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药用植物曼陀罗开花习性及花器形态观察

2021-10-28权赫根于楷力全雪丽

辽宁林业科技 2021年5期
关键词:花萼柱头曼陀罗

权赫根,于楷力,洪 国,赵 洋,哈 洋,全雪丽

(延边大学 农学院,吉林 延吉 133002)

茄科曼陀罗属植物在全世界分布有14个种,在中国分布有4个种[1]。有些物种在英国等欧洲国家作为花卉植物[2-3],在印度等国家被作为药用植物[4-5]。曼陀罗Daturastramonium是曼陀罗属的1年生草本植物,全国各地都有分布,大多为野生。曼陀罗的花、叶、种子均可入药,具有平喘、止咳、镇痛、麻醉等作用。还有杀鼠、杀虫、杀菌、除草等生物活性,在植保领域具有广阔的应用前景。曼陀罗研究目前主要集中在化学成分、药理和医学方面[6-8],缺少生殖生物学方面的内容。本试验以曼陀罗为试验材料,调查开花习性、花粉活力、柱头可授性等,为其系统学研究提供重要资料。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验材料为种植在延边大学农学院试验田的曼陀罗植株。

1.2 方 法

1.2.1 曼陀罗开花习性及花器形态调查

开花习性主要调查现蕾期(花蕾开始出现)、始花期(开花数在20%左右)、盛花期(开花数在80%左右)、成熟结果期(果实出现到结果数在80%左右)和枯萎期。花器形态调查主要是在曼陀罗开花盛期,剪取不同大小新鲜花朵,调查花器各部位大小、形态及颜色变化。

1.2.2 花粉活力及柱头可授性测定

选取4个不同发育阶段(花瓣即将露出花萼、花瓣已露出花萼、花朵开放时期、花朵萎蔫时期,以下简称为A、B、C、D)的花粉,采用TTC法染色,测定其花粉活力。有生活力的花粉都会被染成红色,活力一般的花粉被染成粉色,无活力的花粉呈无色。花粉活力=(被染花粉数/总花粉数)×100%。每个发育阶段测定花粉活力时重复3次。剪取柱头,依次放在载玻片上,滴加联苯胺-过氧化氢溶液1~2滴,4~5 min后观察柱头可授性。根据气泡的多少确定可授性的强弱。若有大量白色气泡出现,说明柱头具有强的可授性,否则可授性弱。

1.2.3 果实性状调查

在果实成熟期,选具有代表性的5株植株,用种子袋分别采收植株上全部果实,并拿回实验室进行果实性状调查,包括单株果实数、单株果实质量、单果质量、果实心皮数、单果种子数、果实长度和宽度、种子百粒质量等。

2 结果与分析

2.1 曼陀罗开花习性及花器调查

曼陀罗现蕾期出现较早,5月已有个别花蕾出现,但花蕾期比较集中时期为6月到7月中旬。始花期为7月中旬到8月初,盛花期为8月,成熟结果期为8月末到9月末。10月初开始进入枯萎期。

曼陀罗处于开花盛期时,剪取不同大小新鲜花蕾并立刻带回实验室进行花器形态调查。调查结果见图版Ⅰ和表1。

注:1为盛花期曼陀罗;2为不同大小曼陀罗花蕾;3为去掉花萼后的花蕾;4为去掉花瓣后的内部结构。

表1 曼陀罗花器形态调查结果 cm

从图版Ⅰ可知,曼陀罗的花萼开始为绿色,随着花的发育最后变成淡黄色,当花蕾长到4.7 cm左右时,花瓣从花萼内部露出(图版Ⅰ 2)。花瓣的颜色由最初的黄绿色变为黄色,再变为最后的浅黄色(图版Ⅰ 3)。每朵花的花瓣内部有5枚雄蕊和1枚雌蕊(图版Ⅰ 4)。花药颜色一直没有大变化,开始为淡黄色,最后成熟开裂时带浅褐色。花药最长1.0 cm,之后随着开裂长度有所变短。花丝伸长非常迅速,从1.0 cm开始飞速伸长至6.0 cm。当花蕾长9.0 cm左右时,内部花药已经开裂。花丝底部与花瓣内侧粘连。雌蕊比雄蕊长,柱头小,花柱长。子房小,表面有很多毛刺,子房上位。花柱与花丝一样伸长迅速。柱头黄绿色,花柱接近乳白色,子房淡绿色。

2.2 曼陀罗花粉活力及柱头可授性测定

从表2可以看出,A发育阶段(花瓣即将露出花萼)的花粉平均活力为53.47%,且被染成红色的花粉数量少。B、C和D发育阶段间虽然没有显著差异,但B发育阶段染成红色的花粉数最多,说明其花粉数量相对较多,活力强。C和D发育阶段虽然花粉活力高,但染成红色的花粉数低,说明活力强的花粉没有B发育阶段多。总之,花粉活力最强的阶段为B发育阶段,即花瓣刚从花萼露出时期。此外,从表1还可以发现,A发育阶段没有产生气泡,说明花瓣露出花萼之前的柱头没有可授性。而B和D发育阶段柱头产生了一些气泡,有一定的可授性,而C发育阶段柱头表面产生了大量的气泡,说明这个时期柱头具有很强的可授性。

表2 曼陀罗花粉活力测定结果及柱头可授性

2.3 曼陀罗果实特性

从表3可以看出,每株曼陀罗产生的果实数为78~131个,平均果实数为98个。不同单株间果实质量差异较大。单果质量差异不大,平均单果质量为4.713 g。果实心皮数大部分为4个,均等,极个别有6个心皮。果实平均长度为3.48 cm,平均宽度为2.52 cm。每个果实内平均有种子508粒。种子黑色,圆肾形,种子百粒质量为0.65 g。

表3 曼陀罗果实特性调查结果

3 结论与讨论

曼陀罗始花期为7月中旬到8月初,盛花期8月,成熟结果期8月末到9月末,10月初开始进入枯萎期;花瓣即将露出花萼发育阶段花粉活力最低,为53.47%,花瓣已露出花萼、花朵开放时期和花朵萎蔫时期之间,花粉活力无显著差异,而花瓣已从花萼露出时期染成红色的花粉数最多,说明这时期的花粉活力最强。柱头可授性结果表明,在花朵开放时期柱头具有很强的可授性。

每株曼陀罗产生的平均果实数为98个,平均单果质量为4.713 g。果实心皮数大部分为4个,均等。果实平均长度为3.48 cm,平均宽度为2.52 cm。每个果实内平均种子数为508粒,种子平均百粒质量为0.65 g。

植物花粉活力大小一方面由环境因素决定,还有一方面是由植物本身遗传基因所决定[9]。有些植物的花粉活力维持时间短,有些植物的花粉活力维持时间长,如海枣的花粉活力可维持数月,棉属的花粉超过24 h没有1粒存活,茄的花粉只能存活1天[10]。对曼陀罗花来说,花粉活力已经在开花之前具备(花瓣在花萼内还没露出时期),只是活力不高,之后的即将开放、花朵开放到萎蔫期一直具有较高的活力,这种长时间保持活力的优势为曼陀罗杂交育种提供技术保证。曼陀罗柱头可授性在花朵开放时期最强,可为今后遗传育种工作提供参考依据。

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