吳明海，何亞平，費世民，陳秀明，王樂輝，蔣俊明

(1.四川省長江造林局涼山分局，四川冕寧 615608;2.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081)

多功能是眾多傳統(tǒng)林木種質(zhì)資源的林業(yè)現(xiàn)代化內(nèi)在要求，木本糧油開發(fā)潛能成為我國芍藥牡丹類林木的重要產(chǎn)業(yè)化培育方向。在中國，牡丹被稱之為“百花之王”，在1000年前的瑞典，牡丹被稱之為“藥中皇后”(Gambrill，1988)。芍藥屬(Paeonia L.)由3個組組成，即牡丹組(sect.Moutan)、芍藥組(sect.Paeonia)和北美芍藥組(sect.Oneapia)(Sang et al.，1997;趙宣，2007)。牡丹組有8種兩亞種，廣泛分布于西北地區(qū)、中原地區(qū)、江南地區(qū)、西南地區(qū)(趙宣，2007)，均為灌木，野生于灌木疏林的林下、林緣(蘇建榮等，2010;馬莘等，2011;唐紅等，2012)，牡丹富含亞麻酸，是健康的食用油(張振中等，2014)，其糧油潛力近期受到關(guān)注。芍藥屬包含肉質(zhì)花盤牡丹組、革質(zhì)花盤牡丹組、芍藥組3個部分，均可作為木本食用油的原料生產(chǎn)材料。潛力評價(capacity evaluation)是自然資源人工開發(fā)利用的中間環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)名花自身的糧油潛力開發(fā)，反映了人類智慧駕馭生殖規(guī)律、改造生殖規(guī)律，培育優(yōu)質(zhì)定向基因造福人類的能力。

木本糧油低產(chǎn)低效與繁育系統(tǒng)本身的生物生態(tài)學(xué)存在直接關(guān)系，如花綜合特征、花各性器官的壽命、花開放式樣、自交親和程度和交配系統(tǒng)，它們結(jié)合傳粉者和傳粉行為是影響生殖后代遺傳組成和適合度的主要因素，其中交配系統(tǒng)(育性)是核心(劉建全，2003)。結(jié)實量主要受到傳粉結(jié)實等生殖物候過程影響，大多數(shù)珍稀瀕危植物或多或少存在生殖障礙，諸如雌雄蕊發(fā)育不同步、花粉敗育、花粉管不能正常到達胚囊及胚胎敗育等(周麗華等，2007)，表現(xiàn)為雌花子房比例、花粉活力、傳粉者限制、自交親和度、胚胎敗育率、生殖配置等。被子植物自交后結(jié)籽率的降低通常由早期近交衰退(inbreeding depression)與晚期自交不親和(self-incompatibility)導(dǎo)致(郝偉祺等，2011)，均涉及到上述因素。異交和自交是植物繁育系統(tǒng)研究的中心問題(劉建全，2003)，親屬選擇(kin-selection)或配子體選擇是居群遺傳結(jié)構(gòu)形成與繁殖體屬性的機制。牡丹結(jié)籽率可能是合子前親屬選擇、合子后胚胎選擇綜合作用的產(chǎn)物，胚珠成功受精率和受精卵成功發(fā)育率成為決定結(jié)籽率的重要指標。

結(jié)籽率形成的復(fù)雜性，也是生殖系統(tǒng)復(fù)雜性的表現(xiàn)，是植物內(nèi)部的遺傳機制和外部環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，樹木瀕危過程往往與牡丹低產(chǎn)結(jié)實量具有相似的原因，芍藥科牡丹組中也有部分種類本身為瀕危物種，如矮牡丹、滇牡丹等，生殖系統(tǒng)的效能低下，如結(jié)實結(jié)籽率低，是樹木種子產(chǎn)量低和珍稀瀕危的因素之一(陳遠征，馬樣慶，2007);植物瀕危的內(nèi)部因素包括遺傳力、生殖力、生活力、適應(yīng)力的衰竭等，外部因素是生境喪失、片斷化、氣候變遷等(周麗華等，2006)。在相同的外界生境條件下，普通植物尚能正常生長發(fā)育，而瀕危植物則不能，關(guān)鍵是其內(nèi)在屬性所致(張文輝等，2002)。野生滇牡丹種群數(shù)量下降與其自身繁殖特性有關(guān)(李奎，2012);有性生殖潛能低下是矮牡丹瀕危的重要因素(趙一鵬等，2009)。

和諧思想認為，事物再生形成經(jīng)歷多元環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都可能成為事物形成數(shù)量和質(zhì)量的制約因素，也存在源頭決定性的制約因素與中途協(xié)同性的制約因素之別。從營養(yǎng)生長到生殖孕育，再到開花結(jié)實，果實成熟，脫落而花芽再生，經(jīng)歷了循環(huán)的生活史過程，也伴隨著個體和群體構(gòu)型的演變，其促成結(jié)實的生活史因素多，影響結(jié)實數(shù)量和質(zhì)量的因素復(fù)雜。芍藥牡丹植物繁育系統(tǒng)集成研究利于木本糧油的定向培育與高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，運用和諧思想，尋找木本糧油繁育系統(tǒng)優(yōu)化促成結(jié)實的適宜的度，及其生產(chǎn)實踐定向培育技術(shù)的時間次序。定向培育的眾多維度，均需要服從于種實生產(chǎn)，其種質(zhì)、立地、結(jié)構(gòu)、傳粉管理等服從于坐果率和結(jié)籽率的提高和穩(wěn)定，芍藥牡丹繁育系統(tǒng)信息和特征重要性就顯現(xiàn)出來了，能幫助揭示低產(chǎn)原因和高產(chǎn)促成技術(shù)途徑，以及木本糧油潛力定性定量評價。

國外對芍藥牡丹研究開始于20世紀50年代(Waiters，1952)，我國開始于20世紀末期，是分類學(xué)家起的頭(羅毅波等，1998)。牡丹芍藥繁育系統(tǒng)研究資料相對豐富，積累結(jié)論較多，木本花卉的雜交育種相當豐富，但對木本糧油結(jié)實促成的研究成果應(yīng)用綜述還沒有。基于潛力評價需要，本文為綜述材料，文獻從期刊網(wǎng)獲得。數(shù)據(jù)資料從楊山牡丹新都栽培基地中觀察測量獲得，其中涉及的楊山牡丹育性測定、訪花頻率、接近頻率觀測方法見《Pollination ecology:a practical approach》(Amots Dafni，1992)。楊山牡丹枝條物候?qū)傩院蜕程卣饔嬃糠椒▍⒄召M世民等(2013)。

1 油用牡丹的花部綜合征

牡丹芍藥類落葉灌木，新梢停長時，花芽孕育隨即啟動，葉序基部芽蘊蓄枝芽葉芽花芽原基，銅陵牡丹將這一時間定為6月～9月，新梢木質(zhì)化時期，增粗增壯時期(李兆玉，2013)。有花植物在花序的結(jié)構(gòu)、類型、著生位置、花數(shù)以及花部的各種表型特征等方面所展示出的復(fù)雜的多樣性，常常代表了在其漫長的進化歷程中對多種多樣的傳粉模式的適應(yīng)(欽俊德等，2001)，也直接影響著結(jié)籽率和結(jié)實率，成為遺傳表達和環(huán)境修飾后決定結(jié)籽率結(jié)實率的有機體結(jié)構(gòu)性因素。牡丹為單花頂生，因花枝粗細不同而開花次序不同，呈現(xiàn)大花枝早花，小花枝晚花，過小枝不花。陽山牡丹測定表明，展枝抽梢期枝條生殖屬性與大小呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)關(guān)系［Y長=23.412Ln(x)+6.5914(R2=0.9986);Y徑=0.1611Ln(x)+0.3605(R2=0.9959)］，暗示，枝條大小決定牡丹現(xiàn)蕾與否和開花物候早晚。但在盛花期時，人工澆水使得這種格局打破，而枝條由于異速生長而發(fā)生營養(yǎng)枝加粗蓄積、花蕾枝穩(wěn)定、花枝加高、未受精枝枯萎而壯枝成功坐果的格局。微觀尺度上開花坐果微觀格局與枝條大小存在依賴性，但在坐果時期，則傳粉受精成功與否則影響了生殖行為的持續(xù)性，楊山牡丹牡丹花開放式樣受制于母枝大小，壯枝培育與合理生殖營養(yǎng)枝配置能優(yōu)化個體和群體花綜合征。母枝大小對個體花綜合征呈現(xiàn)決定性作用(費世民，2013)，包括同期枝條功能分化格局，對傳粉模式和坐果產(chǎn)生結(jié)構(gòu)限制，是牡丹坐果率建成的基礎(chǔ)條件。開花期直接影響結(jié)實率，陸婷(2010)對粗柄獨尾草的研究也證明了這一點，如初花期的結(jié)實率最高，其次是盛花期，末花期結(jié)實率最低(圖1)。

圖1 楊山牡丹盛花期枝條大小與功能格局

滇牡丹隨著花瓣展開，花藥由內(nèi)而外逐步散粉，屬雄蕊離心發(fā)育方式，持續(xù)時間可達5 d～6 d，有時直到花瓣干枯或凋落后花粉仍有殘留或未散盡(李奎等，2013)。四川牡丹花藥開裂的方式是縱裂(駱勁濤，2013)。矮牡丹雄蕊離心發(fā)育，但最先開裂的僅僅是內(nèi)輪花藥中向陽的幾枚花藥，然后由內(nèi)輪向外輪依次開裂散粉;與此同時，先開裂花藥兩側(cè)的花藥也依次開裂;整體來看，同一輪中向陽的花藥最先開裂，不同輪之間花藥開裂則是遵循離心方式依次開裂;最內(nèi)輪花藥開裂時，一般柱頭還不能接受花粉;次輪或更外輪花藥開裂時，柱頭才能接受花粉;次輪或外輪花藥能伸至柱頭位置，有時甚至花絲傾斜，花藥倒在柱頭之間，花藥開裂面直接與柱頭面接觸。矮牡丹可能是雄蕊先熟(羅毅波等，1998)。Schlising(1976)認為 P.califomical雌蕊先熟，在花瓣和雄蕊仍未張開時，柱頭已張開，表面濕潤、具粘性;一天或更長時間后，柱頭表面突起物變硬、干燥，此時最內(nèi)輪雄蕊開始散粉。野生芍藥及栽培單瓣花芍藥雄蕊從第一枚花藥開裂至全部花藥開裂大約需4 h～6 h，到雄蕊全部干萎3d左右，栽培重瓣花芍藥存在著個體差異(紅雨等，2006)(表1)。

