廖浩斌，馮璐，熊武建，蔣謙才，張信堅(jiān)，葉礬，廖文波

(1. 中山市國(guó)有森林資源保護(hù)中心，廣東 中山528400； 2. 有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥ 廣東省熱帶亞熱帶植物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510275)

駝峰藤M(fèi)errillanthushainanensisChun et Tsiang 隸屬于夾竹桃科Apocynaceae、駝峰藤屬M(fèi)errillanthusChun et Tsiang[1]，為單型屬，僅1種，亦為國(guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)植物和第1批國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物[2]，中國(guó)特有種[3]。該種最早于1941年由我國(guó)著名分類學(xué)家陳煥鏞教授與蔣英教授在海南白沙縣發(fā)現(xiàn)并命名[4]。駝峰藤地域分布極其狹窄，僅在海南保亭、萬(wàn)寧、白沙及廣東高要鼎湖山等地有過(guò)標(biāo)本采集記錄[5-7]。2007年中山市野生植物調(diào)查首次發(fā)現(xiàn)在中山田心伯公坳有駝峰藤野生分布[8]。2015年6月，在中山市田心森林公園再次看到駝峰藤的蹤跡，林業(yè)部門(mén)立即對(duì)駝峰藤進(jìn)行保護(hù)繁殖試驗(yàn)。

目前，關(guān)于駝峰藤的相關(guān)研究鮮有報(bào)道，僅有侯俊等[9]對(duì)駝峰藤的組織培養(yǎng)及植株再生進(jìn)行了相關(guān)研究，而對(duì)其物候與繁育系統(tǒng)等方面尚未有研究報(bào)道。植物的繁育系統(tǒng)是指所有影響后代遺傳組成的有性特征的總和，主要包括花的形態(tài)特征、花的開(kāi)放式樣、花各部位的壽命、傳粉者種類和頻率、自交親和程度和交配系統(tǒng)[10]。近年來(lái)，繁育系統(tǒng)的研究越來(lái)越多地與傳粉生物學(xué)研究相結(jié)合[11]。本研究以駝峰藤為研究對(duì)象，在野外開(kāi)展生態(tài)觀察研究，旨在了解該物種的繁育系統(tǒng)及物候特征，為駝峰藤的有效保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)和材料

田心森林公園位于北回歸線以南(113°28′21″E，22°24′39″N)，屬南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，年日照為1 694.4 h，四季分布比較均勻。年平均氣溫20.3 ℃。雨量充足，年平均降雨量1 858.2 mm，光照充足、水熱豐富的自然條件使園區(qū)擁有相對(duì)原始的自然本底，形成了類型多樣的生境。屬于丘陵區(qū)，地勢(shì)大致呈東北高西南低，平地較少、山地較多，最高峰海拔為383.7 m。本研究地點(diǎn)位于中山市田心森林公園內(nèi)的3個(gè)駝峰藤自然居群，植被群落組成以駝峰藤為特征種，主要伴生種有艷山姜Alpiniazerumbet、鴨跖草Commelinacommunis、地桃花Urenalobata、水東哥Saurauiatristyla、土沉香Aquilariasinensis、粉單竹Bambusachungii、粗葉榕Ficushirta、紅枝蒲桃Syzygiumrehderianum、海芋Alocasiamacrorrhiza、猴耳環(huán)Pithecellobiumclypearia、假蘋(píng)婆Sterculialanceolata、鯽魚(yú)膽Maesaperlarius和娃兒藤Tylophoraovata等。土壤以沙壤土和紅壤土為主。

1.2 研究方法

1.2.1 物候周期的觀察 駝峰藤為常綠木質(zhì)藤本，2017年3月開(kāi)始，次年3月為一周期進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，觀察和統(tǒng)計(jì)物候周期的數(shù)據(jù)。

