中農(nóng)大畢業(yè)論文白芷開花習性與花粉特性研究資料.doc

編號：201502中國農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)論文（設計）白芷開花習性與花粉特性研究學 生 黃繼 指導教師 谷醫(yī)林 專 業(yè) 農(nóng)學 層 次 專升本 批 次 132次 學 號 學習中心 自貢廣播電視大學 工作單位 2015年 9 月 中國農(nóng)業(yè)大學網(wǎng)絡教育學院制摘 要本次研究川白芷與祁白芷花粉活力、壽命及柱頭可授性,是為良種選育提供依據(jù)。采用TTC法測定花粉活力及壽命,用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定柱頭可授性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)川白芷與祁白芷花蕾期花粉已具有較高活力,隨著雄蕊發(fā)育,二者活力逐漸增強,花藥開裂盛期花粉活力均達85%以上,且花粉活力均隨散粉時間延長而逐漸降低。川白芷不同分枝花序的花粉活力差異較小,均維持在85%左右;祁白芷的花粉活力表現(xiàn)為主莖花序一級分枝花序二級分枝花序,整體來看,空間位置對花粉活力的影響較小。川白芷與祁白芷花粉在室溫儲藏條件下,開花后第5天花粉活力仍保持約50%,其中川白芷下降幅度大于祁白芷;-20條件下可適當延長花粉活力。柱頭于開花后第4天逐漸具有可授性,第6天最強,隨后逐漸萎蔫變褐,開花后第10天不具可授性。結論:在進行人工授粉時,應選花藥開裂盛期的花粉對開花第6天的柱頭進行授粉。關鍵詞：白芷 花粉活力 柱頭可授性傳粉是植物有性繁殖過程的基礎,指成熟花粉從開裂的花藥中散出,然后借助一定媒介力量傳送到適宜的柱頭表面。在此過程中攜帶的雄配子體或前體花粉粒被暴露在干燥條件下,必須在具有活力前到達適宜的接受柱頭。因此花粉活力與壽命、柱頭可授性便成為傳粉生態(tài)學所必須研究的重要內容。近年來,藥用植物花粉活力與壽命和柱頭可授性研究已經(jīng)引起不少學者的重視,如對重樓、肉蓯蓉、三七、丹參等藥材已經(jīng)開展大量相關性的工作。藥材白芷為傘形科植物興安白芷 Angelica dahurica( Fisch.ex Hoffm.) Benth. elHook. F.或杭白芷A.dahurica( Fisch.exHoffm.) Benth. et Hook.f.var.formosana(Boiss.) Shan etYuan的干燥根,始載于神農(nóng)本草經(jīng)。日前市場上的白芷按產(chǎn)地分為祁白芷(河北)、禹白芷(河南)、川白芷(四川)、杭白芷(浙江)四大商品類型。川白芷來源于杭白芷A.dahurica f.var.formosana,祁白芷來源于興安白芷 A.dahurica。以往對白芷的研究目前主要集中于栽培、化學成分等方面,而白芷傳粉生物學、生殖生態(tài)學等方面研究目前還未見報道。本文利用生理生化研究方法,探索了不同原變種白芷的花粉活力、壽命及柱頭可授性在開花過程中的變化規(guī)律,旨在掲示白芷傳粉生物學基礎,進一步研究傳粉生物學特性、探討傳粉機制對白芷繁殖的影響,以期優(yōu)化提高種子質量,為白芷育種及人工栽培提供重要的理論和實踐意義。 