表1 不同栽培設(shè)施條件下楊山牡丹成都引種栽培花持續(xù)期

單花持續(xù)時期也是影響坐果率、結(jié)實率和結(jié)籽率的直接因素，在傳粉者限制的環(huán)境風(fēng)險發(fā)生時，則花綜合征呈現(xiàn)持續(xù)期延長以提高柱頭接收花粉的時間歷期，也提高了花粉輸出的時間歷期，如高山低溫地區(qū)(Binham et al.，1998)。在微觀天內(nèi)陰晴云雨異質(zhì)性天氣情形下，傳粉者行為與之緊密相關(guān)(牡丹)。四川牡丹單花花期6 d～13 d，居群的花期4月9日～6月4日(駱勁濤，2013)。同屬植物芍藥，花的單花期在品種、居距群間有一定差異，野生芍藥自花瓣張開到花瓣和雄蕊全部脫落約6 d～7 d，栽培單瓣花芍藥需要7 d～8 d、重瓣花芍藥需要10 d～13 d，不同居群、不同品種的芍藥花期相同，均為23 d～27 d(紅雨等，2006)。滇牡丹的單花花期一般為6 d～9 d，明顯大于一般栽培品種，這與其溫度、光照等自然物候密切相關(guān)。以采自云南獅子山牡丹園的成熟花粉為材料，研究了貯存溫度和濕度對花粉活力的影響，發(fā)現(xiàn)低溫有利于花粉活力的保持(王兵益等，2001)。牡丹野生生境為中山高山亞高山地帶，為灌木喬木林下林緣生境，本身具有相對較低的傳粉者穩(wěn)定性，花持續(xù)期與其他木本糧油植物相比，相對較長，如麻瘋樹(2 d～4 d)，但短于高原草地植物麻花艽(9 d)。楊山牡丹成都栽培時，海拔較低，為300 m左右，熱量顯著大于海拔在2 000 m～3 600 m的牡丹芍藥野生棲息地的氣候條件，散粉期為1 d左右，在隔離傳粉媒介條件下，才能勉強維持11 d左右，單花整體開放歷期也在9 d左右，隔離傳粉媒介的溫室中15 d～17 d左右(如表2所示)。故，花持續(xù)期顯著低于野生種類和普遍的高山種類，呈現(xiàn)持續(xù)期短的現(xiàn)象;這點可能是人工栽培條件下，面臨繁育系統(tǒng)變異的問題，其生殖行為和基因庫可能會發(fā)生截然不同的結(jié)局。

楊山牡丹花部綜合征中雄性健壯程度與花冠碩大是同步進化的(如圖2所示)。伊犁郁金香花的雌雄蕊長度與花瓣長大小間存在正相關(guān)性，而雌雄蕊空間接近程度與花瓣大小間呈負相關(guān)性(艾沙江·阿不都沙拉木，2013)。滇牡丹同一植株上1個～兩個花朵簇生或互生1年生枝葉腋，少數(shù)3個花朵互生，3 a生以上植株在合適環(huán)境條件下均可正常開花，萌孽植株次年便可開花結(jié)實(李奎等，2013)。四川牡丹花托為碗形，中部略突;苞片為綠色，披針形、葉狀或者枝條狀，數(shù)目3枚～5枚;萼片綠色，離生萼片，3枚～5枚;卵圓形或匙形，先端急尖;花冠輻射狀，花被卷疊式為覆瓦狀?；ǘ渲睆?7 mm～188 mm，花瓣長41 mm～87 mm，寬34 mm～57 mm;花瓣數(shù)量8枚～12枚，顏色為白色、淡紫色或深紅色;花絲長6.9 mm～9.8 mm，花藥長4.4 mm～7.7 mm(駱勁濤，2013)。大花冠、大花瓣、多雄蕊是芍藥屬牡丹組革質(zhì)花盤亞組植物的普遍特征(如表1所示)，肉質(zhì)花盤亞組的滇牡丹則呈現(xiàn)小花特點，但其花粉結(jié)塊，低胚珠大種子，偏離了傳統(tǒng)牡丹的演化方向。在自然授粉條件下，伊犁郁金香的結(jié)籽率與花大小間存在正相關(guān)性，在隔離昆蟲而自主自花授粉時，則結(jié)籽率與花大小間存在負相關(guān)性(艾沙江·阿不都沙拉木，2013);獨尾草繁殖對策研究也表明，結(jié)實率與花展示大小呈正相關(guān)(陸婷，2010)，暗示花大小對蟲媒傳粉和適合度具有決定性促進作用。牡丹大花展示可能是牡丹進化穩(wěn)定維持的關(guān)鍵因素。

圖2 楊山牡丹成都栽培基地花冠大小與雌雄蕊群大小同步發(fā)展現(xiàn)象

四川牡丹雌蕊為離生雌蕊，心皮兩枚～6枚(駱勁濤，2013)。陽山牡丹成都栽培時，心皮5.58個(浮動在4個～9個之間)，雄蕊數(shù)232枚(浮動在86枚～382枚之間)，平均一個心皮擁有39.6枚花藥，胚珠數(shù)58.34枚，單子房胚珠數(shù)10.5(未發(fā)表數(shù)據(jù))。高山植物伊犁郁金香，其花雌雄器官獲得資源比例隨著花的增大更偏向于雌性方向，存在著大小依賴的性分配特點(艾沙江·阿不都沙拉木，2013)。四川牡丹花朵沒有蜜腺但具有強烈的氣味，且氣味隨著花朵的開放會發(fā)生改變(駱勁濤，2013)，傳粉者報酬缺乏，只有花粉回報，并不具有晚期被子植物的花蜜結(jié)構(gòu)，對傳粉者吸引力實際上是相當不足的。根據(jù)取樣滇牡丹花藥，得到的P/O值為(6 124～9 713):1(李奎等，2013)。Schlising(1976)還對P.califomica的花粉和胚珠數(shù)目進行了統(tǒng)計，花粉對胚珠的比列為46 735∶1～76 133∶1，花粉數(shù)目高于胚珠數(shù)目5個數(shù)量級。四川牡丹的P/O指數(shù)的試驗結(jié)果無法用于判定，原因是P/O值超越了Cruden總結(jié)的判定范圍(駱勁濤，2013)。而超量的花粉可能發(fā)揮了誘物和陷阱的作用，對傳粉者趨近吸引作用顯著。傳粉者不穩(wěn)定環(huán)境中，可能大花和長壽命是同步演化的，如高山地區(qū)五花草甸現(xiàn)象(青海植物志)，而野生牡丹高山林隙林緣，碩大顯著的花部結(jié)構(gòu)與花持續(xù)期可能發(fā)揮了進化增益的作用。這種大花花綜合征，高吸引與高回報，也是牡丹屬植物穩(wěn)定進化的重要保證，是油用培育結(jié)實增產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。

楊山牡丹成都栽培時，在個體地徑在0.67cm～1.04 cm之間，個體枝干長度在6 cm～19 cm之間，花枝枝徑0.43 cm～0.8 cm之間，個體冠幅在26×17 cm～50×55 cm，個體高度在23 cm～43 cm之間，能達到生殖個體大小的閾值，其年齡在3 a生，即第3年就能發(fā)生身體構(gòu)建營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變。但從比重看，楊山牡丹第3年時，絕大多數(shù)依然達不到這種閾值，可能第4年生是楊山牡丹普遍達到生殖閾值的生殖年齡。這種生殖大小和年齡是楊山牡丹種子幼苗建成節(jié)律相適應(yīng)的，如第1年為生根期，地上部分1 cm～2 cm;第2年為枝干高生長期6 cm～16 cm以下長度的高生長;第3年為高徑生長，這種高徑同步加速生長則利于富余生殖器官的建成(費世民等，未發(fā)表資料)，即步入開花結(jié)實的器官建成生活史。

2 油用牡丹的傳粉過程

油用牡丹結(jié)實率結(jié)籽率問題涉及到傳粉者活動效率，眾多研究證實，自然授粉結(jié)實率低于人工補充授粉，表明滇牡丹自然狀態(tài)下的昆蟲傳粉很可能不能完全滿足柱頭接收花粉的要求(李奎等，2013)，傳粉者限制在滇牡丹中是存在。由于受到諸多因素的影響，即使是穩(wěn)定的傳粉者集團，往往在這些因素作用下，可能也呈現(xiàn)不穩(wěn)定傳粉的情形。影響牡丹傳粉的因素主要有生境內(nèi)訪花昆蟲種類和數(shù)量、天氣條件、同花期植物種類和數(shù)量等(李奎等，2013)。天氣狀況影響花展示大小和昆蟲訪問頻率，從而也對獨尾草結(jié)實率產(chǎn)生影響(陸婷，2010)。觀測表明，矮牡丹在11點～14點這段時間內(nèi)，蜂類拜訪的次數(shù)最多，東坡或東北坡居群，14點以后基本沒有陽光直射到矮牡丹花上，蜂類停止在花中活動;蜂類在矮牡丹花中活動頻率受天氣影響較大，陰天或雨天它們很少在花中活動(羅毅波等，1998)。陰雨天對滇牡丹傳粉的影響是巨大的，氣溫下降，昆蟲很少在花間活動，花粉隨雨水散落，光照不足影響蜜液的分泌量，很多花朵在授粉最佳時期不能成功授粉，造成自然條件下結(jié)實率的下降(李奎等，2013)。芍藥屬牡丹組均無蜜腺，可以認為昆蟲主要在矮牡丹花中采集或采食花粉，而不是蜜液(羅毅波等，1998)。同花期植物對其中某一種植物傳粉昆蟲傳粉效率的影響有兩個不同的方面:一是同花期植物種類越多、數(shù)量越大，吸引到群落來的傳粉昆蟲的種類就越多、數(shù)量也越大，每一種植物被采訪的機會增加;二是同花期植物對某種植物上傳粉昆蟲的競爭，影響到傳粉昆蟲對這種植物的采訪頻率，進而影響到傳粉效率。芍藥伴生蜜源植物野嬰粟(Papauer nudicaule)、山丹(Lilium purmilum)、小黃花菜(Hemerocallis minor)、山刺玫(Rusadavurica)等還接收芍藥傳粉者［大淡脈隧蜂(Lasioglossum sp.)、芫菁、金龜子和天牛類)］的訪問，同花期植物的競爭也是導(dǎo)致芍藥居群間結(jié)實率不同的原因之一(紅雨等，2006)。與矮牡丹伴生的許多植物花期和矮牡丹相同，如紅柄白鵑梅、搜疏、紫繭、石竹、山蘿花等，花能分泌出各種蜜液，吸引一些具吸器的蜂類，如中國四條蜂Tetravalonia chinensis、金蹌條蜂 Anthophora fulvitarsa、帶黃胡蜂 Vespula shidai和紅光熊蜂 Bombus ignitus。這些蜂類經(jīng)常在矮牡丹花朵附近飛行，但極少在其中活動，紅光熊蜂個體較大，進出矮牡丹花時速度快，對花的振動也較大，或許對矮牡丹的傳粉有所幫助，但這種幫助只有利于自花授粉(羅毅波等，1998)。

