楊 茜，蒙進(jìn)芳

(西南林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，云南 昆明 650224)

1 引言

油茶(Camelliaoleifera)是山茶屬(Camellia)山茶科植物中含油量較高的一類樹(shù)種，是我國(guó)南方的主要木本油料，也是當(dāng)今世界四大木本油料樹(shù)種之一[1～3]。云南省作為山茶屬植物的起源和分布中心，有著十分豐富的種質(zhì)資源，早在1000多年前云南省已經(jīng)開(kāi)始人工栽植油茶。

作為國(guó)家二級(jí)保護(hù)珍稀植物的騰沖紅花油茶(Camelliareticulata)是云南獨(dú)有的物種，被稱為“中國(guó)油茶王”，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。騰沖紅花油茶的生物學(xué)特性表現(xiàn)為雌雄同株、異花授粉[5，6]，人工種植上主要是通過(guò)選育的無(wú)性系方式繁殖[7～9]。騰沖紅花油茶因其具有漂亮的花型且具有油茶的生產(chǎn)特點(diǎn)，近年來(lái)受到研究者的高度重視，但對(duì)其研究都側(cè)重于豐產(chǎn)栽培方面，對(duì)于騰沖紅花油茶的生殖生物學(xué)研究甚少。生殖生物學(xué)的研究對(duì)一個(gè)物種的生殖特性掌握及人工育種是至關(guān)重要的一環(huán)，直接關(guān)系到該物種是否能被人工馴化和被有效利用。兼具油用價(jià)值和觀賞價(jià)值的騰沖紅花油茶是一種具備較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物種，通過(guò)對(duì)其有性生殖過(guò)程的研究，掌握騰沖紅花油茶的生殖生物學(xué)特性，了解影響其坐果率和結(jié)實(shí)率的因素，以及對(duì)其花果營(yíng)養(yǎng)成分、種內(nèi)雜交花前授粉、遺傳多樣性進(jìn)行系統(tǒng)的研究，可為將騰沖紅花油茶開(kāi)發(fā)成優(yōu)良油茶品種提供重要的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。同時(shí)，騰沖紅花油茶作為一個(gè)研究不充分的油茶物種，可以參考和借鑒相關(guān)油茶研究的經(jīng)驗(yàn)，加快其研究進(jìn)度。

2 油茶有性生殖過(guò)程

由單倍體配子結(jié)合產(chǎn)生二倍體后代的生殖方式稱之為有性生殖。油茶的有性生殖過(guò)程大致可分為以下幾個(gè)階段：產(chǎn)生大孢子和小孢子、形成花粉和花粉囊、受精、胚和胚乳的發(fā)育、果實(shí)成熟和種子的發(fā)育。

2.1 花粉發(fā)育

油茶的花粉形態(tài)多種多樣，研究表明基因控制花粉的形態(tài)，外界條件對(duì)花粉形態(tài)并不造成影響[10，11]。不同種和不同品種的山茶屬植物之間花粉的大小存在很大的差別，花粉形態(tài)分為規(guī)則與不規(guī)則兩種類型[12～18]?；ǚ塾苫ㄋ幹械幕ǚ勰讣?xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂形成，花藥壁對(duì)花藥具有支持、保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸?shù)墓δ?，表皮層、纖維層、中層和絨氈層這4層結(jié)構(gòu)由表及里的組成了油茶花藥壁[19]?；ǚ塾脕?lái)合成DNA、RNA、蛋白質(zhì)和淀粉的原料來(lái)自絨氈層的降解產(chǎn)物，因此，對(duì)花粉的發(fā)育最有意義的是絨氈層[20]。8月上旬到9月下旬，花粉母細(xì)胞開(kāi)始進(jìn)行減數(shù)分裂形成小孢子，小孢子再經(jīng)過(guò)2次有絲分裂后最終形成雄配子體[21]。

在花蕾尚未綻開(kāi)時(shí)，花粉已經(jīng)形成，當(dāng)油茶花綻放時(shí)，會(huì)散出大量的花粉。曹慧娟[22]觀察到成熟的油茶花粉是二細(xì)胞型花粉，且花粉管是精子形成的場(chǎng)所，盛哲等[23]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)攸縣油茶(C.yuhsienensisHu.)的成熟花粉也是同樣的類型。鄢東海等[24]利用光學(xué)顯微鏡對(duì)油茶的花粉粒生殖細(xì)胞進(jìn)行了形態(tài)觀察，與肖德興等[21]報(bào)道的結(jié)果類似，且報(bào)道對(duì)油茶花粉的二細(xì)胞型花粉所含的生殖細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞做了更詳細(xì)的介紹。

