm、寬1.671~2.106 mm,長(zhǎng)寬比1.16(圖6H,圖7E)。雌花芽頂端漸尖,相對(duì)雄花芽較小,橢圓形,紫紅色逐漸褪去,綠色加深,被白色長(zhǎng)毛,花芽長(zhǎng)1.577~1.645 mm、寬1.035~1.241 mm(圖6D,圖7 A)。兩性變異花芽,與雌花芽相似(圖6L,圖7I)。
雌雄蕊成熟期,雄花芽變得更加圓潤(rùn),長(zhǎng)寬比降至1.09,雌花芽和兩性變異花芽繼續(xù)增長(zhǎng)加寬,萼片、花瓣也逐漸發(fā)育完全,覆瓦狀排列,花藥由白色變?yōu)闇\黃色,子房綠色逐漸加深。此時(shí)花芽外部紫紅色完全褪盡,由嫩綠色逐漸變成黃綠色或棕綠色,2枚小苞片頂端出現(xiàn)深褐色,雌花芽、兩性變異花芽5枚萼片大小相近,深紫紅色,而雄花芽呈現(xiàn)綠色(圖7B、F、J);5枚花瓣,白色,花藥由無(wú)色透明轉(zhuǎn)變成深黃色,子房翠綠色,花柱微帶橘色(圖7C、G、K)。
1月底至2月初,進(jìn)入始花期,雌花芽花瓣反卷,柱頭三裂,子房、花柱綠色透明(圖7D);雄花雄蕊9~11枚,呈“燈籠”型(圖7H);兩性變異花芽,雄蕊群不定數(shù),雌蕊中胚珠不定數(shù)(圖7K、L)。
圖6 鈍葉柃花芽分化早期階段的形態(tài)變化Fig.6 Morphological changes at early stage of flower bud differentiation of E.obtusifoliaA,B,C,D:分別為雌花芽的苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌蕊分化初期;E,F,G,H.分別為雄花芽的苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌雄蕊分化初期;I,J,K,L:分別為兩性變異花芽的苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌雄蕊分化初期。A,B,C,D:Stage of bract differentiation,sepal differentiation,petal differentiation and initial pistil differentiation in female flower buds,respectively;E,F,G,H:Stage of bract differentiation,sepal differentiation,petal differentiation and initial pistil and stamen differentiation in male flower buds,respectively;I,J,K,L:Stage of bract differentiation,sepal differentiation,petal differentiation and initial pistil and stamen differentiation in bisexual flower buds,respectively.
圖7 鈍葉柃花芽分化后期階段的形態(tài)變化Fig.7 Morphological changes at late stage of flower bud differentiation of E.obtusifolia A:雌花芽雌蕊分化后期;B:3種不同性別花芽雌雄蕊成熟初期(由左至右:兩性變異花芽、雌花芽、雄花芽);C:圖J中雌花芽解剖圖;D:雌花芽始花期;E:雄花芽雌雄蕊分化后期;F:3種不同性別花芽的雌雄蕊成熟中期(由左至右:兩性變異花芽、雌花芽、雄花芽);G:圖J中雄花芽解剖圖;H:雄花芽始花期;I:兩性變異花芽雌雄蕊分化后期;J:3種不同性別花芽雌雄蕊成熟后期(由左至右:兩性變異花芽、雌花芽、雄花芽);K:圖J中兩性變異花芽解剖圖;L:兩性變異花芽始花期。A:Late pistil differentiation in female flower buds;B:Early maturation of pistil and stamen in flower buds(left-right:bisexual,female,male flower buds);C:Anatomy of female flower buds in Fig.J;D:Female flower buds in early blooming;E:Late pistil and stamen differentiation in male flower buds;F:Middle maturation of pistil and stamen in flower buds(left-right:bisexual,female,male flower buds);G:Anatomy of male flower buds in Fig.J;H:Male flower buds in early blooming;I:Late pistil and stamen differentiation in bisexual flower buds;J:Late maturation of pistil and stamen in flower buds(left-right:bisexual,female,male flower buds);K:Anatomy of bisexual flower buds in Fig.J;L:Bisexual flower buds in early blooming.