四川牡丹的傳粉昆蟲的有小青花金龜、跳甲、長尾管蚜蠅、大灰食蚜蠅、阿壩蜜蜂、切葉蜂和隧蜂，其中數(shù)量最多的是鞘翅目的小青花金龜和跳甲(駱勁濤，2013)。Paeonia broteroi傳粉者集團主要為Andrena spp.(地蜂)、Apis mellifera(意蜂)、Bomhus ter-restris(熊蜂)、Halictidae(遂蜂科)、Formicidae(蟻科)、Other Hymenoptera(膜翅目)、Coleoptera(鞘翅目甲蟲類)，以及其他類群(Alfonso，2002)。通過昆蟲標本的收集和鑒定認為，滇牡丹花間活動最多的昆蟲為蜂類，主要為中華蜜蜂(Apis(Sigmatapis)cerana cerana)和無斑寬痣蜂(Macropis(Sinomacropis)immaculata)(李奎等，2013)。矮牡丹傳粉昆蟲觀察和鑒定結(jié)果為，天皇地蜂(Andrenam ikado Strandet yasumatsu)、星地蜂(A.stellaria Hrashima)、地蜂(Andrenam sp.)、上海淡隧蜂Lasioglossum simplicior Cockerell、淡脈隧蜂 Lasioglossum sp.，還有數(shù)量較多的斑駝彎腿金龜Hybovalgusbioculatus、長毛花金龜Cetoniam agnifica，4種甲蟲，3種體型較大，長15 mm～20mm，1種體型較小，長3 mm～5 mm(羅毅波等，1998)。Schlising(1961)在P.califomica花中收集到17種蜂;Schlising(1976)也觀察認為，蜂類是P.califomica的主要傳粉媒介，僅觀察到一種小甲蟲，身體長3 mm～5 mm。Proctor＆Yeo(1979)也提到Anthophora acerovum在芍藥屬Paeonia spp.的花中采集花粉，以及Paeonia delavay的花中可散發(fā)出一種似山楂香的氣味吸引甲蟲。Yakovlev＆Yoffe(1957)認為 P.anomala，P.moutan，P.suffruticosa，P.wittm annipana等種類的花中有許多甲蟲、螞蟻和其它昆蟲活動。

1916年，Diels提出原始被子植物是由甲蟲類傳粉的，這一學(xué)說得到Takhtajan，Gottsberger等許多人的支持，也受到Bemhard＆Thien(1987)的異議。觀察發(fā)現(xiàn)，甲蟲、金龜子、天牛等將牡丹是花的啃食者、交配場所、休息居所，在矮牡丹的傳粉媒介中，大體型甲蟲應(yīng)是一種不可靠的傳粉者(羅毅波等，1998)。Semp1e在1974年也報道過Poper的花粉粒對甲蟲附著能力很差;Bemhard＆Thien(1987)認為甲蟲不一定都是傳粉者。芍藥科牡丹組為基部原始被子植物，其傳粉者集團具有混合性和過渡性，反映了低效傳粉者集團(甲蟲、金龜子、天牛)向高效傳粉者集團(蜂類)轉(zhuǎn)變的混合特征，反映了芍藥牡丹組進化的基部性和過渡性，以及與傳粉者的協(xié)同進化特性。牡丹傳粉者集團復(fù)雜性也為油用牡丹高效授粉昆蟲選擇提供了豐富的資源。往往自然條件下，傳粉者行為遲鈍，兼性訪問較多，而轉(zhuǎn)化者少，如甲蟲取食花瓣、熊蜂取食另種花蜜，牡丹缺乏花蜜，花粉作為訪花報酬，具有原始性，與昆蟲傳粉者的協(xié)同適應(yīng)性高效性花部綜合征尚未得到穩(wěn)定進化，可能整體上為低效結(jié)實者。牡丹組植物其野生生境本身為高山環(huán)境，且，為林緣、林下，蜂類稀少，相當不穩(wěn)定，可能種類之外，更為重要的是傳粉者的絕對數(shù)量，訪問頻次對傳粉效率具有直接的評價作用。芍藥野生居群主要的傳粉昆蟲為芫菁、金龜子和天牛，高傳粉效率的傳粉昆蟲大淡脈隧蜂數(shù)量不到主要傳粉昆蟲的1/10，明顯低于農(nóng)校人工居群，而其主要為效率高的意大利蜜蜂(Apis meldiera Linnaeua)，且，其數(shù)量占絕對優(yōu)勢(紅雨等，2004)。

在人工栽培種群中，野生牡丹訪花昆蟲均能觀察到，如甲蟲、金龜子、熊蜂、中華蜜蜂、螞蟻、蝴蝶等，但受到成都平原規(guī)模化油菜花蜜源伴生植物的影響，其大量的意大利蜜蜂也成為楊山牡丹的訪問者，沒有發(fā)生低頻率的競爭作用，而成為高頻率的促進作用。記錄54.5 h，熊蜂和意蜂相對訪花頻率分別為0.0115次·min-1、1.8553次·min-1(訪問次數(shù)/記錄時間)，后者為前者的160.89倍;其訪花特點為盜粉行為，在花蕾剛剛露瓣而花瓣松弛，存在縫隙時，訪問油菜的意蜂直接鉆入花內(nèi)，在花藥尚未散粉，就將花粉取食一空，散粉期基本上為盜粉期，為1.02 d±0.58 d，而在隔離傳粉者時，散粉期為11.13 d±5.27 d，這種盜粉行為一則沒有為自花授粉服務(wù)，二則沒有為異花授粉服務(wù)。意蜂訪問存在幾種類型，第1種為采集花粉，第2種為趨近行為，第3種為花瓣吸食，第四種為花瓣上清潔身體，其接觸柱頭的方式為下部采粉觸碰或四周上下貼附，意蜂速度低，采粉專業(yè)，而熊蜂則飛行速度快，迅速觸碰花粉而離開，并沒有看到熊蜂專業(yè)采集牡丹花粉的現(xiàn)象，可能尋覓花蜜是主要訪花目的。楊山牡丹這種因為伴生植物的傳粉者而富集傳粉者現(xiàn)象，不是傳統(tǒng)的競爭行為，而在生活史中為促進行為;楊山牡丹因意蜂盜粉行為而產(chǎn)生過度花粉無效輸出的現(xiàn)象，即過度采粉，沒有在柱頭可受性、花粉活力最高的時期，進行最為高效的采粉輸出，而是在花藥柱頭均為張開時進行強度收集花粉，每分鐘1.8533次，且，停留時間相對較長，尤其是在9點～12點左右，為高頻訪花時段，訪花頻率在2.19次·min-1～2.57次·min-1，其余觀測時段則普遍低于0.895次·min-1(圖3)。

過度訪花，從檢測看，自然傳粉條件下結(jié)籽率為15%，在去除花藥時結(jié)籽率依然為15%。這表明，野外環(huán)境下，基本上均為異花授粉(可能有單株同化受精的存在可能)。人工輔助雜交授粉與隔離傳粉者的自然授粉條件下，結(jié)籽率分別為19%和19%(溫室內(nèi)無訪花、無搖動)。過度訪花和無訪花相比，過度訪花可能一定程度上降低了結(jié)籽率，而無訪花一定程度上也未能獲得很高的結(jié)籽率，二者都較低，但表明，適度訪花對楊山牡丹結(jié)籽率提高是必要的。觀察發(fā)現(xiàn)，意蜂密集訪花，在花粉初級呈現(xiàn)期2 h內(nèi)盜粉殆盡，而剩余則低頻率回訪搜索(包括熊蜂)，故，不利于多頻次接收花粉輸入而提高授粉量。適度控制蜂群規(guī)模，而延遲訪花歷期，盡可能次級花粉呈現(xiàn)時訪問，能增進花粉柱頭活力最優(yōu)的吻合性，提高傳粉效率，必要時增進延遲自交，增強授粉保障性。

圖3 楊山牡丹訪花頻率的時間格局

3 油用牡丹的花粉柱頭活性特征

訪花昆蟲的采訪高峰與花粉活力、柱頭可授期三者完全重疊，異花受精的成功率就很高(欽俊德，1987)。芍藥露色期較長，1周左右;松雷一大蕾一開放的過程需要1 d～2 d，個體之間差異明顯，部分花朵從松蕾到開放只需12 h;盛花期4 d～6 d;盛開的花朵每天16:30左右開始出現(xiàn)閉合的趨勢，花瓣合攏;花藥在開放第1 d時陸續(xù)開裂散粉，但是也有少部分個體在花未完全開放即大蕾期就已經(jīng)散粉(賀丹等，2014)。滇牡丹在花瓣打開后由內(nèi)輪到外輪逐漸散粉，花瓣打開前1 d至打開后3 d授粉成果率均較高，直到柱頭變暗硬化，散粉仍在持續(xù)，可認為具有雌蕊先熟的特性，結(jié)合套袋試驗的結(jié)果，可認為滇牡丹也應(yīng)屬于異花授粉植物(李奎等，2013)。對芍藥花粉活力和柱頭最佳可授期的研究可知，同一朵花的柱頭可授期和花粉活力較強期重疊較長(約為3 d)，芍藥的最佳授粉期在開花后4h左右(紅雨等，2003)，這與芍藥的主要傳粉種昆蟲的活動節(jié)律同步(紅雨等，2004)，所以保證了其異花授粉的成功率(紅雨等，2006)。

