毛菍传粉生物学研究

为探讨毛菍(Melastoma sanguineum Sims.)传粉生物学特性,对海南霸王岭国家级自然保护区林缘、林内和林隙3个生境内毛菍的花期、花部形态、访花昆虫等进行观察,同时对其繁育系统相关指标进行了测定。结果表明：毛菍无花蜜分泌;花瓣对访花昆虫有吸引作用;访花昆虫主要有蜂类、食蚜蝇类和丽金龟类;主要传粉昆虫有木蜂、熊蜂,其中木蜂传粉活动最为活跃,为最有效传粉昆虫。毛菍具典型的异型雄蕊,长、短雄蕊在传粉过程中具有明确的功能分化,推测这是毛菍保证传粉成功的策略。毛菍为自交亲和的异交种,需要昆虫传粉;人工自交和异交均具有较高的坐果率;不存在无融合生殖、主动自花授粉和滞后自交的生殖保障现象;其繁育系统是兼性自交。昼夜温差较小和相对湿度较高的林内和林隙生境有利于延长群体花期;光照充足、温度相对较高的林缘生境,花朵发育较快,柱头可授性的时间稍早。花粉、传粉者和环境条件是制约毛菍野外传粉效率的主要因素。     

雄全异株流苏树的花部特征及繁育系统研究

雄全异株是自然界罕见的繁育系统。通过野外观察和人工授粉实验对雄全异株植物流苏树传粉生物学特征及繁育系统进行研究。结果表明:流苏树的雄花与两性花的雄蕊发育过程基本一致,均能产生功能花粉粒。两性花的两个心皮原基愈合分化形成雌蕊,雄花的两个心皮原基愈合后形成一个空室并停止发育至整体退化。雌蕊先熟,柱头可授期长,花粉在花药开裂后具有活力,室温下,活力维持在10%以上约2周。流苏树靠风和昆虫(主要是蓟马和食蚜蝇)传粉。控制授粉30 d后,自然对照结实率为34.36%;两性花不存在无融合生殖现象,自交亲和,但自发自交的结实率仅10.70%;人工授粉下杂交结实率显著高于自交(同株异花);有性生殖受到传粉者限制;是混合交配系统。证实流苏树是木犀科又一功能性的雄全异株,其依靠雄株增加异交花粉的数量和质量,避免自交衰退;同时两性花的自交亲和保障生殖成功。流苏树雄花的雌蕊退化,从另一个角度证明木犀科的雄全异株是两性株向雌雄异株进化的过渡状态。     

花内雄蕊分化及其适应意义

对花内雄蕊存在显著分化的现象进行了分析与归纳, 总结了花内雄蕊分化的各种主要形式及其繁殖适应意义。“花内雄蕊分化”是指花内雄蕊与雄蕊之间存在显著分化的现象, 这一概念可以把二强雄蕊、四强雄蕊和异型雄蕊等以往单独进行研究的相关性状结合起来, 并明确区分了几种新的花内雄蕊分化形式, 以期更准确全面地认识这些相关性状的适应意义与进化。该文将花内雄蕊分化区别为花丝的分化、花药的分化、雄蕊合生的分化、雄蕊运动的分化、退化雄蕊5大类。花丝的分化主要是花丝长度的分化, 如四强雄蕊、二强雄蕊和单强雄蕊; 花药分化主要指花药颜色、花药与花粉粒大小和花药开裂时间等的分化; 雄蕊合生的分化主要体现为花内部分雄蕊合生而部分雄蕊离生; 雄蕊运动的分化指的是花内雄蕊在运动时间或方式上存在差异, 造成雄蕊处于不同的成熟阶段和位于不同的空间位置; 退化雄蕊则是花内部分雄蕊失去了生产花粉的繁殖功能, 通常也发生了花药形态上的巨大改变。异型雄蕊不仅存在花丝和花药的形态分化, 还存在着明显的功能分化, 是分化程度很高的一类特殊的花内雄蕊分化形式。一些特殊的繁育系统, 如异长花柱和镜像花柱等在种内不同个体上存在着不同形式的花内雄蕊分化。花内雄蕊分化在花内造成了多个不同的花药位置, 在很大程度上影响了雌雄异位程度, 对植物自交与异交水平、花内雌雄功能干扰等有着潜在作用; 花内雄蕊分化形成的多个不同空间位置的雄蕊还增加了对多种访花者的吸引与适应潜力, 有可能影响到访花者的类型与访花行为, 得以适应多种传粉者。此外, 花内雄蕊分化可将花粉逐渐分批次分发给访花者, 提高花粉散布效率, 可看成是“花粉呈现理论”所指的花粉装配与分发机制之一。现有的实验研究发现, 花内雄蕊分化能够吸引传粉者、保护正常花药和花粉、促进花粉散发(降低花粉竞争)、实行延迟自交和降低花内雌雄功能干扰等。花内雄蕊分化还缺少系统研究, 有些雄蕊分化形式如单强雄蕊和雄蕊运动的分化还没有针对性的实验揭示其适应意义, 鸭跖草科和某些豆科植物的雄蕊三型分化等现象也缺少进化适应意义的研究。花内雄蕊分化对植物雌性和雄性适合度可能不同的影响、如何与访花者相互作用、如何与其它花部特征一起影响植物繁殖过程等, 可能是这一领域值得今后优先研究的课题。     

