摘要： 遷地保育條件下的杜鵑花屬植物自交可育性一直缺乏系統(tǒng)的比較研究，該文對(duì)5亞屬13亞組32種杜鵑花屬植物的自交進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集與分析，初步揭示了遷地保育條件下杜鵑花屬植物自交育性特征。結(jié)果表明： （1）自交可育與不育是杜鵑花屬植物有性生殖中的兩個(gè)并存現(xiàn)象， 自交能育型種類(lèi)或多于不育型。在受試的32種杜鵑花中， 自交不育型10種、弱可育型5種、可育型7種、高可育型10種， 其中27種的自交育性為首次報(bào)道， 涵蓋包括杜鵑亞屬杜鵑組（sect. Rhododendron）和馬銀花亞屬（subgen. Azaleastrum）及常綠杜鵑亞屬（subgen. Hymenanthes）中銀葉杜鵑亞組（subsect. Argyrophylla）等5個(gè)亞組在內(nèi)的未被研究的類(lèi)群。（2）通過(guò)與自然授粉有關(guān)育性指標(biāo)的比較， 發(fā)現(xiàn)不同種類(lèi)的自交可育性指標(biāo)有大幅度降低及增高這兩類(lèi)截然不同的現(xiàn)象， 從而提出了自交可能是部分杜鵑花屬植物的適應(yīng)策略， 或者對(duì)不利環(huán)境及其媒介條件的主動(dòng)響應(yīng)。（3）在云錦杜鵑亞組（subsect. Fortunea）這個(gè)被認(rèn)為最原始的杜鵑花類(lèi)群中， 具備從自交不育到高可育的所有類(lèi)型， 并可能由此奠定整個(gè)杜鵑花屬的遺傳基礎(chǔ)， 而類(lèi)群與種類(lèi)分布的不同區(qū)域氣候環(huán)境長(zhǎng)期直接的或通過(guò)影響傳粉媒介間接的作用，則可能是最終塑造該屬植物自交育性多樣化的外部動(dòng)力。（4）該文還依據(jù)有關(guān)自交的研究結(jié)果，對(duì)杜鵑花屬植物的遷地保育、育種、相關(guān)學(xué)科發(fā)展進(jìn)行了討論，并認(rèn)為后合子期敗育的理論不能完美地解釋自交不能坐果的現(xiàn)象， 而多倍體似不會(huì)導(dǎo)致自交不育。

關(guān)鍵詞： 遷地保育， 自交， 可育性， 杜鵑花屬

中圖分類(lèi)號(hào)： Q949.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 10003142（2017）08095910

廣西植物37卷8期莊平： 32種杜鵑花屬植物在遷地保育條件的自交研究收稿日期： 20170411修回日期： 20170713

基金項(xiàng)目： 中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略生物資源技術(shù)支撐體系專(zhuān)項(xiàng)（CZBZX1）； 四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013NZ0031） [Supported by Key Special Fund for Strategic Biological Resources and Technology of Chinese Academy of Sciences （CZBZX1）； Key Planning of Scientific and Technological Office in Sichuan Province （2013NZ0031） ]。

作者簡(jiǎn)介： 莊平（1957-），男，江蘇武進(jìn)人，研究員，主要從事植物保育學(xué)研究（Email）pzhuang@ibcas.ac.cn。Selffertilization of 32 Rhododendron species

under ex situ conservation

ZHUANG Ping

（ West China Subalpine Botanical Garden， Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences， Dujiangyan 611830， Sichuan， China ）

Abstract： The selffertility of Rhododendron under the exsitu conservation conditions remains largely unclear due to the lacking of comparative study among the species in the genus. In this study， selfbred experiments on 32 species including 13 subsectiosns within 5 subgenera were carried out for a period of four years of data collection and analysis in the main bases of Longchi Dujiangyan （1 700 m above sea level）， Yutang Dujiangyan （700 m）， and Emeishan Biological Test Station （805 m）. Using the green seedling rate （Gs） as the main index and green seedling coefficient （Gc）， rate of capsul set （St） and unit number of fertility seed （Sf） as the auxiliary indexes， the experiment revealed the selffertility characteristics of Rhododendron. The results were as follows： （1） Self fertility and sterility is two coexisting phenomena of Rhododendron sexual reproduction， and the former had more types than the latter. Of the 32 Rhododendron species， ten species were selfsterility， five species weak fertile type， seven species fertile type， and ten species high fertility type. Twentyseven selffertility species from sect. Rhododendron， subgen. Azaleastrum and subsect. Argyrophylla， the other four subsections in subgen. Hymenanthes and other groups were reported for the first time in China. （2） Through the comparison with natural pollination related fertility index， there were two distinct reflection found in fertility index of different species in inbred background： greatly reduced or increased， thus putting forward self fertility is an adaptation strategy for partial species of Rhododendron， or active in response to adverse environmental conditions. （3） Subsect. Fortunea considered as the most primitive taxa， with all types from self sterile to high fertility， may laid inherent genetic basis for the genus， and different regional climate and environment for the specific groups and species， through the longterm direct or indirect effects on pollinator， may be an external force that shape the diversification on self fertility of the genus ultimately. （4） The conservation， breeding and development of related disciplines were also discussed on the basis of the research results， the mechanism about postzygotic abortion could not explain perfectly capsul aborted for some species and the polyploidy might not lead to self sterility in the genus.