四川牡丹單花散粉的花粉活性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，而摘下插在水中的試驗花朵則散出花粉的活性則呈現(xiàn)出不規(guī)律性;單個雄蕊散出花粉的活性同樣是先升后降，開花后1 d～2 d內(nèi)雄蕊開始散粉，在第3 d～4 d達到花粉活性最高值(駱勁濤，2013)。滇牡丹花粉在4℃條件下貯藏1 a后仍具有活力，常溫條件下存放10 d后仍有較高活力，利用貯藏了1 a的滇牡丹花粉對中原品種雜交時仍可結(jié)實(李奎等，2013)。

四川牡丹柱頭可授性，柱頭一般從開花第2 d～3d開始具有可授性，一直持續(xù)到開花第11 d;在6 d～8 d達到最大可授性，柱頭粘液分泌一般從第3 d～4 d開始，一直持續(xù)到開花第9 d(駱勁濤，2013)。對于滇牡丹的柱頭可授期，適時采集花粉直接對開花前2 d至開花后5 d的花朵進行授粉試驗，時間分別記錄為 -2 d，-1 d，0 d，1 d，2 d，3 d，4 d，5d，不同時期授粉花朵數(shù)為15～25，開花前1 d至開花后3 d結(jié)實率大于70%，開花后4d授粉結(jié)實率迅速下降，在柱頭變硬變暗之后失去接受花粉的能力(李奎等，2013)。牡丹典型的柱頭可授性如滇牡丹的研究結(jié)果，圖3引自原文，可見一斑。楊山牡丹盜粉行為發(fā)生在0 d前，距離花瓣綻放至少1 d，在花瓣漏出縫隙時，蜜蜂就強行進入而盜粉殆盡，其訪花行為與柱頭優(yōu)化的活性期明顯不符合，如滇牡丹柱頭可受性期為0 d～3 d(結(jié)實率為80%～90%)，盡管0 d以下也有40%～70%和3 d以外有30%～70%的結(jié)實率(如圖4所示)。

圖4 滇牡丹柱頭可授性曲線(引自李奎等，2013)

芍藥牡丹花粉育性與花粉環(huán)境溫度或花藥暴露時間有關(guān)，高溫干燥時花粉容易失活。新鮮花粉培養(yǎng)5 h～6 h萌發(fā)率趨于穩(wěn)定，儲藏花粉培養(yǎng)7 h～8 h萌發(fā)率趨于穩(wěn)定;低溫(-18℃)或超低溫(-75℃)條件均適宜牡丹花粉的儲藏，花粉的耐儲藏性依品種而異，‘鳳丹’花粉耐儲藏性最好，儲藏一年花粉萌發(fā)率為69.23%，‘島錦’、‘墨池金輝’花粉萌發(fā)率為20%～30%(董兆磊，2010)。在對P.californica的研究中，發(fā)現(xiàn)5%～90%的花粉不育(Walters，1942，1952，1956);在矮牡丹中不育花粉的比例為15.82%～54.97%(潘開玉等，1999);大花黃牡丹花粉育性高達96.17%(王士泉等，2012)，遠緣雜交種‘和諧’的花粉活力為4.1%(荊丹丹等，2011)，‘紅盤托金，和‘鳳丹’的活力花粉所占比例高達92.4%和91.2%，花粉平均萌發(fā)率最高時可達85.1%和88.0%，‘粉玉奴’活力花粉僅占40%～50%，‘粉玉奴’活力花粉僅占40%～50%，花粉萌發(fā)率僅有30%～50%，異常花粉數(shù)比例則高達50%～60%(宋春花，2011)。牡丹花粉胚珠比較高，盡管花粉育性很低，但從雌、雄配子數(shù)目及傳粉的效率等方面來看，矮牡丹和P.califomica的結(jié)實情況應(yīng)好于實際的結(jié)實情況。Schlising(1976)、Grant(1975)都認為P.califomica結(jié)實情況差的原因是由于其雜合基因型使得配子體生活力降低而造成的。

Schlising(1971)利用放射性碘標記表明甲蟲可攜帶花粉在不同植株花朵之間傳播。矮牡丹可能是雄蕊先熟的，但從蜂類的活動規(guī)律來看，特別是星地蜂在訪問矮牡丹花之前就可能攜帶有該種的花粉，并有時直接落在雄蕊群內(nèi)輪，再進入雌蕊群;認為異花授粉在自然狀態(tài)下是完全可能的，并認為矮牡丹應(yīng)屬異花授粉植物(羅毅波等，1998)。紅雨等(2004，2006)對內(nèi)蒙古高格斯臺罕烏拉自然保護區(qū)的芍藥P.lactiflora傳粉研究表明，認為P.lactiflora不存在無融合生殖，有微弱的自交性，無閉花授粉，是以昆蟲為媒介、異交為主要傳粉方式的物種。四川牡丹具有很強的異交能力(21.49%結(jié)籽率)、較弱的自交能力(7.13%結(jié)籽率)和極其微弱的無融合生殖能力(0.06%結(jié)籽率)，屬于混合交配系統(tǒng)，得到ISI=0.9和OCI指數(shù)結(jié)果為4的說明(駱勁濤，2013)。Grant(1975、1964)認為 P.califomica 是自花授粉為主的，并認為正是由于自花授粉才使得該種的雜合性不被自然選擇所淘汰;但Schilising(1976)認為該種是異花授粉植物，并且該種雌蕊先熟的特性更加強了其異花授粉的可能性。自然保護區(qū)的芍藥兩個野生居群的傳粉強度和傳粉效率小于農(nóng)校居群，兩個野生居群結(jié)籽率低于農(nóng)校居群(紅雨等，2006)，可能存在不同的傳粉機制，即傳粉強度高低而形成兩類適應(yīng)性交配系統(tǒng)，即低強度的自花維持和高強度的異花維持。楊山牡丹成都栽培時，溫室中隔離傳粉者與田間開放傳粉時，其均結(jié)實，但其傳粉機制截然不同，即溫室為自花授粉，而田間為異花授粉(這得到田間去雄穩(wěn)定結(jié)籽的證實)。‘鳳丹’為異花授粉植物，天然雜交及人工異株異花授粉結(jié)實率達到50%以上;同株異花及自花授粉結(jié)實率顯著下降，雌雄蕊異熟，顯著降低自交性;無花粉處理有微弱的結(jié)實性(董兆磊，2010)。

牡丹花粉呈現(xiàn)區(qū)分為初級呈現(xiàn)和次級呈現(xiàn)(陸婷，2010)，訪花發(fā)生的時間對花粉輸入輸出活力具有決定性作用，總體看，初級呈現(xiàn)時采粉可能會增進異花傳粉，次級花粉呈現(xiàn)時會增加自花授粉。芍藥屬牡丹組種類雌雄成熟時間存在些許左右，但雌性先熟暗示，初級呈現(xiàn)采粉促進了異花輸入，而次級呈現(xiàn)促進了自花花粉的觸碰。滇牡丹在開花前2d柱頭就有可受性，結(jié)實率可達到35%(李奎等，2013)。楊山牡丹成都栽培時，屬于初級呈現(xiàn)就采粉，而促進了異花傳粉，但并不是同一朵花的初級呈現(xiàn)增進了異花傳粉，而次級呈現(xiàn)則促進了自花傳粉，而是一朵花在傳粉媒介多時，則容易呈現(xiàn)盜粉行為，而初級呈現(xiàn)時傳粉，而媒介少時則容易呈現(xiàn)次級呈現(xiàn)時傳粉。以專業(yè)采集花粉為主的蜜蜂和以采集花蜜為主的熊蜂，構(gòu)成了牡丹訪花傳粉模式的分異點，而人工養(yǎng)蜂則訪花強度大而呈現(xiàn)初級呈現(xiàn)傳粉模式，而熊蜂則因為牡丹缺乏花蜜而呈現(xiàn)快速觸碰傳粉而呈現(xiàn)次級呈現(xiàn)傳粉模式，前者為異花傳粉促進模式而后者為自花傳粉促進模式。觀測表明，楊山牡丹花從初開到花粉敗落，意蜂訪問呈現(xiàn)劇烈遞減趨勢，而熊蜂訪花則呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，但熊蜂無法發(fā)生盜蜜行為，而意蜂能發(fā)生盜粉行為(如表2所示)，表明，楊山牡丹的意蜂訪問盜盡了花粉，而熊蜂訪問則無法履行了自花促進傳粉的作用，而在意蜂和熊蜂并存時，往往以意蜂傳粉效果為主，而熊蜂為主體時，如人工養(yǎng)蜂未涉及的野生居群為主體時，則可能次級花粉輸出傳粉模式能夠形成。楊山牡丹從初開花向衰落花，意蜂趨近頻率增加相當顯著，意味著采粉回報減少而花冠吸引力增加，熊蜂趨近頻率也呈現(xiàn)增加狀態(tài)，暗示匯報減少而趨而不訪增多。

花粉活力和柱頭可受性受到溫度、水分因素的影響，低溫時可能均呈現(xiàn)延長趨勢，而干燥時呈現(xiàn)衰退趨勢。此時，傳粉發(fā)生與花粉活力、柱頭可受性度吻合與否是傳粉模式分化的關(guān)鍵。牡丹不同程度的雌性先熟，意蜂(栽培)和熊蜂等(野生)主導(dǎo)的初級花粉、次級呈現(xiàn)傳粉特征，其柱頭可受性在開花前1 d和開花后3 d具有較高活性，新鮮花粉5 h～6 h或儲藏7 h～8 h活性較高，楊山牡丹實際觀察表明，初級呈現(xiàn)盜粉呈現(xiàn)異花傳粉模式，而次級呈現(xiàn)搜索訪花呈現(xiàn)自花傳粉模式，前者吻合性好，而后者吻合性差，則導(dǎo)致了自花傳粉的補充性地位。牡丹兼性自交發(fā)生延遲，為延遲自交，具有生殖保障作用，而專業(yè)采粉者不足而花蜜為主熊蜂傳粉系統(tǒng)主導(dǎo)的次級花粉呈現(xiàn)傳粉是延遲自交發(fā)生的主導(dǎo)條件，這種在楊山牡丹栽培條件下并不明顯，而溫室中控制試驗預(yù)計能達到次級呈現(xiàn)效果，僅僅停留在閉門閉戶早期，而門戶開放時，則意蜂涌入，則導(dǎo)致初級花粉呈現(xiàn)的傳粉模式，而延遲自交只能發(fā)生在1號溫室的隔絕傳粉者的等待傳粉者的群體，即發(fā)生了自動自交(也呈現(xiàn)延遲行為)，傳粉者不來而花藥貼近柱頭而發(fā)生了自花傳粉行為，此時，柱頭反卷曲可能是自交發(fā)生的根本保證和混合交配系統(tǒng)進化的保障性特征。扁蕾(段元文等，2007;楊霽琴，2013)、大翅霸王(李兵，2012)等延遲自交也是依靠柱頭-花藥的次級呈現(xiàn)趨近觸碰性，牡丹革質(zhì)花盤亞組反卷柱頭可能對次級呈現(xiàn)傳粉行為的自交性和異交性均具有鞏固性作用。分子檢測可能是牡丹交配系統(tǒng)定量化評價的必要條件，可能面臨發(fā)芽率問題的困擾，即代表性的足量的種子發(fā)芽率難保。

