蓝花丹结实率低的传粉生物学和繁育系统初探

为解释蓝花丹自然结实率低的原因,该研究从传粉生物学和繁育系统入手,采用TTC法与联苯胺-过氧化氢法分别测定花粉活力和柱头可授性的动态变化;用花粉-胚珠比(P/O比)、杂交指数(OCI)估算蓝花丹繁育系统类型并通过人工控制授粉试验验证。结果表明:(1)蓝花丹L型雌器官与S型雄器官、L型雄器官与L型雌器官成熟时间重叠区域较多,雌雄性器官在成熟时间上无显著差异;而S型雌器官与L型雄器官、S型雌器官与S型雄器官成熟时间重叠区域较少,但蓝花丹持续开花的模式缓解了雌雄性器官时间差异而引起的生殖隔离。(2)蓝花丹L型花P/O为502.00±52.30,S型花P/O为482.70±87.91,OCI为4,综合判断蓝花丹的繁育系统属于专性异交型且具有异型自交不亲和的特性。综上可初步解释蓝花丹自然结实率低的原因为内外因素共同作用的结果,其中雌雄性器官同熟时间短不是主要原因,而其本身较强的自交不亲和性可能是自然结实率低下的关键性内因。由于蓝花丹的专性异交繁育系统使其成功授粉需要传粉媒介,但因引种地与原产地环境存在显著差异,同时开花模式不集中导致的缺乏传粉者完成异花授粉或许是引起异交成功率降低的主要外因。因此,提高蓝花丹的结实率应从克服其自身自交不亲和性以及适当引入安全传媒昆虫入手。     

龙须藤传粉生态学的初步研究

龙须藤（Bauhiniachampionii）的传粉者包括数种蜂类及蝴蝶类昆虫．龙须藤的柱头对花粉的接收高峰大体上与传粉昆虫的活动高峰相吻合．     

宁夏枸杞繁育系统初步研究

运用TTC法、联苯胺—过氧化氢法、P/O比、OCI和套袋实验,对宁夏枸杞种内各参试材料花粉活力、柱头可授性及繁育系统进行了研究。结果表明:宁夏枸杞花粉数量/胚珠比大于4 000,杂交指数介于3～4,结合人工授粉和套袋实验结果可以确定在参试的13个品种(系)中麻叶系材料(宁杞1号、2号、大麻叶、小麻叶)表现为部分自交亲和;而其它材料(白花、白条、宁杞3号、尖头圆果、圆头圆果、蒙杞1号、扁果、0701、0616)表现为自交不亲和,同株异花、异株异花几乎不坐果,自然条件下只有通过与其他材料混植的途经来实现结实。由于自交亲和水平极低,宁夏枸杞的繁育系统应属于专性异交(除麻叶系材料)。     

山莨菪(茄科)的传粉生物学

茄科的多数种类具有自交不亲和的特点, 主要通过异花传粉结实; 但是, 一些物种或者物种内的部分种群或者个体却高度自交亲合, 转变为自交的繁育系统。该科植物山莨菪(Anisodus tanguticus)主要分布在青藏高原, 开花较早, 比其他晚开花的植物种类更加缺少有效的异花传粉昆虫。我们选择了位于不同海拔高度的2个种群进行比较研究, 主要目的是检验该物种的繁育系统是否在极端环境下由于传粉者的缺乏而发生了部分改变。研究发现,山莨菪的花不完全雌性先熟, 柱头和花药间的平均距离随着花开放时间的延长而不断缩小, 但两者在多数花的单花花期结束时并没有发生接触。因此, 山莨菪花主要表现为适应异花传粉的雌雄异位特征。然而, 少数花 (4.9％)的柱头和花药发生接触, 为“自动自交”的传粉解除了空间隔离。2个种群的多数个体存在自交不亲和机制, 应具有异花传粉的繁育系统; 但是部分个体具有明显的自交亲和能力, 为自交提供了生理基础。高海拔种群的传粉昆虫主要是厕蝇(Fannia sp.), 它们在不同植株间的活动能够保证异花传粉结实; 同时该种群的部分个体存在“自动自交”。低海拔种群的主要访花昆虫是蚂蚁, 它们在花内的活动导致花粉在同一朵花内传递, 而引起“协助自交”; 而异花传粉昆虫厕蝇的访花频率则较高海拔种群低。两个种群的结实均由于异花传粉者不足而受到传粉限制。因此两种不同类型的自交机制为该早期开花植物异花访花昆虫的不足提供了一定程度上的繁殖补偿。     

