朱砂根开花生物学特性及花粉生活力研究

陈菊艳 陈锐 邓伦秀

贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳 550005

0 引言

朱砂根(Ardisiacrenata)是紫金牛科紫金牛属的常绿小灌木，又名富贵籽[1]、铁凉伞、大罗伞、平地木、黄金万两、凉伞遮金珠等。朱砂根果实多、色泽艳丽、观果期长达半年以上；该种除果实具有观赏价值外，叶形、叶色、冠型等也具有很高的观赏性，是极佳的室内观叶、观果盆栽木本花卉，也是园林中重要的常绿灌木[2-4]。目前对朱砂根研究主要集中在形态特征、资源分布、繁殖技术[5-6]、生理生化等方面的研究[7]，还未涉及到开花生物学特性和花粉生活力等方面的研究，在常规育种中，为了进行人工辅助授粉或杂交育种，需要采集和贮藏花粉，因而了解朱砂根的开花生物学特性和花粉生活力测定，对于杂交育种工作意义重大。为此，本研究针对朱砂根的开花生物学特性和花粉生活力、花粉萌发等问题做了相关研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以贵州省林业科学研究院“野生珍稀花木繁育中试基地”中繁殖的朱砂根为试验材料，是2015年10月从榕江县计划大山采集的种子播种繁殖的植株。常规养护管理，植株已进入生殖成熟阶段。在盛花期取花枝中上部当天开放的花朵，带回实验室用镊子去除药帽，然后分装入2.0ml的eppendorf管内，贴好标签备用。

1.2 试验方法

1.2.1 开花习性

(1)花部特征

分别随机选取15株，统计每株的花序数，每个花序单花数随机取开放的花朵用游标卡尺直接测量花柄、花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊等的大小。

(2)开花动态

在花蕾期，标记30株，每株标记至少3个花序；每2-3天观察一次花蕾，直至花朵开放；花朵开放当天，每隔2-3小时观察1次，此后，每天观察1次，直至花朵脱落或成为果实；每次观测，均注意记录开花数量、开放时间、花瓣伸展、花粉散出、柱头伸长、单花花期；注意记录花朵结构的数目、形状、大小、颜色等。

(3)开花物候

在观察群体内选择大小基本一致的30株个体，并在样株上随机标记一个花序，记录花序和植株上每天开花的数量。花序和个体水平的开花物候参数以所标记的全部花序和个体的平均值计算。观察和统计的开花参数主要有始花日期、开花高峰日期、持续时间和终花日期。花序和个体的始花日期为第一朵花在花序和个体上开花的日期，花序和个体开花数大于或等于50%时为开花高峰日期，无花开放时为终花日期；群体水平(以样地为标准)以25%的个体开花时视为始花日期，95%的植株开花结束时视为群体终花日期。

1.2.2 花粉活力测定、贮藏及萌发研究

(1)花粉活力测定

分别用TTC法和I2-KI法测定花粉活力[8]。

①TTC染色法测花粉活力：取新鲜花粉，将少量花粉置于载玻片上，加1-2滴0.5%的TTC(2，3，5-氯化三苯基四氮唑)溶液，盖上盖玻片；将制片放在35℃恒温箱中3-4h，然后在低倍镜下观察，凡是染成红色的花粉其活力为强，淡色次之，原色为不具有活力的花粉；观察3个制片，每片取3个视野，统计100粒左右花粉，然后计算花粉活力百分率。

