徐振國(guó)，梁曉靜，梁梅華，黃大勇，羅圣杏

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002；2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545004）

竹類植物屬無(wú)性繁殖的多年生植物，開(kāi)花結(jié)實(shí)較為罕見(jiàn)，自然狀態(tài)下結(jié)實(shí)率較低[1]。竹類植物開(kāi)花后多數(shù)死亡，給林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失[2]，由于竹類植物開(kāi)花具稀少性、隨意性和不確定性等特點(diǎn)，使得有關(guān)竹子開(kāi)花結(jié)實(shí)、花粉萌發(fā)及貯藏等方面的研究進(jìn)展遲緩[3-4]。目前，有關(guān)竹子開(kāi)花的現(xiàn)象及花粉形態(tài)的研究已有部分報(bào)道，且收獲種子多數(shù)以自然開(kāi)花下結(jié)實(shí)為主[5-11]，喬桂榮[12]采用石蠟切片的觀察方法，從麻竹細(xì)胞的顯微結(jié)構(gòu)上，觀察了花粉的發(fā)育過(guò)程；鐘遠(yuǎn)標(biāo)[13]以麻竹為材料開(kāi)展繁育系統(tǒng)的系統(tǒng)研究，闡明了竹類植物的開(kāi)花特性及結(jié)實(shí)規(guī)律。上世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)科學(xué)家開(kāi)始利用竹子的開(kāi)花進(jìn)行育種，寧才強(qiáng)等[14]以開(kāi)花的撐篙竹Bambusa pervariabilis和大綠竹Dendrocalamopsis daii Keng f.為材料，經(jīng)過(guò)12 a雜交選育出了4個(gè)優(yōu)良雜交新竹種；邢新婷等[8]開(kāi)展了麻竹控制授粉時(shí)不同氣候條件和花枝位置對(duì)結(jié)實(shí)率的研究，并獲得了少量種子；袁金玲等[15]對(duì)麻竹等5個(gè)開(kāi)花的叢生竹種進(jìn)行人工授粉，分別獲得麻竹種子388粒、麻竹種內(nèi)和麻竹×綠竹種子1 495粒。2000年后，桂北部分竹農(nóng)開(kāi)始利用生長(zhǎng)素對(duì)開(kāi)花毛竹進(jìn)行處理，獲得大量種子；孫立方[11]據(jù)毛竹Phyllostachys edulis生殖發(fā)育階段所需營(yíng)養(yǎng)，設(shè)計(jì)配方，用來(lái)提高其種實(shí)產(chǎn)量，其結(jié)實(shí)率為 100%，其中成熟飽滿種子比例平均為58%，得出了促進(jìn)毛竹種實(shí)產(chǎn)量最優(yōu)配方。雖然上述研究取得了部分成果，但與傳統(tǒng)農(nóng)作物相比還有很大差距，竹類植物在雜交育種和種質(zhì)創(chuàng)新方面需進(jìn)一步深入研究。

麻竹具有出筍早、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)[16]。在高度集約經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，麻竹經(jīng)常出現(xiàn)零星開(kāi)花，且在自然狀態(tài)下開(kāi)花的麻竹結(jié)實(shí)率很低，嚴(yán)重制約了該類植物的遺傳改良進(jìn)程。本研究立足于麻竹花分化形成到開(kāi)花期這段決定麻竹開(kāi)花發(fā)育和退化的關(guān)鍵時(shí)期，分析麻竹開(kāi)花模式，掌握麻竹花期形態(tài)發(fā)生過(guò)程，并以此為依據(jù)進(jìn)行花期調(diào)控，摸索麻竹開(kāi)花結(jié)實(shí)新技術(shù)。

1 試驗(yàn)地概況與研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

麻竹開(kāi)花生物學(xué)特性觀察主要在廣西貴港瓦塘鄉(xiāng)、廣西玉林博白縣、廣西來(lái)賓金秀縣、廣西桂林灌陽(yáng)縣，這4個(gè)地點(diǎn)共發(fā)現(xiàn)開(kāi)花麻竹21叢、107株。激素調(diào)控試驗(yàn)設(shè)在廣西桂林灌陽(yáng)縣洞井洞井瑤族鄉(xiāng)麻竹示范基地，該地位于118°55′E，25°16′N，海拔337 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫17.5 ℃，略低于全縣平均氣溫，雨量充沛，年降雨量在1 530 mm以上，光照充足。

1.2 麻竹開(kāi)花生物學(xué)特性調(diào)查

定點(diǎn)踏查：標(biāo)記開(kāi)花的麻竹，記錄開(kāi)花地點(diǎn)，開(kāi)花時(shí)間，經(jīng)緯度、栽培模式，開(kāi)花類型（局部開(kāi)花或全體開(kāi)花）、死亡情況（開(kāi)花致死、開(kāi)花不死、或者兩者并存）、結(jié)實(shí)狀況（開(kāi)花結(jié)實(shí)、開(kāi)花不結(jié)實(shí)、處理后結(jié)實(shí)、處理后不結(jié)實(shí)）[2]。

