鼓槌石斛开花习性与人工授粉对结实率的影响

高 燕， 姜 艳， 罗 凯， 姚 春， 周候光， 李泽生， 姚志军， 肖利辉

(1.云南省德宏热带农业科学研究所，云南瑞丽 678600；2.瑞丽金润生物科技有限责任公司，云南瑞丽 678600)



鼓槌石斛开花习性与人工授粉对结实率的影响

高 燕1,2， 姜 艳1*， 罗 凯1， 姚 春1， 周候光1， 李泽生1,2， 姚志军1， 肖利辉2

(1.云南省德宏热带农业科学研究所，云南瑞丽 678600；2.瑞丽金润生物科技有限责任公司，云南瑞丽 678600)

[目的]研究鼓槌石斛开花习性及人工授粉对结实率的影响。[方法]对鼓槌石斛开花期、果实主要特征及种子进行观察，开展种内人工授粉育种试验，采用培养基离体萌发法测定不同花期的花粉活力。[结果] 鼓槌石斛开花期为3月上旬～5月上旬，盛花期为3月下旬～4月下旬，从花芽萌发到完全开放需要36～40 d，鼓槌石斛不同唇瓣中心斑块颜色有4种：分别为棕橘色(RHS 165B)、深黑红色(RHS 187A)、深褐红色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)；鼓槌石斛有活力花粉比例在花蕾期为32.6%，开花当天为80.5%，开花15 d后为1.8%，直到花谢花粉仍有活力；于开花第2～3天进行人工授粉，异丛异花授粉结实率达92.9%，同丛异花结实率为58.1%，同株异花结实率为41.2%，而自花授粉结实率为20.2%。[结论] 鼓槌石斛花粉在整个花期均有活力，通过种内人工辅助授粉可大大提高鼓槌石斛的结实率。

鼓槌石斛；开花习性；人工授粉；结实率

鼓槌石斛(DendrobiumchrysotoxumLindl.)，又名金弓石斛，芭蕉果石斛，为兰科石斛属多年生附生草本植物，作为新兴的石斛类药材[1]，主要含有毛兰素、毛兰菲及鼓槌菲等抗肿瘤活性成分[2-3]。具有美容明目、生津益胃、安神补血、增强免疫力等功效[4-5]，是一种集食、药、观赏为一身的石斛种类，已列入2010年版《中国药典》[6]。野生状态的鼓槌石斛在自然环境条件下结实率低、萌发率更低，加之生态破坏与过度采挖，野生资源已濒临灭绝而成为稀缺观药植物[7]。由于鼓槌石斛种质资源性状上差异较多，花唇瓣的颜色及花朵大小差异性大，利用鼓槌石斛种质之间优势互补，实现种内杂交优势技术可加快创制育种研究。目前，鼓槌石斛新品种选育与质量控制技术滞后是影响产业发展的主要瓶颈，开展人工辅助授粉创制新品种是提高鼓槌石斛质量、产量及抗逆能力的有效途经，对于鼓槌石斛资源保护与种质创制具有重要的理论价值与现实意义。因此，笔者对鼓槌石斛开花特性与人工授粉技术进行了初步研究，以期为野生鼓槌石斛的开发利用提供技术支撑。

1　材料与方法

1.1试验材料鼓槌石斛植株收集于我国广西、贵州、云南(德宏、红河、思茅、景洪、耿马)及缅甸等2国3省12个县(市)[8-9]，包括野生种质、引种驯化种质、组培驯化苗共20余份，全部试验材料种植于云南省德宏热带农业科学研究所石斛种质资源圃内。

1.2试验方法

1.2.1鼓槌石斛开花习性观察。

1.2.1.1开花期。鼓槌石斛在2月下旬～3月上旬花芽开始萌发时，选择植株健壮、生长势好、有花芽的鼓槌石斛100株，在花芽萌发长0.5 cm时挂上标签，每2 d观察1次，观测花芽萌发期、花蕾期、开花期所需要的时间，计算从花芽萌发至开花需要的时间，并对开花时间与开花穗数之间的关系进行作图分析。