2.2 胚珠發(fā)育

每年的6月上旬油茶開(kāi)始花芽分化，開(kāi)花時(shí)間一般在10月下旬，盛花期在1月份左右，次年的2、3月份油茶開(kāi)始幼果的生長(zhǎng)發(fā)育，直至10月份油茶果發(fā)育成熟[22]。

油茶有3～5個(gè)心皮，共同組成了雌蕊，雌蕊具有中空的花柱結(jié)構(gòu)和分裂的柱頭。子房數(shù)與心皮數(shù)一樣，有3～5個(gè)心室，胎坐類型為中軸胎坐；每個(gè)心室里都有3～10個(gè)胚珠，最多的情況一般都是5～6個(gè)，胚珠類型為倒生胚珠。極短的珠柄、發(fā)達(dá)的兩層珠被和極不發(fā)達(dá)的珠心3個(gè)部分組成了油茶的胚珠。少數(shù)薄壁相胞形成了油茶的珠心，珠心為薄珠心類型。孢原細(xì)胞緊貼珠心的表皮，直接分化后形成大孢子母細(xì)胞，其具有較大的細(xì)胞體積、濃稠的細(xì)胞質(zhì)、明顯且較大的細(xì)胞核。二分體由大孢子母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂形成，而后逐漸退化的二分體細(xì)胞是位于珠孔端的那一個(gè)，而合點(diǎn)端的那一個(gè)二分體細(xì)胞先經(jīng)過(guò)一次分裂形成二核胚囊，然后再次分裂形成四核胚囊，最后再分裂一次形成八核胚囊，八核胚囊是油茶的雌配子體[23，26，27]?？锥说穆哑?、中央2個(gè)極核、合點(diǎn)端的3個(gè)反足細(xì)胞共同組成了成熟的胚囊[27]。

2.3 受精過(guò)程

20 ℃是油茶受精的最適溫度，當(dāng)氣溫有幾個(gè)小時(shí)超過(guò)10 ℃的時(shí)候，也可以完成受精過(guò)程。油茶柱頭上有具有粘附性的柱頭液，花粉被粘附在柱頭上之后，因?yàn)槲樟酥^液而體積增加、生命活力開(kāi)始活化，并且萌發(fā)出花粉管?；ǚ酃茉谏L(zhǎng)過(guò)程中直徑幾乎不發(fā)生變化，只是長(zhǎng)度不斷增加，直至到達(dá)子房[22]。曹慧娟[23]通過(guò)石蠟切片法觀察到，油茶的受精過(guò)程為雙受精現(xiàn)象，當(dāng)花粉管到達(dá)珠心的時(shí)候已經(jīng)穿過(guò)了子房，并且通過(guò)了珠孔，在穿過(guò)珠心細(xì)胞、進(jìn)入胚囊之后，雙受精形成一個(gè)合子、一個(gè)初生胚乳核。合子由精細(xì)胞與卵細(xì)胞融合形成，以后發(fā)育為胚；初生胚乳核由另一個(gè)精細(xì)胞和胚囊次生核融合形成。

2.4 胚和胚乳的發(fā)育

當(dāng)授精完成后，合子開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月左右的休眠期，不經(jīng)過(guò)休眠期的初生胚乳核開(kāi)始進(jìn)行有絲分裂，形成分布于中央細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的游離胚乳核，此時(shí)的游離胚乳核還沒(méi)有形成細(xì)胞壁。在合子休眠的時(shí)間里，胚乳的數(shù)量慢慢增多，胚囊的體積逐漸變大，單個(gè)體積較大的胚乳細(xì)胞存在于胚囊中的數(shù)量并不多，膜狀的隔存在于細(xì)胞之間。油茶具有極不發(fā)達(dá)的胚乳核，且核型胚乳是油茶胚乳的發(fā)育類型[30]。