1.2.2 花部特征觀察 在居群內(nèi)，分別于 2017 年3月和4月掛牌標(biāo)記。① 不同植株即將開(kāi)花的花蕾30朵，連續(xù)多天定位觀察并記錄花朵個(gè)體的開(kāi)放進(jìn)程，直至花瓣脫落。隨機(jī)選取當(dāng)天開(kāi)放的花30朵，用游標(biāo)卡尺測(cè)量萼片、花瓣、副花冠、合蕊冠、子房的大小。② 在體式解剖鏡下觀察花藥裂口、花粉塊等花部微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.3 柱頭可授性的檢測(cè) 采用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法檢驗(yàn)柱頭的可授性[12]。取開(kāi)花后不同天數(shù)的花各5朵，在解剖鏡下小心將子房及柱頭剝離出來(lái)，在凹面載玻片中加入體積比為w=1%聯(lián)苯胺∶φ=3% 過(guò)氧化氫∶水 = 4∶11∶22 的反應(yīng)液，將子房及柱頭浸入其中。若柱頭具可授性則周圍反應(yīng)液呈現(xiàn)藍(lán)色并有大量氣泡出現(xiàn)，根據(jù)氣泡的多少和大小判斷柱頭可授性的相對(duì)強(qiáng)弱。

1.2.4 雜交指數(shù)的估算 按照 Dafni的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)花序直徑、性器官空間位置與成熟情況等評(píng)判繁育系統(tǒng)類型[12]。OCI = 0 為閉花受精；OCI = 1 為專性自交；OCI = 2 為兼性自交；OCI = 3 為自交親和，有時(shí)需要傳粉者；OCI = 4 為異交為主，部分自交親和，且需要傳粉者。

1.2.5 訪花昆蟲(chóng)的觀察 分別在 2017 年 4 月 23 日至 29 日，5 月 5 日至 11 日，每次連續(xù) 7 d，從 8:00～19:00 初步觀察并記錄所有駝峰藤的訪花昆蟲(chóng)的訪花行為、訪問(wèn)時(shí)間、單花停留時(shí)間等。觀察過(guò)程中，不定時(shí)地網(wǎng)捕訪花昆蟲(chóng)，檢查它們是否攜帶花粉塊，并制作標(biāo)本，進(jìn)行種類鑒定。

1.2.6 自交與對(duì)照實(shí)驗(yàn) 2017年4月23日開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，4月26日，4月29日，5月10日連續(xù)進(jìn)行觀察，得到結(jié)果。

對(duì)照組：每個(gè)植株隨機(jī)選擇 30個(gè)未開(kāi)放的花序進(jìn)行掛牌，不套袋，不去雄，檢測(cè)自然條件下的結(jié)實(shí)情況。

自交組：每個(gè)植株選擇 30個(gè)花序，在開(kāi)花前(花蕾期)套袋，不去雄，花開(kāi)后分別對(duì)其授自花花藥的花粉，檢測(cè)是否存在自交現(xiàn)象。

套袋組：每個(gè)植株選擇 30個(gè)花序，在開(kāi)花前完全套袋，不去雄，檢測(cè)是否存在自交現(xiàn)象。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候周期

2.1.1 中山市駝峰藤的周年物候周期 主要包括展梢期、開(kāi)花期、盛花期、終花期、幼果期、果實(shí)成熟期、落果期。由表1可見(jiàn)，展梢期集中在一、二月份。駝峰藤的開(kāi)花期包括花蕾期、展花期和盛花期，花蕾期出現(xiàn)在3月初期，在4月開(kāi)始展花，每一朵花逐漸開(kāi)放，四月中旬就到了盛花期，一直持續(xù)到5月上旬，在4月下旬，就開(kāi)始結(jié)果。終花期從5月下旬開(kāi)始，從4月下旬開(kāi)始與結(jié)果期有一些重合。 幼果期從4月下旬開(kāi)始，每個(gè)花序一般會(huì)結(jié)1～2個(gè)果，果逐漸增大變成熟，一直持續(xù)到6月上旬。6月底，果實(shí)基本成熟，由于果實(shí)很大，花序果期，果序僅存一枚果，其他敗育。一直持續(xù)到9月，種子逐漸成熟，果皮開(kāi)裂，向腹面折起，種子飛出。種子成熟后，基本進(jìn)入落葉期，落葉主要是失去生理機(jī)能的老化葉片。10月份果實(shí)已經(jīng)成熟，種子飛出，落葉明顯。

