线叶忍冬开花动态特征与繁育系统研究

为了解线叶忍冬(Lonicera alberti)的开花特性及繁育系统,本研究通过野外调查,记录其花部特征、开花进程及访花昆虫特性,采用TTC、MTT、联苯胺-α萘酚和醋酸洋红四种染色方法测定花粉活力,采用联苯胺—过氧化氢法和MTT两种方法测定其柱头可授性,运用花粉/胚珠比率、杂交指数、人工授粉试验等方法检测线叶忍冬的繁育系统。结果表明:线叶忍冬花朵有花冠裂片逐一展开和花冠裂片同时展开两种开放方式;花粉在散粉后6 h活力达到最高值,柱头可授性在花朵开放后不断增强;膜翅目蜜蜂科意蜂(Apis mellifera L.)在传粉过程中起重要作用;P/O值为583.43±99.9;杂交指数为4;人工授粉套袋试验中人工异株异花授粉结实率为79.17%,自花授粉情况下结实率为9.52%。其繁育系统为混合交配系统,异花传粉需要传粉者。     

珍稀濒危植物距瓣尾囊草(Urophysa rochkii)的开花物候和繁育系统特性

通过野外观察,运用套袋授粉和联苯胺-过氧化氢法等实验方法对距瓣尾囊草开花物候以及种群的繁育系统特性进行研究。研究结果:1)距瓣尾囊草为两性花,聚伞状花序,花期较长,从头年12月持续到次年4月,单花花期持续8—15 d,种群花期可持续4个月左右。2)距瓣尾囊草在花朵未开放前花粉没有活力,花药开裂当天花粉活力达到94.8%,第2天为90.3%,第3天为81.6%,第4天为62.9%,此后其花粉活力明显减弱;柱头可授性于散粉后第3天开始出现,散粉后4—5天最强,散粉后第8天柱头失去可授性;柱头可授性和花粉活力有5 d左右的重叠期。3)其花粉胚珠比P/O为938.5±250,按照Cruden标准划分,其有性繁育系统为兼性异交。4)按照Dafni的标准,距瓣尾囊草的OCI=4,即繁育系统为异交、部分自交亲和、需要传粉者。5)人工异花授粉结实率达80%以上,略高于自然结实率78.94%;直接套袋结实率为5.71%;去雄套袋和去雌套袋均不结实。以上结果表明,距瓣尾囊草繁育系统表现为异交为主、部分自交亲和并且不存在无融合生殖现象,其开花物候、花部特征和繁育系统为适应特殊的环境提供了一定的生殖保障,本次研究结果为距瓣尾囊草的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。     

濒危植物凹叶厚朴的花部综合特征和繁育系统

为了解凹叶厚朴(Magnolia officinalis subsp.biloba)濒危的生殖生物学原因,通过野外观测,运用杂交指数、花粉-胚珠比、花粉活力和柱头可授性观测、人工授粉和套袋实验等方法,对凹叶厚朴种群的开花生物学、繁育系统进行了研究。结果表明:凹叶厚朴单花花期一般为4～5d,单花花期根据形态和散粉时间可分为4个时期:蕾期、初开期、盛开期和凋零期;种群于4—5月开花,一般开花历时30d左右,但不同地点、年份间有所差异;种群无开花高峰,单株平均开花数量为171.4～188.8朵,平均开花振幅为5～6朵·株-1·d-1;凹叶厚朴杂交指数为4,花粉胚珠比为5728.86,结合人工套袋和授粉实验结果可确定,繁育系统为异交,传粉过程需要传粉者;花粉活力较高(94%),且花粉活力可维持至散粉后的第6天。散粉后,柱头可授性显著下降,花粉高活力期与柱头可授期有5～6h的重叠;自然状况下结果率和单果出种百分率低,异株异花授粉可明显提高结果率和单果出种百分率,二者相对自然状况分别提高14.25%和43.66%。表明自然状态下传粉效率低、柱头最佳可授期短、同株自花授粉败育严重是其濒危的主要生殖生物学原因。     