定株觀察：記錄麻竹開(kāi)花的起止日期，觀察花穗出現(xiàn)和展放的時(shí)間、花藥生長(zhǎng)等生物特性；觀察麻竹開(kāi)花、授粉及到種子成熟的過(guò)程，記錄麻竹花、種子和竹稈的變化特征[17]。

1.3 麻竹花粉形態(tài)觀察

于9:00前，采集盛開(kāi)的新鮮花藥置于干燥的硫酸紙上，陰干30～60 min，抖出花粉，放入干燥的離心管，加入FAA固定液，固定24 h以上，放入有冰袋的冰盒，帶回實(shí)驗(yàn)室。置于電鏡前進(jìn)行晾曬，直接涂散在導(dǎo)電雙面膠帶上，噴金鍍膜，移入場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡（VEGA3 TESCAN）下進(jìn)行觀察[11]。

1.4 麻竹開(kāi)花激素調(diào)控

采用竹腔注入法研究外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)麻竹花發(fā)育和結(jié)實(shí)的調(diào)控效應(yīng)。激素種類包括生長(zhǎng)素（IAA）、赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）3種激素，分別于開(kāi)花前期、開(kāi)花中期、開(kāi)花后期等3個(gè)分化時(shí)期向竹腔內(nèi)注入外源激素。注射選用5號(hào)針頭和2 mL針筒，選擇離地徑10 cm左右的竹節(jié)注射，每叢注射5株。于11月底，記錄每株穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

試驗(yàn)采用L9(3)4進(jìn)行正交試驗(yàn)，共9個(gè)樣地，每個(gè)處理5株。為消除不同竹種間施肥所產(chǎn)生的差異性，采用各單株種子數(shù)量與胸徑之比進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻竹開(kāi)花的基本生物學(xué)觀察

統(tǒng)計(jì)21叢開(kāi)花麻竹，結(jié)果表明：15叢為整叢開(kāi)花，6叢為部分單竹開(kāi)花；麻竹開(kāi)花不成片，零星分布；立地相同的麻竹林內(nèi)，不同竹叢開(kāi)花的最小距離為3～5 m（相鄰），最大距離超過(guò)10 km（圖1A）。麻竹開(kāi)花前期，竹筍產(chǎn)量低或者停止生長(zhǎng)，小枝生長(zhǎng)變態(tài)葉直至幾乎無(wú)葉，自然狀態(tài)下開(kāi)花的麻竹無(wú)種實(shí)（圖1B）。麻竹開(kāi)花后叢內(nèi)竹株陸續(xù)干枯死亡，一方面由于麻竹開(kāi)花結(jié)實(shí)要消耗掉大量的養(yǎng)分，而這些養(yǎng)分來(lái)自根、莖、葉，所以開(kāi)花結(jié)實(shí)后，營(yíng)養(yǎng)器官中貯存的營(yíng)養(yǎng)大部分被消耗，更重要的是開(kāi)花后竹葉全部脫落，光合作用減弱，竹株上部水分驟減，竹株生理脫水嚴(yán)重，最后導(dǎo)致干枯死亡[1]。

通過(guò)野外觀察表明，麻竹花期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，每年4—11月均能開(kāi)花。麻竹屬假花序，無(wú)葉，花枝穗狀?；榉f花，性器官是花小穗和小花?；ㄐ∷氲慕M成，平均由3～10朵小花組成，有的多達(dá)15朵。小穗棕紫色，長(zhǎng)圓形，側(cè)面較扁（圖1C）。小穗軸節(jié)間極短縮，穎片通常2枚；小花在開(kāi)放時(shí)穎片吸水膨脹，雌雄花期不同步，雌蕊花絲先成熟，其末端卷曲或微卷，呈淡紫紅色，線形，易枯萎（圖1E）；內(nèi)外稃片微張開(kāi)，花絲及花柱迅速伸長(zhǎng)，柱頭和花藥露出花外，1枚3裂柱頭伸出花外，花藥呈黃色，頂端尖頭（圖1D）；竹花屬于閉合型。

2.2 麻竹花粉的形態(tài)特征

通過(guò)電鏡掃描觀察，麻竹花粉形態(tài)在顯微鏡下觀察為近球形，表面凹凸?fàn)?，花粉平均直徑?7.1 μm，外壁紋飾密布細(xì)小顆粒物，具單個(gè)萌發(fā)孔，在掃描電鏡下觀察為圓形或者近似圓形，孔周圍具有明顯的孔環(huán)，萌發(fā)孔外孔徑平均3.83 μm，內(nèi)孔徑平均直徑1.96 μm。見(jiàn)圖2。

