黃 玲 鄧 琳,2 初彩華 詹 卉 王曙光

(1.西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 昆明 650224； 2.畢節(jié)第三實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué) 畢節(jié) 553100； 3.西南林業(yè)大學(xué)亞太林學(xué)院 昆明 650224)

中國(guó)是竹子種類最豐富、分布最廣的國(guó)家，有39屬500余種(江澤慧，2011)。而竹類植物一般花周期較長(zhǎng)，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段需經(jīng)歷60年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，大多數(shù)竹種開(kāi)花后，往往會(huì)發(fā)生大面積的干枯與死亡，結(jié)實(shí)率低，在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)上都會(huì)造成巨大的損失(Janzen，1976；林樹(shù)燕等，2018a)。竹類植物這種開(kāi)花生理特性，不僅給竹類有性生殖和胚胎發(fā)育研究工作帶來(lái)困難，也極大地限制了竹類植物花器官的形態(tài)、分類與遺傳學(xué)等方面的研究(林樹(shù)燕等，2010)。

在植物有性繁殖過(guò)程中，花粉是種子植物的雄配子體，花粉與植物遺傳育種密切相關(guān)，花粉的生活力是分析植物育性及繁殖能力的重要指標(biāo)，其生活力是由遺傳基礎(chǔ)決定的，同時(shí)也受環(huán)境條件的影響而變化(王欽麗等，2002)。由于竹子零星開(kāi)花、傳粉的有效性低和花粉敗育等，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率低，使得竹子在開(kāi)花結(jié)實(shí)和花粉萌發(fā)方面的研究進(jìn)展緩慢。因此，花粉生活力在竹類植物遺傳育種中尤為重要(林樹(shù)燕等，2008a；2008b)。

現(xiàn)代分子生物學(xué)觀點(diǎn)及已有研究表明，植物開(kāi)花受自身基因的調(diào)控，其表達(dá)在一定程度上還受溫度、光照和水分等環(huán)境因子的影響(田波等，2005)。前人的研究認(rèn)為除上述因素可能導(dǎo)致的敗育外，竹子開(kāi)花還受營(yíng)養(yǎng)元素的影響，由于糖分的不規(guī)則轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致竹子在開(kāi)花過(guò)程中因營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足而引起敗育(徐振國(guó)等，2018)。因此，通過(guò)野外獲取幼嫩時(shí)期的尚未分化的花芽進(jìn)行試管培養(yǎng)，通過(guò)培養(yǎng)基為其提供充足的碳水化合物，同時(shí)避免外源植物激素的干擾，使其在試管內(nèi)發(fā)育成小穗并開(kāi)花，分析在避免野外不良環(huán)境條件的影響下的胚胎發(fā)育狀況十分必要。