多花兰传粉生物学研究

传粉是植物繁殖和进化的一个关键环节,为探讨中国产多花兰(Cymbidiumfloribundum)的传粉生物学特性,对其开花物候、繁育系统、花的挥发性成分、传粉昆虫行为学实验进行了研究。结果表明,多花兰不存在自动自交和无融合生殖,种子的形成有赖于传粉媒介。其自然结实率远低于人工授粉,存在严重的传粉限制。中华蜜蜂(Apis cerana)为多花兰的有效传粉昆虫,但未能从中获得报酬,在传粉过程中将花粉块连药帽一起带出。通过昆虫的行为学实验发现,多花兰气味对中华蜜蜂具有显著性吸引作用,而颜色对中华蜜蜂无显著性吸引作用。花朵的主要挥发性成分为醛类与醇类物质,一天之中在种类和量上几乎没有变化,只有芳樟醇含量的变化与传粉昆虫活动频率相关。本研究可为兰多花兰的野生保护和杂交育种提供一定依据。     

楸树的开花生物学及繁育系统研究

本文对楸树的开花习性进行观察记录,从花粉生活力、柱头可授性及套袋实验等方面对楸树的传粉机制进行研究。结果表明,楸树为典型的雌雄同花植物,花冠张开后,雌蕊柱头二裂开始张开,具有可授性,且张开120°时可授性最强;雌蕊柱头在张开期间具有较高生活力,花冠脱落后生活力开始下降,楸树单花花粉量大,可达9.4×106;楸树自交不亲和,不存在无融合生殖现象,且人工异花授粉坐果率高达94%。通过对楸树花器官的形态学及传粉的研究,为楸树的繁殖效率及其杂交育种研究奠定基础。     

恶性入侵植物豚草的繁育系统特性

豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)是原产于北美的一年生恶性入侵植物,目前已广泛分布在我国东北、华北、华中和华东等地,威胁农业、生态和民众健康。该种雌、雄头状花序同株,以种子繁殖,因而其有性繁殖特性对其扩散和爆发具有重要影响。运用套袋授粉和联苯胺-过氧化氢法等实验方法,对入侵江苏常熟的豚草种群的繁育系统特性进行了研究。结果表明,豚草花粉活力在开花后第4天开始出现,第8天到第10天花粉活力比较高;柱头可授性在开花第2天开始出现,第5天到第8天柱头可授性较高;同植株上同一时期开花的雌花的柱头可授性和雄花的花粉活力有5d左右的重叠期。不套袋处理(自然条件)和异株授粉处理下,豚草的结实率都比较高,分别达48.4%和44.4%,两者间无显著差异(P0.05);而同株授粉处理的结实率较低,仅3.4%,极显著低于不套袋处理和异株授粉的结实率(P0.01)但显著大于0(P0.05)。分析表明,豚草属于自交不亲和种,但又可部分自交亲和,不具有无融合生殖特性。因此,对在新分布区的零星豚草植株进行及时防除,将取得事半功倍的效果。     

珍稀濒危植物陕西羽叶报春的开花及传粉生物学研究

陕西羽叶报春为中国珍稀濒危植物,研究其开花物候、传粉者及访花行为、花粉活力、柱头可授性、繁育系统,以明确陕西羽叶报春的传粉特性及制濒机制。以勉县陕西羽叶报春野生居群为研究对象,通过野外观察和人工授粉实验首次对陕西羽叶报春的传粉生物学进行研究。结果表明:(1)陕西羽叶报春种群花期为2-4月中旬,单花花期一般为14~17 d;单花开花进程中花部形态有6个明显发育变化:全部被萼片包裹、花苞伸出并为深粉色、花朵打开为淡粉色、花冠为白色、花朵枯萎、花冠脱落花萼宿存。(2)陕西羽叶报春为异花授粉植物,蜜蜂属为其主要传粉者。(3)柱头在花粉未开裂前就具有可授性,可授性逐渐增强;花药在花瓣打开后的第3天才开始开裂、散粉,在第4天活力最高,为98.18%,此后逐渐减弱。(4)繁育系统检测显示,长、短柱型花的花粉/胚珠比分别为902.26和831.48,杂交指数为4;套袋实验显示,陕西羽叶报春异型交配可育,同型交配不可育。由此表明,陕西羽叶报春的繁育系统为异交型,自交不亲和,需要传粉者。综上所述,陕西羽叶报春传粉者种类少、自交不亲和、胚珠败育现象可能是导致陕西羽叶报春濒危的重要原因。     