Key words： exsitu conservation， selffertilization， fertility， Rhododendron

植物的自交被定義為同一個(gè)體或相同基因型的不同個(gè)體之間的交配（劉定富和薛永彪， 1997）。學(xué)者們普遍認(rèn)為杜鵑花屬植物的大多數(shù)種類(lèi)為自交親和（Selfcompatibility，SC）植物（Williams et al， 1990； Rouse et al，1993），杜鵑亞屬的越桔杜鵑組sect. Vireya、常綠杜鵑亞屬subgen. Hymenanthes中的種類(lèi)自交親和現(xiàn)象普遍，羊躑躅亞屬subgen. Pentanthera和映山紅亞屬subgen.Tsutsusi中也有自交親和情形（Rouse et al，1993），但由于該屬植物種類(lèi)豐富，對(duì)自交育性的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)尚待深入。

已有的研究顯示，自交親和或具有一定親和力的杜鵑花屬植物包括：常綠杜鵑亞組中的短果杜鵑R. brachycarpum（Akira Hirao， 2010）、牛皮杜鵑R. aureum（Gaku， 1993）、常綠杜鵑R. ponticum （Jose et al， 2002），露珠杜鵑亞組subsect. Irrorata的露珠杜鵑R. irroratum（張敬麗等， 2007），杜鵑亞屬subgen. Rhododendron有鱗大花亞組subsect. Maddenia中的木蘭杜鵑R. uttallii （Barbara et al， 1989），杜鵑組sect. Rhododendron中著名的高山玫瑰R. ferrugineum （Escaravage et al，1997； Escaravage Wagner， 2004），羊躑躅亞屬中的R. canadense（Nathannel et al， 2006）；而不親和或親和力弱的種類(lèi)包括常綠杜鵑亞屬云錦杜鵑亞組subsect. Fortunea的大白杜鵑R. decorum，樹(shù)形杜鵑亞組subsect. Arborea的馬纓花R. delavayi和露珠杜鵑亞組的迷人杜鵑R. agastum （張敬麗等， 2007），以及特產(chǎn)于日本的異蕊杜鵑亞屬subgen. Mumeazalea的唯一種類(lèi)R. semibarbatum（Akiko et al， 2008），映山紅亞屬中的丁香杜鵑R. farrerae、映山紅R. simsii、R. moulmainense、R. championiae、香港杜鵑R. hongkongense、R. simiarum（Ng Corlett ， 2000），杜鵑亞屬越桔杜鵑組中的R. championce、R. amamiense等 （Williams et al， 1990； Rouse et al，1993）。但迄今我們?nèi)噪y以把握該屬植物自交育性的全貌。

Williams et al（1990）認(rèn)為，自交不親和主要源于同型致死基因（lethal gene）作用所導(dǎo)致的后合子期敗育（postzygotic abortion）。Akiko（2008）研究了分布在日本雄蕊先熟（protandrous）的Rhododendron semibarbatum，在合子期自交不親和，需要外部傳粉者介入才能結(jié)實(shí)。Hirao et al（2006）通過(guò)對(duì)R. aureum花期昆蟲(chóng)訪問(wèn)、花粉散布、交配模式、有性繁殖的早遲變化，認(rèn)為末花期由于自交率增加，種子產(chǎn)量減少。而Escaravage Wagner（2004）則以R. ferrugineum為研究對(duì)象，結(jié)果認(rèn)為該種類(lèi)自交親和系數(shù)（selfcompatibility index）可高達(dá)0.95～0.97。劉曉青等（2010）認(rèn)為，通過(guò)人工授粉可增加品種杜鵑花的自交結(jié)實(shí)率。

綜上分析，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)杜鵑花屬植物的自交育性，有助于深入探討其育性多樣性及其適應(yīng)機(jī)理，對(duì)于建立該屬植物自交系并發(fā)掘雜種優(yōu)勢(shì)材料等方面有重要價(jià)值。

