芍药属花粉研究进展

王 旭，陈 君，高 婷，鞠志新※

（1.吉林农业大学园艺学院，长春 130118；2.吉林农业科技学院植物科学学院，吉林 132101）

芍药属花粉研究进展

王 旭1，2，陈 君2，高 婷2，鞠志新2※

（1.吉林农业大学园艺学院，长春 130118；2.吉林农业科技学院植物科学学院，吉林 132101）

花粉作为种子植物特有的结构，包含该物种的所有基因类型。花粉研究是种子植物研究的重要内容。为了进一步研究芍药属植物，从芍药属植物花粉的形态、储藏方法、活力检测方法等方面进行综述。系统总结了目前芍药属花粉的研究进展，并展望了芍药属植物花粉未来研究的方向。

芍药属；花粉形态；离体萌发

芍药属（Paeonia）隶属于芍药科（Paeoniaceae），是学术界公认的被子植物中最原始的60个科（属）之一[1]。我国作为芍药属植物的分布中心，有着丰富的芍药属种质资源和悠久的芍药属植物栽培历史。芍药属（Paeonia）木本类群，即牡丹组（sect.Moutan DC.），为中国特有，广泛栽培的牡丹也起源于我国[2]。

花粉作为种子植物特有的结构，含有该物种的所有基因型。因此花粉研究是研究种子植物的重要内容之一。目前国内对芍药属植物花粉的研究在形态、储藏特性、活力检测等方面取得了丰硕的成果，但是在芍药属花粉辐射育种、花粉营养成分分析及提取等方面还有很大的研究空间。本文通过整理和分析以上研究，为芍药属植物花粉的进一步研究提供理论参考。

1 芍药属花粉研究进展

1.1 花粉形态的研究

目前我国芍药属花粉形态的研究主要应用于分类种群鉴别、亲缘关系分析、起源演化等方面。

席以珍[3]对芍药属9种植物的花粉形态进行观察，认为芍药属花粉的极面观都为三裂圆形，但是形态和赤道面有所不同，形态可分为长球形及近球形两种类型，赤道面呈椭圆形或近圆形；花粉外壁纹饰类型复杂多样。从孢粉学上为芍药科植物从毛茛科分离出来提供理论支持。

袁涛[4，5]通过对芍药属牡丹组的野生种及栽培品种花粉的观察及聚类分析，探讨了牡丹野生品种的演化、分类，以及栽培牡丹的品种起源，认为花粉外壁纹饰可划分为4个类型，且提出了其演化途径；绝大部分栽培牡丹起源于多个野生原种。在植物品种分类和鉴定中，花粉形态研究的作用有限，必须与其它性状相结合才能得出客观正确的结论。

郭先锋[6]等通过观察比较4种野生芍药的花粉形态，引入聚类分析方法，建立了芍药花粉形态的量化指标，结果表明：4种野生芍药的花粉均为超长球形，但纹饰特征差异显著，首次发现草芍药与川赤芍的花粉纹饰类型呈现二型或多型性的特征，在一定程度上反映芍药组植物是芍药属植物中最为年轻的组。

1.2 芍药属花粉细胞水平上的研究

目前国内对牡丹花粉细胞水平上的研究主要是在芍药属牡丹组的矮牡丹，黄牡丹及紫斑牡丹，以及芍药组的栽培品种‘大富贵’。

李懋学[7]对芍药栽培品种‘大富贵’的小孢子母细胞减数分裂和花粉的发育进行研究认为，‘大富贵’的小孢子母细胞减数分裂过程基本上是正常的，也存在某些异常现象；且其花粉具有二型性。

张寿州等[8]统计了矮牡丹小孢子母细胞减数分裂减数分裂存在的各种异常的出现频率。并对这些异常出现的机制及其对正常小孢子形成的影响进行了讨论，且认为矮牡丹的濒危是无活力花粉、败育的胚珠、心皮空间对胚珠的限制等多种因素共同作用造成的。

王雁等[9]对黄牡丹的大小孢子发生及雌雄配子体发育进行了细胞学观察，认为黄牡丹小花粉的败育是小孢子母细胞减数分裂过程中出现染色体桥及落后染色体等异常现象导致的；黄牡丹的雌雄配子体发育和大小孢子在同一朵花的发育过程中存在着一定的时序性相关，且花蕾的形态特征它们与之间也有着相对稳定的对应关系。