牛耳朵传粉生物学研究

苦苣苔科(Gesneriaceae)报春苣苔属(Primulina Hance)是一个近年来备受关注的类群,其纷繁复杂的物种多样性和属下种间的特有分布引起了分类学家和植物学研究者的极大兴趣。该属除了极少数的物种如牛耳朵[(Primulina eburnea(Hance)Y. Z. Wang)]以外,绝大部分的物种为狭域分布或地方特有种,其分布范围很窄。为了揭示牛耳朵的传粉生物学和繁育系统对其生殖过程和拓殖能力的影响机制,作者系统地研究了牛耳朵的开花物候、花粉与柱头活性、访花昆虫的种类和访花行为、花粉胚珠比、OCI指数和套袋实验结实率,探究其传粉等生殖过程对牛耳朵的广布是否有正面影响。结果表明:牛耳朵的自然花期是3—5月,全花期约45 d,其中盛花期约20 d,单花期6～8 d; 开花后1～2 d花粉活力最强,开花前柱头没有可授性; 花粉胚珠比为537; 杂交指数为5; 去雌套袋、去雄套袋均无法结实,说明本种不存在无融合生殖; 与自然授粉相比,自花授粉结实率略低,异花授粉结实率略高,说明自交亲和; 牛耳朵的主要传粉者是花条蜂(Anthophora florea)和熊蜂(Bombus sp.)。花蜜产量较高、花粉量较大、花粉活力较强等特点,有利于牛耳朵完成传粉和结实的整个繁殖过程。因此,这一结果显然有利于牛耳朵的拓殖进而广布在我国华南至西南地区的喀斯特地区。     

牛耳朵传粉生物学研究

苦苣苔科(Gesneriaceae)报春苣苔属(Primulina Hance)是一个近年来备受关注的类群,其纷繁复杂的物种多样性和属下种间的特有分布引起了分类学家和植物学研究者的极大兴趣。该属除了极少数的物种如牛耳朵[(Primulina eburnea (Hance) Y. Z. Wang)]以外,绝大部分的物种为狭域分布或地方特有种,其分布范围很窄。为了揭示牛耳朵的传粉生物学和繁育系统对其生殖过程和拓殖能力的影响机制,作者系统地研究了牛耳朵的开花物候、花粉与柱头活性、访花昆虫的种类和访花行为、花粉胚珠比、OCI指数和套袋实验结实率,探究其传粉等生殖过程对牛耳朵的广布是否有正面影响。结果表明:牛耳朵的自然花期是3—5月,全花期约45 d,其中盛花期约20 d,单花期6～8 d;开花后1～2 d花粉活力最强,开花前柱头没有可授性;花粉胚珠比为537;杂交指数为5;去雌套袋、去雄套袋均无法结实,说明本种不存在无融合生殖;与自然授粉相比,自花授粉结实率略低,异花授粉结实率略高,说明自交亲和;牛耳朵的主要传粉者是花条蜂(Anthophora florea)和熊蜂(Bombus sp.)。花蜜产量较高、花粉量较大、花粉活力较强等特点,有利于牛耳朵完成传粉和结实的整个繁殖过程。因此,这一结果显然有利于牛耳朵的拓殖进而广布在我国华南至西南地区的喀斯特地区。     