1.2.1.2盛花期。在鼓槌石斛盛花期3月下旬～4月下旬，采摘开放第2～3 d不同唇瓣中心斑块颜色的花朵进行比较、拍照，取唇瓣中心斑块颜色与英国皇家园林协会植物RHS比色卡进行对比，确定花唇瓣中心斑块颜色的色卡号。

1.2.1.3鲜花重量与干鲜比的测定。分别采摘第2天开花的不同花唇瓣中心斑块颜色的鲜花100朵，在电子称称重后(精确0.00 g)放入不锈钢盘内，置于电热恒温鼓风干燥箱内，在70 ℃温度下烘烤24 h后称重，统计干鲜比。

1.2.2花粉活力的测定。自花蕾开始，每天早上9：00 采集5朵新鲜的花粉放入2 mL EP管内，加入2 mL花粉培养液(0.10 g/mL+H3BO30.10 mg/mL+CaCl20.08 mg/mL)，摇均，静置1 h后置于25 ℃温箱保存24 h，用40倍镜显微镜进行花粉活力测定，观察花粉活力情况，重复3次，统计花粉活力百分比。

花粉活力百分比(%)=萌发花粉数/观测花粉总数×100%

1.2.3授粉方法。选择健壮的鼓槌石斛植株，于开花第2～3天进行人工授粉，采用种内异丛异花、同丛异花、同株异花、自花授粉4种方法进行人工授粉。授粉选择在8：30～10：30进行。授粉方法：首先用牙签掰掉唇瓣，小心去除父本花朵上的药帽，以减少机械损伤为易，然后用牙签的头部将花粉粒粘起，放置母本花朵的柱头窝内，用铅笔写好标签，挂在授粉母株上，每次授粉后牙签要经过75%酒精棉球消毒后方可再次使用。授粉前，用手术刀片小心疏除花朵小、畸形花，每株花穗授粉8～10朵。20 d后对授粉结果率进行统计。

1.2.4果实生长观察。授粉5 d内每天观察坐果情况，之后每隔10 d观察1次，用游标卡尺测量果实大小，直至果实收获；果实成熟后，在体视显微镜下观测种子的形状及大小。

2　结果与分析

2.1鼓槌石斛开花习性

2.1.1鼓槌石斛开花期。鼓槌石斛在2月下旬开始萌发花芽，由图1可见，3月上旬有少量花开放，5月中旬开花的结束，调查的100穗花穗中有93穗在3月下旬～4月下旬开放，占总开花量的93%，4月中旬是开花高峰期。结果表明，鼓槌石斛开花期为3月上旬～5月上旬，盛花期为3月下旬～4月下旬，鼓槌石斛花芽萌发期15～17 d、花蕾期12～13 d、开花期9～10 d，鼓槌石斛从花芽萌发到开花需要的时间

为36～40 d。

图1　不同时间开花穗数Fig.1　Number of flowering spikes at different times

2.1.2鼓槌石斛盛花期。调查表明，在石斛种质资源圃内观察到鼓槌石斛唇瓣中心斑块颜色有4种， 取唇瓣中心斑块颜色与RHS比色卡对比查出：棕橘色(RHS 165B)、深黑红色(RHS 187A)、深褐红色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)，从花的外观形态可以看出，花朵的大小有明显差异。

2.1.3鲜花重量与干鲜比的测定。由表1可知，鼓槌石斛不同唇瓣中心斑块颜色花朵重量差异明显，随着花朵的减小，花的重量随之减轻，花的干鲜比随之增大。100朵鲜花平均重量76.74 g，平均干鲜比(干花重∶鲜花重=1.00∶10.43)；鼓槌石斛花唇瓣中心斑块颜色有4种，鲜花重量分别为87.63、83.95、78.65、56.74 g；干花重量分别为8.59、8.15、7.49、5.21 g；干鲜比分别为1.00∶10.20、1.00∶10.30、1.00∶10.50、1.00∶10.89。因此，鼓槌石斛花唇瓣中心斑块颜色丰富多样，为鼓槌石斛种质创制提供优良资源平台。