表2 楊山牡丹訪花和趨近頻率的初次級呈現(xiàn)特征

4 油用牡丹的育性特征

油用牡丹結(jié)籽率結(jié)實率低可能與合子前花粉萌發(fā)到受精卵形成的配子體選擇有關(guān)，往往從花粉阻塞到花粉管分枝、通道阻塞等，均形成了精子細胞釋放失效的環(huán)節(jié)。被子植物雙受精過程包括花粉在柱頭上萌發(fā)、花粉管沿花柱生長、精細胞釋放、精卵結(jié)合等一系列復(fù)雜的過程(徐恒平等，1995)，花粉與柱頭、花粉管與花柱及雌雄配子之間3個層次中任何一個層面的不親和都會降低受精率(胡適宜，2005)，進而影響結(jié)實結(jié)籽率。正常的牡丹、芍藥雙受精過程中，花粉管在授粉后2 h～3 h內(nèi)便可進人胚珠(李嘉壓，1999)?！哮P羽’、‘紅盤托金，的雜交組合在雜交套袋狀態(tài)下，授粉后72 h可觀察到少數(shù)花粉管進入胚珠;開放狀態(tài)下，進入胚珠花粉管數(shù)量增加(宋春花，2011)。

芍藥屬包括牡丹在內(nèi)的交配系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)，自然結(jié)實率在58.5%～89%之間，結(jié)籽率在5.85%～28.6%之間，相對較低;交配系統(tǒng)研究也表明，芍藥屬包括牡丹均為自交授粉和雜交授粉均能結(jié)實，即自交親和而異花傳粉的繁育系統(tǒng)特征(如表3所示)。結(jié)籽率結(jié)實率低可能除了上述的傳粉過程和花粉柱頭活力因素外，可能還受到花粉管伸長、合子形成的過程，生殖過程也包含了不同親緣關(guān)系配子體結(jié)合力或育性的問題(屬于合子前因素)，甚至包含了胚胎發(fā)育因素(屬于合子后因素)。受精前障礙主要表現(xiàn)為:①花粉管不能在柱頭上砧附萌發(fā);②花粉管雖然能在柱頭上萌發(fā)但是不能進入花柱;③花粉管雖然能進入花柱，但因為花粉管的生長異常而不能進入胚珠(李辛雷等，2008)。花粉管異常又包括:花粉管內(nèi)部和尖端沉積胼胝質(zhì)塞;花粉管尖端膨大成節(jié)狀或球狀;花粉管分枝等現(xiàn)象(宋春花，2011)。

人工授粉后‘鳳丹白’花粉能夠在芍藥柱頭上正常萌發(fā)，但是達到最大萌發(fā)量的時間比離體培養(yǎng)所用的時間長，部分花粉管能夠伸入柱頭，最遠可伸人到花柱1/2處，未見花粉管穿過花柱進入子房，完成受精。花粉萌發(fā)和花粉管伸長受到了一些阻礙，具體表現(xiàn)為授粉8 h后觀察到有花粉豁附到柱頭，少數(shù)花粉萌發(fā)，花粉管伸長;授粉16 h后花粉萌發(fā)個數(shù)明顯增加，花粉管繼續(xù)伸長，但未伸人柱頭，柱頭乳突細胞產(chǎn)生胼胝質(zhì)反應(yīng);授粉24h后花粉萌發(fā)量達到最高。但是花粉管存在不同形式的畸形，尖端異常膨大，有的花粉管在柱頭表面出現(xiàn)纏繞、扭曲、腫脹、結(jié)合、分枝等現(xiàn)象，并有部分花粉管伸長遲緩;授粉48 h后，觀察到有少量花粉進人柱頭，花粉管成束狀向花柱延伸，柱頭上積累的胼胝質(zhì)成散點狀分布;授粉72 h～96 h，萌發(fā)的花粉數(shù)逐漸減少，胼胝質(zhì)積累持續(xù)增加(賀丹等，2014)。

母本‘粉玉奴’花朵柱頭在花開放第2 d開始分泌黏液，隨著時間增加，黏液分泌量逐漸增多，但是第2 d～3 d個體差異較大，第5 d黏液分泌量達到最大，隨后逐漸減少，第7 d柱頭部分個體有黏液分泌，第8d的柱頭沒有觀察到黏液(賀丹等，2014)。柱頭濕潤狀態(tài)，野生芍藥可從開花第1 d保持到第5天、栽培單瓣花芍藥可從開花第1 d～2 d保持到第6 d，重瓣花芍藥有個體差異(紅雨等，2006)?；ǚ勐涞街^上隨即萌發(fā)，雙受精過程發(fā)生在授粉后4 h～48 h，主要集中在授粉后10h前后。‘鳳丹’的受精方式為珠孔受精。精卵融合與精細胞和極核的融合幾乎同時完成，以雌、雄性核仁完全融合作為雙受精結(jié)束的標志，屬于有絲分裂前配子融合類型(董兆磊，2010)。對組間雜種(以伊藤雜種為材料)的育性進行觀察研究發(fā)現(xiàn)，其花期柱頭分泌粘液速度快，集中在開花后2 h～3 h，胚珠在開花后第4 h左右開始萎縮，10 h左右完全敗育;珠被退化早，胚囊發(fā)育遲緩，開花后10 h左右才能到達珠孔端。珠心和珠被發(fā)育的高度不協(xié)調(diào)，可能是導(dǎo)致胚珠敗育、雜交不結(jié)實的重要原因(王越嵐，2009)。

遠緣雜交的成功依賴于植物傳粉受精過程中每一個環(huán)節(jié)，從花粉粒的附著、萌發(fā)，花粉管的生長，雙受精的完成，到合子、胚乳的發(fā)育等，其中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生障礙，都會直接導(dǎo)致雜交的失敗。因此，授粉前親本花粉育性、雌蕊發(fā)育狀況，授粉后花粉在柱頭萌發(fā)及花粉管生長情況，對雜交結(jié)實率有很大的影響(賀丹等，2014)。牡丹雜交父母本遺傳距離越大，其結(jié)實率影響的主導(dǎo)性不同，種間結(jié)種率高低受母本育性的影響較大，親和性的影響較小;組內(nèi)(亞組間)遠緣雜交的平均結(jié)種率受母本育性和親本親和性共同影響其結(jié)種率;組間遠緣雜交的結(jié)種率高低的主要受親本親和性大小的影響(王越嵐，2009)。不同雜交類型間，雜交親和性各不相同，亞組內(nèi)近緣種間雜交親和性高，平均結(jié)較高為18.70?！ざ?1，并在母本個體差異較小時，父本花型與雜交結(jié)種率有較大的相關(guān)性;亞組間遠緣雜交的平均結(jié)種率明顯比組內(nèi)近緣種間雜交的低，為1.83?！ざ?2，說明該類型雜交在一定程度上不親和，選擇親和性較高的親本雜交組合是提高雜交結(jié)實率的有效途徑;組間遠緣雜交的親和性極低，平均結(jié)種率極僅為0.52?！ざ?2，尋找親和性較高的組間遠緣雜交組合以及育性較強親本資源是突破這類型雜交的重點(肖佳佳，2010)?！P丹’與日本牡丹雜交結(jié)實率較高，江南品種次之，與美國黃牡丹雜交種雜交結(jié)實率極低，敗育現(xiàn)象嚴重(董兆磊，2010)。

牡丹與芍藥遠緣雜交表現(xiàn)出嚴重的不親和性，授粉579朵，結(jié)果數(shù)30獲得種子49粒，結(jié)果率5.2%。在開花期標記300個芍藥花朵，果熟期統(tǒng)計標記花朵的結(jié)果數(shù)為228，芍藥的自然結(jié)實率為76%(賀丹等，2014)。綜合幾種雜交細胞學(xué)研究結(jié)論，牡丹雜交不親和的細胞學(xué)機理主要有:父本的敗育;柱頭對花粉的主動識別作用導(dǎo)致受精過程障礙;胚乳發(fā)育異常導(dǎo)致了胚胎的敗育(宋春花，2011)，如表3所示。

表3 幾種牡丹雜交親和性的細胞學(xué)解釋(宋春花，2011)

國外已培育出了不少牡丹與芍藥組間雜種，但均高度不育，雄蕊常呈花絲狀，花藥無花粉或少量花粉。遠緣雜交種‘和諧’的花粉活力為4.1%，說明‘和諧’雄性有一定的育性(荊丹丹等，2011)，但‘和諧’作母本與牡丹、芍藥雜交不親和。牡丹芍藥沒有無融合生殖現(xiàn)象，居群內(nèi)交配成油用牡丹基地的基本傳粉行為。李守麗等(2006)對大百合與百合屬間雜交授粉后花粉管的行為進行了觀察，百合的花粉萌發(fā)與花粉管的伸長速度相對于自交滯后，個別花粉管出現(xiàn)末端分叉、膨大或變細或中間部分折疊，花粉管內(nèi)臍眠質(zhì)不規(guī)則的大量沉積，這些識別反應(yīng)導(dǎo)致結(jié)實率低。因此，受精前障礙是遠緣雜交結(jié)實率低的重要原因，授粉后花粉管正常生長并穿過柱頭是牡丹芍藥遠緣雜交較高結(jié)實率的重要保障。種類近緣雜交利于提高結(jié)實率結(jié)籽率，而最為親緣的自花傳粉可能也具有較高的結(jié)實潛能，楊山牡丹栽培觀察表明，在存在花粉收集傳粉者情形下，花粉很難正常呈現(xiàn)，盜粉行為顯著而雖然牡丹P/O相當大，花粉量相當大，但依然呈現(xiàn)花粉限制或傳粉者限制，盡管訪花頻率相當高，花粉輸出相當顯著。在野生和人工栽培居群中，芍藥牡丹群落存在兩大系統(tǒng)，一個是捕食者集團，昆蟲同資源種團(guide);一個是受精者集團，牡丹芍藥及其同花期伴生的植物蜜源粉源植物，二者是相互獨立而相互作用的和諧系統(tǒng)，構(gòu)成了芍藥牡丹的傳粉系統(tǒng)(包括花和傳粉者)。牡丹與伴生植物傳粉者具有競爭作用(羅毅波等，1998;紅雨等，2006)，也有促進作用，如油菜采粉者意蜂與楊山牡丹異花傳粉保障。合理控制人工養(yǎng)蜂的規(guī)模，改過度采粉為輕度采粉，則可能芍藥牡丹結(jié)實結(jié)籽會發(fā)揮近緣交配的作用，提高最可靠育性的量和質(zhì)，進而提高牡丹芍藥的結(jié)實結(jié)籽率(表4)。

