三葉木通開花生物學(xué)研究初報(bào)-畢業(yè)論文

1、學(xué)科代碼:學(xué)號(hào)：2009407072本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）三葉木通開花生物學(xué)研究初報(bào)學(xué) 院：環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院 專業(yè)：生物科學(xué)班級(jí)：09生本學(xué)生姓名：田棟偉指導(dǎo)教師：楊荼2012年 月 日目錄 mi三葉木通開花生物學(xué)研究初報(bào)ii摘 sii綠同iiabstractiikey wordsill1. 賄11.1三葉木通的開發(fā)利川現(xiàn)狀11.2研究n的與意義12. 材料與方法12. 1相料12.2 施22.3數(shù)據(jù)分析23. 翦僉鄕33.1開花動(dòng)態(tài)、散粉特性33.2花粉活力及密度檢測(cè)結(jié)果33.3柱頭分泌粘液情況43.4柱頭可授性檢測(cè)結(jié)果54. 討論5#考文1狀：7a w10三葉木通開花生物學(xué)研究初報(bào)w棟偉凱

2、里學(xué)院環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院09生物本指導(dǎo)老師楊芩摘要：以三葉木通為試材，觀察其開花動(dòng)態(tài)、散粉規(guī)律；用ttc法測(cè)定三葉木通花粉的 活力和壽命；采用聯(lián)苯胺一過氧化氫法測(cè)定柱尖的討授期，初步研究三葉木通有性繁殖 系統(tǒng)的活性機(jī)制。結(jié)果表明：（1）三葉木通的花粉壽命一般為5d,花粉活力及花粉量在 散粉后的4h即達(dá)到峰值，然后逐漸下降至失去活力。（2）三葉木通的單朵花期一般為 7d;單株花期為11天左右；開花id后即可分泌粘液，在花后第4d吋，粘液分泌量達(dá) 到最大值；柱頭在開花后27天內(nèi)均具有可授性，在第4d吋具最強(qiáng)可授性。（3）三葉 木通的開花日期較花粉散粉日期早3-4d,使得柱頭的強(qiáng)可授期與花粉具有高活

3、力的吋i'hj 基本吻合，說(shuō)明其初步適應(yīng)了傳粉機(jī)制。關(guān)鍵詞：三葉木通；柱頭；柱頭可授性；花粉；花粉活力。the preliminary study of akebia flowering biologycollege of environmental and life science，kaili universitytian dong-weidirected by yang qinabstract: as test materials, akebia is observed the flowering dynamics, shedding law; ttc method for the

4、 determination of the akebia pollen vitality and life; benzidine - hydrogen peroxide determination of stigma may grant period，preliminary study akebiaactive mechanisms of sexual reproduction system. the results show that: (1) akebia pollen lifegenerally 5d，pollen viability and the amount of pollen s

5、hedding after 4h peak，and thengradually decreased to lose its vitality.(2) single flower flowering akebia general 7d; plant flowering period is about 11 days; mucus secretion after flowering id, the mucus secretion reached a maximum after flowering 4d; stigma after flowering7 days can be granted，wit

6、h the strongest granted 4d. (3) the akebia flowering date the more pollen shedding date as early as 3-4d makes the strong stigma may grant pollen with high dynamic agreement，its initialadapted to pollination mechanism.key words: akebia trifoliate; stigma； stigma receptivity； pollen； pollen viability

7、前目1.1三葉木通的開發(fā)利用現(xiàn)狀三葉木通(/ue/?zvz trifoliate (thunb.) koidz.)別名：八月瓜、八月炸，屬木通科(lardizabalaceae),木通屬(akebiadecne.)。多年生落葉木質(zhì)，藤本，野生攀援植物。 葉為三出復(fù)葉；小葉卵岡形，長(zhǎng)寬變化很大，頂端鈍岡、微凹或具短尖，邊緣淺裂或呈 波狀?；▎涡宰仙?，雌雄同株或同序?；ㄆ?只中旬。果實(shí)肉質(zhì)漿果狀，長(zhǎng)卵形，成熟 后深紫色，沿腹縫線開裂，現(xiàn)出白瓤，9月屮旬成熟。主要分布在我岡訟江流域大部分 地區(qū)u_31。其藤莖為中藥木通，果實(shí)為中藥蕷知子，具有治喉痹、理咽喉妨塞不通、疏 肝理氣、活血止痛、除煩利尿、抗