表1　不同花唇瓣中心斑块花朵重量与干鲜比

2.2不同花期花粉活力变化鼓槌石斛一般在3月下旬～4月下旬进入盛花期。由图2可知，每朵花的花期约为15 d，花朵开放的不同时期花粉活力差异很大，花蕾期有活力花粉比例为32.6%，开花第2天有活力花粉比例最高达80.5%，随着开花时间的延长活力花粉随之下降，开花后5 d有活力花粉比例为42.6%，开花后10 d为12.6%，开花后15 d为1.8%，直至花谢花粉仍有活力。因此，以花粉活力因素看，鼓槌石斛人工授粉应选择在开花2～3 d进行，这时花粉活力比例高，授粉结实率高。

图2　不同开花时间花粉活力Fig.2　Pollen viability at different flowering time

2.3人工授粉对结实率的影响由图3～5可知，选择母本花朵柱头生活力要强，柱头里面粘性很好、不干燥，成熟花粉是鲜黄色、黏性好、松散不落，授粉最好选择在开花2～3 d进行，此时花粉黏性高，雌蕊也有明显的分泌液，活力强，授粉成功率高，随着开花时间的延伸，花粉活力下降，授粉成功率随之下降。由表2可知，鼓槌石斛种内异丛异花授粉156朵，结果145个，结实率最高达92.9%，同丛异花授粉148朵，结果86个，结实率较高为58.1%；同株异花授粉136朵，结果56个，结实率较低为41.2%；自花授粉124朵，结果25个，结实率最低为20.2%。因此，鼓槌石斛应选择异丛异花授粉方法进行。

表2不同授粉方式对授粉结果率的影响

Table 2Effects of different pollination methods on fruit-setting rate

授粉方法Pollinationmethod授粉数量Pollinationquantity∥朵结实果数Fruitnumber个结果率Fruit-settingrate∥%异丛异花Differentbun-dlecross-pollination15614592.9同丛异花Samebundlecross-pollination1488658.1同株异花Homologousstraindifferentflower1365641.2自花授粉Self-pollina-tion1242520.2

图3　花朵Fig.3　Flowers

图4　合蕊柱Fig.4　Gynostemium

图5　花粉粒Fig.5　Pollen grain

2.4果实生长规律鼓槌石斛人工授粉成功后2～3 d花瓣萎缩，4～5 d后花柄开始变粗，颜色变为深绿色，7 d后即可看到果实的雏形；授粉败育的花朵在3～5 d内变黄萎蔫；鼓槌石斛人工授粉20 d后，果实基本不会再脱落，可以根据每株枝叶、茎粗生长情况及时疏果，小心用手术刀片割除歪果、小果，每株果穗保留5～7个果实，促进果实健壮生长。由图6可知，鼓槌石斛果实的生长，在授粉50 d内生长最快，80 d后生长缓慢，100 d后果实进入稳定成熟期，授粉后大约180～210 d成熟，11月下旬～12月上旬果实成熟。

鼓槌石斛果实呈不规则长菱形，长3.20～5.52 cm，直径1.87～2.51 cm，两端窄小，中部膨大，表面有明显凸起的棱(图7)；成熟时果实为淡黄色，每个果荚含有上万粒细小种子呈粉状，鼓槌石斛种子为淡黄色(图8)；在体视显微镜下测定，鼓槌石斛种子为长随圆形，长0.216 mm，直径为0.102 mm(图9)。

图6　果实生长曲线Fig.6　The growth curve of fruits

3　结论与讨论

(1)鼓槌石斛开花期为3月上旬至5月上旬，盛花期为3月下旬至4月下旬；鼓槌石斛不同唇瓣中心斑块颜色有4种： 棕橘色(RHS 165B)、深黑红色(RHS 187A)、深褐红色(RHS 183A)、深棕橘色(RHS 163A)；从花芽萌发到完全开放需要36～40 d；鼓槌石斛100朵鲜花平均重量76.74 g，干鲜比1.00∶10.43。人工授粉可利用鼓槌石斛种质之间优势互补开展创制育种，以提高有性繁殖种子的萌发率。