青藏高原高山植物麻花艽的传粉生态学研究

对青藏高原东部麻花艽 (Gentiana straminea)海北居群的传粉生态学进行了 3a连续的观察和实验。试验表明自然去雄、人工自交和杂交处理均结实 ,而人工去雄套袋和自然套袋不结实。麻花艽自交亲合 ,但必须依赖传粉媒介才能完成授粉过程 ,不存在无融合生殖。野外捕捉到 14种访花昆虫 ,它们分别属于 2个纲 ,7个目 ,8个科。观察和分析了各种昆虫的访花行为后 ,认为苏氏熊蜂 (Bombus sushikini)是麻花艽有效而稳定的传粉者。测量表明麻花艽花蜜通道的深度和苏氏熊蜂的舌长基本吻合。苏氏熊蜂的访花频率在 10 :0 0～ 12 :0 0 ,13:0 0～ 15 :0 0和 16 :0 0～ 18:0 0时间段没有差别 ,单花的访花频率为 0 .0 0 5次 / (花· min)。和其它高山植物相比 ,青藏高原高山植物麻花艽的访花频率较高。熊蜂传粉和高频率的访花维持了麻花艽在极端寒旱的青藏高原环境下的有性生殖。此外 ,高频率的访花对于维持该地区高山植物的生殖保障具有重要的现实意义 ,但是否具有普遍性 ,还有待研究更多的高山代表类群。     

绣球茜的二型花柱及其传粉生物学初步研究

首次对绣球茜(Dunnia sinensis Tutch)的花药和柱头高度、花粉和柱头形态,以及人工辅助授粉的结实情况等进行了研究.结果表明:绣球茜在同一居群中同时具有长花柱(Pin 型)和短花柱(Thrum)两种花型,长花柱植株的柱头和雄蕊高分别为9.61±0.36 mm和6.79±0.38 mm,短花柱则为6.11±0.56 mm和8.96±0.59 mm,表现出互补式雌雄异位的花部特征.通过人工辅助授粉,两种花型植株的自交和同型植株间异交都不结实,仅在型间异交方能正常结实,说明绣球茜中存在极强的自交不亲和和型内不亲和现象.在花粉与柱头形态方面:长柱型花的单花花粉量(38555.6±6258.4)显著地小于短柱型花(52145.45±8924.5)(t=4.009,P＜0.01),长柱花和短柱型花的胚珠数分别为38.73±1.85和39.1±2.25(t=-4.13,P＞0.01);长柱型花花粉粒的大小(极径21.27±0.70 μm)显著地小于短柱花(21.92±0.79μm)类型(t=3.890,P＜0.01),而柱头乳突大小长柱类型要大于短柱类型,表现出明显的二型性.研究结果表明绣球茜是一种典型的二型花柱植物.此外,对其传粉昆虫及昆虫访花行为的观察表明,蝶类(青风蝶属Graphium)和蜂类(熊蜂Bombus sp.和木蜂Xylocopa magnifica Smith)为绣球茜的主要访花昆虫和传粉昆虫,它们能够在两种不同花型植株之间有效地传粉.     

芍药的传粉生物学研究

对内蒙古赤峰市高格斯台罕乌拉自然保护区2个自然居群和内蒙古农校芍药园内2个栽培品种的芍药进行了连续2年的观察和研究表明,不同居群、不同品种的芍药花期相同,均为23~27d。芍药不存在无融合生殖,有微弱的自交性,不存在闭花授粉的现象。是以昆虫为媒介以异交为主要传粉方式的物种。不同花期的结实率之间没有显著差异(F=1.501)。芍药的结实率较低,野生居群平均只有23.27%的胚珠发育成种子。两个野生居群的传粉强度和传粉效率小于栽培品种单瓣花,结实率也低于栽培品种单瓣花。三个实验样地不同居群间的人工授粉结实率基本一致,且均高于其他组合。     