圖1 麻竹開(kāi)花的生物學(xué)特性Fig. 1 The floral biological characteristics of Dendrocalamus latiflorus

圖2 麻竹的花粉形態(tài)及萌發(fā)Fig. 2 The pollen shape and genmination of Dendrocalamus latiflorus

2.3 麻竹開(kāi)花不孕發(fā)育過(guò)程

選擇開(kāi)花竹株3主枝6分枝進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，每隔20 min觀測(cè)開(kāi)花狀態(tài)。花芽分3種類型分布：少部分簇生，約有5～10個(gè)，大部分花芽2個(gè)為1簇，剩余部分基本干癟退化。

從6:30開(kāi)始，統(tǒng)計(jì)共有14個(gè)小枝，115個(gè)花芽，其中80%雌蕊全部開(kāi)放，僅僅2個(gè)花芽出現(xiàn)雄蕊。每個(gè)花芽大約包含5～12雄蕊，2～5個(gè)雌蕊。雄蕊中，花藥平均長(zhǎng)度6.35 mm，花絲長(zhǎng)度3.30 mm。

7:30，有2個(gè)花芽雌蕊退化，雄蕊開(kāi)放外露，只見(jiàn)部分花藥，未見(jiàn)花絲。7:50統(tǒng)計(jì)，共計(jì)13個(gè)花芽開(kāi)放，此時(shí)花藥已經(jīng)全部外露，花芽濕潤(rùn)飽滿，詳細(xì)見(jiàn)圖3，測(cè)量13個(gè)花藥的長(zhǎng)度取平均值，花藥平均長(zhǎng)度5.35 mm。8:40出現(xiàn)陽(yáng)光，21個(gè)花芽開(kāi)放，此時(shí)，花藥與花絲逐漸失水，開(kāi)始萎縮，到9:40共有60個(gè)花芽開(kāi)放，這段時(shí)間內(nèi)花芽開(kāi)放比例最大。10:40統(tǒng)計(jì)共有64個(gè)開(kāi)放花芽，大部分花芽及花絲開(kāi)始出現(xiàn)失水萎縮。在花芽開(kāi)放過(guò)程中，雌蕊出現(xiàn)干枯脫落，雄蕊逐漸萌動(dòng)出稃，因此同一個(gè)花芽，雌蕊與雄蕊呈先后順序開(kāi)放，無(wú)法同時(shí)間內(nèi)自花授粉。太陽(yáng)出現(xiàn)后，花粉極容易失水，花粉未萌發(fā)或者萌發(fā)后瞬間干枯失去活力，從而導(dǎo)致異花授粉結(jié)實(shí)率極低，再加上麻竹開(kāi)花后，營(yíng)養(yǎng)元素的不規(guī)則轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致麻竹體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)不足，此結(jié)果也導(dǎo)致麻竹開(kāi)花不實(shí)。因此，如果選擇人工授粉，應(yīng)該在光照前進(jìn)行花粉采集與授粉。

圖3 麻竹開(kāi)花不育的發(fā)育過(guò)程Fig. 3 Development process of Dendrocalamus latiflorus on flowering infertility

2.4 麻竹種實(shí)育性調(diào)控研究

藥劑處理后40 d左右，觀察麻竹花穗及采集到的麻竹種子，見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，激素處理可不同程度地促進(jìn)麻竹開(kāi)花，增加麻竹雄花數(shù)量，同時(shí)激素處理提高了小穗開(kāi)花比例。麻竹果實(shí)為堅(jiān)果狀穎果，卵球形，去稃后的種子表面光滑無(wú)毛，腹部微扁平，表面中部有一條明顯的縱溝槽，種子先端呈灰黑色，具有由全部或部分花柱發(fā)育而成的喙。隨機(jī)抽取40粒種子，分別測(cè)量其長(zhǎng)度和直徑，結(jié)果表明，激素處理后麻竹種子長(zhǎng)度變化范圍為0.55～0.86 mm，直徑為2.22～3.35 mm。

圖4 處理后收集的麻竹花穗及種子Fig. 4 The flowering and seeds of Dendrocalamus latiflorus

對(duì)不同激素處理進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，生長(zhǎng)素的P＝0.047＜0.05，表明生長(zhǎng)素營(yíng)養(yǎng)處理水平差異顯著，赤霉素與脫落酸處理差異均不顯著。綜上所述，可以得出生長(zhǎng)素可以促進(jìn)麻竹育性結(jié)實(shí)。

