芳樟物候期观察与授粉方式研究

于蕙嘉，凡 辉，黄秋良，叶兴状，张国防

(福建农林大学林学院，福建福州 350002)

芳樟(Cinnamomumcamphoravar.linaloolifera)种子中富含大量芳香物质，具有很高的经济价值[1-2]。目前对芳樟繁殖方式的研究主要集中于无性系繁殖[3-4]，但该方式培育的芳樟成活率低[5]，且不同种源和家系的芳樟生长和性状存在较大差异[6]，难以获得优质的种质资源。因此，开展芳樟有性繁殖研究极为重要。芳樟结实率低[7]，有关芳樟生殖生物学的研究薄弱，然而目前缺乏杂交育种的可行性和相关技术指标。笔者对福建农林大学南区后山植物园内不同树龄的芳樟物候期和花的形态进行观测，探究其繁育系统，并分析结实率低的原因，以期为芳樟的杂交育种及种质资源保存奠定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况和材料选择试验材料选择福建农林大学南区后山植物园(119°14′18″E，26°5′15″N)的8年生和15年生芳樟，试验地属于亚热带季风气候，年均气温20 ～ 25 ℃，年积温4 478.0～5 859.2 ℃·d，年平均日照时数1 700～1 980 h，霜少无雪，年降雨量900～2 100 mm。

1.2 试验方法

1.2.1芳樟物候期观测。选择正常生长的8年生和15年生未花芽分化的芳樟树作为试验材料，每种选3 ～ 5株，每2～3 d 观测1次，直至果实成熟。记录各时期始末和持续时间。

1.2.2花的种类及其特征。开花前，在芳樟树四周随机选择5 ～ 6个花，做好标记，以便连续观察开花全过程花瓣及花内变化情况。开花当天，每2～3 h观测1次。并随机摘取10朵花序上的小花，记录花的形状、大小、颜色等和花内雌雄蕊情况，特别要注意雌雄的空间位置。

1.2.3繁育系统的判断。根据花粉-胚珠比(P/O)和繁育指数(OCI)判断繁育系统类型。具体方法：08:00—10:00随机摘取10朵即将开放的芳樟花，带回实验室及时取出花药，放于离心管中，于28 ℃干燥。等花粉完全散出后，用1 mL蒸馏水稀释并振荡，用微量移液器吸取5 μL滴于25×16血球计数板，用光学显微镜(Olympus CX31)观察并计数花粉量。重复10次取平均值。然后用体视显微镜(Olympus SZ-51)观察子房，解刨后观察胚珠并记录数目。然后计算P/O比。

开花后随机选取10朵芳樟花做好标记，每天观察花药开裂(即雄蕊成熟)时间并记录，在开花的不同时期随机选取10朵芳樟花用联苯胺-过氧化氢法检测柱头可授性(即雌蕊成熟)情况，比较雌雄蕊成熟顺序。判断标准[8]：①花序直径<1 mm记为0，1～<2 mm记为1，2～<6 mm记为2，≥6 mm记为3；②花药开裂和柱头可授期同期或雄蕊后熟记为0，雌蕊后熟记为1；③柱头与花药高度平行记为0，空间分离记为1。3项相加所得值为OCI。

2 结果与分析

2.1 芳樟的物候规律由表1可知，不同树龄芳樟的物候期为3—12月。芳樟于3月中旬至4月中旬发芽，8年生芳樟花芽分化期迟于15年生的芳樟20 d，该时期均持续16～17 d。4月初到4月底开花，15年生芳樟比8年生早16 d左右开花。15年生和8年生芳樟的幼果均需要18～21 d成型，直至5月底才完全成型，于10月下旬至12月中旬成熟，果实成熟需要50 d左右。综合来看，不同树龄的芳樟各时期始末时间有较大差异，15年生芳樟相较于8年生芳樟各阶段早15～20 d开始，早10 d左右结束，且15年生芳樟花期持续时间更长。