目 錄1 材料與方法31.1 白芷31.2 雄蕊及花粉活力的觀察41.3 雌蕊發(fā)育動態(tài)及柱頭可授性測定4l.4 數(shù)據(jù)處理42 結果與分析52.l 雄蕊及花粉活力的觀察52.1.1 雄蕊發(fā)育動態(tài)52.2 雌蕊發(fā)育動態(tài)及柱頭可授性測定72.2.l 雌蕊發(fā)育動態(tài)72.2.2 柱頭可授性測定73 討論73.1 川白芷與祁白芷花粉活力與柱頭可授期的比較73.2 白芷雌雄異熟現(xiàn)象73.3 人工授粉的最佳時期8參考文獻：81 材料與方法1.1 白芷白芷（拉丁文名：Angelica dahurica （Fisch. ex Hoffm.）Benth. et Hook. f. ex Franch. et Sav），多年生高大草本，高1-2.5米，根圓柱形，有分枝，徑3-5厘米，外表皮黃褐色至褐色，有濃烈氣味莖基部徑2-5厘米，通常帶紫色，基生葉一回羽狀分裂，復傘形花序頂生或側生（花期時間在78月，直徑10-30厘米，花序梗長5-20厘米，花序梗、傘輻和花柄均有短糙毛；傘輻18-40，中央主傘有時傘輻多至70；總苞片通常缺或有1-2，成長卵形膨大的鞘；小總苞片5-10余，線狀披針形，膜質，花白色；無萼齒；花瓣倒卵形，頂端內曲成凹頭狀；子房無毛或有短毛；花柱比短圓錐狀的花柱基長2倍），果實長圓形至卵圓形。祁白芷：本種的植物形態(tài)與杭白芷一致。根圓錐形，表面灰黃色至黃棕色，皮孔樣的橫向突起散生，斷面灰白色，粉性略差，油性較大（祁白芷主產(chǎn)河北安國，禹白芷主產(chǎn)河南長葛、禹縣。北方的一些省區(qū)有栽培，多自產(chǎn)自銷，少數(shù)調省外）川白芷：該種與白芷的植物形態(tài)基本一致，但植株高1-1.5米。莖及葉鞘多為黃綠色。根長圓錐形，上部近方形，表面灰棕色，有多數(shù)較大的皮孔樣橫向突起，略排列成數(shù)縱行，質硬較重，斷面白色，粉性大。（川白芷主產(chǎn)于四川遂寧、安岳、南川、達縣。另河北、河南等省區(qū)有栽培）白芷主要生長于東亞季風氣候區(qū)。主產(chǎn)區(qū)華北平原屬半濕潤、半干旱大陸性季風氣候，具有冬寒少雪、春季多風、夏熱多雨、秋高氣爽等特點。長江中下游平原和四川盆地屬亞熱帶濕潤季風氣候，具溫暖濕潤，四季分明特點。海拔多在50-500米之間，宜生長于地勢平坦，土層濃厚，土壤肥沃，質地疏松，排水良好的砂質壤土。在黏土、土壤過沙、淺薄中種植則主根小而分叉多，亦不宜在鹽堿地栽培，不宜重茬。試驗分別于2009,2010年在四川農(nóng)業(yè)大學教學科研農(nóng)場進行;材料為川白芷 A. dahurica f.var. formosana,祁白芷A. dahurica f ,由四川農(nóng)業(yè)大學吳衛(wèi)教授鑒定。1.2 雄蕊及花粉活力的觀察花粉是種子植物花粉粒的總稱。單核花粉粒是被子植物的小孢子，成熟花粉粒是被子植物的雄配子體?；ǚ哿５慕Y構有兩層壁，外壁較厚，其上有花紋和顏色，組成外壁的成分中有孢粉素（是類胡蘿卜素和類胡蘿卜素酯的氧化多聚物的衍生物），性質堅固，具抗酸和抗生物分解的特性；內壁薄，由果膠和纖維素組成。許多植物的成熟花粉粒由生殖細胞和營養(yǎng)細胞組成。