花芽分化是復(fù)雜的形態(tài)建成和生理生化過(guò)程,是有花植物發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期,也是植物體內(nèi)外多重因子共同作用、相互協(xié)調(diào)的結(jié)果(郜愛(ài)玲等,2010;張波等,2017)。鈍葉柃花芽分化劃分為苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌雄蕊分化期、雌雄蕊成熟期。不同研究者對(duì)同科同屬近緣種花芽分化時(shí)期的劃分不盡相同,此劃分結(jié)果與王湘南等(2011)、朱雯等(2016)分別對(duì)油茶(Camelliaoleifera)和廣寧紅花油茶(Camelliasemiserrata)劃分的花芽分化時(shí)期相類似,而與施雁飛等(2015)對(duì)茶(Camelliasinensis)的劃分結(jié)果存在較大差異,前者與孫建云等(2005)的觀點(diǎn)一致,將雌雄蕊成熟階段納入花芽形態(tài)分化的范圍,認(rèn)為花藥、花絲的分化以及子房(胚珠、胚囊)、花柱、柱頭的分化和發(fā)育是雌雄蕊原基繼續(xù)分化的結(jié)果,是非常重要的階段。
鈍葉柃花芽形態(tài)分化始于8月,至12月中下旬基本完成5個(gè)階段的分化,其中雌雄蕊成熟期歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng),達(dá)35~40天。發(fā)育完成后,花芽仍處于休眠狀態(tài),到次年的2—3月進(jìn)入始花期,而在同屬細(xì)枝柃(Euryaloquaiana)中并未出現(xiàn)這一現(xiàn)象(巴羅菊,2017);花芽進(jìn)入始花期的早晚可能與開(kāi)花前一段時(shí)間內(nèi)的平均氣溫、日照長(zhǎng)短密切相關(guān),楊康明等(1989)也表明影響杭州桂花(Osmanthusfragrans)開(kāi)花的主要?dú)庀笠蜃邮情_(kāi)花前10天的平均氣溫以及最低氣溫。
真花學(xué)說(shuō)提出,被子植物的花是由類似于裸子植物本內(nèi)蘇鐵目(Bennettitales)兩性孢子葉球上排列的胚珠和花粉器官演化而來(lái)(陳之端等,1997;冷琴等,2001),植物的性別差異主要取決于花器官的發(fā)育,單性花是在兩性花的基礎(chǔ)上其雌性或雄性器官退化進(jìn)化而來(lái)(Aryaletal.,2014)。劉亭亭(2017)認(rèn)為不同種類的花雖然在結(jié)構(gòu)上存在差異,但其花原基發(fā)生的早期階段可能是一致的,而結(jié)構(gòu)相似的花在花器官發(fā)育的某些階段也可能存在較大差異。本研究也發(fā)現(xiàn),3種不同性別花芽在不同的分化時(shí)期其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化既存在相同之處,也有所差異。在雌雄蕊原基產(chǎn)生之前3種不同性別花芽的外部形態(tài)(長(zhǎng)寬比、色澤)及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化基本一致,花器官成熟時(shí)萼片和花瓣都為覆瓦狀排列,與山茶科植物其他類群的研究結(jié)果相吻合(張逸,2012);而在雌雄蕊分化期至雌雄蕊成熟期3種不同性別花芽各具特點(diǎn),雌花芽中只有雌蕊原基生長(zhǎng)發(fā)育,雄花芽和兩性變異花芽的雌雄蕊原基基本同時(shí)出現(xiàn),雄花芽中雌蕊原基發(fā)育一段時(shí)間后停止分化,這可能是植物進(jìn)化中兩性花向單性花進(jìn)化的結(jié)果,此發(fā)育方式與細(xì)枝柃花器官分化類似,而與張瑞菊(2006)描述的柃木屬植物不符。兩性變異株的花芽中,少數(shù)花芽出現(xiàn)雄蕊或雄蕊原基發(fā)育不正常,這也體現(xiàn)鈍葉柃在進(jìn)化過(guò)程中的不穩(wěn)定,可能是控制花器官發(fā)生的某些基因在進(jìn)化過(guò)程中,受環(huán)境、激素等因子選擇性表達(dá)的結(jié)果。近年來(lái),相關(guān)研究已經(jīng)取得了一定的成果,在某些物種中,阻滯發(fā)生在花芽分生組織的細(xì)胞分化階段,使其不能產(chǎn)生花器官原基(雄蕊或心皮),如大麻(Cannabissativa)花中不存在任何異性器官的痕跡(Calderon-Urrea,1993)。而在某些物種中,這種阻滯發(fā)生在花器官發(fā)育后期,從而留下退化的異性器官,比如番木瓜(Caricapapaya)雄花中仍然有心皮的存在,雌花中無(wú)雄蕊(Mitchelletal.,2005),與本文研究結(jié)果一致。
鈍葉柃雌花芽、兩性變異花芽為中軸胎座、倒生胚珠,與近緣屬代表種豬血木(Euryodendronexcelsum)、厚葉紅淡比(Cleyerapachyphylla)、厚皮香(Ternstroemiagymnanthera)的結(jié)果一致;但雄蕊原基的發(fā)育方式與近緣屬代表種有所差異,鈍葉柃中雄蕊原基單個(gè)發(fā)育分化成花藥和花絲,與細(xì)枝柃類似,而細(xì)齒葉柃(Euryanitida)、豬血木、厚皮香的雄蕊以雄蕊束的方式分化(巴羅菊,2017;張瑞菊,2006),這一差異可作為區(qū)分不同類群的依據(jù)。
對(duì)鈍葉柃雌花芽、雄花芽和兩性變異花芽的分化和發(fā)育進(jìn)行了詳細(xì)的細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察,不同性別花芽分化時(shí)期可劃分為苞片分化期、萼片分化期、花瓣分化期、雌雄蕊分化期、雌雄蕊成熟期,花芽性別分化的關(guān)鍵時(shí)期為雌雄蕊分化期,其兩性變異花芽的外部形態(tài)變化與雌花芽一致,內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育方式與雄花芽相似,雌雄蕊發(fā)育完全,但發(fā)育過(guò)程也存在不穩(wěn)定性,少數(shù)雌、雄蕊出現(xiàn)不同程度的退化,只具有單性花功能。研究結(jié)果為今后探討鈍葉柃性別分化的控制機(jī)制以及性別遺傳和性別鑒定提供理論依據(jù)。