2.1.2 花期物候 開(kāi)花期從3月份開(kāi)始，盛花期持續(xù)2個(gè)月，6月下旬，果實(shí)成熟，成熟期持續(xù)四個(gè)月。結(jié)果期會(huì)與當(dāng)?shù)氐挠昙居兄睾?，頻繁的下雨會(huì)嚴(yán)重影響果實(shí)的存活。在駝峰藤野生居群中，花期為3月至5月，初花期3月中旬，盛花期4月23日，末花期5月中旬。

表1 駝峰藤物候周期Table 1 Phenological phase ofMerrillanthus hainanensis

表2 駝峰藤種群開(kāi)花進(jìn)程Table 2 Flowering process ofMerrillanthus hainanensispopulation

2.1.3 單花開(kāi)花進(jìn)程 單花花期為6～8 d、花序花期為16～20 d。傘形花序，自下而上依次開(kāi)放。在單花開(kāi)放過(guò)程中，一片花瓣先打開(kāi)，隨后其余4 片花瓣依次順序開(kāi)放，一般在上午10：30 左右開(kāi)放，花冠呈綠色，訪花昆蟲(chóng)開(kāi)始到訪；到第3天下午時(shí)，花瓣開(kāi)始向外卷曲，顏色由綠色逐漸變成淡黃色，訪花昆蟲(chóng)種類與數(shù)量均有所增加；到第6天花瓣開(kāi)始卷曲萎蔫變成棕黃色，訪花者數(shù)量明顯減少；一般到第7天整朵花脫落。受精后的花不會(huì)立即脫落，其花期比未受精的短，干枯后緊包著幼果(圖1)。

2.2 花器官的發(fā)育特征

駝峰藤的花序?yàn)榫蹅阈位ㄐ?，具有較長(zhǎng)的總花梗，花梗長(zhǎng)(15.90±2.03) mm?；ū挥?個(gè)花萼和5個(gè)花瓣組成?；ㄝ嗔哑褕A形?；ü诰G色，輻狀，直徑(19.19±1.55) mm，裂片卵圓形，先端急尖。副花冠膜質(zhì)，從合蕊冠的基部長(zhǎng)出并包圍著合蕊冠。合蕊冠呈五角形，高約(3.33±0.51) mm。雌蕊由2枚離生心皮組成，子房上位，長(zhǎng)(2.68±0.13) mm，寬(1.24±0.09) mm。雄蕊5個(gè)，花藥2室，每花藥有花粉塊2個(gè)，每藥室藏1個(gè)，花粉塊卵圓狀，下垂，相鄰2藥室中的2個(gè)花粉塊分別通過(guò)2個(gè)花粉塊柄固定在1個(gè)棕色的著粉腺上。著粉腺位于花藥裂口上端，花藥裂口通向柱頭腔。子房?jī)?nèi)具多個(gè)胚珠(圖2)。

圖1 駝峰藤的開(kāi)花進(jìn)程Fig.1 Picture of the flowering process ofMerrillanthus hainanensisA.花蕾期；B. 盛開(kāi)期； C. 開(kāi)花后期；D. 謝花期

圖2 駝峰藤的花期果期物候Fig.2 Flowering phenology ofMerrillanthus hainanensisA.花蕾期；B .完全打開(kāi)的花：正面；C.完全打開(kāi)的花：背面；D.花末期；E.雙生果幼期; F.雙生果成熟期; G.單生果；H. 果剖開(kāi)：幼期；I.果剖開(kāi)：成熟期

2.3 柱頭可授性

用聯(lián)苯胺—過(guò)氧化氫法檢驗(yàn)柱頭的可授性，可以看出駝峰藤在整個(gè)花期都具有柱頭可授性，從開(kāi)花當(dāng)天到第3天均具有強(qiáng)可授性，隨后逐漸降低(表3)。

表3 不同花期駝峰藤柱頭可授性測(cè)定1)Table 3 Stigma receptivity ofMerrillanthus hainanensisin different flowering dates