8、菌消炎、抗癌抗菌功效等|4,51。目前，岡內(nèi)外對(duì)三葉木通的研究主耍集中在種質(zhì)資源分析、化學(xué)成分測(cè)定、開發(fā)利 用和形態(tài)性狀研究等方面1。例如：方元平、謝碧霞、武曙紅等對(duì)三葉木通資源的開發(fā)利用進(jìn) 行了研究，尤m:是武曙紅對(duì)黔東南州三葉木通資源的深入研究，對(duì)黔東南州木通資源的開發(fā)提供了 指導(dǎo)依據(jù)1。張錚、高黎明、劉倫沛等對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了相關(guān)檢測(cè)2_4;同樣，國(guó)外的研究者也對(duì) 三葉木通的化學(xué)成分研究表現(xiàn)出濃厚的興趣，如yoshihiro m,etal等對(duì)木通中三萜的成分含m進(jìn)行了 研究測(cè)定81。1.2研究目的與意義貴州省黔東南地區(qū)的三葉木通資源較為豐富11，花粉與柱頭的活性是三葉木通繁殖機(jī)制 的關(guān)鍵

9、。.而有關(guān)三葉木通柱頭可授性和花粉活力的研究尚未見報(bào)道。植物的傳粉過程始 于花藥開裂和成熟，花粉的散出，攜帶著雄配子或其前體的花粉粒，必須在具冇活力時(shí) 到達(dá)適宜的接受柱尖，才能保證受精過程的順利進(jìn)行1()。因此，開展植物柱頭可授性變 化規(guī)律和花粉活力的研究，對(duì)生產(chǎn)栽培中花期管理，及提高植物育種的效率冇著重要的 實(shí)際意義。木研究通過對(duì)三葉木通開花動(dòng)態(tài)、散粉規(guī)律，柱頭和花粉在開花散粉后不同 時(shí)問內(nèi)的情況進(jìn)行細(xì)致觀察和實(shí)驗(yàn)分析，并統(tǒng)計(jì)其在自然狀態(tài)下的坐果率情況，初步總 結(jié)了三葉木通有性繁殖系統(tǒng)的活性機(jī)制，為今后開展三葉木通生產(chǎn)栽培和育種工作提供 基礎(chǔ)資料。2.材料與方法2. 1材料本研究室外試驗(yàn)在凱

10、里學(xué)院環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院三葉木通種植實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行；室內(nèi) 試驗(yàn)在凱里學(xué)院環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。以栽培三年的三葉木通為試驗(yàn)材料，處于半cj然狀態(tài)卜能夠反映種植地a然狀態(tài)下三葉木通冇性生殖系統(tǒng)的活性機(jī)制。2.2方法2.2.1開花動(dòng)態(tài)、散粉特性參照關(guān)文玲等對(duì)蝴蝶花殲花動(dòng)態(tài)的觀察方法，記錄三葉木通群體花期及開花動(dòng)態(tài) 11。于花蕾期選取20株，每株標(biāo)記10朵花，記錄各株開花情況。具體操作為：從初花 期開始，每天在早晨7:00,中亇12: 00,下亇6:00利用放大鏡對(duì)三葉木通的花進(jìn)行觀 察。記錄其開花時(shí)間，單朵花期、單株花期，群花花期，散粉吋間以及散粉特性。2.2.2花粉活力及花粉密度的測(cè)定在三