(2)鼓槌石斛花蕾期有活力花粉比例为32.6%，开花第2天有活力花粉比例最高达80.5%，开花后15 d为1.8%，进一步证实整个花期均有花粉活力的存在；鼓槌石斛以种内异丛异花结实率达92.9%，同丛异花结实率为58.1%，同株异花结实率为41.2%，而自花授粉结实率为20.2%。授粉前进行适当疏花，每株花穗授粉8～10朵，授粉20 d后果实几乎不会再败育，可适当疏果，每株果穗保留5～7个果实，促进果实健壮生长。人工授粉可选择鼓槌石斛种内异丛异花授粉方法，可能是由于株丛间的亲和力高，授粉结实率高。

(3)鼓槌石斛在花苞未完全开放或开花第1天时授粉，此时花粉粒呈乳白色成熟度不够，药帽与花粉粒不易分离，授粉后花粉粒易损伤脱落，结果率较低；开花第4天后，此时花粉粒过度成熟，药帽与花粉粒结构松散，花粉粒或柱窝头粘少，授粉坐果率不高，即使坐果后也易脱落；人工授粉以开花第2～3 d传粉结果率较高，此时花粉成熟好，柱窝头乳白色粘液较大，授粉效果好，坐果率高[10]，授粉时间应选择晴天8：30～10：30进行，避开阴雨天或干燥天气，以期提高结果率和果荚的质量[11-12]。通过人工辅助授粉可大大提高鼓槌石斛的结实率。鼓槌石斛与其他石斛杂交败育等原因不明确还有待进一步研究。

图7　果实Fig.7　Fruits

图8　果实纵剖面Fig.8　Longitudinal section of fruits

图9　种子大小Fig.9　Seed size

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Effects of Flowering Habits and Artificial Pollination ofDendrobiumchrysotoxumon Seed Setting Rate

GAO Yan1,2, JIANG Yan1*, LUO Kai1et al

(1. Dehong Tropical Agricultural Science Research Institute of Yunnan Province, Ruili, Yunnan 678600; 2. Ruili Jinrun Biotechnology Co. Ltd., Ruili, Yunnan 678600)

[Objective] The aim was to study effects of flowering habits and artificial pollination on fruit setting rate ofDendrobiumchrysotoxum. [Method] The flowering period, fruits main characteristics and seeds ofD.chrysotoxumwere observed, intraspecific hand-pollinate breeding test was conducted, culture mediuminvitrogermination method was adopted for determining the pollen vitality in different flowering period. [Result]D.chrysotoxumflorescence was in early March to early May, full-bloom stage was in late March and late April, from flower bud germination to completely open need 36 to 40 days, the color of plaques in center lip had four: brown orange(RHS 165B), dark red(RHS 187A), maroon red(RHS 183A), maroon orange(RHS 163A); the ratio of pollen vitality was: 32.6% in budding stage, 80.5% in flowering day, 1.8% in 15 d after flowering; artificial pollination was conducted 2 to 3 d after flowering, different bundle cross-pollination seed setting rate was 92.9%, same bundle cross-pollination seed setting rate was 58.1%, homologous strain different flower seed setting rate was 41.2%, self-pollination seed setting rate was 20.2%. [Conclusion] Pollen has vitality during the whole flowering period, artificial supplementary pollination can improve seed setting rate ofD.chrysotoxum.

Dendrobiumchrysotoxum; Flowering habit; Artificial pollination; Seed setting rate

农业部热带作物种质资源保护专项“石斛种质资源保护”(15Rzzy-21)；云南省花卉产业发展专项“热带花卉新品种鼓槌石斛培育及种苗商品化生产技术研究”(2014-7)。

高燕(1965- )，女，湖南祁东人，高级农艺师，从事药用植物资源收集与种苗培育技术研究。*通讯作者，硕士，从事药用植物选育种与组培快繁技术研究。

2016-05-31

S 567.23

A

0517-6611(2016)22-114-04