1)“-”柱頭不具可授性；“+”柱頭具可授性；“++”柱頭可授性較強(qiáng)；“+++”柱頭可授性最強(qiáng)

2.4 雜交指數(shù)(OCI)的估算

根據(jù) Dafni的標(biāo)準(zhǔn)[12]，駝峰藤花序和花朵直徑均大于6 mm，記為3；駝峰藤為兩性花，花粉聚集在一起形成花粉塊，不能散落到柱頭，開(kāi)花時(shí)花藥低于柱頭且存在隔離，兩者無(wú)法接觸，記為1；花粉和柱頭同步成熟，記為0。據(jù)此，駝峰藤的雜交指數(shù)為4，其繁育系統(tǒng)為異交為主，部分自交親和，需要傳粉者(表4)。

2.5 訪花昆蟲(chóng)及其訪花行為

訪花昆蟲(chóng)種類：主要有切葉蜂Megachilesp.、中華蜜蜂Apiscerana和臺(tái)灣馬蜂Polistesformosanus，還有離斑棉紅蝽Dysdercuscingulatus、大絹斑蝶Paranticasita、寬邊黃粉蝶Euremahecabe等。

訪花具體行為：昆蟲(chóng)在花周圍盤(pán)旋，借助足部特殊結(jié)構(gòu)將花粉塊移出并將花粉塊通過(guò)花藥裂口插入柱頭腔中以完成授粉。訪花時(shí)間：上午10點(diǎn)左右。陽(yáng)光充足。

2.6 自交與對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，結(jié)果表明：套袋處理的均未結(jié)果實(shí)，說(shuō)明駝峰藤不存在自花授粉機(jī)制，也無(wú)法進(jìn)行無(wú)融合生殖，在自然情況下必須依靠傳粉媒介才能完成受精過(guò)程。駝峰藤自然坐果率較低，為 13.5%。花序坐果率(指標(biāo)記的花序是否結(jié)果)較高，達(dá)到90% 以上，每個(gè)花序最終結(jié)果一個(gè)，極少有雙生果(其中一個(gè)子房不育)，每個(gè)果實(shí)含有種子約 100 顆。

表4 駝峰藤雜交指數(shù)測(cè)定Table 4 Out-crossing index ofMerrillanthus hainanensis

表5 駝峰藤套袋實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果Table 5 Test results of emasculation ofMerrillanthus hainanensis

3 討 論

3.1 駝峰藤的物候分析

該試驗(yàn)一定程度上填補(bǔ)了駝峰藤物候研究的空白，同時(shí)應(yīng)該指出的是物候研究需要一定的時(shí)間積累，時(shí)間越久得到的數(shù)據(jù)越是彌足珍貴。另外，植物生活在復(fù)雜多變的環(huán)境中，植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程在很大程度上也受其小環(huán)境的影響，如海拔 、坡向 、地形等因素。該試驗(yàn)只是對(duì)中山市田心森林公園這一個(gè)群落點(diǎn)的駝峰藤進(jìn)行觀察記錄，還有一定的局限性。

3.2 繁育系統(tǒng)分析

瀕危植物的生殖力、存活力、適應(yīng)力低下等內(nèi)在因素是其走向?yàn)l危的根本原因[13]。近年來(lái)，珍稀瀕危植物開(kāi)花生物學(xué)及繁育系統(tǒng)的研究受到重視[14]。駝峰藤的花粉粒聚合成花粉塊，不易被風(fēng)吹走，使其在自然條件下，需要有傳粉者參與，繁殖以異交為主。駝峰藤的花粉活力、花粉數(shù)量、柱頭可授性等生殖構(gòu)件及開(kāi)花過(guò)程并不是導(dǎo)致其瀕危的原因，但與其開(kāi)花期結(jié)果期與中山市雨季重合，駝峰藤本身果實(shí)比較重，果柄卻比較細(xì)，有很大的影響。駝峰藤屬與蘿藦科娃兒藤屬很相似，因本屬花冠裂片的端部互相粘合，花粉塊柄先橫平，次上升，后斜下，蓇葖僅一個(gè)成熟等與娃兒藤屬很不同。