11、葉木通植株散粉期時(shí)，進(jìn)行花粉的采集丼帶回實(shí)驗(yàn)室。將花粉均勻地分配到有 標(biāo)記的載玻片上。然后用ttc (2,3,5一triphenyl tetrazolium chloride)法測(cè)定花粉的活力 和壽命121.具體操作：在撒冇花粉的載玻片上滴加12滴ttc溶液。蓋上蓋玻片，放置 在35°c恒溫箱屮15分鐘，然后將載玻片置于顯微鏡下觀察并統(tǒng)計(jì)蓋片屮央部位35 個(gè)視野中全部花粉量以及紅色花粉所占比例。凡被染成紅色的花粉，說(shuō)明其活力強(qiáng)；淡 紅次之：未染色或無(wú)變化的花粉則不具活力|121。2.2.3柱尖黏液分泌情況在初花期，對(duì)200朵三葉木通花進(jìn)行掛牌標(biāo)記。每天中亇采集標(biāo)記好的20朵花的 柱頭

12、帶回實(shí)驗(yàn)室。借助解剖鏡觀察不同吋期柱頭的粘液分泌情況和柱頭的顏色變化，并 做好記錄。觀測(cè)10組。(同下2.2.4)2.2.4柱頭可授性檢測(cè)用聯(lián)苯胺一過氧化氫法測(cè)定柱尖的可授性13。即：將每天中午采集開花石不同天數(shù) 的柱頭，浸入含冇聯(lián)苯胺一過氧化氫反應(yīng)液(1%聯(lián)苯胺：3%過氧化氫：蒸餾水=4: 11: 22,體積比)的雙凹載玻片凹陷處。用4x10雙口顯微鏡觀察柱頭反應(yīng)的情況。若柱頭 迅速變藍(lán)并伴有大量氣泡產(chǎn)生，表明其具有強(qiáng)可授性；柱頭變藍(lán)并產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明其具 較強(qiáng)可授性：柱頭呈藍(lán)色且伴有少量氣泡，表明其具冇可授性；若杜頭無(wú)變化，則說(shuō)明 柱頭無(wú)可授性1344。2.3數(shù)據(jù)分析花粉活力測(cè)定所得數(shù)據(jù)運(yùn)用

13、excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和計(jì)算，運(yùn)用spss 11.5 (spss inc. chicago, il, usa)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1開花動(dòng)態(tài)、散粉特性通過對(duì)三葉木通花期的細(xì)致觀察，其為總狀花序，腋生；同一花序下，一般有2-3 個(gè)花；花瓣多數(shù)為3,極少數(shù)為4;花初期，花瓣未完全綻放時(shí)為粉色；隨后，完全綻 放，變?yōu)樽仙藭r(shí)，柱頭完全外露；花凋零期，為深紫色，花瓣多數(shù)掉落。三葉木通 的單朵花期為7天左衣；單株花期為13天左衣，且在晴天吋的單株花期較陰天吋的花 期短；群花花期為25天左右。柱頭多為4-6個(gè)，少數(shù)為7-8個(gè)（表1）表1.三葉木通具有不同花柱數(shù)花朵數(shù)比率差異table

14、 1. akebia stigma statistics項(xiàng)鬥 /items花柱數(shù)/number of style23456789實(shí)際花朵數(shù) /33513217312756186number of flower比率（）0.556.3624.0031.4523.0910.183.271.10rate （%）三葉木通的花粉散粉h期較開花h期晚3-4d;三葉木通的花藥初期飽滿，呈現(xiàn)淡紅 色，花藥縱裂，隨盾散粉，呈現(xiàn)出紫色，花粉量很大，但隨盾時(shí)間推移，花粉量漸少， 且花藥蔞縮干燥變黑（圖1）。在天氣晴朗時(shí)，花藥多數(shù)j會(huì)縱裂散粉，花粉暴露出藥室 腔，呈現(xiàn)粉末小粒狀。而在陰天亦或下雨吋，花藥散粉散粉不明顯，

