埃麗藍羊茅植株營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象的觀察

許紅娟 ,楊 瀾 ,晉宇軒 ,杜致輝 ,黃貴川 ,陳之林*

(1.貴州省園藝研究所/貴州省園藝工程技術(shù)中心，貴州 貴陽 550006；2.貴陽禾美花卉有限公司，貴州 貴陽 550006）

觀賞草的名稱譯自英文oramental grasses，通常定義為具有觀賞價值的單子葉植草本植物的總稱。以禾本科為主，也包括莎草科、燈芯草科、香蒲科、百合科部分植物[1-2]。20 世紀(jì)初，觀賞草的種類有10 種左右，而目前有400多種。歐美有無草不成園之說，從20 世紀(jì)70 年代開始，世界園林設(shè)計開始提倡應(yīng)用節(jié)水性高和養(yǎng)護成本低的植物，有觀賞價值的觀賞草因抗逆性強、管護成本低而成為植物學(xué)家和園林學(xué)家的寵愛，并被廣泛應(yīng)用在城市景觀和道路綠化中[3]。藍羊茅（Festuca glauca）屬于觀賞草種類里的藍色系品種，屬于冷色調(diào)顏色，禾本科藍羊茅屬形態(tài)特征為多年生草本，冷季型草，叢生，高溫高濕夏季休眠。在園林中成片種植或用作鑲邊植物，在花壇或花境配置中可發(fā)揮獨特作用，也是優(yōu)良的盆栽植物，可單獨栽植或與其他植物組合[1]。埃麗藍羊茅具有柔軟的針狀葉子，與常見品種藍灰藍羊茅相似，藍灰藍羊茅針狀葉子更細[1]，夏季為銀藍色，冬季為綠色，其冠幅是株高的2 倍，形成約30 cm 高的圓墊。藍羊茅原種可播種繁殖，園藝品種需分株繁殖以保持品種特性。應(yīng)種植在光照充足，排水良好的地方。過度施肥會產(chǎn)生危害，老株易發(fā)生空心現(xiàn)象，栽植數(shù)年后需分株更新；修剪有利于保持生命力，宜在冬末春初進行，因此在市場上價格較高。而埃麗藍羊茅是目前市場上的園藝栽培品種之一，除正常的分株繁殖外，在植株上發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象，增加了無性繁殖的方法。國內(nèi)對藍羊茅的組織培養(yǎng)、耐陰性、觀賞適應(yīng)性、耐鹽力、耐旱力、耐熱性等方面研究[4-19]較多，但少見對埃麗藍羊茅繁殖方面的研究。植物界有部分植物存在胎生現(xiàn)象，一般絕大多數(shù)植物的種子成熟后會離開母體，經(jīng)過一段時間的休眠，然后在合適的溫度、濕度等條件下，在土壤中逐漸長成一株幼小的植株。但有少數(shù)被子植物，會像哺乳動物的胎兒在母體發(fā)育一樣，當(dāng)其種子成熟時，并不會馬上離開母體，而是在母體上直接萌發(fā)成幼芽，落地長成新植株，該現(xiàn)象叫胎生植物或胎萌植物[20]。植物的胎生現(xiàn)象在紅樹植物里較多，且有組學(xué)等方面的相關(guān)研究[21-22]。一般動物界生殖進化有胎生、卵生和卵胎生3種形式，動物的卵胎生是胎生和卵生之間的一種過渡，幼體由受精卵發(fā)育，留在母體內(nèi)，被卵膜與之分離的生殖策略[23]。在貴州省園藝研究所觀賞草種質(zhì)資源圃內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)埃麗藍羊茅有類似于蓼科的珠芽蓼（Polygonum viviparumL）和分布新疆禾本科荒漠胎生早熟禾（Poabactriana Roshev.）等植物的株芽生長在花序內(nèi)的營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象。目前埃麗藍羊茅植株上出現(xiàn)營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象的報道鮮見。為進一步了解埃麗藍羊茅植株上出現(xiàn)的營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象，對貴州省園藝研究所科研基地的埃麗藍羊茅植株進行觀察，以期為埃麗藍羊茅植株的無性繁殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗田位于貴州省園藝研究所科研基地，屬于亞熱帶濕潤溫和型氣候，東經(jīng)106°27′～106°52′，北緯26°11′～26°34′，年平均氣溫為14.9℃，無霜期平均為246 d，年降雨量1 178.3 mm，空氣優(yōu)良天數(shù)341 d。試驗田土壤pH 6.35，EC 值為0.1 ms/cm，土質(zhì)為貴陽地區(qū)典型的膠泥土。

1.2 供試植物

埃麗藍羊茅，由云南花境園藝公司2020年6月提供的苗齡為3月的分根容器苗，2020 年7月栽種于貴州省園藝研究所科研試驗基地。

1.3 田間及實驗室觀察

采用田間與實驗室體視顯微鏡（型號為M165C/Leica SINGAPORE）相結(jié)合的方法在2020—2021 年的植株物候期觀察埃麗藍羊茅植株營養(yǎng)體胎生情況。在2021 年8月直接從植株花序上取下單個營養(yǎng)體胎生株芽種植在盆器內(nèi)，并觀察其生長情況。

