張忠釗，季夢(mèng)成，范義榮，鄭 鋼，劉志高*

（1. 浙江省天臺(tái)縣林業(yè)特產(chǎn)局，浙江 天臺(tái) 317200；2. 浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300）

瀕危植物天臺(tái)鵝耳櫪開(kāi)花特性與花粉生活力測(cè)定

張忠釗1，季夢(mèng)成2，范義榮2，鄭 鋼2，劉志高2*

（1. 浙江省天臺(tái)縣林業(yè)特產(chǎn)局，浙江 天臺(tái) 317200；2. 浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300）

2014年對(duì)浙江省天臺(tái)縣天臺(tái)鵝耳櫪（Carpinus tientaiensis）的花期物候、花形態(tài)特征進(jìn)行觀測(cè)，并測(cè)定其花粉生活力和雌蕊柱頭可授性。結(jié)果表明，天臺(tái)鵝耳櫪雄花始花期早于雌花，雄花散粉與雌花柱頭可授期重疊時(shí)間為15 d，較大的空氣濕度和陰雨天氣可能會(huì)對(duì)授粉產(chǎn)生不利影響；天臺(tái)鵝耳櫪初花期花粉萌發(fā)率最高，達(dá)到10.83 %，是人工采集花粉的最佳時(shí)期；0.6%瓊脂粉+0.005%和0.01%的硼酸+1%的蔗糖最有利于花粉的萌發(fā)；雌蕊柱頭可授性在開(kāi)花1 d后達(dá)到最佳狀態(tài)，可授期為5 d。

天臺(tái)鵝耳櫪；開(kāi)花特性；花粉生活力；柱頭可授性

天臺(tái)鵝耳櫪（Carpinus tientaiensis）屬樺木科（Betulaceae）鵝耳櫪屬（Carpinus），分布于浙江省天臺(tái)縣華頂山，為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[1~2]。天臺(tái)鵝耳櫪在植物區(qū)系和生物多樣性方面具有很高的科研價(jià)值，但現(xiàn)存母樹(shù)不足20株，處于極瀕危狀態(tài)。其自然結(jié)實(shí)率低，且種子空殼率在90%以上，種子繁殖十分困難。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)天臺(tái)鵝耳櫪保護(hù)的研究甚少，其開(kāi)花特性和孢粉學(xué)相關(guān)研究未見(jiàn)報(bào)道。本文通過(guò)實(shí)地觀測(cè)天臺(tái)鵝耳櫪開(kāi)花物候進(jìn)程，并測(cè)定花粉活力和柱頭活性，為進(jìn)一步揭示其瀕危機(jī)制以及提高人工繁育系數(shù)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

天臺(tái)鵝耳櫪花期物候觀測(cè)和花序、花粉采集均在浙江省天臺(tái)縣華頂山天臺(tái)鵝耳櫪自然生長(zhǎng)地（29°15' N，121° 06' E）進(jìn)行，海拔880 m。生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)土壤為黃壤，呈微酸性，年平均氣溫13℃，年降水量約1 700 mm，年平均濕度在85%左右。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 物候期觀測(cè) 花期觀測(cè)從2014年3月初開(kāi)始，選擇生長(zhǎng)勢(shì)相近的3株開(kāi)花的野生植株，隔日觀察記錄開(kāi)花物候進(jìn)程。

1.2.2 花形態(tài)觀測(cè) 在物候期觀測(cè)的同時(shí)，采集其中1個(gè)植株上的新鮮雌、雄花序在體式顯微鏡下觀察花部結(jié)構(gòu)并拍照。

1.2.3 花粉生活力測(cè)定 試驗(yàn)在2014年3－4月進(jìn)行，采用離體萌發(fā)法[3]測(cè)定花粉的萌發(fā)率。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將不同花期采集的花粉接種在0.6%瓊脂+1%蔗糖+0.01%硼酸培養(yǎng)基上，比較不同花期花粉萌發(fā)率的差異。以初花期花粉為試材，0.6%瓊脂+1%蔗糖和0.6%瓊脂+0.01%硼酸為基本培養(yǎng)基，分別添加0、0.001%、0.005%、0.01%、0.05%的硼酸和0、1%、5%、10%、20%的蔗糖，用以比較不同硼酸和蔗糖濃度對(duì)花粉萌發(fā)率的影響，蒸餾水作為對(duì)照。不同處理的花粉載玻片放入墊有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，在25℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，4 h后取出，在光學(xué)顯微鏡下觀察。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)觀察10個(gè)視野。統(tǒng)計(jì)花粉管長(zhǎng)度超過(guò)花粉直徑的花粉數(shù)量，計(jì)算花粉萌發(fā)率。