异型雄蕊的研究进展

就异型雄蕊的概念、在被子植物中的分布、在传粉过程中的作用及其发育进行了概述,并对未来的研究方向作一展望.异型雄蕊指一朵花内的雄蕊在形态、大小、颜色等方面有显著的区别,并存在不同程度分工的现象.异型雄蕊在野牡丹科、茄科、干屈菜科、豆科、雨久花科等多个科中都有分布,但其分化与程度常随类群而异.虽然人们对于这一现象的认识由来已久,但研究尚不深入.对于异型雄蕊的研究可以加深人们对植物与其传粉者之间关系的理解,并为传粉生物学与植物繁育系统研究提供新的视角和启示.     

光果甘草二体雄蕊的发育及其适应意义

甘草属(Glycyrrhiza)植物具“9 + 1”二体雄蕊, 其中9枚合生雄蕊的上部花丝分离, 分离的花丝在发育过程中存在由早期长、短交错的二组排列方式转变为后期以雄蕊管最长的1枚雄蕊为中心向两边渐次缩短的倒“V”形排列。为了解这种雄蕊发育动态、分化现象及发育成熟后的适应意义, 该文以光果甘草(G. glabra)为实验材料, 比较了雄蕊发育过程中的形态变化、成熟花粉的理化性质及在传粉中的作用。结果显示: 雄蕊发育早期长、短两组雄蕊在花药大小与形状上存在分化, 但后期伴随着花丝的快速生长与花粉的成熟、散出, 花药大小与形状趋于一致; 花粉组织化学成分及授粉成功率无差异, 但成熟花粉的数量和花粉活力存在差异; 去雄处理虽然使访花者在一天内的两个访花高峰期的访花频次降低, 但结实率高于自然对照, 说明以异交为主的花去除雄蕊后, 降低了雌、雄蕊间的功能干扰, 提高了传粉昆虫的授粉率; 发育早期长、短交错排列的二组雄蕊到成熟期时发生的倒“V”形排列的转变, 使不同数量与活性的花粉分布在花内不同空间, 最大化接触访花者, 实现了资源节约, 提高了雄蕊的雄性适合度, 即在有限的空间内用最节约的雄性资源投入、使传粉空间与传粉几率最大化的方式, 来提高雄性功能。     

3种同域分布的杓兰属植物的种子及杂交种子特征分析

杂交种子研究在一定程度上能说明是否存在杂种不活机制,在植物生殖隔离研究中具有重要意义。通过对同域分布的西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)、黄花杓兰(C.flavum)和褐花杓兰(C.calcicola)的自交、异交、杂交种子的形态特征及活性进行分析,发现3种杓兰属植物两两之间均可产生杂交种子,且杂交种子活性较高,杂交种子与其他处理所得种子的外观、表面纹饰无显著性差异;种子宽度、种子长度、有胚率、着色率并没有比自交或异交种子显著低。这一结果表明这3种同域杓兰属植物种与种之间具有相当高的亲和性,它们之间不存在明显的杂种不活机制。黄花杓兰与西藏杓兰或褐花杓兰间的传粉者大小明显不同,黄花杓兰由丽蝇和熊蜂工蜂传粉,而西藏杓兰和褐花杓兰由体形较大的熊蜂蜂王传粉,传粉者隔离已使得它们之间的物种界限比较清晰,因此已经没有必要再产生杂种不活等其他隔离机制。而西藏杓兰与褐花杓兰的传粉者相同,又没有明显的杂种不活隔离机制,暗示它们之间有其他合子后隔离机制或应将其合并为一个种。     

重庆特有濒危植物缙云黄芩的繁育系统研究

缙云黄芩（Scutellaria tsinyunensis）为重庆市缙云山特有分布种,目前已经处于濒危状态。本文在定点观测的基础上,运用过氧化氢检测法、花粉-胚珠比（P/O）和套袋实验等方法对缙云黄芩的开花特征和繁育系统进行了分析。结果表明：缙云黄芩花展示和花设计具有适合蜂类等传粉昆虫的传粉综合征,熊蜂(Bombus)和食芽蝇为主要的访花者,P/O为7 618±390,繁育系统为专性异交,传粉套袋实验也证实其必需传粉者异花传粉且可能自交不亲和;其雌雄蕊紧靠的花部结构及花粉活力和柱头可授性低、昆虫的访花频率较低等内外因素致使其自然坐果率较低(20.08%)且结实少(5.6个/株)。由于缙云黄芩小坚果萌发率较低,其有性生殖能力较低,居群扩大困难,应尽快采用人工栽培助其复壮等保护措施。     

