金 蘭，陳 志

（青海師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，青藏高原藥用動(dòng)植物資源青海省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810008）

異型花柱（heterostyly）是由遺傳控制的花型多態(tài)性現(xiàn)象，指兩性花植物中出現(xiàn)2種花型（二型花柱，distyly）或3種不同花型（三型花柱，tristyly）的個(gè)體，其花藥與柱頭的位置不同，但位置交互對(duì)應(yīng)。根據(jù)花藥和柱頭的相對(duì)高度，二型花柱包括長(zhǎng)花柱型（longstyled morph）和短花柱型（shortstyled morph）2種，而三型花柱包括長(zhǎng)花柱型、中花柱型（midstyled morph）及短花柱型3種花［1］。

獨(dú)一味Lamiophlamis rotata（Benth）Kudo為唇形科獨(dú)一味屬植物［2］，對(duì)其繁育系統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，獨(dú)一味具有L（花藥低于花柱）和S（花藥高于花柱）二型花柱，本研究從異型花柱在花序中分布、異型花柱的數(shù)量、異型花柱的花粉活力和柱頭活性的差異、異型花柱上花粉管的萌發(fā)、異型花柱的生物學(xué)特性及花序不同部位結(jié)實(shí)率，對(duì)獨(dú)一味的結(jié)實(shí)與異型花柱的相關(guān)性進(jìn)行初步研究，為進(jìn)一步研究獨(dú)一味結(jié)實(shí)機(jī)理提供初步的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地

本試驗(yàn)在2015年5—7月獨(dú)一味開花期進(jìn)行，試驗(yàn)地選擇在國(guó)營(yíng)牧場(chǎng)海拔3 900～4 100 m的3個(gè)不同生境的斑塊樣地上進(jìn)行。

2 方 法

2.1 異型花柱在不同花期單花中分布研究

在已選擇好的3個(gè)觀測(cè)樣地中，隨機(jī)選擇部分開花的獨(dú)一味花序30株進(jìn)行標(biāo)記，統(tǒng)計(jì)每株花序中的花蕾期、半開期、盛花期、花謝期、枯萎期的L型和S型花柱的數(shù)量。

2.2 異型花柱在花序中的位置分布研究

在已選擇好的3個(gè)觀測(cè)樣地中，隨機(jī)選擇大部分開花的獨(dú)一味花序30株，去除花蕾期的單花，統(tǒng)計(jì)L型和S型花柱在花序不同位置中的分布狀況。

2.3 異型花柱中花粉活力及柱頭活性差異性的研究

2.3.1 MTT法測(cè)定花粉活力

在開花的獨(dú)一味花序中，分別標(biāo)記S型和L型的不同花期的單花，將花藥置于載玻片上，加1滴蒸餾水，用鑷子搗碎，再加1～2滴MTT，蓋上蓋玻片，置低倍顯微鏡下觀察，活力強(qiáng)的花粉被染成深紫色，活力弱的染成淡紫色，沒有活力的呈黃色。每個(gè)材料觀察3～5個(gè)制片，每片任選5個(gè)視野，統(tǒng)計(jì)全部花粉中染成深紫色和淡紫色的花粉所占比例，即花粉的活力［3］。

2.3.2 聯(lián)苯胺過氧化氫法對(duì)不同開花期柱頭可授性的測(cè)定

在開花的獨(dú)一味花序中，分別標(biāo)記S型和L型的不同花期的單花，取柱頭完全浸泡在聯(lián)苯胺過氧化氫反應(yīng)液中（1%聯(lián)苯胺∶3%過氧化氫∶水＝4∶11∶22，體積比），置于解剖鏡下觀察，若柱頭具有可授性就會(huì)有大量氣泡出現(xiàn)，否則無氣泡產(chǎn)生，氣泡越多越大，表明活性越強(qiáng)［3］。

2.4 盛花期異型花柱花部特征參數(shù)測(cè)量

在已選擇好的3個(gè)觀測(cè)樣地中隨機(jī)選擇大部分開花的獨(dú)一味花序30株進(jìn)行標(biāo)記，分別選出具有L型花柱和S型花柱的盛花期單花各30朵，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量其花冠長(zhǎng)度、花柱長(zhǎng)度、柱頭裂片長(zhǎng)度、花藥高度、花藥長(zhǎng)度、花絲基部至花冠基部距離、花絲基部至花冠頂端的距離及子房高度，各參數(shù)具體測(cè)量方法參考劉欣欣等［1］的方法。

2.5 熒光顯微法測(cè)定不同花柱上花粉管萌發(fā)狀況

分別取自然狀態(tài)下不同開花期的S型和L型的柱頭，在FAA固定液中固定4 h以上，用蒸餾水沖洗干凈，在45℃水浴中用2 mol／L NaOH軟化2 h，蒸餾水沖洗3次，然后用0.1%水溶性苯胺藍(lán)染色4 h（25℃染色，染色液用2%的K3PO4溶液配制），將雌蕊（包括子房）置載玻片上，加1～2滴甘油，加蓋玻片輕輕壓平，用Olympus BX 51型顯微鏡在 WU（寬帶紫外光激發(fā)）下觀察。每張切片取3個(gè)視野，觀察統(tǒng)計(jì)花粉管萌發(fā)［3］。

2.6 獨(dú)一味花序不同部位自然結(jié)實(shí)率研究

取自然成熟的獨(dú)一味花序100株，分別對(duì)花序上位、中位及下位的結(jié)實(shí)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