②I2-KI法：将少量花粉置于载玻片上，加1-2滴I2-KI溶液，盖上盖玻片，显微镜下观察，花粉染成蓝色的为活力最强，黄褐色的活力较弱或不具有活力。

采用以上两种测定方法，每个处理重复五次，每次取三个视野，统计100粒左右花粉，计算花粉活力百分率。

花粉生活力=(染色的花粉数量/花粉数量)× 100%

(2)花粉的贮藏

将采集的花粉分别储藏在室内常温25℃、冰箱4℃冷藏、冰箱-20℃冷冻贮藏条件下，每天检测一次花粉生活力。

表1 不同培养基配比

(3)花粉萌发的最佳培养基筛选

固体培养法测花粉活力：①培养基主要成分为CaCl2、H3bO4、蔗糖、琼脂，培养温度为25℃，设计以下九种培养基(表1)分别均匀倒于一般载玻片上，在表面形成2-4mm的一层培养基，用毛笔蘸取少量朱砂根的花粉，轻轻撒在表面，每个处理做三次重复，把载玻片置于培养皿中保湿，再置入25℃恒温箱中黑暗培养12h以上，然后在显微镜下观察花粉萌发的情况，每个重复取3-5个视野，以花粉管的长度大于花粉粒的直径为萌发标准，每个重复观察花粉数不少于30粒，按下式计算萌发率，萌发率=已萌发的花粉粒数目/花粉总数×100%，用筛选出来的最适培养基来测定其活力，测定方法同(1)。

1.3 数据分析

试验所得数据利用Excel2009进行图表的绘制。利用SPSS18.0进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 朱砂根开花习性

2.1.1 花部特征

朱砂根为伞形或近伞形花序，通常生于侧生伸长的特殊花枝顶端；雌雄同花，花枝长5-18cm，花长6mm，白色或略带淡红色，花萼和花瓣均5裂，偶见4裂或6-7裂；萼片卵形或矩圆形，先端钝，长1.88mm或更短，宽1.45mm，有锈色腺点；花瓣长5.38mm，宽1.04mm；雄蕊短于花冠裂片，短于雌蕊，5枚，偶见4枚，花药披针形，长3.16mm，宽1.04mm，背面有锈色腺点，无明显的花丝。单心皮雌蕊，子房上位，绿色，椭圆球型，长1.12mm，宽1.10mm，一室，花柱和子房上均具黑褐色腺点；整个花部无蜜腺，各个指标的平均值见表2。

表2 朱砂根花部特征测定表

2.1.2 开花动态

(1)单花开放动态

观察2018年6月15日开始，朱砂根的花萼开始向外裂开，6月22日白色的花瓣开始微裂，6月26日13∶40开始，萼片完全打裂开，下午14∶18第一枚花瓣微张，15∶30有两枚花瓣同时也微微裂开，可见黄色的花药和微露的柱头，17∶15观察到最后两枚花瓣裂开，可见黄色花药紧贴花柱，观察到其中一个花药顶端己经开裂，有少量花粉散出，6月27日8∶30五枚花瓣开放程度加大，与花药夹角60度左右，花瓣离生，10∶30花瓣与花药几乎呈90度开放，15∶30花瓣开始微微反卷；6月28日上午9∶30观察到花瓣继续向下反卷，花药几乎全部裂开，花粉大量散出，至下午16∶00左右花瓣开始变软并进一步反卷，花药完全爆开，由于花粉逐渐的散出，花药呈萎缩状态，开始干瘪变小，6月29日上午10∶00花瓣开始脱落。朱砂根单花开放持续时间大约为3d，但也有花朵开放2d或4d后花瓣就开始萎蔫脱落。

(2)花序开放动态

朱砂根的花序是伞形或近伞形花序，开花的时候往往最先长出的花蕾先开，一个花序有5-40朵小花，在观察的30组花序里，从第一朵小花开始开放到最后一朵结束，一个花序平均的花期持续10d，而所标记的30株个体，从第一朵开放到最后一朵凋谢为止，单株的平均花期是22d。

(3)开花物候

朱砂根一年只开一次花，不同种源开花时期有所差异。榕江种源花期为5月底到6月中旬，花期30d左右，群体水平上始花期在5月24日，盛花期在6月5日，终花期在6月20日左右；福建种源花期为6月底到7月底，花期30d左右，群体水平上表现为始花期在6月25日左右，盛花期在7月10日左右，终花期8月初(表3)。同一种源生长环境不同，花期也有所差异，差异大概在15d左右。