成仿云[10]对紫斑牡丹花粉发育的进行细胞形态学研究，提出其花粉具二型性，正常的花粉发育可划分为5个阶段；异常的花粉开始分化于单核小孢子晚期，且大部分逐渐停滞发育，少部分继续发育，向孢子体的方向发展。

Shi-Quan Wang[11]等通过对川赤芍花粉母细胞减数分裂过程的观察研究，认为在其减数分裂过程中出现了多种异常现象；由于减数分裂中期染色体桥出现的频率及染色体碎片规模的不同造成川赤芍出现不同的染色体倒位现象。

何丽霞[12]通过系统观察和研究紫斑牡丹栽培品种的花粉母细胞的减数分裂过程，且进行了花粉萌发试验，同样认为该品种群花粉具有二型性；该紫斑牡丹品种形成败育花粉的关键原因是花粉母细胞减数分裂行为异常，。

潘开玉等[13]通过观察矮牡丹雄配子体发育及小孢子发生的过程并将其与该种濒危的关系进行讨论，认为导致矮牡丹结实率低及矮牡丹致濒的主要因素并不是能育花粉的数量。发现多种异常现象在其花粉减数分裂过程出现；由于减数分裂中期染色体桥出现的频率及染色体碎片规模的不同造成川赤芍出现不同的染色体倒位现象。

1.3 花粉的快速活力检测

马慧等[14]以国外引种的8个芍药品种为试材，通过花粉离体培养萌发法和TTC染色法对其生活力进行鉴定和比较，结果表明：TTC法测定花粉生活力与离体培养萌发法测定萌发率一致，TTC法适合芍药花粉活力的快速测定，同时在离体培养萌发法中花粉的萌发率与蔗糖浓度有显著的相关性。而李刚等[15]，盖伟玲等[16]认为I2-KI染色法的结果与离体培养萌发法的结果相近，是适于芍药及牡丹花粉活力检测较快捷，简便，准确的方法。

王士泉等[17]对川赤芍及大花黄牡丹花粉育性的研究中，采用孔雀绿—酸性品红测定法。孔雀绿-酸性品红染色法[18]在花粉活力检测中不常见，其结果可信性有待进一步进行研究。

1.4 芍药属花粉离体萌发研究

蔡祖国等[19]对矮牡丹花粉活力测定及花粉萌发特征的研究，认为硼酸和蔗糖对矮牡丹花药离体萌发有着重要的影响，矮牡丹花粉在离体培养过程中会出现2个萌发高峰时段，在不同浓度硼酸和蔗糖培养基上其萌发高峰时间段存在一定差异。

尚宏芹[20]通过研究培养基对芍药花粉立体萌发及花粉管长度的影响认为两种芍药花粉的萌发率和花粉管长度都随着不同处理因素浓度的增加而先增大后减小，各因素对芍药花粉萌发的影响程度不同，且提出了芍药花粉萌发最适培养基配方。

盖伟玲[21]等通过研究4个牡丹品种的花粉在固体培养基萌发的情况，认为培养6h左右是是计算牡丹花粉萌发率的适宜时期，同时提出了培养牡丹花粉的适宜固体培养基配方。

董兆磊[22]等以悬滴培养法研究几种牡丹花粉的萌发情况，提出了最适宜的牡丹花粉萌发的悬滴培养基配方及适宜的培养时间，并提出了不同储存时间的最佳培养温度。

1.5 花粉储藏特性研究

李秉玲[23]等对23种日本牡丹栽培品种的新鲜花粉及液氮保存花粉离体萌发率测定，认为日本牡丹新鲜花粉的生活力的强弱与品种不同有关，大部分日本牡丹花粉在室温条件下寿命为15天左右，经过液氮保存其寿命可延长至2年左右，且经过超低温保存的花粉仍具有很强的生活力，花粉超低温保存可以作为长期储存日本牡丹品种花粉的有效措施。

盖树鹏[24]等以花粉萌发率和授粉结实率为依据，对两种牡丹栽培品种花粉储藏寿命进行了分析研究。提出影响牡丹花粉贮藏寿命的重要因素是温度和含水量且提出超低温贮藏解冻的有效措施是自来水冲洗。