1.2.4 柱頭可授性測(cè)定 在測(cè)定花粉生活力的植株上，標(biāo)記并采集不同時(shí)間開(kāi)花的雌花柱頭，使用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法測(cè)定可受性[4]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2007和DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天臺(tái)鵝耳櫪開(kāi)花物候與花形態(tài)觀察

天臺(tái)鵝耳櫪為單性花，雌雄同株，花期在3月初至4月下旬（表1）。雄花花芽3月初開(kāi)始膨大，3月中旬雄花陸續(xù)開(kāi)放，3月下旬進(jìn)入盛花期，開(kāi)始散播花粉，有效散粉持續(xù)時(shí)間約14 d。雌花3月下旬逐漸進(jìn)入始花期，較雄花晚約10 d，4月中旬進(jìn)入花末期，與雄花花期相遇約15 d。

天臺(tái)鵝耳櫪雄花序生于上一年枝的枝頂，無(wú)花被，苞鱗覆瓦狀排列，每苞鱗內(nèi)具1朵雄花，具15~18枚雄蕊，插生于苞鱗的基部，花絲短，頂端分叉，花藥二室，藥室分離，頂端有一簇毛（圖1A）；雌花序生于當(dāng)年生枝頂，具花被，花被與子房貼生，每總苞片具雌花2朵，每一雌花具一苞片及2枚小苞片（圖1B）。

表1 天臺(tái)鵝耳櫪花期物候Table 1 Flowering phenophase of C. tientaiensis

圖1 天臺(tái)鵝耳櫪的雌雄花Figure 1 Staminate and pistillate flower of C. tientaiensis

2.2 采集時(shí)期對(duì)花粉萌發(fā)率的影響

不同時(shí)期采集的天臺(tái)鵝耳櫪花粉萌發(fā)率差異極顯著（表2）。初花期的花粉活力最高，達(dá)到10.83%，盛花期的花粉活力最低為5.92%，僅為初花期的54.67%?；ɡ倨诨ㄋ幉⑽撮_(kāi)裂，其花粉是在室內(nèi)陰干的條件下取得的，花粉粒發(fā)育尚未完全成熟是萌發(fā)率不及初花期的主要原因。盛花期花藥已經(jīng)干燥并開(kāi)裂，且已有花粉散出，花粉完全暴露在空氣中，生活力下降較快。可見(jiàn)初花期是人工采集和儲(chǔ)藏花粉的最佳時(shí)期。

2.3 不同硼酸濃度對(duì)花粉萌發(fā)率的影響

適宜濃度的硼酸有利于花粉的萌發(fā)和花粉管伸長(zhǎng)[5]。本試驗(yàn)中不同濃度硼酸對(duì)天臺(tái)鵝耳櫪花粉萌發(fā)率的影響差異極顯著，試驗(yàn)梯度范圍內(nèi)，花粉萌發(fā)率隨硼酸濃度增加呈先升后降的趨勢(shì)（圖2）。0.005%和0.01%的硼酸對(duì)應(yīng)的花粉萌發(fā)率最高，分別達(dá)到11.56%和11.81%，比對(duì)照高1.34和1.40倍。當(dāng)硼酸濃度增加到0.05%時(shí)花粉萌發(fā)率下降為10.45%。

2.4 不同蔗糖濃度對(duì)花粉萌發(fā)率的影響

蔗糖能為花粉萌發(fā)提供能量，適宜的蔗糖濃度可以有效促進(jìn)花粉的萌發(fā)[6]。分析得知，不同蔗糖濃度對(duì)天臺(tái)鵝耳櫪花粉萌發(fā)的影響差異極顯著。1%的蔗糖對(duì)應(yīng)的花粉萌發(fā)率最高，達(dá)到9.66%，是對(duì)照的1.63倍。隨著蔗糖濃度的繼續(xù)升高，花粉萌發(fā)率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)蔗糖濃度達(dá)到20%時(shí)，花粉的萌發(fā)率出現(xiàn)小幅回升，但仍顯著低于最大值。