濒危植物缙云卫矛繁育系统研究

运用花粉萌发、联苯胺-过氧化氢法、花粉—胚珠比、杂交指数和套袋实验等方法,对缙云卫矛(Eu-onymuschloranthoidesYang)花粉活力、柱头可授性及繁育系统进行了研究。结果表明缙云卫矛花粉-胚珠比为764~1340,杂交指数等于3,结合人工授粉和套袋实验结果可以确定该物种的繁育系统属于自交亲和,有时需要传粉者。根据套袋实验及实地观察可以推测该物种以风媒传粉为主。其花粉活力较高,持续时间较长,花粉质量可能不是导致该物种濒危的主要原因。其雌雄性功能表达具一定的重叠期,提高了同株异花授粉的几率,雌雄性功能表达在时间上的差异不是影响其结实率的主要原因。气候条件对传粉过程的限制可能是导致该物种濒危的原因之一。     

植物园迁地保护环境下纹瓣兰的繁殖生物学研究

深入了解濒危物种的繁殖特性,能为物种制定有效保护策略提供科学依据。于2022和2023年对中国科学院西双版纳热带植物园迁地保存的纹瓣兰(Cymbidium aloifolium)的繁殖生物学特征进行了观察和研究,主要包括开花物候、繁育系统、花部形态特征、昆虫传粉特征以及花的挥发性成分等。结果表明,纹瓣兰的盛花期在4月中旬,单花花期7 d;群体花期约为36 d。花粉活力在开花第1天时最高,约为47.15%,之后呈下降趋势。柱头在整个单花期一直具可授性,开花第2天可授性最强。人工授粉实验表明纹瓣兰自交亲和,不存在无融合生殖和自动自花授粉,繁育系统属于兼性异交繁育并依赖传粉者,自然结实率较低为6.9%。唇瓣的先端和基部的表皮细胞分别为锥形和指状突起,基部的指状突起细胞外附着有油脂颗粒,可能是传粉者的报酬。药帽黄色,其表皮细胞为锥形细胞,能够反射光线,可能起到吸引昆虫的作用,中华蜜蜂(Apis cerana)是纹瓣兰唯一的有效传粉昆虫。纹瓣兰的挥发性气味中(E)-乙酸-2-癸烯-1-醇酯含量最高。因此,纹瓣兰的花部结构与传粉昆虫具有显著的适应性。     

3种雌雄异熟樟科植物开花动态的比较研究

为了解樟科植物雌雄异熟的繁育系统特点,对3种樟科植物阴香(Cinnamomum burmannii)、紫楠(Phoebe sheareri)和浙江楠(Phoebe chekiangensis)雌雄异熟花的开花动态进行了比较研究.结果表明,3种植物雌性功能期的开始时间、雌性功能期和雄性功能期的时间分配有差异.3种植物的主...     

濒危植物丰都车前的繁育系统与传粉生物学研究

丰都车前为三峡库区特有珍稀濒危植物,目前仅在重庆市江津支坪镇涂家村附近大中坝上有一小种群分布。以野生种群和移栽种群为对象,通过野外观察和人工授粉实验对丰都车前传粉生物学及繁育系统进行研究。结果表明:(1)丰都车前单花花期约4 d,花序花期约8 d,种群花期约3个月;单花开花进程可分为6个时期:花蕾期、雌蕊伸长期、雄蕊初露期、花瓣展开期、花瓣反折期、枯萎凋谢期。(2)花瓣展开前,柱头先伸出花冠,达最高可受性,之后花瓣展开雄蕊才露出,而此时大部分柱头已枯萎失活丧失可受性,只有少部分具可受性。表现出雌雄异熟的特征,一定程度避免了自交的发生。(3)花粉活力始于雄蕊初露期,花瓣展开、花药开裂时花粉活力最高,至枯萎凋谢前均具有活力。花粉活力最高期避开了柱头可受性最佳期,仅有少部分重叠。(4)繁育系统检测显示,花粉/胚珠比为15373.29,杂交指数为3。结合套袋实验表明,丰都车前可能同时具有风媒和虫媒传粉机制,传粉昆虫为中华蜜蜂、食蚜蝇,但数量偏少,不存在无融合生殖,异交为主,部分自交亲和,有时需要传粉者。(5)开花时期避开了其分布地洪水淹没期,能够顺利完成开花授粉及座果。综上所述,丰都车前的花部特征、开花物候和繁育系统为适应分布地夏季洪水水淹胁迫提供了一定的生殖保障,促进了该种群的续存。     