1材料與方法

1.1 材料

本研究的材料與研究自然授粉的材料相同并為同一來(lái)源和保育地點(diǎn)，主要栽培在海拔1 700 m的四川都江堰龍池基地和海拔700 m的玉堂基地以及海拔805 m的峨眉山生物試驗(yàn)站（莊平， 2017）。包括杜鵑花屬植物32種，分屬5亞屬，其中常綠杜鵑亞屬8亞組17種，杜鵑亞屬5亞組12種及馬銀花亞屬（subgen. Azaleastrum）的（長(zhǎng)蕊杜鵑R. stamineum）、映山紅亞屬的（映山紅R. simsii）和羊躑躅亞屬的（羊躑躅R. molle）各1個(gè)代表種。其中，杜鵑亞屬三花杜鵑亞組（subsect. Triflora）的問(wèn)客杜鵑（R. ambiguum）（2n=52）、云南杜鵑（R. yunnanense）（2n=78）和亮鱗杜鵑亞組（subsect. Heliolepida）的紅棕杜鵑（R. rubiginosum）（2n=52，78）為多倍體，其余種類(lèi)均為二倍體（Ammal et al，1950；張長(zhǎng)芹等， 1998）。

1.2 方法

1.2.1 田間試驗(yàn)和室內(nèi)測(cè)試田間試驗(yàn)和室內(nèi)測(cè)試的具體方法與研究自然授粉的方法相同，參見(jiàn)莊平（2017）的方法。通過(guò)田間試驗(yàn)獲得的自交坐果率的基本數(shù)據(jù)并收獲其成熟種子；在室內(nèi)實(shí)測(cè)獲得單果種子數(shù)、發(fā)芽率與綠苗率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)整理獲得其他相關(guān)指標(biāo)值，在給定其中的一些重要指標(biāo)值以合理的等級(jí)劃分與權(quán)重后，綜合評(píng)估杜鵑花屬植物在遷地保育條件下的自交育性。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與分析本研究開(kāi)展了為期4 a的數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，計(jì)算坐果率（St）、發(fā)芽率與綠苗率（Gs）、單位能育種子數(shù)（Sf）、育性系數(shù)等。計(jì)算公式如下：

坐果率（%）=（坐果數(shù)/花朵數(shù)）×100%（1）

發(fā)芽率（%）=（3次重復(fù)發(fā)芽數(shù)之和/300或?qū)嶋H數(shù)量） × 100%（2）

綠苗率（%）=（3次重復(fù)綠苗數(shù)之和/300或?qū)嶋H數(shù)量） × 100%（3）

單位能育種子數(shù)（粒/果）=（3粒蒴果種子總數(shù)量/3） × 綠苗率（%）（4）

育性系數(shù)=自交單位能育種子數(shù)/自然授粉能育種子數(shù)（5）

1.2.3 指標(biāo)體系與等級(jí)劃分（1）坐果率：杜鵑花育性適應(yīng)或適合度的常用指標(biāo)。可劃分為4個(gè)等級(jí)，即不能坐果（0）、0<低<20、20≤中<40、高≥40。（2）綠苗率：種子生活力的常用指標(biāo)，可結(jié)合發(fā)芽率和黃化率用來(lái)分析可育性?？蓜澐譃?個(gè)等級(jí)，即無(wú)綠苗（0）、0<低<10、10≤中<50、高≥50。（3）綠苗系數(shù)：綠苗率與發(fā)芽苗率之比，為閾值0～≤1的相對(duì)化指標(biāo)，互補(bǔ)值1-Gc為非綠苗系數(shù)?？蓜澐譃?個(gè)等級(jí)，即無(wú)綠苗（0）、0<低<0.6、0.6≤中<0.9、高≥0.9。（4）單位可育種子數(shù)：具有正常生活力種子的絕對(duì)值指標(biāo)?？蓜澐譃?個(gè)等級(jí)，即無(wú)能育種子（0）、0<低<20、20≤中<200、高≥200。

1.2.4 可育性綜合評(píng)價(jià)根據(jù)坐果率、綠苗率、綠苗系數(shù)和單位能育種子數(shù)（絕對(duì)數(shù)量數(shù)值）等指標(biāo)，可以從不同的角度認(rèn)識(shí)杜鵑花屬植物的育性。但由于考慮到單一指標(biāo)的不完整性和片面性以及各指標(biāo)的重要性差異，因此嘗試賦予上述指標(biāo)不同的權(quán)重和等級(jí)分值，經(jīng)疊加后用以綜合評(píng)價(jià)各種類(lèi)的綜合育性能力，或簡(jiǎn)稱(chēng)能育性值。