目前，對(duì)竹子開(kāi)花現(xiàn)象已有較多相關(guān)報(bào)道，但對(duì)竹子花生殖器官和胚胎發(fā)育、花粉形態(tài)和萌發(fā)、小穗試管開(kāi)花等方面研究相對(duì)較少，目前僅對(duì)10余種竹子花器官進(jìn)行了詳細(xì)描述，如毛竹(Phyllostachysedulis)、雷竹(P.violascens)、麻竹(Dendrocalamuslatiflorus)、巨龍竹(D.sinicus)、鵝毛竹(Shibataeachinensis)、異葉苦竹(Arundinariasimoniif.heterophylla)、月月竹(Chimonobambusaszechuanensis)、孝順竹(Bambusamultiplex)、青絲黃竹(B.eutuldoidesvar.viridi-vittata)、綿竹(B.intermedia)、霞早綠竹(B.oldhamii‘XiaZao’ZSX)、黃條金剛竹(Pleioblastuskongosanensisf.aureostriatus)、翠竹(Sasapygmaea)等(孫立方等，2012；袁曉亮，2007；鐘遠(yuǎn)標(biāo)等，2017；王曙光等，2006；唐國(guó)建等，2016；王雨珺等，2017；林樹(shù)燕，2009; 林樹(shù)燕等，2009; 2017; 2018a; 2018b; 2019)。元江箭竹(Fargesiayuanjiangensis)屬禾本科(Gramineae)箭竹屬(Fargesia)，產(chǎn)于云南省元江、石屏，灌木狀竹類(中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì)，1996)。目前已有彭晟等(2006)對(duì)元江箭竹花序的補(bǔ)充描述，以及何文志等(2017)對(duì)元江箭竹維管束及韌皮部纖維細(xì)胞發(fā)育過(guò)程的研究，但對(duì)元江箭竹花進(jìn)行系統(tǒng)的胚胎學(xué)研究仍未有相關(guān)報(bào)道。通過(guò)對(duì)元江箭竹花序結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新描述，并對(duì)其胚胎發(fā)育進(jìn)行解剖學(xué)研究，測(cè)定花粉萌發(fā)力及對(duì)自然與組培條件下花器官、雌雄配子的結(jié)構(gòu)解剖進(jìn)行觀察和分析，為竹類胚胎學(xué)、分類學(xué)和遺傳育種積累原始資料，并為元江箭竹育種工作提供新的理論知識(shí)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料于2018年7月15日上午采自西南林業(yè)大學(xué)珍稀竹種園內(nèi)的元江箭竹。

1.2 花器官解剖觀察

采集元江箭竹不同發(fā)育時(shí)期的小穗，浸泡于50%FAA固定液中固定，并真空抽氣2 h待用。將采集到的小穗使用體式解剖鏡(Olympus HO11)進(jìn)行結(jié)構(gòu)解剖、測(cè)量和拍照。將解剖出來(lái)的花藥和子房，按李正理(1996)石蠟切片方法進(jìn)行切片，利用番紅固綠染色，置于光學(xué)顯微鏡(Nikon-ECLIPSE400)下觀察并拍照。

1.3 組織培養(yǎng)

采取元江箭竹幼嫩尚未發(fā)育成熟的花芽作為外植體，連帶花枝剪下，用濕報(bào)紙包裹捆綁，防止外植體因失水而死亡。將采集到的外植體用自來(lái)水沖洗1～2 h后，在超凈工作臺(tái)內(nèi)用2‰的HgCl2溶液消毒14 min，消毒后用無(wú)菌水清洗5次，接種于30 g·L-1蔗糖、7 g·L-1瓊脂、pH5.8的MS培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。

1.4 花粉活力、萌發(fā)率測(cè)定

采集元江箭竹盛花期即將成熟而花藥未散粉的小穗，將收集到的小穗放置在干燥的硫酸紙上，陰干30～60 min，并人工收集花粉(王青等，2012)。

采用TTC染色法測(cè)定花粉活力。將收集到的花粉，置于凹面載玻片上，將配制好的TTC溶液滴加1～2滴，蓋上蓋玻片。染色5～10 min，每重復(fù)鏡檢3個(gè)視野，統(tǒng)計(jì)花粉總數(shù)和變紅色花粉數(shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)公式(胡適宜，1993)進(jìn)行計(jì)算：有生活力花粉百分?jǐn)?shù)=變紅色的花粉數(shù)/花粉總數(shù)×100%。

采用離體萌發(fā)培養(yǎng)法測(cè)定花粉萌發(fā)率。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(蔗糖為50、100、150、200 g·L-1；硼酸為0.01、0.05、0.10、0.15 g·L-1)，將元江箭竹花粉灑在滴有營(yíng)養(yǎng)液的凹面載玻片中央，置于25 ℃下培養(yǎng)，重復(fù)3次，顯微測(cè)量花粉粒的直徑、花粉管的長(zhǎng)度，進(jìn)行花粉萌發(fā)率計(jì)算(何風(fēng)仙，2001；林樹(shù)燕等，2008b)。