濒危植物肉苁蓉（Cistanche deserticola）繁育系统研究

在自然居群中通过野外定位观测,运用杂交指数（OCI）;花粉—胚珠比（P/O）;去雄、套袋、人工授粉等方法对濒危植物肉苁蓉（Cistanche deserticola Ma）的花序发育、开花特性、花粉活力、柱头可授性、传粉方式、繁育系统进行了研究,结果表明：肉苁蓉穗状无限花序的生长发育期可明显分为拱土期、出土期、开花期、结实与种子成熟期四个阶段。两性花,单花开放时间2~3d,花序有花期持续20~25d。种群开花历时36~38d。开花时柱头略高出花药,柱头较大,下垂。重力玻片法检测,风媒导致的异株异花传粉完全可以忽略。主要访花昆虫为蜂类。扫描电镜观察虫体,蜂类携带大量花粉,但传粉飞行距离大部分为0。杂交指数为3;花粉—胚珠比为35.45±8.56;结合去雄、套袋和人工授粉试验结果,认为肉苁蓉属于以自交为主的繁育系统。     

青藏高原晚期开花植物线叶龙胆的传粉生态学

线叶龙胆(Gentiana lawrencei var. farreri)主要分布在青藏高原, 在晚秋和早冬开花。为了探明线叶龙胆繁育系统特点, 探讨其对环境的繁殖适应特征, 对其传粉生态学过程进行了连续3年的观察。线叶龙胆自然状态下的结籽率很低, 存在严重的花粉限制。雌雄异位和不完全雌雄异熟的花特征表明其结实必须依赖昆虫传粉。繁育系统实验表明, 部分套袋花也能结实, 这可能主要是由蓟马(Thripidae spp.)和蚂蚁(Formica spp.)等小昆虫协助自交所致。克什米尔熊蜂(Bombus kashmirensis)和苏氏熊蜂(B. sushikini)是线叶龙胆的有效传粉昆虫, 但其访花频率非常低, 分别为0.006和0.005 time·flower^-1·h^-1。线叶龙胆花持续期和柱头可授能力都长于其他已报道的龙胆类植物, 从而在温度低、传粉昆虫少的情况下提供了更多传粉机会。线叶龙胆同时具有协助自交和杂交的繁殖现象, 以及较长的花持续期和柱头持续能力, 这可能是其在青藏高原地区赖以存活和延续的一个重要原因。     

Changes in Florets’ Vertical Direction within Inflorescence Affects Pollinator Behavior,and Fitness in <i>Trifolium repens</i>

Ecological interactions between flowers and pollinators greatly affect the reproductive success. To facilitate these interactions, many flowers are known to display their attractive qualities, such as scent emission, flower rewards and floral vertical direction, in a rhythmic fashion. However, less is known about how plants regulate the relationship between these flower traits to adapt to pollinator visiting behavior and increase reproduction success. Here we investigated the adaptive significance of the flower bending from erect to downward in Trifolium repens. We observed the flowering dynamic characteristics (changes of vertical direction of florets, flowering number, pollen grain numbers, pollen viability and stigma receptivity over time after blossom) and the factors affecting the rate of flower bending in T. repens. Then we altered the vertical direction of florets in inflorescence of different types (upright and downward), and compared the pollinator behaviors and female reproductive success. Our results showed that florets opened sequentially in inflorescence, and then bend downwards slowly after flowering. The bending speed of florets was mainly influenced by pollination, and bending angle increased with the prolongation of flowering time, while the pollen germination rate, stigma receptivity and nectar secretion has a rhythm of “low-high-low” during the whole period with the time going. The visiting frequency of all the four species of pollinators on upward flowers was significantly higher than that of downward flowers, and they especially prefer to visit flowers with a bending angle of 30°–60°, when the flowers was exactly of the highest flower rewards (nectar secretion and number of pollen grains), stigma receptivity and pollen germination rate. The seed set ratio and fruit set ratio of upward flowers were significantly higher than downward flowers, but significantly lower than unmanipulated flowers. Our results indicated that the T. repens could increase female and male fitness by accurate pollination. The most suitable flower angle saves pollinators’ visiting energy and enables them to obtain the highest nectar rewards. This coordination between plants and pollinators maximizes the interests of them, which is a crucial factor in initiating specialized plant-pollinator relationships.     