各指標(biāo)等級(jí)和權(quán)重分值分配方案如表1所示，設(shè)總權(quán)重（最高分值）為10，其中給定綠苗率的最高權(quán)重5分，為主要指標(biāo)；綠苗系數(shù)的最高權(quán)重為2分，為次要指標(biāo)；坐果率與能育種子數(shù)給定的最高權(quán)重各1.5分，為輔助指標(biāo)。某種杜鵑花種類(lèi)各項(xiàng)指標(biāo)等級(jí)與得分，以該種的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并參照各指標(biāo)給定的閾值加以確定。種類(lèi)的單項(xiàng)得分之和為該種的總分值，即能育性值?？蓪⒛苡詣澐譃?個(gè)等級(jí)，即0≤無(wú)<2.5、2.5≤低<5、5≤中<8、高≥8，其對(duì)應(yīng)的稱(chēng)謂或可為不育型、弱育型、能育型、高育型。

2結(jié)果與分析

2.1 坐果率 （St）

圖1結(jié)果顯示，在受試的32個(gè)種中，24個(gè)種均能不同程度地坐果，占受試種類(lèi)75%。其中19種自交坐果率達(dá)到或超過(guò)40%，包括大鐘杜鵑（R. ririei）

等10種常綠杜鵑亞屬成分，占該亞屬受試種類(lèi)的58.8%（銀葉杜鵑亞組subsect. Argyrophylla 4種，占該亞組的80%；云錦杜鵑亞組3種，占該亞組的50%）和杜鵑亞屬的基毛杜鵑R. rigidum等9種，占該屬受試種類(lèi)的75%。坐果率大于20%小于40%的共6種，其中4種為常綠杜鵑亞屬成分。部分銀葉杜鵑亞組的大鐘杜鵑、繁花杜鵑R. floribundum和海綿杜鵑R. pingianum與三花杜鵑亞組的毛肋杜鵑R. augustinii、基毛杜鵑R. rigidum和紫花杜鵑R. amesiae的自交坐果率明顯高于自然授粉坐果率40%～60%，而美艷橙黃杜鵑R. citriniflorum var. horaeum與百合花杜鵑R. liliiflorum則相反。8種杜鵑花自交不能坐果，約占受試種類(lèi)的25%，其中包括常綠杜鵑亞屬的云錦杜鵑R. fortunei、大白杜鵑和露珠杜鵑等3種，杜鵑亞屬三花杜鵑亞組subsect. Triflora的黃花杜鵑R. lutescens、山育杜鵑R. oreotrephes自交不能坐果；另外代表馬銀花亞屬的長(zhǎng)蕊杜鵑、映山紅亞屬的映山紅和羊躑躅亞屬的羊躑躅坐果率均為零；雖然馬纓花R. delavayi坐果率達(dá)77.8%，但不能結(jié)實(shí)。

以上結(jié)果表明，受試的大多數(shù)杜鵑花種類(lèi)都有不同程度的自交坐果能力；杜鵑亞屬的自交坐果能力或略高于常綠杜鵑亞屬；進(jìn)一步結(jié)合已有研究資料分析表明，在亞屬級(jí)水平上自交坐果能力與亞屬的進(jìn)化程度有負(fù)相關(guān)趨向；坐果率達(dá)40%及其以上的19個(gè)種中，有岷江杜鵑R. hunnewellianum等5個(gè)為局域種，其他14種多為我國(guó)西部或中部偏西較高海拔區(qū)域的分布類(lèi)型；而不能坐果的8個(gè)杜鵑花種類(lèi)無(wú)一例外地均屬?gòu)V布種，多分布到我國(guó)東部較低海拔區(qū)域（Fang et al， 2005）。受試類(lèi)群與種類(lèi)的自交坐果能力有隨其系統(tǒng)演化和擴(kuò)散而降低的傾向。另外還證實(shí)，人工授粉可提高自交親和力較高的杜鵑花類(lèi)群的坐果率，而對(duì)親和力較弱的種類(lèi)則沒(méi)有明顯作用。

2.2 綠苗率 （Gs）

如上所述，有8種杜鵑花自交不能坐果，而且自交坐果率在70%以上的樹(shù)形杜鵑亞組的馬纓花不能產(chǎn)生種子，三花杜鵑亞組的紫花杜鵑盡管能產(chǎn)極少量的種子（2粒/果）但不能發(fā)芽，因此有10種杜鵑花自交不育。