2 結(jié)果與分析

2.1 花序的結(jié)構(gòu)

元江箭竹莖稈節(jié)芽、花枝頂端和側(cè)芽節(jié)點(diǎn)可形成多個(gè)花序，在花序基部往往有1片葉鞘或帶有葉鞘的營(yíng)養(yǎng)葉包裹著上部的幾枚小穗，幾枚小穗共同組成花序，單個(gè)小穗又由多個(gè)小花組成(圖1A、B)。當(dāng)上部小穗發(fā)育成熟后，將營(yíng)養(yǎng)葉剝開(kāi)，花序基部有尚未發(fā)育成熟的小穗(圖1C)。元江箭竹花序可由主軸、側(cè)軸和小穗軸3部分組成，主軸上發(fā)生側(cè)軸，側(cè)軸上發(fā)生小穗軸，即花序?qū)儆趩屋S分枝(圖1D)。竹子開(kāi)花期間，整個(gè)花序中，中部和上部的小穗先開(kāi)花，基部后開(kāi)花。而在單個(gè)小穗中，基部小花先開(kāi)放，上部小花后開(kāi)放，頂端小花發(fā)育最晚甚至不育(圖1C、D)。小花發(fā)育成熟后，內(nèi)外稃張開(kāi)，花絲伸出懸掛于小花外，花絲細(xì)長(zhǎng)呈白色，花藥為紫紅色或淡黃綠色，可能由于溫度差異所引起(圖1E)。

2.2 小穗及小花的形態(tài)結(jié)構(gòu)

元江箭竹花枝上每個(gè)小穗具穎片2枚，著生于基部，先端急尖。每個(gè)小穗有4～5朵小花，相鄰小花間具明顯小穗梗，長(zhǎng)0.3～0.6 cm，節(jié)部膨大，具白色絨毛(圖2A-C)。元江箭竹小花由稃片(內(nèi)、外稃)、漿片、雌蕊和雄蕊4部分組成，為不完全花。小花均長(zhǎng)0.9 cm，稃片2枚，外稃先端急尖，紫紅色，邊緣具硬毛。內(nèi)稃對(duì)生于外稃內(nèi)側(cè)，具芒，背部具2脊，邊緣具絨毛(圖2D)。各時(shí)期內(nèi)稃背部張開(kāi)程度不同，小花成熟時(shí)期，內(nèi)稃張開(kāi)，內(nèi)稃邊緣呈淡紫色，花藥伸出。小花未成熟時(shí)期，外稃長(zhǎng)于內(nèi)稃，成熟時(shí)期，內(nèi)、外稃近等長(zhǎng)(圖2B、E)。漿片3枚，漿片位于雄蕊與內(nèi)稃之間，1枚由內(nèi)稃包被，另外2枚靠近外稃，較大。當(dāng)雌、雄蕊發(fā)育未成熟時(shí)，漿片飽滿透明，隨著雌、雄蕊逐漸發(fā)育成熟，漿片變黃皺縮(圖2G、H)。開(kāi)花時(shí)，漿片吸水膨大，外稃被撐開(kāi)，花藥裸露垂懸于小花外，屬于開(kāi)放型(圖2F; 圖1E)。雄蕊3枚，花藥黃色略帶暗紅色斑點(diǎn)，花藥基部著生于花絲頂端，屬于基著藥，其尖端呈2分叉，花藥成熟散粉時(shí)，花藥尖端呈淡紫色(圖2I)。雌蕊1枚，子房呈卵球形，柱頭2裂，呈羽毛狀，花柱短、柱頭長(zhǎng)，屬于短花柱長(zhǎng)柱頭型，為雌雄異位(圖2J)。雌蕊成熟后，子房表面具紋絡(luò)，顏色呈黃褐色(圖2K)。當(dāng)小花發(fā)育成熟后，內(nèi)外稃張開(kāi)，柱頭和花藥同時(shí)伸出，雌雄蕊同熟(圖2L)。