3 結(jié)論與討論

麻竹屬假花序，花期為每年的4—11月，無(wú)葉花枝穗狀，開(kāi)花前竹筍產(chǎn)量降低，小枝生長(zhǎng)變態(tài)葉直至幾乎無(wú)葉；花為穎花，由3～10朵小花組成，開(kāi)放時(shí)雌蕊花絲較長(zhǎng)且先成熟，屬于閉合型?；ǚ哿Ｆ骄睆綖?7.1 μm，具單個(gè)萌發(fā)孔，外孔徑平均3.83 μm，內(nèi)孔徑平均直徑1.96 μm。麻竹種子為堅(jiān)果狀穎果，卵球形，種子長(zhǎng)度0.55～0.86 mm，直徑2.22～3.35 mm。麻竹開(kāi)花不孕主要有3個(gè)原因：①雌蕊與雄蕊呈先后順序開(kāi)放，無(wú)法同時(shí)間內(nèi)自花授粉；②日照后，花粉及易容易失水，而導(dǎo)致異花授粉結(jié)實(shí)率極低；③麻竹開(kāi)花后營(yíng)養(yǎng)元素的不規(guī)則轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致麻竹體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)不足。另外，鐘遠(yuǎn)標(biāo)等[13]研究發(fā)現(xiàn)，麻竹開(kāi)花的小穗上只有上部3～4朵小花的柱頭能正常伸出稃片外，中、下部小花和開(kāi)花后期發(fā)育的小花生長(zhǎng)不良或無(wú)法伸出稃片外，導(dǎo)致授粉率偏低，這是結(jié)實(shí)率偏低的另外一個(gè)重要原因。采用竹腔注入法，注射外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)麻竹花發(fā)育和結(jié)實(shí)進(jìn)行調(diào)控，可以促進(jìn)麻竹開(kāi)花，增加麻竹雄花數(shù)量，提高麻竹育性結(jié)實(shí)率。

表1 麻竹種實(shí)調(diào)控方差分析?Table 1 Variance analysis of bamboo seed control

關(guān)于麻竹花期記錄，部分文獻(xiàn)已經(jīng)有記載。戴啟惠在《廣西竹種及栽培》中記載，麻竹于每年3—5月開(kāi)花，4—7月結(jié)實(shí)；周芳純與邢欣婷等研究表明，麻竹盛花期常在3—5月，花期一直持續(xù)到10—11月。作者通過(guò)長(zhǎng)年走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，每年4—11月都能發(fā)現(xiàn)開(kāi)花麻竹，其結(jié)論與后兩位研究結(jié)論相近。另外，在相關(guān)文獻(xiàn)及教科書(shū)中均未發(fā)現(xiàn)于麻竹雄蕊描述，如《中國(guó)植物志.第九版》《廣西竹類植物》僅詳細(xì)描述的麻竹雄蕊的特征（花絲及花藥），其原因可能是因?yàn)樵诼橹耖_(kāi)花過(guò)程中，雌蕊萌發(fā)較早，雄蕊露出后，雌蕊已經(jīng)干枯，大多數(shù)研究人員忽視了雌蕊的存在。

大量研究表明，植物內(nèi)源激素對(duì)植物開(kāi)花有調(diào)控效應(yīng)，在小麥Triticum aestivum L.小花兩級(jí)分化中，激素之間比值穩(wěn)定可促進(jìn)可孕花的發(fā)育，生長(zhǎng)素與其它激素比值的下降導(dǎo)致開(kāi)花不孕[20]；庫(kù)爾勒香梨花期各種內(nèi)源激素之間就已開(kāi)始相互調(diào)節(jié)，并且花期不同部位內(nèi)源激素的分布對(duì)果萼的脫落能起關(guān)鍵作用[21]；開(kāi)花雷竹IAA在竹葉和竹稈中明顯地降低；毛竹花期（6月中旬）開(kāi)花毛竹葉、枝和稈中的生長(zhǎng)素含量顯著降低[22]。

麻竹因其開(kāi)花比較頻繁，自然結(jié)實(shí)率較高，被作為竹類育種方法研究的材料。本研究?jī)H僅在開(kāi)花前期注射植物生長(zhǎng)素誘導(dǎo)種子形成，由于麻竹開(kāi)花受多種激素的調(diào)節(jié)，激素比值的高低調(diào)控不同部位的發(fā)育[4]，為更好地調(diào)控麻竹開(kāi)花結(jié)實(shí)，下一步研究過(guò)程中，應(yīng)了解不同激素在麻竹開(kāi)花過(guò)程中的作用，應(yīng)著重收集麻竹開(kāi)花信息，利用其自然開(kāi)花，開(kāi)展雜交育種，尤其是種間雜交育種，篩選正反交均優(yōu)的組合，加快麻竹遺傳育種改良進(jìn)程，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。