在作物雜交育種、作物結實機理和花粉生理的研究中，常涉及花粉活力的鑒定。掌握花粉活力快速測試的方法，是進行雄性不育株的選育、雜交技術的改良以及揭示內外因素對花粉育性和結實率影響的基礎。而花粉測定法一般有如下三種：1、 花粉萌發(fā)測定法正常的成熟花粉粒具有較強的活力，在適宜的培養(yǎng)條件下便能萌發(fā)和生長，在顯微鏡下可直接觀察計算其萌發(fā)率，以確定其活力。2、 碘-碘化鉀染色測定法多數(shù)植物正常的成熟花粉粒呈球形，積累較多的淀粉，I2KI溶液可將其染成藍色。發(fā)育不良的花粉常呈畸形，往往不含淀粉或積累淀粉較少，I2KI溶液染色呈黃褐色。因此，可用I2KI溶液染色來測定花粉活力。3、 氯化三笨基四氮唑（TTC）法具有活力的花粉呼吸作用較強，其產(chǎn)生的NAD H2或NADPH2可將無色的TTC（2,3,5-氯化三笨基四氮唑）還原成紅色的TTF（三笨基甲），而使其本身著色，無活力的花粉呼吸作用較弱，TTC的顏色變化不明顯，故可根據(jù)花粉吸收TTC后的顏色變化判斷花粉的生活力。此次選擇一級分枝花序上20條小花,觀察雄蕊發(fā)育動態(tài)及花藥散粉行為。采用TTC法測定花粉活力 。采集一級分枝花序的花粉進行5個不同的雄蕊發(fā)育時期、3種不同儲藏條件下花粉活力的比較。采集主莖頂花、一級分枝的花序、二級分枝的花序花藥開裂盛期的花粉進行不同空間位置花粉活力的比較。每級花序的測定重復3次。1.3 雌蕊發(fā)育動態(tài)及柱頭可授性測定選擇一級分枝花序上的20條花,每天觀察柱頭的變化情況,如分叉的角度、顏色,同時觀察柱頭分泌液的変化。采用聯(lián)來成一過氧化氧法測定開花當天及第2,4,6,8,10天 柱頭活力。l.4 數(shù)據(jù)處理所有數(shù)據(jù)均采用 SPSS 13.0軟件 One-way AN0- VA和 Univariate方法進行分析,采用 LSD法進行數(shù)據(jù)差異顯著性多重比較。2 結果與分析2. l 雄蕊及花粉活力的觀察2. 1. 1 雄蕊發(fā)育動態(tài) 觀察發(fā)現(xiàn),白芷雄蕊的變化可以分為以下6個階段:花蕾期(花蕾緊閉,花絲折疊) ;花藥露出期(此時花瓣由綠轉白、由銀合狀開始向外膨松,可明顯看見個別花藥);花絲伸長期(開花前期,個別花藥伸展露花瓣外);花藥開裂初期(花絲與花藥呈“丁”字形,花藥逐漸開裂);花藥開裂盛期(花藥完全開裂,并呈放射狀);花敗期(花藥干縮期)。同一朵花的5個雄蕊散粉順序不同步,當1個雄蕊伸長散粉后,通常位于相對位置的雄蕊開始伸長散粉,或者時間上略微滯后,1個花藥從花藥開裂初期至散粉完畢需要約30 min。5個雄蕊通常12d先后萎薄脫落,這種不同步散粉延長了單花的“花粉壽命” 。2.l.2 不同雄蕊發(fā)育階段花粉活力 不同雄蕊發(fā)育階段的花粉活力存在差異,花蕾期花粉已具有較高的活力,此時川白芷的花粉活力為70.7% ,祁白芷為64.7% ;隨著雄蕊的發(fā)育,活力逐漸增強,花藥開裂盛期花粉活力達85%以上,其中川白芷為84.5%，祁白芷為89.3%。川白芷與祁白芷比較,其花蕾期花粉活力大于祁白芷,花藥開裂盛期則反之,花藥露出期二者活力相當,二者整體差異較小。