表4 芍藥屬(包含牡丹組)植物的結(jié)實率和結(jié)籽率育性檢測控制試驗結(jié)果

5 油用牡丹受精卵的發(fā)育命運

受精卵不總是全部發(fā)育為完整的我胚胎，解剖芍藥牡丹果實，總是存在不同大小的敗育胚胎，這些胚胎是在受精卵發(fā)育為成熟種子的歷程中逐漸敗育的，構(gòu)成了牡丹芍藥結(jié)籽率的合子后選擇機制。楊山牡丹果莢解剖時發(fā)現(xiàn)，在受精卵發(fā)育為種子途中，存在敗育遺跡，也存在成熟種子;還存在一種情況，即無完好種子，而僅有敗育胚胎，但果莢也能正常發(fā)育，暗示，受精卵發(fā)育是啟動果實發(fā)育的關(guān)鍵，在沒有受精時，果莢能假膨大，但無法持續(xù)發(fā)育。不同類型處理的楊山牡丹敗育率在5.04%～8.32%之間(如表5所示)，也存在諸多因素促使胚胎不能正常發(fā)育。

胚胎發(fā)育的啟動標志如何從花部綜合征上進行度量?一些研究發(fā)現(xiàn)，在雙受精成功后則胚胎發(fā)育啟動，花部營養(yǎng)向子房集中，花冠缺乏維持有機物質(zhì)和能量供應(yīng)，則花瓣逐漸脫落，或者全然閉合，不再重復(fù)性或適應(yīng)性的開閉運動。楊山牡丹花果發(fā)育觀察中，發(fā)現(xiàn)在傳粉發(fā)生后即發(fā)生花瓣脫落，而溫室中傳粉發(fā)生較慢，則花粉散落較晚，二者從露蕊開始，散粉至開始落瓣，溫室經(jīng)歷5.326 d，半開放溫室落瓣經(jīng)歷6.036 d，田間經(jīng)歷4.579 d，表明進入受精后合子發(fā)育為胚胎，進而建成種子的過程。故，種子發(fā)育啟動則從芍藥牡丹落瓣為標志較為適宜。經(jīng)過計算，楊山牡丹種子發(fā)育完整時間為120 d～130 d，在成都新都基地，基本從3月中旬、下旬開始到當年7月中旬、下旬結(jié)束。

表5 不同試驗處理楊山牡丹的敗育率

關(guān)于 P.californica，Walter(1962)認為，每個胚珠中有30個～40個大孢子母細胞可進行減數(shù)分裂，受精時，每個胚珠中有1個～4個大配子體;Cane et al(1961)以及Walter(1962)還發(fā)現(xiàn)每個胚珠中可具幾個前胚或胚，因而每個發(fā)育的胚珠中就具補償合子或胚生活力較低的能力;Walter(1962)甚至還討論了這些配子體或幼胚之間發(fā)生競爭的可能性。從 Caneetal(1961)及Walter(1962)等人的工作看，在P.californica中每個胚珠都應(yīng)該是可育的，盡管他們并沒有進行這方面的統(tǒng)計。

在牡丹芍藥受精的卵均未發(fā)育為成熟胚胎時，‘紫鳳羽’自然狀態(tài)和‘紫鳳羽’ב紅盤托金’雜交狀態(tài)下，其胚胎均發(fā)育正常，但因?qū)嶒灢牧舷拗莆茨苷业脚咛グl(fā)育從棒形胚到子葉型胚的全過程，胚乳發(fā)育形式為核型胚乳，經(jīng)歷游離核階段和細胞化階段，并在合點端發(fā)現(xiàn)胚乳吸器(宋春花，2011)。對組間雜種(以伊藤雜種為材料)的育性進行觀察研究發(fā)現(xiàn)，其花期柱頭分泌粘液速度快，集中在開花后2 d～3 d，胚珠在開花后第4 d左右開始萎縮，10 d左右完全敗育;珠被退化早，胚囊發(fā)育遲緩，開花后10 d左右才能到達珠孔端。珠心和珠被發(fā)育的高度不協(xié)調(diào)，可能是導(dǎo)致胚珠敗育、雜交不結(jié)實的重要原因(王越嵐，2009)?！P丹’為核型胚乳，初生胚乳核不經(jīng)過休眠直接進入分裂階段，形成游離核胚乳，持續(xù)時間約為23 d，授粉后45 d胚乳完成細胞化，進入生長成熟階段，授粉后85 d胚乳發(fā)育成熟。合子休眠期為8 h～12 h，胚的發(fā)育略晚于胚乳的發(fā)育，但其細胞化時期與胚乳基本同步。胚的發(fā)育經(jīng)歷原胚階段、器官分化階段和生長成熟階段3個連續(xù)的發(fā)育時期。其中原胚階段的變化過程最為復(fù)雜，持續(xù)時間約為55 d，合子的分裂并不伴隨著細胞壁的產(chǎn)生，形成游離核原胚，游離核增值到一定數(shù)量即開始細胞化，細胞化原胚發(fā)育到一定階段即沿著球形胚-心形胚-魚雷胚-子葉胚的發(fā)育過程完成胚發(fā)育，授粉后125 d胚發(fā)育成熟(董兆磊，2010)?！哮P羽’、‘鳳丹’、‘粉玉奴，自然狀態(tài)下、以‘粉玉奴，為母本的兩個雜交組合雜交后，其胚胎均存在胚胎異解現(xiàn)象，敗育胚胎中，胚乳絮狀異解導(dǎo)致了胚敗育(宋春花，2011)。

楊山牡丹結(jié)籽率和敗育率呈現(xiàn)線性關(guān)系，在樣本數(shù)為137時，R2為0.094時能呈現(xiàn)顯著性(如圖5所示);楊山牡丹結(jié)籽數(shù)和敗育數(shù)也呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)相對很高，R2為0.4603。受精卵形成幼胚能否發(fā)育為成熟種子，可能與有機資源供應(yīng)有關(guān)，在有機資源充足時，發(fā)育概率較大，而在有機資源不足時，敗育概率較大。麻瘋樹木本糧油研究時，將母枝大小與無機立地兩者綜合起來，發(fā)現(xiàn)敗育率與結(jié)構(gòu)、資源制約有關(guān)，即結(jié)構(gòu)限制和立地資源限制時，胚胎敗育概率增加(費世民等，2011)。有機和無機營養(yǎng)合成運輸功能低下時，幼胚發(fā)育時種子大小和數(shù)量上同步調(diào)節(jié)，一則數(shù)量上減小，二則質(zhì)量降低，可能胚珠本身的異質(zhì)性對胚胎發(fā)育也產(chǎn)生分化，同時，優(yōu)先占位可能對敗育也能起到解釋作用。結(jié)籽率與敗育率同步增長，暗示，胞間呈現(xiàn)競爭作用，完好種子越多則敗育胚胎增加，這種胞間競爭也是胚胎發(fā)育與結(jié)構(gòu)資源因素相平衡的重要機制。從結(jié)籽率提高看，在存在胚胎敗育時，就不要考慮傳粉不足的問題，這是木本糧油高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)模式關(guān)注焦點的關(guān)鍵指標。油用牡丹考慮傳粉，是因為坐果率的問題，牡丹芍藥的坐果率徘徊在58.5%～89%之間，存在很大的提高余地，在坐果率達到95%以上時，則油用牡丹的傳粉制約問題就無須考慮了。上述數(shù)據(jù)是在栽培早期條件下獲得的，光溫水肥容和諧時可能呈現(xiàn)截然不同的坐果率和結(jié)籽率，能好于當前所有的試驗數(shù)據(jù)，也許結(jié)籽率和敗育率的同步增長關(guān)系會發(fā)生改變，則油用牡丹定向培育關(guān)注焦點問題也會改變。從楊山牡丹胚胎敗育看，傳粉問題和立地、結(jié)構(gòu)問題同樣重要，這種傳粉問題可能屬于類似于病蟲害管理一樣的，是定向培育的重要維度。具體措施，適度而禁止大規(guī)模人工養(yǎng)蜂，可能是一種提高授粉效率的方法，延長訪問期，花粉全悉高效利用但能保持3 d～54 d的訪問時期就能提高授粉。傳粉必須在結(jié)構(gòu)、資源保障基礎(chǔ)上考慮，否則多維制約猶如木桶原理，任何一個環(huán)節(jié)短板都會降低油用牡丹總體的培育實效。