當(dāng)?shù)诙?月底4月初的時(shí)候，合子結(jié)束休眠開(kāi)始進(jìn)行有絲分裂標(biāo)志著油茶的胚開(kāi)始發(fā)育。經(jīng)過(guò)多次分裂形成原胚和不太明顯的胚柄，心形胚和魚(yú)雷形胚在6月中旬形成，最后成熟胚形成。胚和胚乳發(fā)育完成之后，油茶的種子由整個(gè)胚珠發(fā)育而來(lái)，種皮由珠被發(fā)育形成[28～30]。胚發(fā)育時(shí)所需的大部分營(yíng)養(yǎng)來(lái)自于胚乳中貯藏的豐富養(yǎng)料。

2.5 果實(shí)和種子的發(fā)育

當(dāng)油茶開(kāi)花一周之后，那些陸續(xù)脫落的子房均是未受精的子房，鱗片脫落、逐漸發(fā)育為蒴果的是已經(jīng)受精的子房。梁文靜等[31]對(duì)油茶果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，可以按照果實(shí)的大小用4個(gè)階段來(lái)劃分油茶的生長(zhǎng)過(guò)程：果實(shí)增長(zhǎng)緩慢的第1階段，此階段的特點(diǎn)為快速增厚的果皮和柔毛附著在果皮外部；果實(shí)緩慢增長(zhǎng)的第2階段，此階段的特點(diǎn)為緩慢增加的果實(shí)質(zhì)量、明顯增大的果實(shí)形態(tài)、增厚的果皮以及慢慢變少的柔毛；果實(shí)快速增長(zhǎng)的第3階段，此階段的特點(diǎn)為果實(shí)到達(dá)增長(zhǎng)高峰期快速膨大、由綠色變?yōu)榍帱S色的果皮以及逐漸脫落的茸毛；果實(shí)平緩生長(zhǎng)的第4階段，此階段的特點(diǎn)為出現(xiàn)紅黃色果皮的成熟果實(shí)。3、4階段是由于光照等原因引起果皮葉綠素降解、胡蘿卜素等其他色素合成，從而引起了果皮顏色的改變。

油茶的種皮由珠被發(fā)育形成，種子由胚珠發(fā)育而來(lái)，雖然有3～5個(gè)心室在一個(gè)子房里，多達(dá)3～10個(gè)胚珠在一個(gè)心室內(nèi)，但是最后形成種子的胚珠每個(gè)心室里只有1～6個(gè)[5，6]。陳永忠等[32]對(duì)油茶果實(shí)和含油量進(jìn)行了研究分析，結(jié)果表明：隨著油茶果實(shí)的逐漸生長(zhǎng)，含油率、鮮籽含油率和鮮果含油率也足見(jiàn)增加，有2個(gè)增長(zhǎng)高峰期存在于年周期內(nèi)。

2.6 不育胚珠

內(nèi)珠被、外珠被、珠被絨氈層、珠心共同構(gòu)成初期的油茶胚珠，正常胚珠在授精后形成果實(shí)，但有一些胚珠初期正常，卻由于發(fā)育過(guò)程中沒(méi)有胞原細(xì)胞和胚囊的形成，逐漸沒(méi)有珠心。這些不育胚珠并不會(huì)因?yàn)橹樾牡南⒍Ｖ贵w積的增長(zhǎng)，只是中央形成一個(gè)空腔來(lái)代替珠心的位置，外觀上與正常發(fā)育的胚珠是一樣的。直到果實(shí)成熟前3個(gè)月，大批枯死的就是這種不育胚珠，不育胚珠的數(shù)量是正常胚珠的3倍[32]。

就當(dāng)前的研究而言，普通油茶的有性生殖從花粉發(fā)育到種子成熟的整個(gè)過(guò)程已經(jīng)明確，對(duì)指導(dǎo)油茶生產(chǎn)和油茶育種具有重要的理論意義和實(shí)踐意義，但是油茶生殖生物學(xué)的研究重點(diǎn)依舊停留在形態(tài)描述層面，完整的理論體系尚未完成。