表1 芳樟的物候期

2.2 花的类型及特征芳樟为圆锥花序，直径3.5～4.5 mm，花蕾期花苞呈白绿或淡黄色，外无毛或被微毛，由1～2 mm花梗连接于叶腋，花萼呈椭圆形。芳樟花蕾中包含9个雄蕊和1个雌蕊(图1a)。雄蕊以圆环状对生排列在雌蕊外(图1a、c)，雄蕊3长6短，较长的处于内侧，较短的处于外侧(图1a)。单个花药内共4个花粉囊(图1d)。雌雄蕊未成熟时，二者高度相同。随着雌蕊先成熟并迅速伸出(图1k、l)，芳樟大部分花的雌蕊长于雄蕊，小部分雌蕊与雄蕊相平，即雌雄蕊异位。最后雄蕊成熟，柱头已授粉完成变为黑色。个别花内雌或雄蕊有异变现象，与正常雌雄蕊不同(图1a、g)，图1 h所示的雄蕊数超过9，图i、j所示花内有2个雌蕊。

注：a.花内结构 100×；b.花药 400×；c.雄蕊 400×；d.花粉囊 400×；e.挤压花粉囊 400×；f.挤压花粉囊 400×；g.雌蕊 400×；h.异常雄蕊40×；i.异常雌蕊 400×；j.异常雌蕊 400×；k.柱头 100×；l.柱头 100×

2.3 繁育系统的判断该研究发现，1朵芳樟的花中平均含有1 800个花粉。经解刨发现，花期芳樟花内均只有1个胚珠。P/O为平均单花花粉数/平均单花胚珠数=1 800。根据文献[9]可知，芳樟属于兼性异交。

标准规定[8]，OCI = 0为闭花受精；OCI = 1为专性自交；OCI = 2为兼性自交；OCI = 3为自交亲和，有时需要传粉者；OCI ≥ 4为部分自交亲和，异交，需传粉者。芳樟花直径3.5 ～ 4.5 mm，属2～<6 mm，记2；观察发现，雌蕊先于雄蕊成熟，记0；观察发现，柱头和花药空间分离，记1。因此，芳樟OCI值为2+0+1=3，繁殖系统属于自交亲和，有时需传粉者。

3 讨论与结论

该研究中，15年生芳樟的各物候期均早于8年生芳樟，开花期约24 d，15年生芳樟比8年生长9 d。这一结果与香果树类似，随着树龄的增加，单花花期增大，且始花期前移[10]。这可能是由于15年生芳樟各生理代谢趋于成熟且发达，而8年生芳樟体内用于转化的物质不足，需要更长的时间产生积累。因此，8年生芳樟树的各物候期均比15年生延迟。

芳樟属于同型柱头探出式异位，柱头具有可授性时花药尚未成熟，待花药成熟时柱头可授性已经减弱，可有效避免自身的花粉过多落于柱头而大量自交授粉[11-12]。虽然会导致芳樟自然结实率低，但可减少芳樟因自交而产生近交衰退现象；且传粉者接触花时会先碰到柱头，柱头伸出可更多地接触风中花粉，这些都有利于异交。因此，芳樟的繁殖器官特征适于杂交试验。同时，受这种繁育系统的影响，芳樟种子园的选址应该尽量选择郊区，以减少人为因素对其周边虫媒种类和数量的影响，提高传粉率，从而提高结实率。

植物的结实率低与生殖器官发育异常有关。因雌雄配子体发育异常导致花药和卵细胞败育，宝华玉兰(Yulaniazenii)的结实率低[13]。北苍术(Atractylodeschinesis)柱头萎缩，使得70%的种子没有胚，导致结实率极低[14]。该研究中，大量芳樟花中的雌蕊弯曲，可能是由于异常气候导致花的性器官形成异常[15-16]，使得种子发育不良，结实率低。而芳樟花的少量单花内雌雄蕊数量异常，且雌雄配子体本身就发育不同步，可能会使得在传粉者数量不足时自然小种群芳樟因传粉受阻而受精困难、结实率低。因此，如何避免或减少外部不适环境和内部生殖器官异常所带来的不良影响，提高芳樟结实率，仍有待进一步研究。

芳樟树开花、结实等各物候期时间分明且规律，雌雄蕊异位，适合杂交育种。但异常环境会导致芳樟花的性器官发育异常，影响芳樟的结实率。因此，关于芳樟生殖生理学的研究，有待结合气象因子，从分子、生理和发育等层面进行研究，以期为未来芳樟育种提供理论依据，为优良芳樟品种选育打下坚实基础。