黄河三角洲柽柳的开花特性及传粉生态学研究

野外定位观测了柽柳(TamarixchinensisLour.)的开花物侯、开花动态、访花者的种类、行为和访花频率,并对其繁育系统、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力进行了检测。结果表明,柽柳单朵花的花期仅1d,P/O为390.9±81.0,繁育系统属于自交亲和、需要传粉者的类型。花的结构和开花式样适合以食蚜蝇为主的多种昆虫传粉。自然条件下的结实率为95.23%。柽柳的果实成熟期较短(15d),整个居群有长达几个月的花期,开花数目众多,因此能产生大量的种子,在适宜条件下会形成大片的柽柳灌丛。     

北重楼传粉生态学研究

应用重力玻片法、套袋法和TTC法分别研究了北重楼(Paris verticillataM.-Bieb.)的散粉规律、繁育系统和花粉活力,同时观察了花部特征对风媒传粉的适应特点。结果表明,北重楼的散粉时间为8:10~16:30,散粉日变化规律呈单峰曲线,散粉高峰出现在下午12:00~14:00。北重楼的散粉期一般从5月中旬开始,6月初结束,5月底达到最高峰。花粉活力在散粉后3~4 d达到最大(99.3%),以后迅速减小。柱头可授性在散粉后1~5 d最强,5~10 d中等,10 d以后可授性减小。北重楼无无融合生殖现象,以自花传粉为主,异花传粉为辅,自花传粉结实率很高(90%),异花传粉结实率较低(8%~10%)。研究结果为进一步研究重楼属植物的演化及在百合科中的系统进化提供生殖生态学依据。     

濒危药用植物云南黄连传粉生态学研究

云南黄连为中药材黄连的原植物之一,为国家二级濒危保护植物。通过对云南黄连的开花物候、花部特征、繁育系统及传粉方式进行观察研究,以探讨云南黄连濒危机制,为其种质资源保护及人工抚育奠定基础。结果表明:(1)云南黄连的花期从12月份起至第二年的3月份,花期长达4个月,花序开花可持续45～60d,同一花序上不同花的开花时间相隔1～3d,单花花期可持续40～45d。(2)云南黄连为多歧聚伞花序,苞片包被花芽,花两性,雄蕊和心皮多数。(3)云南黄连的花粉-胚珠比(P/O)为9 000左右,杂交指数(OCI)值为4或5,为自交亲和但需要传粉者完成传粉的兼性异交型繁育系统,并存在无融合生殖现象。     

枸杞的组织培养及植株再生的条件优化

目的:探讨枸杞组织培养及其植株再生条件的优化。方法:应用MS培养基为基本培养基,以各种不同激素配比进行枸杞愈伤诱导、分化诱导及根的诱导。结果:以枸杞叶片为外植体,利用2,4-D(2,4-二氯苯氧基乙酸)与KT(细胞分裂素)不同配比诱导出了愈伤组织。利用6-BA(6-苄基腺嘌呤)与NAA(α-萘乙酸)不同浓度的配比组合,成功地进行了杞再生芽诱导及根系诱导。结论:以MS培养基为基本培养基,并采用各种激素的不同配比,可以优化枸杞植株的再生条件。     

枸杞花粉发育的超微结构变化

用JEM-100CXⅡ透射电子显微镜对宁夏枸杞(Ly cium barbarum L.)花粉发育过程做了超微结构观察.结果表明,在花粉母细胞细线和偶线期,核糖体数量减少、线粒体结构简化;之后核糖体数量逐渐回升,后期Ⅰ线粒体结构恢复正常.小孢子液泡化过程中核糖体再次减少,同时线粒体和质体结构简化;在早期二胞花粉中,核糖体数量增加、线粒体和质体结构再度分化.花粉母细胞和小孢子发育过程中都存在“细胞质改组”现象,且这两次“细胞质改组”与细胞功能的转变密切相关.在次生造孢细胞、花粉母细胞和小孢子后期都有液泡数量明显增加或体积增大的过程.前两次液泡的增加可能参与了其胼胝质壁的构建;而小孢子晚期中的大液泡则创造了一种极性为其不等分裂作好了生理和结构上的准备.     