圖2結(jié)果顯示，在能坐果并能產(chǎn)生能育種子的22種杜鵑花屬植物中，綠苗率達(dá)到或超過(guò)50%的種類(lèi)主要分布在常綠杜鵑亞屬銀葉杜鵑亞組（4/5）和杜鵑亞屬的三花杜鵑亞組（3/5）中，前一亞屬的杯毛杜鵑亞組（subsect. Falconera）唯一的受試種大王杜鵑（Rhododendron rex）及云錦杜鵑亞組中的美容杜鵑（R. calophytum）和后一亞屬中的腋花杜鵑（R. racemosum）也達(dá)到或超過(guò)了上述綠苗率水平；在綠苗率低于10%的種類(lèi)中，有云錦杜鵑亞組中的腺果杜鵑（R. davidii）、越峰杜鵑（R. yuefengense）和杜鵑亞屬中的百合花杜鵑、基毛杜鵑與紅棕杜鵑（R. rubiginosum）等5種。常綠杜鵑亞屬的火紅杜鵑亞組subsect. Neriiflora中的美艷橙黃杜鵑與杜鵑亞屬川西杜鵑亞組（subsect. Moupinensia）的寶興杜鵑（Rhododendron moupinense）的綠苗率則居于中偏低水平。進(jìn)一步考察綠苗率凈減率得知，自交綠苗率明顯低于自然授粉綠苗率的種類(lèi)依次有基毛杜鵑（73.7%）、多鱗杜鵑（R. polylepis）（46.3%）、腺果杜鵑（39.3%）、百合花杜鵑（27.6%）、海綿杜鵑（26.2%）、粉果杜鵑（R. hylaeum）（16.6%）、越峰杜鵑（13.5%），而明顯高于后者的包括云南杜鵑（R. yunnanense）（42.7%）、大王杜鵑（37.7%）、毛肋杜鵑（R. augustinii）（33.3%）、山光杜鵑（R. oreodoxa）（18.5%）、峨嵋銀葉杜鵑（R. argyrophyllum subsp. omeiense）（16.6%）和美艷橙黃杜鵑（14.1%）。

由此可見(jiàn)，自交背景下的綠苗率隨類(lèi)群與種類(lèi)顯示出了巨大差異?？偟膩?lái)說(shuō)，銀葉杜鵑亞組與三花杜鵑亞組呈現(xiàn)了較高水平的綠苗率值，這2個(gè)類(lèi)群主要以亞優(yōu)勢(shì)層植被成份分布在我國(guó)中～西部以陰濕為特征的中山～亞高山區(qū)域條件下（Fang et al， 2005）；相反，不少自交綠苗率低的種類(lèi)如越峰杜鵑、百合花杜鵑主要是構(gòu)成亞高山頂部灌叢優(yōu)勢(shì)層的成分（李光照， 2008），而美艷橙黃杜鵑、基毛杜鵑與紅棕杜鵑主要分布在西部海拔更高光資源豐富的區(qū)域（Fang et al， 2005）。

2.3 綠苗系數(shù) （Gc）

考察綠苗系數(shù)可更加清晰地觀察綠苗與非綠苗二者相對(duì)比率間的消長(zhǎng)特征（圖3）。綠苗系數(shù)高于0.8的16種類(lèi)中，常綠杜鵑亞屬9種（占本亞屬的69.2%），杜鵑亞屬7種（占本亞屬的66.7%），銀葉杜鵑亞組、三花杜鵑亞組及云錦杜鵑亞組均有較高的綠苗系數(shù)；而自交綠苗系數(shù)比自然授粉有明顯下降的種類(lèi)以?xún)艟G苗系數(shù)絕對(duì)值下降計(jì)，則依次有基毛杜鵑（0.842）、越峰杜鵑（0.612）、百合花杜鵑（0.451）、美艷橙紅杜鵑（0.337）、粉果杜鵑（0.324）和腺果杜鵑（0.167）等6種，其中僅腺果杜鵑為川西陰濕山地分布種。數(shù)據(jù)顯示，紅棕杜鵑的自交綠苗系數(shù)達(dá)到了1，反而高于自然授粉值（0.655），但考慮到該種類(lèi)受試個(gè)體僅1株，其綠苗系數(shù)的提高很可能僅僅是由于人工授粉的加強(qiáng)效應(yīng)（劉曉青等，2010），故不能高估其自交能力。

以上結(jié)果表明，在自交背景下不同的類(lèi)群或種類(lèi)的綠苗系數(shù)存在明顯差別；并與有關(guān)坐果率和綠苗率一樣，顯現(xiàn)出與種類(lèi)自然分布區(qū)域及其環(huán)境的一定關(guān)聯(lián)；除了導(dǎo)致一些種類(lèi)不能坐果外，自交還降低了一些種類(lèi)后代苗木的生活力；但同時(shí)自交則可能是本次試驗(yàn)中另一些高綠苗系數(shù)種類(lèi)的重要繁殖策略。