圖1 元江箭竹花枝及花序

圖2 元江箭竹小花的形態(tài)

2.3 子房及花藥的解剖結(jié)構(gòu)與發(fā)育

元江箭竹子房橫切，可見(jiàn)其胎座類型為側(cè)膜胎座(圖3A)。將雌蕊縱切，可見(jiàn)元江箭竹具1室單子房，倒生胚珠，雙珠被(圖3F)。在胚珠發(fā)育時(shí)期，可見(jiàn)珠心與薄壁細(xì)胞相似，之后靠近珠孔端內(nèi)的珠心開(kāi)始分裂(圖3B、C)。在胚囊母細(xì)胞時(shí)期，可見(jiàn)胚珠的雙珠被開(kāi)始分化，之后形成孢原細(xì)胞(圖3D、E)。隨后雙珠被迅速伸長(zhǎng)，胚囊母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂最終形成4核胚囊(圖3F)。由此可見(jiàn)，元江箭竹雌蕊發(fā)育前期正常。由于其野外開(kāi)花較少，材料有限，再加上試驗(yàn)中出現(xiàn)的失誤，元江箭竹成熟的雌配子體解剖結(jié)構(gòu)未能觀察到。

圖3 元江箭竹子房及花藥的形態(tài)及發(fā)育

通過(guò)對(duì)不同時(shí)期的花藥進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，在次生造孢時(shí)期，藥隔組織將花藥隔開(kāi)形成4個(gè)藥室，花藥壁由外向內(nèi)依次為表皮層、藥室內(nèi)壁(纖維層)、中層和絨氈層，同時(shí)造孢細(xì)胞分裂形成花粉母細(xì)胞(圖3I)?；ǚ勰讣?xì)胞經(jīng)過(guò)前期的物質(zhì)準(zhǔn)備開(kāi)始進(jìn)行減數(shù)分裂，經(jīng)減數(shù)第1次分裂形成二分體，二分體進(jìn)行第2次減數(shù)分裂最終形成四分體，完成減數(shù)分裂的整個(gè)過(guò)程(圖3I-M)。四分體進(jìn)一步發(fā)育形成4個(gè)獨(dú)立的單核小孢子，隨后單核小孢子體積逐漸變大，細(xì)胞質(zhì)液泡化形成中央大液泡，將細(xì)胞核推向一側(cè)，即為單核靠邊期(圖3N、O)。單核小孢子進(jìn)一步發(fā)育，其液泡消失，細(xì)胞質(zhì)占據(jù)整個(gè)細(xì)胞，細(xì)胞核進(jìn)行1次有絲分裂，形成二細(xì)胞型花粉粒(圖3P)。

小孢子母細(xì)胞時(shí)期，小孢子母細(xì)胞體積較大、近圓形，細(xì)胞質(zhì)濃縮且沒(méi)有明顯的液泡產(chǎn)生(圖3H)。小孢子母細(xì)胞形成二分體時(shí)期，二分體細(xì)胞呈對(duì)稱型，同時(shí)其絨氈層開(kāi)始出現(xiàn)退化，花粉成熟時(shí)，絨氈層細(xì)胞完全退化僅存薄層，元江箭竹的絨氈層細(xì)胞為腺質(zhì)型(圖3Q)。由此可見(jiàn)，絨氈層提供養(yǎng)分主要從二分體時(shí)期開(kāi)始至花粉粒成熟(圖3M、N)。當(dāng)花藥成熟后，藥室內(nèi)壁細(xì)胞木質(zhì)化加厚形成間隔的纖維層，縱裂散粉(圖3R)。