上位花：花序最頂部1～3層的單花，大花序（7層及以上）取頂部2～3層，小花序（4層及以下）取頂部1層單花。

中位花：花序中部的單花，大花序（7層及以上）取中部3～4層，小花序（4層及以下）取中部2～3層單花。

下位花：花序底部的單花，大花序（7層及以上）取底部2～3層，小花序（4層及以下）取底部1～2層單花。

3 結(jié)果與分析

3.1 異型花柱在不同花期花中分布研究

對(duì)標(biāo)記的30株花序中所有的單花依據(jù)不同的花期進(jìn)行分類，再對(duì)每個(gè)花期中的單花花柱類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

表1 不同花期中異型花柱數(shù)量的測(cè)定

從表1可看出，在統(tǒng)計(jì)花序中，花謝期、盛花期和枯萎期的花中L型花柱為最多，花蕾期中無L型的花柱，半開期的花中L型花柱很少，可能的原因是花蕾期和半開期的花正處于生長(zhǎng)發(fā)育期，花部結(jié)構(gòu)正處于生長(zhǎng)發(fā)育期，盛花期以后，花結(jié)構(gòu)發(fā)育完全，所以，研究異型花柱應(yīng)該選擇盛花期的單花進(jìn)行。

3.2 異型花柱在花序中的分布研究

從表2可看出，自然狀態(tài)下的獨(dú)一味L型的花柱主要分布于花序的中下位置，上部分布較少，L型花柱和S型花柱在全部的單花中的分配比例接近1∶10。

表2 異型花柱在花序不同位置中的分布

3.3 盛花期異型花柱花部特征參數(shù)測(cè)量

從表3可看出，L型花柱的柱頭高度明顯高于花絲的長(zhǎng)度，S型花絲長(zhǎng)度高于花柱的長(zhǎng)度，因而，L型花柱易接受異花花粉而S型花柱易接受自花花粉，其他花部特征沒有明顯差異。

3.4 異型花柱中花粉活力及柱頭活性差異性研究

由表4可看出，S型花柱和L型花柱的花粉活力沒有明顯的差異，都是開花2～3 d時(shí)花粉活力最強(qiáng)，隨著開花天數(shù)的增加，花粉活力逐步降低；柱頭活性也沒有呈現(xiàn)明顯的差異，都是在開花5～6 d柱頭可授性為最強(qiáng)，柱頭可授性強(qiáng)弱的順序5、6 d＞4、7 d＞3、8 d＞2、1 d，S型和L型柱頭可授性和花粉活力不同步，呈現(xiàn)雌雄蕊異熟的特性。

表3 盛花期獨(dú)一味長(zhǎng)／短花柱型花部特征參數(shù)

表4 MTT法測(cè)定獨(dú)一味花粉活力

3.5 異型花柱中花粉管在柱頭上的萌發(fā)差異研究

通過熒光顯微法，對(duì)自然生長(zhǎng)的獨(dú)一味花粉在柱頭上的萌發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，獨(dú)一味花粉在柱頭上的萌發(fā)率很低，其中，S型花柱的花粉管萌發(fā)率很低，只有1%左右，L型柱頭的花粉管萌發(fā)率相對(duì)于S型高，約有15%。

3.6 獨(dú)一味花序不同部位自然結(jié)實(shí)率研究

從表5可看出，獨(dú)一味種子的形成和獨(dú)一味花序的位置存在一定的相關(guān)性，獨(dú)一味花序的上位花結(jié)實(shí)率最低，下位花結(jié)實(shí)率最高，這可能和L型柱頭主要分布在下位花存在一定相關(guān)性，說明獨(dú)一味結(jié)實(shí)率可能和L型柱頭有關(guān)，其機(jī)理需要進(jìn)一步研究。

表5 獨(dú)一味花序不同部位的自然結(jié)實(shí)率

4 討 論

有研究表明［4］，異型花柱是被子植物中一種特殊的花多態(tài)現(xiàn)象和雌雄異位形式，該類型植物的花部特征在避免自交、促進(jìn)準(zhǔn)確的異交傳粉以及通過降低雌雄功能干擾以提高親本適合度等方面具有重要的進(jìn)化意義。

在獨(dú)一味中，L型和S型花柱在成熟花中的比例接近1∶10，S型花柱的柱頭低于雄蕊，其柱頭易落上自花花粉，熒光顯微鏡下S型花柱上花粉萌發(fā)率很低，L型花柱由于柱頭高于雄蕊，有些較高的柱頭露出花冠外，相對(duì)于S型的花柱，易接受異花的花粉，在熒光顯微鏡下，L型花柱的花粉管萌發(fā)也高于S型花柱，說明異型花柱在影響?yīng)氁晃兜膫鞣凼芫矫婵赡艽嬖谔厥獾淖饔?；L型花柱主要分布于中位和下位的花序中，自然結(jié)實(shí)的花序中，所結(jié)種子也主要集中在中位和下位的花序中，說明獨(dú)一味L型花柱的花可能與種子結(jié)實(shí)率存在一定的相關(guān)性，其機(jī)理需進(jìn)一步研究。

［1］劉欣欣，吳小琴，張奠湘.艷麗耳草的二型花柱及異型自交不親和系統(tǒng)［J］.生物多樣性，2012，20（3）：337347.

［2］青?？茖W(xué)院西北高原生物研究所編著.青海植物志［M］.西寧：青海人民出版社，1995（12）：171.

［3］王兵，焦恩寧，秦墾，等.寧夏枸杞傳粉生態(tài)學(xué)初步研究［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2010，30（1）：6877.

［4］周偉，王紅.被子植物異型花柱及其進(jìn)化意義［J］.植物學(xué)報(bào)，2009，44（6）：742751.