“花多果少”、“胚珠多種子少”，是植物的普遍特征，也是生殖生態(tài)學(xué)上的重要假說，結(jié)實率和結(jié)籽率是度量二者的關(guān)鍵指標。牡丹種子一般呈橢圓形或卵狀球形，成熟時一黑色或黑褐色，一些結(jié)實率高的品種由于蓇葖果內(nèi)種子多互相擠壓而呈多面形(劉心民等，2005)，千粒重隨著品種而各異，一般觀賞牡丹千粒重為195 g～311g(楊輝等，2006)。研究發(fā)現(xiàn)，芍藥屬很多種類結(jié)籽結(jié)實率與產(chǎn)量普遍較低(羅毅波等，1998;;李奎等，2013;楊輝等，2006;周學(xué)剛等，2010;Schlising，1976;紅雨等，2006)。安徽原產(chǎn)的楊山牡丹引種到成都栽培時，當年結(jié)實率89%，結(jié)籽率15.39%，單果2.16粒，單莢9.45粒(n=100)。油用牡丹芍藥的高產(chǎn)促成結(jié)實和優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)，成為定向培育的基本要求。這里建立一種分析評價方法，以利于生產(chǎn)方法措施的制定，如依照等級配置要求來合理配置個體資源，而營養(yǎng)優(yōu)先配置，其次才是生殖配置，故，首先保證群體營養(yǎng)條件，如立地、光照、結(jié)構(gòu)、遺傳等，提高群體生產(chǎn)力，其次，考慮傳粉過程對坐果率的保證，盡可能將坐果率提高到95%以上。再次，考慮敗育率，在敗育率存在時，則表明可能存在結(jié)構(gòu)資源性制約因素，此時，將二者適當調(diào)節(jié)，提高有機資源對胚胎發(fā)育的保障，進而達到提高整體產(chǎn)量并保持連年優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的目的(費世民等，2013)，從花—果—種子轉(zhuǎn)化率上建立牡丹芍藥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)監(jiān)測屬性的長尺度多年分多立地的構(gòu)型和產(chǎn)量數(shù)據(jù)計量方法，這是木本糧油研究的重要思路。只有這樣才能運用本綜述集成的開花結(jié)實的花部綜合征、傳粉過程、花粉柱頭活性特征、育性特征，以及受精卵的發(fā)育命運等，來結(jié)實定向培育方法技術(shù)體系自身對牡丹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的內(nèi)在影響因素。

6 油用牡丹繁育系統(tǒng)綜述運用

牡丹傳統(tǒng)以來，作為花卉和藥用，具有廣泛的栽培基礎(chǔ)，長期以來形成了5大牡丹群。油用牡丹是21世紀以來的新事物，但牡丹天生低產(chǎn)，單產(chǎn)相當?shù)停?50 kg·hm-2～300 kg·hm-2是上限，其油品質(zhì)相當高，營養(yǎng)保健價值好，成為我國糧油安全新興產(chǎn)業(yè)的重要方向。芍藥屬植物均具有較高的花粉胚珠比，花碩大，高雄性投入可能與林緣早春開花吸引傳粉者而實現(xiàn)生殖保障有關(guān)。楊山牡丹引種到四川成都，測量觀測發(fā)現(xiàn)，其花雌雄蕊大小(雄蕊直徑、雌蕊高、花絲長、花藥長)與花冠大小呈現(xiàn)正增長關(guān)系，傳份昆蟲吸引力與雌雄適合度潛能具有正相關(guān)性?；ㄖΥ笮ù笮?、開花早晚具有作用。隔離傳粉者能延長開花歷期，增進雌雄適合度實現(xiàn)的時間期限，如油菜花盛開傳粉者數(shù)量頻度很大，則僅僅有1 d左右的開放時間，而花瓣脫落，花的雄性功能終止，雌性功能增加停止，而花粉萌發(fā)和受精則啟動了。壯枝利于早花早實，從觀察看，壯枝—大花也具有較高的雌雄適合度和結(jié)實潛在條件。

楊山牡丹具有顯著的初級花粉呈現(xiàn)，即在花瓣尚未展開時，花藥尚未開放時，為花藥呈現(xiàn)，但此時蜜蜂盜粉行為使得花粉散失殆盡，而在花瓣開放時，基本為無粉花藥;花粉自然散粉僅僅能發(fā)生在溫室條件下，溫室條件下隔離了傳份昆蟲，使得花粉能自然呈現(xiàn)，即通過花藥爆裂而花粉溢出，為次級花粉呈現(xiàn)。楊山牡丹獨特的盜粉行為，使得傳粉過程呈現(xiàn)畸形狀態(tài)，即牡丹的雄性投入，可能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作用明顯，而適合度作用次之，如保障蜂群食物供應(yīng)。這種傳粉效率的低下，使得芍藥牡丹可能存在一種悖論，即花粉異常豐富，而傳粉效率相當?shù)拖拢尸F(xiàn)花多果少種子更少的特點。牡丹獨特的散粉行為，可能對生活史具有深遠的影響，即降低了結(jié)實量而可能存在種子品質(zhì)或成苗能力相對較強的權(quán)衡現(xiàn)象，即時間權(quán)衡。這點在牡丹自身的種子繁殖特性得到驗證，即牡丹種子具有獨特的生活史二分現(xiàn)象，早期萌發(fā)成苗種子，即第一個春化作用發(fā)生后立即萌動，而存在土內(nèi)發(fā)育現(xiàn)象，即春化作用發(fā)生后，不立即出土萌動而是在土內(nèi)埋藏至秋冬，萌動生根，而來年出土。這種種子萌發(fā)的時間分工，可能表明其具有獨特的繁殖策略，即低產(chǎn)而萌發(fā)率相對較高。

圖5 楊山牡丹結(jié)籽數(shù)(率)和敗育數(shù)(率)的線性回歸分析

楊山牡丹，乃至芍藥屬的結(jié)實結(jié)籽的傳粉限制，不是花粉相對多少來定位的，而是結(jié)實率和結(jié)籽率，人工試驗表明，自然授粉和人工輔助授粉，在結(jié)實率和結(jié)籽率上存在些許差異，不構(gòu)成傳粉限制，但人工輔助授粉似乎提高了一些結(jié)實率和結(jié)籽率。而觀察資料，而不是芍藥屬多種試驗數(shù)據(jù)，更能證明傳粉限制，即楊山牡丹雌蕊多5枚，而結(jié)實率自身浮動在60%～90%，結(jié)籽率浮動在5.85%～28.60%，前者說明存在未授粉的雌蕊，存在傳粉限制，后者說明，存在大量未授粉的胚珠，存在傳粉限制。人工輔助授粉并未得到滿意的結(jié)實率和結(jié)籽率，這表明，充分授粉提高結(jié)實率和結(jié)籽率的潛力是有限的，暗示，試驗時可能存在其它的原因，如結(jié)構(gòu)制約、資源制約，以及遺傳制約，但傳粉限制是確定的，從未授粉的雌蕊和很低的結(jié)籽率得到直接的證明。初級花粉呈現(xiàn)時訪花頻度相當高，趨近頻度相對較低;次級花粉呈現(xiàn)時，花瓣脫落，則訪花頻率很低，趨近頻率相對很高。和傳統(tǒng)的花粉限制調(diào)節(jié)方法不同，楊山牡丹促成結(jié)實，調(diào)節(jié)花粉限制的方法則為，適度授粉，遏制初級花粉呈現(xiàn)時期的傳粉行為，而促進花粉次級呈現(xiàn)時期的傳粉行為，即芍藥屬牡丹組必須適度控制同花期伴生植物種類的訪花蜂群規(guī)模而不能短時超強度過度采粉。人工輔助授粉能幫助提高授粉效率，但從實踐中是無法完成的，需要在控制伴生油菜蜂群數(shù)量規(guī)模，才能保障牡丹花粉次級呈現(xiàn)，才能得到人工輔助授粉的花粉源，而控制伴生植物的蜂群而遏制盜粉行為，培育次級呈現(xiàn)花粉，為人工輔助授粉提供條件。自然條件下，很難得到花粉，都是盜粉行為惹的禍。

在育性上，依照隔離媒介而結(jié)實來判斷，則芍藥屬種類自交親和性存在，如楊山牡丹、白芍、滇牡丹等;也存在自交不親和，如矮牡丹、芍藥等。在育性上，依照人工自交輔助授粉來看，則矮牡丹、白芍、芍藥、滇牡丹等，均是自交親和的，而成都引種時楊山牡丹這組試驗缺乏，而溫室隔離媒介自然傳粉則清晰證明自交親和的。這種試驗測定數(shù)據(jù)可能缺乏多年多居群重復(fù)性，不能得到可靠的結(jié)論，綜述中刻意回避這個問題較為合適。從楊山牡丹實際來看，自交親和性是良好的，異花傳粉也是良好的，這組試驗為親自觀察結(jié)果，結(jié)論是可靠的，即楊山牡丹呈現(xiàn)自交親和而異花授粉存在混合交配現(xiàn)象，其他牡丹也試驗測定表明為這種交配的特性，如矮牡丹、白芍、芍藥、滇牡丹等(紅雨等，2006;李奎等，2013;羅毅波等，1998;周學(xué)剛等，2010)。北美植物Collinsia verna(春錦龍花)具有較低的訪花頻率，發(fā)現(xiàn)，該植物呈現(xiàn)自交親和與異花授粉的混合交配系統(tǒng)特性，在傳粉者媒介稀少時則為自動自花授粉(autonomous self-pollination)，自交率估算也表明，在野生環(huán)境下，傳粉者稀少而自交率增加(Susan Kalisz et al.，2004)。芍藥野生居群主要的傳粉昆蟲為芫菁、金龜子和天牛，高傳粉效率的傳粉昆蟲大淡脈隧蜂數(shù)量稀少，農(nóng)校人工居群的高效率的意大利蜜蜂數(shù)量占絕對優(yōu)勢(紅雨等，2004)。牡丹混合交配系統(tǒng)，在不穩(wěn)定傳粉環(huán)境中，可能存在自交和異交授粉的均衡問題;楊山牡丹溫室隔離昆蟲試驗也表明，露天栽培去雄自然授粉，結(jié)實率和結(jié)籽率基本上與露天自然授粉的結(jié)實率和結(jié)籽率相當(如結(jié)實率71.9%vs 89%、結(jié)籽率15.5%vs 15.4%)，暗示，蜂群密度大時，訪花頻率高時，異花授粉相對較為顯著，而溫室內(nèi)僅僅為自動自花授粉，呈現(xiàn)交配育性與傳粉環(huán)境高度依賴性，即楊山牡丹也呈現(xiàn)Collinsia verna的類似自動自交的生殖保障機制;從生物學(xué)看，楊山牡丹的反卷柱頭是實現(xiàn)自動自交的重要性狀。此時，專門探討育性或交配系統(tǒng)特點，從運用看，油用牡丹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，則絕對控制蜂群而自動自花授粉，可能是合適的，然后人工輔助授粉，或者借助輕度蜂群授粉而保障長時間授粉效率的提高。