2 結(jié)果與分析

通過2020—2021 年的物候期觀察發(fā)現(xiàn)，夏季高溫埃麗藍羊茅具有休眠性，冬季低溫能安全越冬。從圖1可知，2021年8月田間觀察到埃麗藍羊茅植株上的花莖產(chǎn)生了獨立的株芽；種植在盆器內(nèi)的單個營養(yǎng)體胎生株芽經(jīng)過一段時間的生長能夠正常生長成完整的埃麗藍羊植株（圖2）。從圖3 和圖4 可知，2022 年5月田間埃麗藍羊茅花序萌生的幼嫩株芽及體視顯微鏡下的埃麗藍羊茅花莖上直接形成的單個營養(yǎng)體胎生株芽。經(jīng)過一個月的田間觀察，發(fā)現(xiàn)埃麗藍羊茅的整株植株花序上出現(xiàn)2 種現(xiàn)象，一種為正常的圓錐花序，且圓錐花序生長一段時間后，直接在花序上萌發(fā)為小株芽；另一種為花莖上直接長出一定數(shù)量的小植株，即埃麗藍羊茅花莖上直接抽生株芽（圖4），且隨著時間逐漸長大，正常形成的圓錐花序中沒有產(chǎn)生有性繁殖的種子。表明，埃麗藍羊茅確實存在營養(yǎng)體胎生的株芽無性繁殖現(xiàn)象，營養(yǎng)體胎生的株芽可長成完整的埃麗藍羊茅的整株（圖5），快速擴大埃麗藍羊茅的繁殖系數(shù)。植株花莖上出現(xiàn)營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象能夠極大地擴繁埃麗藍羊茅數(shù)量，在生產(chǎn)園藝種苗上具有重大意義。

圖1 2021年8月25日田間搜集的埃麗藍羊茅花序上萌生的獨立株芽

圖2 2021年10月田間試驗材料埃麗藍羊茅上株芽移栽后形成的藍羊茅完整植株

圖3 2022年5月田間埃麗藍羊茅花序萌生幼嫩株芽的生長狀態(tài)

圖4 體視顯微鏡下的埃麗藍羊茅花莖上直接形成的單個營養(yǎng)體胎生株芽

圖5 2022年6月23日田間埃麗藍羊茅植株花莖抽生營養(yǎng)體胎生長大的株芽

3 討論與結(jié)論

胎生（viviparity）最早是指動物幼體在母體內(nèi)發(fā)育到一定階段后才脫離母體，胚胎從母體獲得營養(yǎng)直到胎兒出生為止的繁殖方式；而受精卵在母體外依靠自身的營養(yǎng)孵化發(fā)育為幼體的繁殖方式即為卵生（oviparity）。具有胎生習(xí)性的動物稱為胎生動物，如哺乳動物中的真獸類。而少數(shù)苔類、蕨類、被子植物中也存在類似動物胎生的繁殖現(xiàn)象[23]。植物的胎生現(xiàn)象主要有2 類，分別是種子胎生、營養(yǎng)體胎生。種子胎生植物一般存在于紅樹（Rhizphora apiculataBL）及紫金?？频耐┗洌ˋegicerras corniculateBlanco）等；營養(yǎng)體胎生植物一般有鐵角蕨科的胎生鐵角蕨（Asplemum planicauleWall）、烏毛蕨科的胎生狗脊（Woodwardia proliferaHook.et Am）、罌粟科的胎生紫堇（Corydalis vivipraFedde）、毛茛科的株芽瓜葉烏頭（Aconitnm hemsleyanum var.hsiaeW.T.Wang）等少數(shù)植物中。株芽不僅可生在葉腋處，且可生長在花序的中、下部。花序中的株芽是由小穗發(fā)育而來，屬于無性營養(yǎng)繁殖器官，當(dāng)花序中的株芽生長并脫落長成新植株時，易被認為是種子在花序內(nèi)萌生成的幼苗，而與種子胎生繁殖相混淆[24]。

藍羊茅屬于觀賞草里極少數(shù)的藍色系商品植物，在貴州省園藝研究所觀賞草種質(zhì)資源圃首次發(fā)現(xiàn)藍羊茅品種中的埃麗藍羊茅出現(xiàn)了由花序中的小穗直接萌發(fā)的營養(yǎng)體胎生株芽和一種直接在花莖上抽生的株芽，初步認為是品種快速無性繁殖的一種表現(xiàn)。原種能夠產(chǎn)生正常的種子進行有性繁殖，隨著時間的增長會出現(xiàn)品種退化現(xiàn)象，而藍羊茅營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有助于進一步通過幼嫩株芽進行直接扦插繁殖和組織培養(yǎng)2 種無性繁殖方式進行埃麗藍羊茅快速繁殖，短時間內(nèi)可大量無性擴繁藍羊茅幼苗，增大無性繁殖系數(shù)，同時保證了藍羊茅園藝品種的特性，可在生產(chǎn)上大量實施，推動觀賞草藍羊茅的市場生產(chǎn)。埃麗藍羊茅營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象的出現(xiàn)還需進一步從形態(tài)學(xué)解剖、代謝組學(xué)、分子轉(zhuǎn)錄組學(xué)等方面開展更深入的研究，了解禾本科出現(xiàn)營養(yǎng)體胎生現(xiàn)象的生長機制，可通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)找到可控出現(xiàn)營養(yǎng)體胎生的差異基因，該差異基因很可能是導(dǎo)致胎生現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵，對研究胎生現(xiàn)象具有極其重要的意義。將目標(biāo)基因?qū)牒瘫究葡嚓P(guān)植物，可能使觀賞植物育種進程大大縮短，更好地輔助市場上藍羊茅種苗的生產(chǎn)實踐，對推動優(yōu)良觀賞草藍羊茅種苗在園林景觀中降低應(yīng)用成本奠定理論和實踐依據(jù)。