15、甚至不散粉。在花 藥散粉時(shí)，花已完全開放，柱頭外露，柱頭粘液明敁，屬于濕性柱頭，花粉大量附著于 其上；但在十*雨時(shí)，柱頭上的花粉量不明顯。在花期時(shí)，能夠觀察到蠅類、蜂類在花朵 上，而在花凋零期，柱頭變黑，在部分柱頭上黏著死亡的蠅類，由此看出，柱頭的粘液 量非常大，11對(duì)花粉的黏著力也很大。3.2花粉活力及密度檢測(cè)結(jié)果根據(jù)離體花粉活力的測(cè)定結(jié)果（見表2）可知：散粉4h后的花粉染色率（60.63%） 顯著高于其他不同時(shí)期的花粉染色率，說(shuō)明三葉木通植株的花粉在散粉4h后具最強(qiáng)活 力。8h以內(nèi)的花粉量較高，以盾逐漸較少?；ǚ刍盍εc花粉量呈現(xiàn)出比例關(guān)系增減。表2.三葉木通花粉活力測(cè)定結(jié)果表 table

16、3. determination results table of akebia pollen vitality散粉后吋間（time花粉活力（）花粉密度after shedding pollens） （pollen viability） （pollen density） igrain/visual filed!lh42.22103.122h52.11111.674h60.63113.288h43.83107.0716h39.4494.16id36.2187.572d30.6372.343d22.3561.694d11.1040.335d1.6622.463.3柱頭分泌粘液情況表3木通柱頭分泌粘

17、液及可授性的檢測(cè)結(jié)果table 4 test for mucus secretion and receptivity of stigma of akebia trifoliate開花后日期(天)/date after blooming分泌粘液/mucusi if授性/receptivityod一id-(+)-2d+3d+4d+(+)+5d+6d+ (+)+7d-(+)-8d一-注：-:示柱頭未分泌粘液或不具可授性；示柱頭分泌粘液或具可授性；+:示柱頭分泌 較多粘液或具較強(qiáng)可授性；+:示柱頭分泌人量粘液或具強(qiáng)可授性；+:示柱頭具最強(qiáng)可授性; (+):示不同個(gè)體的杜頭分泌粘液情況或可授性有所差異。

18、note： - : means stigamas have no secret mucus or no stigama receptivity ; means stigamas secreted mucus or have receptivity； +: means stigamas secreted more mucus or have high receptivity; +: means stigamas secreted the most mucus or have higher receptivity； +: means stigama havethe highest receptiv

19、ity； (+):means some stigamas secreted mucus or receptivity .some did not(have individualdifference).表3表明，三葉木通植株在開花不足id時(shí)間內(nèi)，柱頭不分泌粘液且呈現(xiàn)綠色；由于植株的柱頭存在個(gè)體差異，冇的柱頭在開花id后即可分泌粘液，柱頭部分呈現(xiàn)出紫 色；此后粘液量的分泌逐漸增多，花后第4d吋，分泌的粘液量達(dá)到最多，柱頭顏色由 紫色漸變?yōu)樽虾稚?；?天以后分泌量急劇減少，在第8d時(shí)，柱頭變黑變干。3.4柱頭可授性檢測(cè)結(jié)果由表3可看出：三葉木通植株在開花后的第4d吋具有最強(qiáng)可授性；在開花后的第 2d

20、己具可授性且呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)；花后第6d，由于柱頭的萎縮，可授性急劇減 弱，直至第8d，柱頭萎縮變干，喪失活力，已不再具可授性。柱頭可授性測(cè)定的實(shí)驗(yàn)效 果見圖2。結(jié)合三葉木通開花動(dòng)態(tài)、花粉活力和其柱頭可授性的測(cè)定結(jié)果，表明三葉木通的開 花h期較花粉散粉日期早3-4d,使得柱頭的強(qiáng)可授期與花粉具有高活力的吋間基木吻 合，雌雄性器官的活力具有一定的同步性，說(shuō)明這有利于自然授粉結(jié)果。4.討論植物柱頭的可授期是花朵成熟過程屮的一個(gè)重要吋期，它在很大程度上影響著自 花傳粉效率、開花后不同階段的傳粉效率、各種傳粉者的相對(duì)重要性、雄性和雌性功能 之間的相互干擾、不同基因型的花粉之間的競(jìng)爭(zhēng)以及配子體選擇的