宁夏枸杞遗传多样性的RAPD分析

利用13个经筛选在样品间具多态性的10碱基随机引物,对宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)4个主要栽培品种及3个宁夏野生枸杞的总DNA进行PCR扩增。在样品间共产生123条RAPD标记带,其中多态性带68条,多态性百分比为55.28%;以Ntsyspc2.1软件计算样品间的遗传相似系数,并进行UPGMA聚类分析。结果表明宁夏枸杞栽培品种间遗传关系较近,特别是宁杞1号和宁杞2号,相似性系数达81.82%;而野生枸杞与栽培品种间遗传关系较远。     

枸杞果实ATP酶超微细胞化学定位研究

运用常规ATP酶超微细胞化学定位技术,对宁夏枸杞果实发育不同阶段的韧皮部和果肉库薄壁细胞ATP酶分布进行了观察研究.结果显示,在果实发育过程中SE/CC复合体与周围韧皮薄壁细胞间存在共质体隔离,韧皮薄壁细胞及果肉库薄壁细胞的胞间连丝较少,但是与果肉库薄壁细胞相邻的韧皮薄壁细胞的胞间连丝较多.囊泡和膜泡在筛管、韧皮薄壁细胞和库薄壁细胞中很丰富,并且质膜、囊泡膜、液泡膜上ATP酶沉淀物在韧皮部各细胞分布较少,在果肉库薄壁细胞分布较多,特别是在果实第二次快速生长期,果肉库薄壁细胞膜系统、细胞壁和胞间隙的ATP酶活性剧烈增强.此外,果肉库薄壁细胞的质膜ATP酶具极性分布特点.由此得出,枸杞果实韧皮部卸载是一种需要能量驱动的过程,其卸载途径主要以质外体途径为主,在从韧皮部向果肉库薄壁细胞卸出时可能为共质体和质外体途径共存.膜泡运输是枸杞果实同化物卸出和转运的重要方式,而韧皮薄壁细胞在同化物卸出和转运过程中承担了主要转运角色;果肉库薄壁细胞进行主动和定向卸载、积累同化物的能力很强.     

宁夏枸杞异型绒毡层发育的超微结构特点

采用半薄和超薄切片技术对宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)异型绒毡层的来源、结构及发育特点进行了研究,结果表明:(1)枸杞异型绒毡层由药隔绒毡层和药壁绒毡层组成,两种绒毡层除了来源、形态及分布位置不同外,其分化、成熟和降解时间,以及细胞质组成、分泌物成分等均有差异.(2)小孢子母细胞期间,药隔绒毡层细胞电子密度大,具有很强的脂质性质,光滑内质网和脂质小泡很丰富;而药壁绒毡层细胞中的核糖体和粗糙内质网较多.四分体后期,两种绒毡层细胞均含有很丰富的核糖体、粗糙内质网和分泌团.减数分裂前,两种绒毡层的细胞壁出现松散并呈絮状.之后,由于不同发育时期绒毡层细胞的不同分泌物在絮状细胞壁中的分布,致使二者的细胞壁都出现了一系列变化.(3)从小孢子早期开始,两种绒毡层细胞的质膜都发生了局部解体.分析推测,在母细胞期间药隔绒毡层具有较高的糖和脂类合成率,药壁绒毡层具有较高的蛋白质类合成率;在四分体后期,药隔绒毡层具有加强胼胝质酶合成和分泌的功能;而两种绒毡层絮状松散的细胞壁和局部解体的质膜有利于绒毡层的较大颗粒分泌物大量、顺利地分泌出绒毡层细胞.     

枸杞新品系NQ-2开花生物学研究

为探讨枸杞新品系NQ-2纯系种植结实率低的原因,采用TTC法、联苯胺—过氧化氢法、花粉—胚珠比、杂交指数和套袋试验等方法,对NQ-2花粉活力、柱头可授性及繁育系统等进行了研究。结果表明:NQ-2单花花期为3~4 d,花后8 h散粉结束,开花当天花粉活力最高,花粉寿命可持续9 d以上;开花前一天柱头已具可授性,开花第1天柱头可授性最强,开花第3天柱头基本失去可授性;枸杞新品系NQ-2平均花粉-胚珠比8615,OC I=4,结合人工授粉实验结果确定其繁育系统为专性异交。自交不亲和是导致NQ-2纯系种植落花落果结实率低的主要原因。     