2.4 單位可育種子數(shù) （Sf）

在自交情況下，多數(shù)種類(lèi)的單位種子數(shù)與單位可育種子數(shù)比自然授粉情況有明顯下降。

于20粒的種類(lèi)包括了腺果杜鵑、越峰杜鵑、大王杜鵑、粘毛杜鵑、岷江杜鵑、海綿杜鵑、美艷橙紅杜鵑、粉果杜鵑、百合花杜鵑、問(wèn)客杜鵑、基毛杜鵑和紅棕杜鵑等12種，占22個(gè)受試可育種類(lèi)的54.5%，其他9種杜鵑花的單位可育種子量則在大于20粒到小于200粒之間（圖4）。

在上述22個(gè)自交可育種類(lèi)中，有15種的單位可育種子數(shù)量低于自然授粉情況，其降幅在44.2%～98.9%之間，按類(lèi)群與降幅大小依次有常綠杜鵑亞屬的越峰杜鵑（98.9%）、粘毛杜鵑（98.8%）、腺果杜鵑（98.3%）、粉果杜鵑（94.9%）、山光杜鵑（90%）、美艷橙黃杜鵑（85.4%）、岷江杜鵑（65.5%）、海綿杜鵑（63.4%）、美容杜鵑（61.5%）、大鐘杜鵑（49.0%）和杜鵑亞屬中的百合花杜鵑（97.1%）、基毛杜鵑（90.8%）、問(wèn)客杜鵑（88.9%）、多鱗杜鵑（49.4%）和腋花杜鵑（44.2%）等。這表明，自交會(huì)導(dǎo)致受試的多數(shù)種類(lèi)的可育種子數(shù)量的明顯下降，從而可以推斷在通常情況下自交不是這些種類(lèi)的有益選擇。

在同樣的背景下，其他7個(gè)種類(lèi)的單位可育種子量卻高于自然授粉情況。其中，源于以陰濕為特征的（川西）亞高山山地（Fang et al， 2005； 莊平和高賢明， 2002）的7個(gè)種類(lèi)的種子量增幅依次為毛肋杜鵑（89.8%）、峨嵋銀葉杜鵑（76.8%）、大王杜鵑（62.8%）、繁花杜鵑（55.1%）、紅棕杜鵑（42.9%）云南杜鵑（36.0%）和寶興杜鵑（3.7%）。而紅棕杜鵑自交單位可育種子數(shù)量?jī)H0.7粒，雖然高于其自然授粉情況下的相應(yīng)值（0.4粒），但考慮到自然授粉開(kāi)花植株（僅1株）的局限，因此認(rèn)為紅棕杜鵑應(yīng)是一個(gè)自交結(jié)實(shí)能力低下的種類(lèi)。

2.5 綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)本研究設(shè)定的綜合評(píng)價(jià)方案，利用坐果率、綠苗率、綠苗系數(shù)與能育種子數(shù)指標(biāo)及其與閾值和給定的權(quán)重（表1），對(duì)杜鵑花屬植物自交能育性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果是0≤可育性值<2.5的云錦杜鵑、大白杜鵑、露珠杜鵑、黃花杜鵑、山育杜鵑、長(zhǎng)蕊杜鵑、映山紅和羊躑躅等8種不能坐果以及馬纓花與紫花杜鵑等2種能坐果而不能結(jié)實(shí)或能結(jié)實(shí)而不能發(fā)芽的共10種杜鵑花為自交不育型；2.5≤可育性值<5的腺果杜鵑、越峰杜鵑、百合花杜鵑、基毛杜鵑和紅棕杜鵑等5種為自交弱可育型；5≤可育性值<8的山光杜鵑、粘毛杜鵑、海綿杜鵑、美艷橙紅杜鵑、粉果杜鵑、寶興杜鵑和多鱗杜鵑等7種為自交能育型；可育性值≥8的美容杜鵑、大王杜鵑、岷江杜鵑、峨嵋銀葉杜鵑、大鐘杜鵑、繁花杜鵑、毛肋杜鵑、問(wèn)客杜鵑、云南杜鵑和腋花杜鵑等10種為自交高可育型。