2.4 花藥發(fā)育過(guò)程中的敗育

對(duì)元江箭竹花藥進(jìn)行切片觀察，在其發(fā)育的過(guò)程中，主要有以下幾種敗育現(xiàn)象：1)在小花發(fā)育的過(guò)程中，其絨氈層細(xì)胞發(fā)育異常，在次生造孢時(shí)期，絨氈層細(xì)胞向內(nèi)出現(xiàn)過(guò)度肥大生長(zhǎng)，占據(jù)整個(gè)藥室，不能形成花粉母細(xì)胞(圖4A)。2)部分花藥壁出現(xiàn)皺縮，花藥壁內(nèi)物質(zhì)融合成一團(tuán)或花粉粒收縮，在單個(gè)藥室內(nèi)，部分中層和絨氈層退化，造孢細(xì)胞不能正常發(fā)育(圖4B)。3)不形成有效小孢子母細(xì)胞。在小孢子母細(xì)胞分裂期，花藥的維管束、藥壁和藥隔皆正常發(fā)育，小孢子母細(xì)胞退化或消失，部分小孢子母細(xì)胞發(fā)育異常(圖4C)。4)不能形成有效花粉，出現(xiàn)空殼花粉粒。小孢子具萌發(fā)孔，但不具細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)(圖4D)。

2.5 自然條件下花粉活力及萌發(fā)率分析

取元江箭竹成熟花粉在顯微鏡下觀察，取30個(gè)視野，觀察顏色和測(cè)量直徑。根據(jù)對(duì)照組觀察發(fā)現(xiàn)，元江箭竹花粉粒平均長(zhǎng)47.48 μm、寬40.36 μm，形狀近球形，具1個(gè)圓形萌發(fā)孔，花粉粒呈黃褐色。用TTC染色法測(cè)定其活力，觀察發(fā)現(xiàn)部分花粉與TTC反應(yīng)呈紅色，元江箭竹花粉活力為54.78%(圖5A、B)。

將元江箭竹成熟花粉分別置于配置好的16組營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)顯微鏡進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)元江箭竹幾乎所有培養(yǎng)基培養(yǎng)的花粉粒均未形成花粉管，這說(shuō)明元江箭竹盡管花粉?；盍_(dá)到54.78%，但絕大多數(shù)花粉粒不具備授粉能力，花粉萌發(fā)率極低，甚至不萌發(fā)(圖5C)。由于絕大多數(shù)花粉粒沒(méi)有長(zhǎng)出花粉管，因此真正能進(jìn)行正常授粉的花粉非常少。

圖4 各種發(fā)育異常的花藥

圖5 花粉萌發(fā)和TTC染色

2.6 組培條件下花藥結(jié)構(gòu)與發(fā)育

取元江箭竹尚未分化花芽進(jìn)行消毒后，接種于MS培養(yǎng)基中進(jìn)行初代培養(yǎng)。當(dāng)進(jìn)行第1次繼代后，小穗完成分化并伸出苞片外(圖6A-C)。元江箭竹小穗進(jìn)行第3次繼代培養(yǎng)時(shí)，小穗開(kāi)始在試管內(nèi)開(kāi)花，花藥伸出小穗外(圖6D)。通過(guò)對(duì)成熟的花藥進(jìn)行石蠟切片觀察，發(fā)現(xiàn)組培條件下成熟花藥的花藥壁發(fā)育正常，不發(fā)生皺縮現(xiàn)象，由外向內(nèi)依次為表皮、藥室內(nèi)壁和絨氈層，中層已經(jīng)消失，絨氈層完全退化為一薄層，藥室內(nèi)壁形成較厚且連續(xù)的纖維層，花藥縱裂，花粉粒被正常釋放(圖6E、F)。通過(guò)對(duì)其花粉粒進(jìn)行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)花粉粒發(fā)生敗育，或融合成一團(tuán)，或不具細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)，或出現(xiàn)皺縮等現(xiàn)象(圖6G、H)。由此可知，元江箭竹花芽在組培條件下，雖然提供了充足的養(yǎng)分且能夠發(fā)育為正常的小穗，但仍未產(chǎn)生正?？捎幕ǚ哿?，這與野外條件下敗育現(xiàn)象一致。