21、機(jī)會(huì)等等|151。不同植 株的柱尖可授期所持續(xù)的時(shí)間從幾小時(shí)到十幾天不等，如錦帶花的柱尖在開花盾3h再 較強(qiáng)町授性，可持續(xù)23df161。野生芍藥柱頭的可授性從開花第id 直持續(xù)到第5d， 柱頭的最佳可授期在開花后4h左右117。膏桐柱頭可授期長(zhǎng)達(dá)58d且集屮在花期的第 35d181。對(duì)于三葉木通而言，柱頭在開花后2d就具有了可授性，最強(qiáng)可授期集中于第 45d，且可授期持續(xù)56d。三葉木通的可授性具冇上述特點(diǎn)，一方而是由自身繁育因 素所決定的，即與柱尖的過氧化物酶的活性密切相關(guān)。過氧化物酶隨著幵花時(shí)間的推進(jìn), -其活性增強(qiáng)，在最適條件下，達(dá)到峰值，之后隨吋間的延遲，其活性減弱。另一方面， 柱頭

22、的可授性與其形態(tài)特征之間存在密切聯(lián)系，即三葉木通的柱頭只有在柱頭呈現(xiàn)出紫 色，二裂之后才具可授性。此外，楨物柱頭的可授期的l<:短，也會(huì)因天氣等環(huán)境因素而 異1191.實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：陰雨天氣會(huì)使得三葉木通的花期延長(zhǎng)，進(jìn)而也使得柱頭的有效可 授期相對(duì)延長(zhǎng)。因此，關(guān)于三葉木通植株的雜交或人工授粉實(shí)驗(yàn)，選取開花肜第45d、 呈現(xiàn)紫色11分泌物較多的柱頭作為試材，冇助于提高冇性繁殖試驗(yàn)的成功率。植物花粉活力保持時(shí)間的長(zhǎng)短，一方面是由遺傳因素所決定；另一方面，也會(huì)受到 環(huán)境因素的影響1201。如茄的花粉在夏季只能存活id,在冬季則能維持3d;海棗的花粉 活力能夠維持1年之久，是植物花粉中壽命最長(zhǎng)的

23、21。刺五加的長(zhǎng)花絲植株的花粉比中 花絲植株高，花粉的活力及其下降快慢隨環(huán)境的不同而有所差異l22j。木試驗(yàn)研究屮，三 葉木通的花藥由未成熟到衰敗，其顏色經(jīng)歷淺紫色、紫褐色、黑色；成熟花藥外向開裂， 花粉隨之散出（見閣1）?；ǚ刍盍Φ臏y(cè)定結(jié)果表明：散粉后的28h，花粉活力達(dá) 50%左右，又考慮天氣等環(huán)境因素，因此，選擇id以內(nèi)的花粉可作為高活力材料進(jìn)行 試驗(yàn)，可相對(duì)提高成功率。這點(diǎn)結(jié)論為今后人工授粉工作中選取高活力花粉提供了理論 依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)：三葉木通楨株雌雄異熟，整個(gè)花藥開裂散粉期內(nèi)均有開放的雌花，同時(shí), 其花粉活力最高時(shí)期基本是其柱頭的強(qiáng)可授期。這可看作三葉木通保障生殖成功時(shí)在生 殖特征