表3 不同种源开花时期

2.1.3 朱砂根花粉活力测定、贮藏及萌发研究

(1)不同方法测定花粉活力

花粉活力采用碘化钾法测定见图1，用TTC法测定见图2，结果表明：碘化钾法染色的花粉粒均为黄褐色，无法测出朱砂根花粉活力，而TTC法染色后的花粉粒部分为红色，表明花粉活力很强，部分为粉色，表明花粉活力一般，还有一部分为白色，表明花粉失活，因此，TTC法适用于朱砂根花粉活力的测定。

图1 碘化钾法染色的花粉粒

图2 TTC法染色的花粉粒

(2)花粉贮藏方法

花粉TTC染色具体结果见表4和图3、图4、图5、图6。朱砂根花粉脱离植株1小时后 TTC活力测定在80%以上，三种花粉储藏方式第一天在常温25℃和-20℃条件下花粉均失去活力，只有在4℃条件下保存的花粉活力为60%左右，第二天花粉活力在10%左右，第三天后为0。由此可见，朱砂根花粉不耐高温，也不耐低温，在-20℃条件下储藏其花粉活力反而更低，三种花粉储藏方式下4℃最适宜花粉的保存，且保存时间为3天。常温25℃与-20℃均不适宜花粉的保存，保存一天花粉均失去活力。

表4 花粉活力TTC染色结果

图3 采取花粉当天 (TTC法)

图4 第二天4℃冷藏(TTC法)

图5 第三天4℃冷藏(TTC法)

图6 第四天 4℃冷藏(TTC法)

2.1.4 花粉的萌发

(1)花粉离体萌发培养基的筛选

对朱砂根花粉进行离体培养，其各个培养基萌发率见图7，萌发率的大小依次为9号>6号>1号>5号>2号>3号>7号>4号>8号，方差分析见表5和表6；9号培养基花粉萌发率最好，9号和6号培养基之间有极显著差异。9号、6号和其他培养基之间有极显著差异，4号、7号、8号和其他培养基之间有差异，4号、7号、8号组内无显著差异，1号、2号、3号、5号培养基和其他培养基之间有显著差异，1号、2号、3号、5号培养基组内无显著差异，9号培养基和其他培养基之间有极显著差异；所以筛选出来的最佳培养基是9号(0.2%CaCl2+0.03%H3BO4+20%蔗糖+10%PEG4000)。各培养基下花粉萌发情况见图8。

图7 不同培养基下的花粉活力

表5 不同培养基花粉活力染色法差异比较

表6 花粉离体培养实验的方差分析

培养基1号

培养基2号

培养基3号

培养基4号

培养基5号

培养基6号

培养基7号

培养基8号

培养基9号

3 结论与讨论

(1)朱砂根为伞形或近伞形花序，一个花序有5-40朵小花，通常生于侧生伸长的特殊花枝顶端；花白色或略带淡红色，花萼和花瓣均5裂，偶见4裂或6、7裂；萼片卵形或矩圆形；雄蕊短于花冠裂片，短于雌蕊，5枚，偶见4枚，花药披针形，背面有锈色腺点，无明显的花丝；单心皮雌蕊，子房上位，绿色，椭圆球型，花柱和子房上均具黑褐色腺点；整个花部无蜜腺。朱砂根单花开放持续的时间约为3d，一个花序平均的花期为10d，单株的平均花期是22d。朱砂根一年只开一次花，产地不同花期不同，环境不同花期也不同，花的开放主要受温度因素影响较大。

(2)用碘化钾法和TTC法测定朱砂根花粉活力，结果表明：TTC法较适合测定，朱砂根花粉不耐高温和低温，在-20℃条件下储藏其花粉活力反而更低，三种花粉储藏方式下4℃最适宜花粉的保存，且保存时间为3d。对朱砂根花粉进行离体培养，筛选出来的最佳培养基是(0.2%CaCl2+0.03%H3BO4+20%蔗糖+10%PEG4000)萌发率为75%。所以，选取朱砂根作为杂交亲本进行人工授粉时，避免因花粉贮藏中失活，应采取随采集随授粉的方式，保证杂交育种工作的顺利进行。