圖6 試管內(nèi)開(kāi)花及其花藥結(jié)構(gòu)

3 討論

3.1 元江箭竹花序

竹類植物花序是以小穗作為基本單位，小穗本身是一枚穗狀花序。根據(jù)李楊漢(1978)對(duì)花序的定義，將植物開(kāi)花順序由頂端和中部先開(kāi)花隨后向基部開(kāi)花稱為有限花序，將花序中由基部向頂部依次開(kāi)花稱為無(wú)限花序。而McClure等(1982)和耿伯介(1986)將竹類植物花序定義為有限花序(有限真花序)和無(wú)限花序(無(wú)限假花序)兩大類型，即有限花序的花序連續(xù)一次發(fā)生，小穗基部不具潛伏芽，無(wú)限花序具有無(wú)限制的次序發(fā)生，在營(yíng)養(yǎng)枝上具潛伏芽，與李楊漢(1978)對(duì)花序的定義是不一致的。而根據(jù)林樹(shù)燕等(2018a)對(duì)霞早綠竹、黃條金剛竹、翠竹的研究發(fā)現(xiàn)，黃條金剛竹和翠竹基部不具潛伏芽但仍能分化出小穗，而霞早綠竹新形成的小穗是由前期分化的小穗基部產(chǎn)生，竹子中同一花序的小穗發(fā)育向基，同一小穗上的小花發(fā)育向頂，因此將竹類植物花序統(tǒng)稱為混合花序。元江箭竹整個(gè)花序也為有限花序，中部和上部的小穗先開(kāi)花，隨后向基部側(cè)生小穗陸續(xù)開(kāi)花，其開(kāi)花順序具有限花序的特點(diǎn)。而單個(gè)小穗為總狀花序，即無(wú)限花序，由小穗基部的小花先開(kāi)放，隨后再向頂部開(kāi)放，其開(kāi)花順序具無(wú)限花序的特點(diǎn)。元江箭竹同時(shí)具備了2種類型的花序，因此其花序?yàn)榛旌匣ㄐ?，支持了林?shù)燕等(2018a)認(rèn)為竹類植物花序?yàn)榛旌匣ㄐ虻挠^點(diǎn)。

3.2 元江箭竹花器官特性

竹類植物的花一般由稃片、漿片、雄蕊和雌蕊4部分組成。根據(jù)花的構(gòu)造和開(kāi)花特點(diǎn)，可將竹子小花分為開(kāi)放型和閉合型2種(林樹(shù)燕等，2010)。元江箭竹為典型的開(kāi)放型小花，開(kāi)花時(shí)漿片吸水膨脹將內(nèi)外稃片撐開(kāi)，花藥伸出，風(fēng)媒傳粉。

不同竹種雌雄蕊發(fā)育的同步化程度并不一致。林樹(shù)燕等(2012)對(duì)鵝毛竹開(kāi)花現(xiàn)象進(jìn)行研究觀察，發(fā)現(xiàn)鵝毛竹小花發(fā)育成熟時(shí)，花藥先伸出散粉枯萎后，少量的雌蕊柱頭才露出稃片。王曙光等(2006)觀察到巨龍竹花藥發(fā)育成熟伸出散粉時(shí)，雌蕊已萎縮干枯。這2種竹種均為雌雄異熟，但又不相同，鵝毛竹小花屬于雄蕊發(fā)育成熟早于雌蕊類型，而巨龍竹小花則為雌蕊發(fā)育早于雄蕊類型。元江箭竹小花發(fā)育成熟時(shí)，內(nèi)、外稃張開(kāi)，柱頭及花藥同時(shí)伸出，此現(xiàn)象與月月竹(林樹(shù)燕等，2009)小花發(fā)育雌、雄蕊同熟一致。