宁夏枸杞果实糖积累和蔗糖代谢相关酶活性的关系

通过对枸杞果实发育过程中果实生长模式、蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉含量及糖代谢相关酶活性的测定,研究了宁夏枸杞果实生长发育过程中糖的代谢积累与相关酶活性的关系.结果表明:(1)宁夏枸杞果实发育呈双S"曲线,果实主要以积累己糖为主.(2)蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性在果实发育初期处于下降的趋势,在花后19d开始上升,果实转色后又逐渐下降;蔗糖合成酶(SS)活性总体表现为SS分解方向的活性大于SS合成方向的活性,说明枸杞果实发育过程中,SS的活性主要以分解方向的为主;酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)的活性随果实发育呈上升趋势,但在果实成熟后期有所下降,且AI和NI活性高于合成酶类的活性,较高的转化酶类活性促进了果实内部己糖的积累.(3)在枸杞果实生长发育中,葡萄糖和果糖含量与AI和NI均呈极显著正相关,而与其它酶不具有相关性.说明AI和NI在宁夏枸杞果实的糖代谢中起着主要的调控作用.     

宁夏枸杞根和茎的化学成分及抗炎活性研究

研究宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)根部和茎部的化学成分。采用硅胶柱、ODS开放柱、Sephadex LH-20葡聚糖凝胶柱及半制备反相高效液相等色谱手段,对宁夏枸杞根和茎部乙醇提取物的石油醚部位及乙酸乙酯部位化学成分进行分离纯化,根据其理化性质以及波谱数据鉴定得到12个化合物,分别为N-[2-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-hydroxyethyl]-3-(4-methoxyphenyl)prop-2-enamide(1)、3-(4-hydroxy-3-methoxy phenyl)-N-2-(4-hydroxyphenyl)-2-methoxyethyl]acrylamide(2)、N-trans-coumaroyloctopamine(3)、(E)-2-(4,5-dihydroxy-2-{3-[(4-hydroxyphenethyl)amino]-3-oxopropyl}phenyl)-3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-N-(4-acetamidobutyl)acrylamide(4)、1,2-dihydro-6,8-dimethoxy-7-hydroxy-1-(3,4-dihydroxy-phenyl)-N1,N2-bis[2-(4-hydroxyphenyl)ethyl]-2,3-naphthalene dicarboxamide(5)、(+)-syringaresinol(6)、zhebeiresinol(7)、(±)-eriodictyol(8)、isovanilin(9)、5,5′-dimethoxybiphenyl-2,2′-diol(10)、p-hydroxyphenethyltrans-ferulate(11)、E-ferulic acid hexacosyl ester(12),所有化合物均为首次从该植物中分离得到。此外,采用MTT法和抑制一氧化氮(NO)生成实验,从细胞毒活性和抗炎活性两方面评估了化合物的生物活性。结果表明,化合物2具有显著的抗炎活性,其IC50值(17.00±1.11μmol/L)小于阳性对照药槲皮素的IC50值(17.21±0.50μmol/L)。     

利用中子束将外源基因导入枸杞的研究

以枸杞胚性愈伤组织为材料 ,选用含 NPT- (新霉素磷酸转移酶 )基因的 PBI1 2 1质粒 ,运用剂量为 2 .2× 1 0 9n/s的快中子束 ,首次研究了快中子束在植物转基因方面的应用 ,并得到了抗卡那霉素的小苗 ,初步确证外源基因已导入植物细胞     

宁夏枸杞雄性不育材料小孢子发生的细胞形态学观察

采用常规显微制片法,在光学显微镜下观察了宁夏枸杞雄性不育材料'YX-1'与可育材料'宁杞1号'的小孢子发生过程和各时期的形态特征.结果表明:不育材料'YX-1'小孢子发育受阻于四分体时期,无法形成正常的单核花粉粒,败育的特征是四分体胼胝质壁不能适时降解,四分孢子在胼胝质壁内液泡化、核质收缩降解,绒毡层细胞异常肥大增生,推迟解体.压片结果表明,不育材料'YX-1'四分孢子形状不规则、空瘪、解体,败育比较彻底.