花多果少的生殖生態(tài)學(xué)現(xiàn)象，表明，不但傳粉自身存在結(jié)實率的選擇敗育，結(jié)籽率也存在選擇敗育，使得受精卵形成后其命運也存在多向性，如結(jié)籽和敗育。楊山牡丹不同結(jié)籽處理的結(jié)籽敗育率浮動在5%～8%之間，自然結(jié)籽率15.4%，且，敗育率和結(jié)籽率呈現(xiàn)正相關(guān)，暗示，受精卵越多，結(jié)籽率越多，敗育率也越多，親屬同胞為競爭關(guān)系。受精前障礙，表現(xiàn)為萌發(fā)障礙、花粉管伸長障礙、精卵結(jié)合障礙，如存在花粉管內(nèi)部和尖端沉積胼胝質(zhì)塞;花粉管尖端膨大成節(jié)狀或球狀;花粉管分枝等現(xiàn)象(宋春花，2011)。受精后，受精卵發(fā)育受到胚珠自身的結(jié)構(gòu)特點(如母體營養(yǎng)供應(yīng)疏導(dǎo)能力)影響，還受到種子數(shù)量的權(quán)衡作用，即同胞競爭，種子數(shù)量大時這種同胞競爭作用較為明顯，表現(xiàn)為種子數(shù)量和敗育種子數(shù)量、結(jié)籽率和敗育率之間的正相關(guān)關(guān)系。簡單歸因于花粉因素是不合適的，大量研究，尤其是探究芍藥牡丹雜交育種、遠緣雜交育種時，結(jié)實率結(jié)籽率低的問題，做了大量的解剖學(xué)工作，為分析這一問題提供了素材(董兆磊，2010;宋春花，2011;李辛雷等，2008;賀丹等，2014)。受精后雌性適合度或命運則受到種子數(shù)量的顯著調(diào)節(jié)。

依照花粉柱頭最優(yōu)活性期，適當調(diào)整伴生植物訪花昆蟲的規(guī)模，將訪問強度控制在輕度上，而不過度在處級呈現(xiàn)花粉時期盜粉而短時間集中移走花粉，而使得花粉輸入的頻次和概率嚴重不足，進而制約受精卵的比重和胚胎形成的初期數(shù)量，即傳粉行為發(fā)生與最優(yōu)花粉柱頭活性相吻合?；ǚ刍盍椭^活力可能對受精卵數(shù)量質(zhì)量存在影響。芍藥牡丹花粉活力變異很大，從40%到90%均有，花粉育性相對較低，受環(huán)境因素影響較為明顯，如溫度?；ǚ刍盍栴}可能對結(jié)實率和結(jié)籽率產(chǎn)生解釋力。

開花傳粉受精以及受精卵發(fā)育等生活史過程，均與芍藥牡丹營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和無機資源環(huán)境緊密相關(guān)。無機資源立地調(diào)節(jié)要適宜于芍藥牡丹定向培育的需要，利于發(fā)揮該種質(zhì)最大的遺傳潛能。結(jié)構(gòu)控制要保障當年壯枝高產(chǎn)和可持續(xù)營養(yǎng)的適度均衡，這是坐果率提高到95%以上的關(guān)鍵。資源制約和結(jié)構(gòu)制約的優(yōu)化控制，能為敗育率的降低或結(jié)籽率敗育率正增長關(guān)系的平衡化或負化提供基礎(chǔ)條件。油用芍藥牡丹高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)需要運用和諧思想，使得定向培育各個維度均能得到生活史多環(huán)節(jié)的促成結(jié)實正貢獻，能服務(wù)于高油高產(chǎn)多抗，使得傳粉媒介行為與生物學(xué)最優(yōu)區(qū)間吻合，以充分發(fā)揮遺傳學(xué)因素，而達到高效優(yōu)質(zhì)可持續(xù)生態(tài)培育的目標。找尋生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并認識早期環(huán)節(jié)的決定性與晚期環(huán)節(jié)的包容性，只有不遺余力的鞏固好早期環(huán)節(jié)，才能為晚期環(huán)節(jié)或目標的實現(xiàn)創(chuàng)造條件，種子與來年種子產(chǎn)量是關(guān)鍵，而不僅僅涉及到當年高產(chǎn)，還有來年高產(chǎn)，存在顯著的時間權(quán)衡現(xiàn)象。這些需要在林油一體化基地建設(shè)中統(tǒng)籌兼顧。

油用牡丹是木本糧油功能的開發(fā)利用，是林木多功能的體現(xiàn)，是現(xiàn)代林業(yè)理論指導(dǎo)下的產(chǎn)物。油用牡丹主要是鳳丹，或楊山牡丹，即從傳統(tǒng)的藥用牡丹發(fā)展而來。牡丹生殖過程自身具有天生的低產(chǎn)性，本綜述僅僅是定性概括，有限的試驗數(shù)據(jù)中得到的結(jié)論，需要量化測定，來精確評估芍藥牡丹花卉藥用和食用多功能利用潛能。牡丹為花王，芍藥為花相，是我國傳統(tǒng)花卉中杰出者，在我國園林觀賞文化中具有突出地位，成為我國審美文化的重要構(gòu)成。牡丹多元食用功能的研究也為糧油產(chǎn)業(yè)功能建設(shè)提供了條件。

牡丹組為屬下單位，是芍藥屬的，芍藥科目前為單屬科，約30多種，分布于北溫帶，大部產(chǎn)亞洲，部分種類分布在歐洲南部和北美洲西部，其自身在繁育系統(tǒng)上存在地理、遺傳和生態(tài)聯(lián)系，人為干擾也存在重要的進化影響，其繁育系統(tǒng)量化測定需要在芍藥屬廣泛的背景下進行，才有價值，找尋這類基部被子植物的生殖特征，探究從裸子植物向被子植物過渡時的生殖生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，這種整體規(guī)律探究利于評價基于整體演化植物界的木本糧油產(chǎn)業(yè)化的潛力。芍藥屬生活型分化明顯，有大灌木、小灌木與草本，種類不多，在栽培利用和理論探索上均具有良好的材料特征。芍藥牡丹自古為名花，種質(zhì)材料收集工作完成很早，自然野生和人工栽培條件下繁育系統(tǒng)的變異及其理論解釋可能對綜合利用有利，純野生、栽培和集約化培育條件可探究人工培育的進化潛力。

芍藥牡丹理想生殖潛力的發(fā)掘，這種生殖潛力是結(jié)合野生、粗放栽培和長期馴化梯度條件下的繁育系統(tǒng)變異而探討的人工定向培育條件下生殖產(chǎn)量的閾限問題。這是該類花卉藥用植物作為糧油種質(zhì)資源開發(fā)利用中伴隨的一個重要問題，即在定向培育科技研究中自然潛力和人工潛力的問題，人工改良能力量化評估問題。自然開花結(jié)實的芍藥牡丹與人工培育的芍藥牡丹，其繁育系統(tǒng)特性和生殖產(chǎn)量比對，就能顯示人工改良能力的潛能，這是木本糧油潛力評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

芍藥牡丹廣泛譜系上的繁育系統(tǒng)量化研究，能從系統(tǒng)學(xué)、分類學(xué)、分子生物學(xué)、傳粉生物學(xué)、生殖生物學(xué)、生殖生態(tài)學(xué)、森林培育學(xué)、經(jīng)濟林、生態(tài)學(xué)等方面廣泛建立多學(xué)科的交叉上形成認識有機聯(lián)系的渠道和平臺，促進眾多問題的系統(tǒng)認識，增進問題解決的深度和廣度。不單單從一個片段研究，還從開花、傳粉、花粉生長和受精過程，以及受精卵命運上系統(tǒng)研究評價，在地理、生態(tài)、遺傳、人為干擾等因素作用下的生活史研究，培養(yǎng)多元系統(tǒng)綜合科學(xué)思維方法和更有潛力性的挑戰(zhàn)性的實用性的研究任務(wù)。

牡丹芍藥生產(chǎn)群體的生殖潛能評價研究不能脫離群體結(jié)構(gòu)，如純林、混交林，二者存在不同的制約因素，其繁育系統(tǒng)自身的變異和結(jié)實潛力可能存在差異，也存在遺傳適應(yīng)的潛在條件。地理氣候、密度與群落結(jié)構(gòu)、生殖年齡、水肥、樹體構(gòu)型等對生殖潛能的表達存在綜合作用，也伴隨著問題的多根本性、連鎖效應(yīng)等現(xiàn)象，還要從有機與無機生態(tài)平衡上探究光溫水土容多元立地因素對整體生殖潛力的塑造作用。在生態(tài)學(xué)整體上，無機和有機，無機綜合系統(tǒng)和有機綜合系統(tǒng)上探究高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的培育方法體系，其中蘊含著生物生態(tài)學(xué)量化的人工運用潛力。遺傳對生殖潛力貢獻到底有多大，喬灌草生殖配置特征決定了草本生殖潛力明顯大于喬木灌木，這種生活型尺度上遺傳，即種屬遺傳差異對生殖塑造能輕而易舉的證明這個問題，即貢獻很大，而在種下、種上遺傳貢獻的量化評價則反映了基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，以及示范研究的深度和功底。

芍藥牡丹自古為花卉，多元人工馴化品種繁育系統(tǒng)特征和結(jié)實潛力評價問題，如花部綜合證、傳粉過程、花粉柱頭活力、花粉管生長和受精卵命運等，選擇可度量的性狀進行量化評估，以選擇優(yōu)良品種。這種生殖潛力量化評估方法，也能促進糧油潛力變異體和優(yōu)株的發(fā)現(xiàn)，這種量化評估是基于對繁育系統(tǒng)規(guī)律的本質(zhì)研究運用的結(jié)果，沒有本質(zhì)規(guī)律的研究，就沒有量化評價運用。精細過程的認識是潛力評價必不可少的信息。

芍藥牡丹野生棲息地的保護修復(fù)，與歷史以來人工馴化種質(zhì)資源的集中收集、定向培育改良和量化生產(chǎn)示范研究，以及人工馴化繁育系統(tǒng)再度逸生，豐富自然野生基因庫構(gòu)成。從野生到人工，從人工到野生，也涉及到繁育系統(tǒng)的變異適應(yīng)進化的問題，而人工改良在這一過程中發(fā)揮了撬動作用。珍稀瀕危和經(jīng)濟價值種質(zhì)的遷地保護和科普價值，在帶動芍藥牡丹繁育系統(tǒng)研究中將發(fā)揮重要作用，國家尺度和省區(qū)尺度的動植物園公園花園牡丹芍藥專類園，以小規(guī)模試驗示范基地，可能為其種質(zhì)的安保、產(chǎn)業(yè)、環(huán)保、防護和景觀多功能的有序發(fā)揮創(chuàng)造了條件。芍藥牡丹繁育系統(tǒng)單一理想環(huán)境評價和面上多元地理環(huán)境下的協(xié)作研究，需要并舉。

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