元江箭竹雌蕊花柱極短，而2叉分枝的羽毛狀柱頭極長(zhǎng)，屬于典型的短花柱長(zhǎng)柱頭型，與唐國(guó)建等(2016)報(bào)道的青絲黃竹柱頭一致。元江箭竹花絲細(xì)長(zhǎng)，花藥成熟后花絲顯著伸長(zhǎng)，使花藥垂懸于小花外，造成了雌、雄蕊空間位置的不一致，因此屬于典型的異花授粉。此外，鵝毛竹(林樹(shù)燕，2009)、月月竹(林樹(shù)燕等，2009)、車筒竹(Bambusasinospinosa)(Wangetal.，2015)、巨龍竹(王曙光等，2006)、青絲黃竹(唐國(guó)建等，2016)等多個(gè)竹種的小花，均屬于花絲細(xì)長(zhǎng)引起雌、雄蕊異位并導(dǎo)致異花授粉這一類型。

3.3 元江箭竹的雄蕊敗育

野外觀察發(fā)現(xiàn)元江箭竹結(jié)實(shí)率極低，在整個(gè)開(kāi)花期課題組沒(méi)有收集到1粒種子，這主要是雄蕊敗育造成的。在元江箭竹雄蕊發(fā)育過(guò)程中，可大量觀察到花粉粒敗育的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為4種類型：1)絨氈層細(xì)胞向內(nèi)過(guò)度發(fā)育，未形成正?；ǚ哿?；2)花藥室發(fā)生皺縮、藥室內(nèi)物質(zhì)融合成一團(tuán)；3)花粉粒收縮變形、退化或消失；4)花粉粒細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核消失，花粉?？諝ぁ＿@些敗育現(xiàn)象在大多數(shù)的竹種中都會(huì)出現(xiàn)，如Wang等(2015)對(duì)龍竹(Dendrocalamusgiganteus)、慈竹(Bambusaemeiensis)和車筒竹的敗育進(jìn)行研究，在龍竹中發(fā)現(xiàn)大部分花藥室皺縮、花粉融合成團(tuán)，而在慈竹和車筒竹中發(fā)現(xiàn)空殼花粉粒及絨氈層過(guò)度發(fā)育等現(xiàn)象。林樹(shù)燕等(2012)發(fā)現(xiàn)鵝毛竹能正常發(fā)育的花粉數(shù)量很少，大部分小孢子發(fā)育異常甚至解體。除此之外，在月月竹(林樹(shù)燕等，2009)、青絲黃竹(唐國(guó)建等，2016)、綿竹(王雨珺等，2017)、霞早綠竹(林樹(shù)燕等，2019)中均有雄蕊敗育的報(bào)道。

根據(jù)劉巧紅等(2011)對(duì)不同發(fā)育時(shí)期甜菜(Betavulgaris)花粉TTC染色活力測(cè)定的研究發(fā)現(xiàn)，花粉中的脫氫酶可以將TTC還原成紅色，若花粉中的酶失活則不能被染色，花粉生命力衰退或部分喪失生活力則染色較淺或局部被染色。李曉芬等(2009)對(duì)紫竹(Phyllostachysnigra)的花粉生活力進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，紫竹花粉生活力極高，但花粉萌發(fā)率卻極低。而在麻竹和梁山慈竹(Dendrocalamusfarinosus)中也發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象，結(jié)實(shí)率低的原因與花粉的生活力無(wú)關(guān)(鐘遠(yuǎn)標(biāo)，2016)。元江箭竹花粉通過(guò)TTC染色顯示其活力達(dá)54.78%，但花粉萌發(fā)率極低，說(shuō)明元江箭竹花粉發(fā)育不良，甚至不育，只開(kāi)花而不結(jié)實(shí)。因此，在分析竹子花粉粒敗育時(shí)，僅僅依靠活力測(cè)定是不夠的，必須要結(jié)合花粉萌發(fā)率進(jìn)行綜合分析。由于元江箭竹花粉粒皺縮、退化、消失或不具細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等原因，加之開(kāi)花竹叢少且為異花授粉，在自然條件下很難見(jiàn)到元江箭竹的果實(shí)。