异型花柱植物喀什补血草的传粉者功能群与花粉转移效率

异型花柱是受遗传控制的花柱多态现象, 被达尔文认为是植物通过在传粉者体表不同部位滞落花粉以促进型间花粉准确传递的一种适应。该现象虽已受到广泛关注, 但在一些花型变异较大且不稳定的传粉系统中, 不同传粉者对各花型繁殖所产生的影响仍知之甚少。该研究以分布于新疆天山南坡的一个有同长花柱共存的异型花柱植物喀什补血草(Limonium kaschgaricum)种群为研究对象, 对其花型构成及频率、传粉者及花粉转移效率等进行了调查分析。结果表明: 1)种群中除了存在雌/雄蕊长度交互对应的长(L)/短(S)花柱型花外, 还有雌/雄蕊同长的花(H型), 且各花型花的花冠口直径、花冠筒长及花粉量等参数间无差异, 但花粉纹饰和柱头乳突细胞形态具二型性。其中, H型花的花粉和柱头形态与L型花(或S型花)的一致。2)花型内和自花授粉均不亲和; 型间授粉时, 花粉和柱头形态不同的花型间亲和, 反之不亲和。3)种群内存在长/短吻两类传粉昆虫。在以短吻传粉者为主的盛花初、中期, L和H型花柱头上的异型花粉数均显著高于S型花的, 且L和S型花高位性器官间的异型花粉传递效率高于低位性器官间的; 而在以长吻传粉者为主的盛花后期, L和S型花的柱头间异型花粉数无显著差异, 且高/低位性器官间具有相同的异型花粉转移效率; 与传粉者出现时期相对应的、在花期不同阶段开放花的结实率也明显不同。4)长/短吻昆虫具明显不同的传粉功能, 短吻昆虫只能对L和H型花进行有效传粉, 且访花频率和型间花粉转移效率较低, 为低效传粉者; 而长吻昆虫对各花型均能有效传粉, 具高的访花频率和型间花粉转移效率, 为高效传粉者。因为长吻昆虫的阶段性出现所形成的不稳定传粉系统, 使低效的短吻昆虫可能会成为种群中花型变异的驱动力, 并使S型花受到更大的选择压力。H型花克服了柱头缩入的弊端, 可能会成为不稳定传粉系统下的一个替代花型而持续存在。     

高山植物扁蕾的延迟自交机制

扁蕾(Gentianopsis barbata)具有鲜艳的花和显著的腺体,并且花开放的前5 d柱头和花药始终处于不同的位置(雌雄异位),这些花综合征表明该植物应为异花传粉。为检验这一假设,我们对青藏高原植物扁蕾的海北站种群进行了3年的传粉生物学研究实验。与花综合征所表明的繁育系统相反,两年的野外观察发现昆虫的访花频率十分低,不去雄并隔离昆虫处理也能产生大量种子,说明这一种群的繁殖主要是依赖于自花传粉。尽管利用种子结实评价的柱头可授性从花开放4 d后开始下降,但随着花的发育进程,雄蕊的伸长能使得花药与柱头完全接触。实验也证明,柱头可授性和花粉活力都超过5 d,说明花药和柱头的接触能够发生自花授粉。扁蕾的这种自花传粉机制应属于典型的延迟自交类型。自花授粉发生在单花花期快要结束前,自交之前仍然保持异交传粉机制,这种延迟自交避免了自交与异交竞争造成的花粉或者种子折损,并为扁蕾在青藏高原极端环境下由于访花昆虫缺乏造成的异交失败提供了繁殖保障。     

新西兰岩石百合中两种共存的繁育策略：延迟自动自交和欺骗传粉吸引

延迟自动自交和欺骗传粉吸引在被子植物多数类群中有相关报道,但是至今没有发现两种繁育策略在同一物种中共存现象。本研究通过对照试验检测新西兰岩石百合雄蕊附属物和花冠闭合运动是否分别具有欺骗吸引和延迟自交功能。研究结果表明,新西兰岩石百合黄色的雄蕊附属物拟态花粉（或花药）,约93%的昆虫访花行为源自黄色花药附属物的欺骗吸引,雄蕊附属物的报酬拟态功能有效提高昆虫拜访频率并促进异交。同时,研究发现新西兰岩石百合花期结束时花瓣闭合促使雌雄隔离距离的缩小,花瓣自然闭合的花朵平均结籽数（20.62）显著高于闭合前去雄处理花朵（11.79）。我们的结果表明延迟自动自交与欺骗传粉吸引两种繁育策略在新西兰岩石百合中共存。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.