24、上形成的一種進(jìn)化適應(yīng)對(duì)策。利用這一特點(diǎn)，今£；可直接采集植株開花盾4d左 我的花粉進(jìn)行人工授粉，為三葉木通的雜交育種和引種栽培提供技術(shù)保證。此外，通過對(duì)三葉木通雌花及柱頭性狀的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：（1）雌花形狀的突變會(huì) 導(dǎo)致多個(gè)雌花l<:在同一花托上，與標(biāo)準(zhǔn)雌花形成顯著差異見（見圖1）; （2）三葉木通的 柱頭以5個(gè)為主，但仍鮮有79個(gè)（見表1），且有這些特殊數(shù)目杜頭的雌花多數(shù)長(zhǎng)在同一 植株上。因此，可通過進(jìn)一步的引種栽培研究，以確定上述突變性狀與坐果率的關(guān)系， 為三葉木通坐果率的科學(xué)試驗(yàn)提供基礎(chǔ)材料。三葉木通開花植株的比例約為30%70%，但華果率較低，僅為10%左右l23j。這

25、可 能與三葉木通受精后胚胎的發(fā)育有著緊密聯(lián)系，但仍有待進(jìn)一步地深入研究。參考文獻(xiàn)：11武曙紅.黔東南州三葉木通資源的開發(fā)利用.河北林業(yè)研究.2001，12 (4) :330-331.2 謝碧霞，張美瓊.野生楨物資源開發(fā)與利用.北京：巾國(guó)林業(yè)出版社，1995： 106-108.3 劉倫沛，餞增秀.三葉木通屮主要營(yíng)養(yǎng)成分含景的測(cè)定j.黔東南民族師范高等?？茖W(xué)校報(bào)，2002,20 (6)： 39-41.4 高黎明，等.木通屬植物化學(xué)成分及藥理活性研究進(jìn)展.西北師范大學(xué)報(bào)，2004,(1):108.5 張錚，王喆之.三葉木通不同部位有效成分含量比較研究j.中藥材,2005,28 (11)：983-98

26、4.6 方元平，陳樹思.三葉木通的開發(fā)利用.資源開發(fā)與市場(chǎng).2000，16 (6): 01.7 金冇景.抗癌食藥草本m.北京：中國(guó)食品出版社，1989:191-198.8 yoshihiro m，etal. triterpenes and triterpene saponins from the stems of akebia trifoliatechem. pham . bull. 2003,51(8):960.9 wang z y,zhang c h，bu f w.etc. akebiaavaluable will fruit under domesticationj.agricultur

27、al science & technoly newsletters,2005,6:12-18.10 紅雨，劉強(qiáng)，韓嵐.芍藥花粉活力和柱頭可授性的研究.廣西植物j. 2002, 23(1)： 90-92.11 關(guān)文玲，李葉芳，等.蝴蝶花花器結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性.園藝學(xué)報(bào).2009,36(10):1485-1490.12 張志良，瞿偉菁.植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).北京：高等教育出版社.2004: 225-226.13 王瑞文，楊彥伶，等.紫薇花粉生活力變化及柱頭可授性的研究.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué). 2010,49 (11)： 2830-2832.141姬慧娟，尹林克，等.多枝怪柳的開花動(dòng)態(tài)及花粉活力和柱頭可授

28、性研究.丙北農(nóng)林 科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009,37 (5)： 114-118.15j dafni a. pollination ecologym.new york: oxford university press, 1992:59-89.16劉林德，張萍，等.錦帶花的花粉活力、柱頭可授性及傳粉者地研究.西北植物學(xué)報(bào).2004,24(8):1413-1434.171紅雨，劉強(qiáng)，韓嵐.芍藥花粉活力和柱頭可授性的研究.廣兩植物j1. 2002, 23(1)： 90-92.18羅長(zhǎng)維，李s，等.膏桐花粉活力與可授性及其生殖特征研究.西北植物學(xué)報(bào). 2007,27 (10)： 1994-2001.19王白坡，錢銀方，等.氣象因索與桃授粉、受精和座果的關(guān)系.園藝學(xué)報(bào).1989,2:12-16 201胡適宜.被子植物胚胎學(xué)ml.北京：高等教育出版社.1982:20-60.21 胡適宜.被子楨物生殖生物學(xué)m.北京：高等教育出版社，2005:143-147.22 劉林徳，張洪軍，等.刺五加花粉活力和柱頭可授性的研究.植物研究. 2001,21(3)