3討論與結(jié)論

3.1 自交可育性的數(shù)量分布

自交可育與自交不育是杜鵑花屬植物有性繁殖中的兩個(gè)并存現(xiàn)象，自交可育型種類(lèi)或多于不育型。研究表明，在受試的32種杜鵑花中其可育性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為，自交不育型10種，弱可育型5種，可育型7種，高可育型10種，不同程度可育種類(lèi)總計(jì)22種，占受試種類(lèi)的68.8%。這為前人有關(guān)大多數(shù)杜鵑花屬植物為SC型的論斷（Williams et al， 1990； Rouse et al， 1993）提供了又一佐證。但若將自交不育的概念從嚴(yán)格不育擴(kuò)展到“很少可育”的意義上，則本次試驗(yàn)自交不育的種類(lèi)則可達(dá)到15個(gè)。由此出發(fā)，將其自交可育與不可育看作杜鵑花屬植物有性繁殖中的兩個(gè)并存現(xiàn)象亦可。根據(jù)作者掌握的資料梳理，除大白杜鵑、露珠杜鵑、馬纓花、映山紅和羊躑躅等5種已有相關(guān)報(bào)道外（張敬麗等， 2007； Ng Corlett， 2000 ），其余27種的自交育性研究均為首次報(bào)道，包括杜鵑亞屬杜鵑組和馬銀花亞屬及常綠杜鵑亞屬中銀葉杜鵑亞組等5個(gè)亞組未被研究的類(lèi)群。

3.2 自交可育性適應(yīng)性及其策略

在通常情況下自交是部分杜鵑花的適應(yīng)策略，但也有少數(shù)種類(lèi)對(duì)自交繁殖有正面和主動(dòng)的響應(yīng)。在過(guò)去的研究中，自交通常被認(rèn)為是該屬植物在不利于同種異交的環(huán)境及其媒介背景下的響應(yīng)（Gaku et al， 2011； Hirao et al， 2006； Nathannel et al， 2006），因此無(wú)疑是一種帶有被動(dòng)性質(zhì)的適應(yīng)策略，在本研究中也證明有22種杜鵑花均不同程度地具備這一潛質(zhì)。與自然授粉比較，腺果杜鵑、越峰杜鵑、海綿杜鵑、粉果杜鵑、百合花杜鵑、多鱗杜鵑的自交綠苗率明顯下降，綠苗系數(shù)明顯降低的種類(lèi)包括粉果杜鵑、基毛杜鵑、越峰杜鵑、美艷橙紅杜鵑與百合花杜鵑，有15種杜鵑花屬植物的單位可育種子數(shù)量被降低了44.2%～98.9%。凡此種種說(shuō)明，自交除了能導(dǎo)致一些種類(lèi)不能坐果外，還引起不少類(lèi)群和種類(lèi)后代可育種子數(shù)量的下降，從而使具有生活力的苗木數(shù)量及其比例降低。因此對(duì)多數(shù)杜鵑花屬植物而言，自交的益處值得懷疑（Charlesworth Charlesworth， 1987）。

毛肋杜鵑、峨嵋銀葉杜鵑、大王杜鵑、云南杜鵑、繁花杜鵑和寶興杜鵑等6個(gè)種在自交條件下的單位可育種子數(shù)量反而比自然授粉的相應(yīng)值增加了3.7%～89.8%，而且前4種植物的綠苗率也比自然授粉提高了16.6%～42.7%，因此，將這類(lèi)植物的自交行為僅僅視為帶有被動(dòng)性的“適應(yīng)策略”或許不夠妥當(dāng)。由此可以推斷，在杜鵑花屬植物中或許有少量種類(lèi)，通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化適應(yīng)其自交可育性已同異交一樣重要，某些重要的育性指標(biāo)甚至能超過(guò)了異交水平，這或是對(duì)長(zhǎng)期進(jìn)化的一種正面和主動(dòng)的響應(yīng)，但并不排除人工授粉對(duì)自交可育性的加強(qiáng)作用（劉曉青等，2010）。

3.3 自交可育性的類(lèi)群基礎(chǔ)及成因

杜鵑花屬植物自交可育性的成因分析。閔天綠等（1990）在杜鵑花屬植物系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化研究中指出，常綠杜鵑亞屬中的云錦杜鵑亞組是原始杜鵑花類(lèi)群最親近的后裔。在本研究所涉及的32個(gè)杜鵑花種中，有6個(gè)云錦杜鵑亞組種類(lèi)，其中的云錦杜鵑和大白杜鵑被證實(shí)或再次證實(shí)為自交不育，而在美容杜鵑、山光杜鵑、腺果杜鵑和越峰杜鵑中，前2種分別為高可育和可育型，后兩者均為弱可育型。由此可見(jiàn)，在這個(gè)原始杜鵑類(lèi)群中，各種自交育性的成分兼而有之，這或許就是我們理解杜鵑花屬植物種性或遺傳性的基礎(chǔ)。換言之，云錦杜鵑亞屬顯示的自交育性格局為認(rèn)識(shí)這條演化路線上其他較進(jìn)化的杜鵑花類(lèi)群和種類(lèi)的自交育性提供了內(nèi)在的遺傳基礎(chǔ)和多種可能。