宁夏枸杞的花粉呈现式样及交配系统研究北大核心CSCD

被子植物的花回馈、雌雄蕊时空分离特征和花粉呈现式样等花部特征及传粉者效率会影响雄性适合度和有性繁殖过程。宁夏枸杞(Lycium barbarum)是中国宁夏、新疆、内蒙等干旱和半干旱地区分布的特有种。该研究对新疆喀什地区宁夏枸杞自然种群的花部综合征、花粉呈现式样、花回馈、传粉者行为与交配方式的关系进行观察及统计分析,以探讨其花粉逐步呈现的适应性及其在提高雌雄繁殖过程中的意义。结果表明:(1)宁夏枸杞的单花寿命为(4.07±0.15) d,而雄性持续时间(0.07±0.01 d)比雌性持续时间短(4±0.01 d);花寿命内雌蕊长度比雄蕊长,属柱头探出式异位类型;花粉呈现式样为不完全逐步呈现。(2)花寿命不同阶段花回馈间存在显著差异。(3)意大利蜜蜂(Apis mellifera)、熊蜂(Bombus sp.)、食蚜蝇(Syrphidae sp.)是宁夏枸杞在自然居群的主要访花者,其中熊蜂和食蚜蝇是主要传粉者,但传粉者效率低,属于高移出低沉积类型。(4)宁夏枸杞的花粉胚珠比(2 448.11±448.32)及授粉实验结果均表现出兼性异交特征;自发自交及人工自花授粉花的座果率及结籽率很低,属于自交不亲和类型;自然传粉花的座果率及结籽率比人工去雄异花低,存在其较高的花粉限制(40.71%)。研究发现,宁夏枸杞花部综合征表现出雌雄异位和花粉不完全逐步呈现式样,这是避免雌雄功能及雄蕊各花药间的干扰、减少花粉同步移出及保障其雄性适合度的有效途径,但自然居群的传粉者种类限制、传粉效率低以及自交不亲性是导致宁夏枸杞花粉限制及降低雌性繁殖成功的主要原因。     

FLORAL BIOLOGY,HUMMINGBIRD POLLINATION AND FRUIT PRODUCTION OF TRUMPET CREEPER (CAMPSIS RADICANS,BIGNONIACEAE)

Trumpet creeper is self-incompatible and bears long, tubular, orange flowers from June to September. Flowering peaks rapidly, then declines and continues at low levels for several weeks. The initial burst of flowering may attract pollinators that return even during subsequent reduced flowering. Most flowers open before noon and nectar production totals 110 μl of 26% sucrose equivalents per flower, an exceptionally high production for a temperate zone plant. Production ceases within 20–30 hr of flower opening, but corollas persist for several days and may serve to attract pollinators. Effective pollination reduces the period of stigma receptivity and speeds closing of stigma lobes. Only 1–9% of flowers produced mature fruits at four sites in Illinois and Missouri. Roughly 400 pollen grains had to be deposited on a receptive stigma to cause fruit development beyond an initial period of high abortion. At two sites, 17% and 89% of stigmas received over 400 pollen grains. Assuming 50% of deposited grains were from the same plant, fruit production at one site was clearly pollinator limited, that at the second site may have been. Ruby-throated Hummingbirds (Archilochus colubris) deposited ten times as much pollen per stigma per visit as honeybees (Apis mellifera) and bumblebees (Bombus spp.). Fruit set was highest where rubythroat visitation was most frequent. Trumpet creeper appears primarily adapted for hummingbird pollination, but can also be adequately pollinated by honeybees and bumblebees. This is one of the first attempts to relate pollen-depositing capabilities of pollinators of any plant to pollen requirements for fruit production. Several characteristics suggest that trumpet creeper may be adapted to pollination at low densities (often called traplining) in its presumed original, woodland, habitat.