方差分析表明不同的雄蕊發(fā)育階段對花粉活力影響顯著(P0.05)，川白芷與祁白芷的花粉活力在花書期和花藥開裂盛期差異均顯著(P0.05) ,見表1 。表1 白芷不同雄蕊發(fā)育階段花粉活力 %時期川白芷祁白芷蕾期70.7b64.7c花藥露出期77.1ab76.1b花絲伸長期78.7ab81.4ab花藥開裂初期84.5a88.6a花藥開裂盛期85.5a89.3a注：不同小寫表示差異顯著.P0.05（表13同）。2.l.3 不同空間位置花粉活力 不同空間位置花粉活力大小見表2。田間觀察發(fā)現(xiàn), 白芷単株花序的開花順序為主莖頂花,其次為一級分枝花序、二級分枝花序等,單株花期約為30 d。數(shù)據(jù)分析表明,川白芷不同空間位置的花粉活力差異不顯著,均維持在85%左右,說明川白芷在単株花期內及空間位置上花粉活力較穩(wěn)定;而祁白芷?；ǚ刍盍Ρ憩F(xiàn)為主莖頂花 一級分枝花序 二級分枝花序; 二級分枝花序的花粉活力高達94.4% ,但三者間差異不顯著。在整株花序數(shù)量上,二級分枝花序大于一級分枝花序及主莖頂花,故當二級分枝花序開放時,可認為白芷進入單株開花盛期;在空間分布上,二級分枝花序分布于整株植物,此時花粉活力最高更有利于提高種子結實率,這可能是祁白芷適應環(huán)境的一種自身調節(jié)機制,具體原因有待于進一步研究。表2 白芷不同空間位置花粉活力 %空間位置川白芷祁白芷主莖頂花85.2a90.9a一級分枝花序86.9a91.8a二級分枝花序86.4a94.4a2.l.4 不同儲藏條件下花粉活力 室溫、4及- 20儲藏條件下花粉活力均逐漸降低,比較發(fā)現(xiàn), -20冰箱儲藏可適當延長花粉活力,儲藏10d后,川白芷與祁白芷花粉活力仍保持于40% 以上。二者花粉活力在同樣儲藏條件下亦存在一定的差異;川白芷在室溫儲藏條件下花粉活力下降幅度最大,儲藏5d時花粉活力約為48.7% ,5d后下降幅度較大,儲藏10d后,花粉活力僅為3.3% ;而置于4保鮮儲藏,其花粉壽命得到適.當延長,儲藏10d后,花粉活力為21.7% ,但也基本失去人工雜交的應用價值。祁白芷花粉活力在室溫儲藏條件下儲藏7d仍為58.0% 。其活力局于同期川白芷,降低幅度相對較小;但4儲藏條件下,祁白芷花粉活力與同期室溫儲藏相比花粉活力有所降低。二者在4儲藏條件下的不同表現(xiàn)說明,當花期遭遇低溫天氣,在短期內川白芷花粉可抵御低溫脅迫從而保存一定的活力。數(shù)據(jù)分析表明,儲藏溫度、儲藏時間、及不同原變種的白芷對花粉活力的影響均極顯著(P0.01 ); -20冰箱儲藏條件下花粉活力與室溫、4條件差異極顯著( P0.01); 不同儲藏時間下花粉活力差異顯著( P 90,柱頭扁平,其中川白芷大部分花盤仍分泌蜜汁,而祁白芷僅小部分花盤分泌蜜汁;第10天雌蕊反曲,兩花柱角度 180,約25%的柱頭開始變褐,無黏液;第12天兩花柱的角度 180,反貼于子房上,約50%柱頭變褐萎蔫,2個柱頭中常見1個先變褐。 2.2.2 柱頭可授性測定 川白芷與祁白芷開花當天及第2天柱頭均不具有活力,開花第4天花柱開始伸長,部分柱頭逐漸具有活力,通常于開花第6天柱頭活力最佳,此時兩花柱的角度介于6090, 蜜腺分泌大量蜜汁;開花第8天,由于川白芷柱頭活力逐漸降低,而祁白芷部分柱頭喪失活力:說明川白芷的柱頭可授期較部白芷長;隨著柱頭的反曲、變褐通常于第10天喪失活力,見表4。