如上所述，杜鵑花屬植物中有6個(gè)自交高可育并對(duì)自交可能有主動(dòng)響應(yīng)的種類(lèi)，其來(lái)源均為以陰濕為特征川西亞高山山地（莊平和高賢明， 2002）。以峨眉山海拔2 400 m的亞高山為例，其霧日居全國(guó)氣象測(cè)報(bào)站之冠（鐘永熙， 1984），這類(lèi)極端的陰濕條件的長(zhǎng)期作用勢(shì)必直接或通過(guò)影響傳粉媒介的活動(dòng)給異交帶來(lái)種種不便（Hirao et al， 2006），而最終可能使一些杜鵑花類(lèi)群對(duì)自交形成了主動(dòng)響應(yīng)，但這并不意味著在此環(huán)境下的其他杜鵑花物種都有這樣的極端響應(yīng)。同時(shí)，被證明自交不育的10個(gè)物種中，有9種均為廣布種或比較喜光或耐熱的種類(lèi)。其中云錦杜鵑、長(zhǎng)蕊杜鵑、映山紅、羊躑躅及黃花杜鵑是我國(guó)東部較低海拔熱量充足區(qū)域內(nèi)的廣布種（Fang et al， 2005； 莊平， 2012； 莊平等， 2013）；露珠杜鵑和馬纓花均來(lái)自高日照時(shí)數(shù)和高太陽(yáng)輻射量的云貴高原（莊平等， 2012）；山育杜鵑作為亞高山灌叢成分從藏東南地區(qū)分布到川西南光照充足的海拔3 000～3 700 m的山地環(huán)境中（Fang et al， 2005）；大白杜鵑則從藏東南一直分布到廣西北部和華中山地，廣布于海拔1 000～3 500 m并具有罕見(jiàn)的耐旱、耐寒、耐熱和喜光等廣泛的適應(yīng)能力（Fang et al， 2005）；雖然紫花杜鵑僅限于半干旱的寶興、丹巴和康定海拔2 200～3 000 m區(qū)域，但常年光照非常充足。通過(guò)以上兩方面極端例子的比較分析表明，類(lèi)群和種類(lèi)所處的上述不同區(qū)域氣候環(huán)境長(zhǎng)期的直接或通過(guò)影響傳粉媒介間接的作用，或是最終塑造杜鵑花屬植物自交育性多樣化的外部動(dòng)力。

3.4 其他幾點(diǎn)啟示

杜鵑花屬植物自交育性研究的幾點(diǎn)啟示。（1）通過(guò)本研究，進(jìn)一步證實(shí)了杜鵑花屬植物自交現(xiàn)象普遍，鑒于遷地保育條件下因植株個(gè)體限制可能導(dǎo)致的自交衰退，有效的解決辦法要保證“最小種群”數(shù)量，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)野外同種不同居群的搜集保育；（2）該屬植物許多類(lèi)群和種類(lèi)自交可育的性質(zhì)，為開(kāi)發(fā)杜鵑花自交純系和純化親本以提高后代雜種優(yōu)勢(shì)提供了可能，自交不育的某些類(lèi)群和種類(lèi)則可能具有更廣泛的變異來(lái)源，而此次試驗(yàn)被證明自交不育的種類(lèi)中是否存在可育單株亦未可知，如本試驗(yàn)結(jié)果為自交不育的露珠杜鵑在早些時(shí)候的野外研究中被證實(shí)為自交弱可育（張敬麗等， 2007），而這些可能性也需要我們進(jìn)一步探索；（3）該屬植物作為一個(gè)類(lèi)群復(fù)雜、分布廣泛、生態(tài)與潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大的植物大屬，其自交的生物學(xué)意義仍需要從多角度和多層次進(jìn)行深入研究，尤其應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)進(jìn)化生物學(xué)、保育生物學(xué)、遺傳學(xué)和育種學(xué)等領(lǐng)域的研究；（4）通過(guò)有關(guān)坐果、綠苗率、綠苗系數(shù)和單位可育種子數(shù)量等可育性指標(biāo)的研究，可以看到從自交受精到形成具生活力或無(wú)生活力小苗的各個(gè)階段中杜鵑花種類(lèi)的自交可育性表征，這符合后合子期敗育的理論（Williams et al， 1990），但這一理論能否完美地解釋不少種類(lèi)不能坐果的現(xiàn)象還值得懷疑，而問(wèn)客杜鵑等3個(gè)多倍體種類(lèi)均為自交可育的事實(shí)說(shuō)明，多倍體或許不會(huì)導(dǎo)致自交不育。

致謝本研究田間與室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集工作由李燁與唐桂英女士完成，英文摘要得到高賢明研究員的傾力幫助，峨眉山生物試驗(yàn)站為本研究給予了大力支持，在此一并致謝！

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