2.5 柱頭壽命及可授性測(cè)定

柱頭的活性關(guān)系到授粉的成功幾率，隨著雌花開(kāi)放時(shí)間的延長(zhǎng)，柱頭色澤和可授性均不斷變化，使用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法檢測(cè)柱頭可授性，可以簡(jiǎn)單、快速的獲知柱頭可授性[7~8]。天臺(tái)鵝耳櫪柱頭的顏色隨著雌花開(kāi)放的時(shí)間延長(zhǎng)而不斷加深，由初期的白色和粉色變?yōu)槟┢诘暮稚?，柱頭可授性呈現(xiàn)“弱—強(qiáng)—弱”的變化趨勢(shì)（表3）。雌花開(kāi)放的第2至第4天，柱頭可授性最強(qiáng)，第5天后柱頭可授性迅速下降，第6天時(shí)，柱頭已經(jīng)失去活性。

表2 不同花期花粉活力Table 2 Pollen viability at different flowering stage

圖2 硼酸、蔗糖濃度對(duì)花粉萌發(fā)的影響Figure 2 Effect of concentration of boric acid and sucrose on pollen germination

3 結(jié)論與討論

鵝耳櫪屬植物主要依靠風(fēng)媒傳粉[9]，花粉的有效散播需要晴朗、涼爽的天氣條件。物候觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，天臺(tái)鵝耳櫪自然分布區(qū)年平均濕度在85%以上，同時(shí)3－4月正值華頂山雨量較多，使得空氣濕度進(jìn)一步加大，阻礙了正常的傳粉、受精過(guò)程，甚至引起落花，最終導(dǎo)致結(jié)種空殼率高，造成播種繁殖困難。這與同在浙江分布的瀕危植物普陀鵝耳櫪十分相似[10]。雌花與雄花的花期重疊時(shí)間對(duì)授粉影響很大。天臺(tái)鵝耳櫪雌花開(kāi)放晚于雄花，雄花散粉與雌花柱頭可授性較強(qiáng)時(shí)的時(shí)間重疊僅有15 d，這種錯(cuò)時(shí)開(kāi)花的情況大大縮短了成功授粉的時(shí)間，對(duì)種子質(zhì)量造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

表3 柱頭可受性觀測(cè)結(jié)果Table 3 Stigma receptivity at different flowering stage

花粉活力和萌發(fā)率受到物種自身和環(huán)境因素的共同影響[11~13]，花粉生活力差、柱頭可授期短導(dǎo)致結(jié)種率低的情況普遍存在于瀕危植物中[14~15]。試驗(yàn)表明，不同采集時(shí)期和處理?xiàng)l件下天臺(tái)鵝耳櫪花粉萌發(fā)率差異極顯著，但總體均較低。相對(duì)而言，初花期是采集花粉的最佳時(shí)期，這為人工輔助授粉提高種子質(zhì)量提供了可能性。天臺(tái)鵝耳櫪雌花開(kāi)放后柱頭即具有可授性，第5天后可授性迅速下降，開(kāi)展人工輔助授粉必須把握好授粉的最佳時(shí)間，以提高授粉成功率。

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Flowering Properties and Pollen Viability of Carpinus tientaiensis

ZHANG Zhong-zhao1，JI Meng-cheng2，F(xiàn)AN Yi-rong2，ZHENG Gang2，LIU Zhi-gao2*
（1. Tiantai Forestry Specialty Bureau of Zhejiang, Tiantai 317200, China; 2. School of Landscape & Architecture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China）

Observations were made on flowering season and flower morphology, and determination was carried out on pollen viability, stigma receptivity of Carpinus tientaiensis in 2014 in Tiantai, Zhejiang province. The results showed that staminate flowers had earlier flowering stage than pistillate ones, and they had only 15 days overlaps. High air humidity and rainy days may have negative influence on pollination. Pollen germination rate at initial flowering stage was the highest, topped to 10.83%, resulting the best time for pollen collection. Culture with 0.6% of agar+0.005% or 0.01% of boric acid+1% of sucrose had the best result for pollen germination. Stigma got to the optimal receptivity one day after flowering, and lasted for 5 days.

Carpinus tientaiensis; flowering property; pollen viability; stigma receptivity

S792.15

A

1001-3776（2016）01-0010-04

2015-08-11；

2015-12-10

浙江省級(jí)財(cái)政林業(yè)專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)助資金項(xiàng)目“天臺(tái)鵝耳櫪保護(hù)與繁育培技術(shù)研究”（2014）

張忠釗（1982－），男，浙江衢州人，林業(yè)工程師，主要從事林木栽培技術(shù)研究；*通訊作者。