表4 川白芷與祁白芷的柱頭可授性 %采集時間川白芷祁白芷當天-第2天-第4天-/+-/+第6天+第8天+/-第10天-注：-.柱頭不具有可授性；+.柱頭具有可授性；+.柱頭具有強可授性；+/-.柱頭僅具部分可授性。3 討論3. 1 川白芷與祁白芷花粉活力與柱頭可授期的比較植物物種及環(huán)境條件的不同決定著植物花粉的活力與壽命存在差異,野芍藥花粉活力在開花7d 內均保持在90%以上; 刺五加的花粉活力在開花初期較高,但3d后迅速下降,4d后大部分失去活力。對川白芷與祁白芷的花粉活力及柱頭可授性進行比較發(fā)現(xiàn),隨著散粉時l可的延長,二者花粉活力均呈下降趨勢,但對不同的儲藏溫度的表現(xiàn)不同。在室溫下,川白芷的下降幅度大于祁白芷,而4條件下則相反,可見二者因外界溫度變化而引起的反應不一致;并且在花藥開裂盛期時,測定不同空間位置花粉活力發(fā)現(xiàn),祁白芷主莖頂花,一級分枝花序,二級分枝花序上的花粉活力均大于川白芷。通過雌蕊發(fā)育的觀察,發(fā)現(xiàn)二者發(fā)育動態(tài)一致,但測定其可授性發(fā)現(xiàn),祁白芷的可授性較川白芷晩,但柱頭變褐萎薄較早,可見祁白芷的柱頭可授期較川白芷短。聯(lián)系二者,推測其花粉活力較高可能是對可授期較短的彌補,具體原因有待于進一步研究。3.2 白芷雌雄異熟現(xiàn)象 雌雄異熟即雌雄性功能表達在時間上的差異,奇文清等發(fā)現(xiàn)了南川升麻和単穂升麻雄蕊先熟, 紅雨等發(fā)現(xiàn)野生及栽培芍藥屬雌蕊先熟,本研究發(fā)現(xiàn),川白芷及祁白芷的花粉在蕾期時已具有一定的活力,花藥開裂散粉至脫落,雌蕊柱頭尚未成熟,雌蕊通常在開花第4天后具有接受花粉的能力,故白芷表現(xiàn)為雄蕊先熟,在單花水平上,完全異熟。韋中強等認為白芷屬于自花授粉植物 ,但觀察發(fā)現(xiàn)雄蕊通常在開花后12 d散粉并脫落,故雌雄性重疊的活性持續(xù)期是有限的,故理論上不可能完成單花的自花傳粉。在整個植株水平上,白芷為復傘形花序,在整個花序內雌雄性功能表達時間有一定重疊,因此,可進行同株異花間的傳粉。這種特點可能意味著白芷有更多的同株異交或異株異交,但具體情況還有待于進一步證實。 3.3 人工授粉的最佳時期本試驗研究結果表明,室溫條件下白芷花粉活力開花5d內均保持約50%左右; - 20 冰箱儲藏條件下適當延長了花粉活力,儲藏10d后花粉活力仍維持在40%以上。川白芷與祁白芷花粉活力在同樣的儲藏條件下存在差異。并且試驗還發(fā)現(xiàn),不同雄蕊發(fā)育階段的花粉活力存在差異,蕾期花粉已具有較高的活力,隨著雄蕊形態(tài)的變化,活力逐漸增強，花藥開裂盛期花粉活力達到85%以上。白芷柱頭于開花后第4天逐漸具有可授性,此時花柱逐漸伸長，柱頭扁平，通常于第6天具最強可授性. 隨后柱頭逐漸萎蔫變褐, 開花后第l0天不具可授性。故在進行白芷人工授粉時.應選花藥対開花第6天的柱頭進行授粉,如時間緊急的情況下可選擇將花粉儲藏于- 20 冰箱適當延長花粉活力。參考文獻： 1 李強，丁春 ，胡小林等.重樓屬3種植物花粉活力及柱頭可授性研究J.中國中藥雜志，200