3.4 組培條件下元江箭竹花芽發(fā)育及開(kāi)花分析

Nadgauda等(1990)對(duì)印度箣竹(Bambusaarundinacea)組培條件下試管內(nèi)開(kāi)花研究發(fā)現(xiàn)，部分試管花外稃不能打開(kāi)，花開(kāi)不同步，致使結(jié)實(shí)率低，而且印度箣竹花藥開(kāi)裂時(shí)間及時(shí)長(zhǎng)受濕度、溫度及光照強(qiáng)度的影響。鐘遠(yuǎn)標(biāo)等(2017)認(rèn)為，在麻竹開(kāi)花后期由于植株體內(nèi)消耗大量養(yǎng)分，會(huì)導(dǎo)致雌蕊的柱頭發(fā)育不良，加上難以散粉等，都會(huì)導(dǎo)致麻竹結(jié)實(shí)率下降。同樣是以麻竹為材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)麻竹在開(kāi)花過(guò)程中，開(kāi)花不育的原因之一是營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)不足，由于竹子大量開(kāi)花，加上營(yíng)養(yǎng)元素的不規(guī)則轉(zhuǎn)化，消耗大量營(yíng)養(yǎng)，導(dǎo)致竹子只開(kāi)花不結(jié)實(shí)(徐振國(guó)等，2018)。因此，通過(guò)組培條件下培養(yǎng)元江箭竹花芽，為小穗的發(fā)育提供充足的碳水化合物，避免外源激素及不良環(huán)境條件的影響，對(duì)于探討元江箭竹花器官的發(fā)育狀況是十分必要的。

本研究選取尚未分化的花芽為外植體，通過(guò)組織培養(yǎng)的方法為元江箭竹花芽發(fā)育提供充足的養(yǎng)分，使其在試管內(nèi)自發(fā)的分化并發(fā)育為正常的小穗，且在試管內(nèi)正常開(kāi)花。不同于印度箣竹(Nadgaudaetal.，1990)的是元江箭竹內(nèi)外稃可以正常打開(kāi)，花藥可以正常伸出小穗外，小穗及小花結(jié)構(gòu)也發(fā)育正常，但其花藥依舊未形成正常的花粉粒。這種敗育現(xiàn)象暗示了元江箭竹花粉敗育可能并不是由于大量開(kāi)花導(dǎo)致竹叢養(yǎng)分不足而造成的，具體導(dǎo)致元江箭竹花粉敗育的內(nèi)在機(jī)理，尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)元江箭竹花序頂生或側(cè)生，單軸分枝，混合花序?；ㄐ蛴啥鄠€(gè)小穗和小花組成，整個(gè)花序上部及中部小穗先發(fā)育成熟，漸及基部。單個(gè)小穗基部小花優(yōu)先發(fā)育成熟，開(kāi)花順序由基部漸及中部和上部。2)元江箭竹開(kāi)花為雌雄異位，開(kāi)放型，異花授粉?；ǚ刍盍﹄m高，但花粉萌發(fā)率極低，甚至完全不萌發(fā)，導(dǎo)致元江箭竹結(jié)實(shí)率下降。3)元江箭竹屬于典型的花藥敗育?；ǚ勰讣?xì)胞能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂，少數(shù)形成二核花粉粒，但多數(shù)花藥無(wú)法形成具有受精能力的花粉粒，其花藥敗育可以總結(jié)為4種類型。4)花藥發(fā)育異常是導(dǎo)致元江箭竹敗育、結(jié)實(shí)率低的主要原因。通過(guò)組培手段提供充足的外源養(yǎng)分，未能提高元江箭竹花粉的可育性。