付喜玲[25]等对3种芍药野生品种进行了新鲜花粉生活力测定及在不同温度条件下储藏对其花粉生活力影响的研究，提出3种芍药野生品种的新鲜花粉均都有很高的萌发率，均达到80%左右。常温下3种芍药花粉的半衰期不同，3种花粉生活力随着冷藏时间的增加而减小；但冷藏花粉后花粉生活力低于冻藏后花粉的生活力。

韩成刚[26]等对2种芍药品种的花粉在4个不同温度水平下储藏寿命进行研究，认为在相同温度下，芍药花粉的寿命长短与品种有关，影响芍药花分储藏寿命的重要因素为花粉含水量及储藏温度。

1.6 花粉营养成分分析及提取

王宪增[27]等对对牡丹花粉中主要成分进行全国首次详细测试分析，并获得了许多珍贵的分析结果，氨基酸的总量蛋白质竟高达39.3%是目前国内所见的花粉中蛋白质的含量是最高的植物。

贺春玲[28]等对9个牡丹品种的花粉的蛋白质和矿物质元素含量进行了分析，其结果为：9种牡丹花粉的蛋白质含量为32.75%～40.64%；不同牡丹品种花粉中微量元素的含量不同。

刘娟[29]等比较并优化了水浴回流和闪式提取两种方法对牡丹花粉中的黄酮类物质进行提取；认为两种方法黄酮得率相近。此外比较两种方法提取物的抗氧化性参数显示闪式提取是一种不改变提取物活性、高效率的提取方法。

黄海霞[30]等通过对不同体积分数的乙醇为溶剂提取的芍药花粉提取液的各成分含量的测定以及各成分与抗氧化性的相关性分析提出，制备芍药花粉提取液较理想的溶剂为70%的乙醇。芍药花粉提取液有着相当强的抗氧化能力，其黄酮含量与抗氧化能力呈正相关，而其多酚含量与抗氧化性的关系不显著。

1.7 其他方向研究

朱向涛等[31]通过对‘凤丹’花药发育情况及愈伤组织的诱导与花蕾大小关系的研究，提出诱导愈伤组织的最佳时期是花粉的单核中期，此时愈伤组织的诱导率达到最高45.8%，此时花蕾的瓣间未张开，大小为20.0毫米至23.0毫米。

范丙友等[32]通过对牡丹花粉管通道形成所需的时间的研究。认为牡丹授粉1 h后已形成花粉管通道。为牡丹花粉管通道法转基因技术研究奠定了一定的理论和实践基础，并以通过该技术获得部分牡丹种子。目前其项目组已进行了一些列的芍药属基因的克隆及载体构建的研究[33-34]。

2 芍药属花粉研究展望

芍药属植物作为我国传统的药用植物，对其各部分化学成分及药用价值的研究已经趋于完善，衍生出许多保健产品如：牡丹花茶，牡丹酒等。但是对于芍药属芍药组花粉的化学成分研究缺几乎没有，而在其他植物中对花粉的成分研究以取得丰厚成果[35-36]，如对芍药花粉的化学成分及药用价值进行深入研究有望使芍药属的经济价值得到进一步发展。

辐射花粉与杂交育种相结合在其他植物的植物种质资源的创新中应用越来越广泛，而在芍药属种质资源创新的研究中，辐射育种却仅限于对种子及植株的辐射；由于大气臭氧层逐渐变薄，UV-B辐射越来越强，其对植物花粉萌发及花粉管生长的影响，也引起了人们的关注，芍药属植物中尚无人对其进行研究。

对于芍药属植物花粉发育研究应更加深入与分子生物学相结合，以期获得更加系统全面的研究结果。

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责任编辑：建德锋

Recent Progress in Studies of Pollen of Paeonia

WANG XU1,2,CHEN Jun2,GAO Ting2,JU Zhixin2,1
（1.Jilin Agricultural University School of Horticulture,Changchun 130118;2.Jilin Agricultural Science and Technology University School of Plant Science,Jilin 132101）

Pollen is the unique structure of spermatophyte,which contains all genotypes of this species. The study on pollen play an important role in studying of speed plants.The study status on pollen of Paeonia plants form the aspects of pollen morphology,vigor testing methods and germination in vitro,et al were summarized.The study on pollens of Paeonia in the future were prospected.

Paeonia;Pollen morphology;germination in vitro

S682.12

A

2016-12-11

王 旭（1989-），男，吉林省公主岭市人，吉林农业大学与吉林农业科技学院联合培养2014级硕士研究生，研究方向：园林植物资源与种质创新。

※为本文通讯作者