3 騰沖紅花油茶生物學(xué)特性

騰沖紅花油茶樹(shù)姿挺拔、枝葉茂密，可以生長(zhǎng)到40～60 cm的胸徑，5～20 m的樹(shù)高。分為單瓣花類(單瓣滇山茶C.Lindl.f.simplex)、半重瓣花類、重瓣花類三個(gè)大類，這是以形態(tài)、用途、經(jīng)濟(jì)效益作為分類依據(jù)劃分的 。其中花朵小、花瓣數(shù)量少，果實(shí)的結(jié)實(shí)量多，主要用來(lái)生產(chǎn)果油的是單瓣花類；花朵大、花瓣數(shù)量相比單瓣花較多，花柱和子房的發(fā)育完全，花柱直立，結(jié)實(shí)能夠正常進(jìn)行，結(jié)實(shí)量中等，只有少數(shù)植株結(jié)實(shí)量大，兼具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值的是半重瓣花類；花朵大、花瓣數(shù)量多，雌蕊大都退化，花柱變異形成花瓣或發(fā)生片狀扭曲，雄蕊常常發(fā)生變異成為花瓣而數(shù)量較少，子房生長(zhǎng)發(fā)育不全，或個(gè)別不結(jié)實(shí)的是觀賞價(jià)值較高的重瓣花類。騰沖紅花油茶的植株總數(shù)由天然林和人工林組成，其中占總數(shù)比例99%的是單瓣花植株；占總數(shù)比例0.5%的是半重瓣花植株；占總數(shù)不到0.1%的是重瓣花植株[33]。

當(dāng)5月份春梢生長(zhǎng)停止后的當(dāng)年春梢上飽滿芽的花原基時(shí)，騰沖紅花油茶的花芽開(kāi)始分化，這個(gè)時(shí)候處于生理分化期，外形上差別不大。騰沖紅花油茶的形態(tài)分化期從6月中旬開(kāi)始，進(jìn)入形態(tài)分化期后可以區(qū)分出花芽和葉芽。之后要一直發(fā)育到9月份才成熟。異花傳粉的騰沖紅花油茶，授粉主要靠昆蟲(chóng)在不同花朵的雌花和雄花之間作為授粉媒介來(lái)完成[34～36]。果實(shí)的成熟期在9～10月份，油茶果是褐色的蒴果，高約4.5 cm，寬約5.5 cm，三片開(kāi)裂，沒(méi)有宿存萼片，每一個(gè)油茶果中含有多粒種子[37]。

4 騰沖紅花油茶種間雜交花前授粉研究

油茶的授粉研究先前已有了一些進(jìn)展，根據(jù)王東雪等[38]研究表明，柱頭上的花粉自交后的萌發(fā)生長(zhǎng)速度沒(méi)有雜交后的萌發(fā)生長(zhǎng)速度快。王湘南等[39]對(duì)油茶花粉活力及柱頭的可授性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明油茶柱頭的可授性在花苞將要開(kāi)放卻還未開(kāi)放的時(shí)候就已經(jīng)具備了。韓寧林、趙學(xué)民[40]研究過(guò)把柱頭在開(kāi)花前的花蕾露白時(shí)期用膠布隔離，從而促使油茶進(jìn)行雜交；莊瑞林[41]發(fā)表過(guò)的雜交方法有套袋隔離，二者相比較，隔離花柱的方法成效更好，而且人力和財(cái)力資源得到了節(jié)約。

黃佳聰?shù)萚42]通過(guò)對(duì)5個(gè)不同種群的騰沖紅花油茶進(jìn)行了種內(nèi)雜交花前授粉實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①騰沖紅花油茶開(kāi)花前人工授粉坐果率受授粉時(shí)期的影響，且授粉時(shí)期不同坐果率存在顯著的差異。最佳授粉時(shí)期為開(kāi)花前1～3 d，效果次之的授粉時(shí)期為開(kāi)花前7～10 d，效果最差的授粉時(shí)期為開(kāi)花前15～20 d。②騰沖紅花油茶開(kāi)花前人工授粉坐果率受影響的因素不包括油茶樹(shù)的樹(shù)齡、林分起源和經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度。說(shuō)明騰沖紅花油茶的授粉授精性能在開(kāi)花之前已經(jīng)具有，且性能良好，為節(jié)約人力和財(cái)力資源，可以在開(kāi)花前就進(jìn)行人工授粉，時(shí)間以開(kāi)花前1～3 d為最好，以此來(lái)達(dá)到育種工作的最大優(yōu)化。

5 騰沖紅花油茶坐果率及結(jié)實(shí)率研究

對(duì)于油茶的生殖研究，花期物候是其中一個(gè)重要內(nèi)容，油茶的生殖成功與否，受到花期物候的重要影響。林少韓，徐乃煥[43]對(duì)油茶花期生態(tài)及結(jié)實(shí)進(jìn)行了研究，在同一林分中，油茶花期不一致會(huì)影響授粉，從而影響結(jié)實(shí)。黎章矩[44]對(duì)油茶開(kāi)花習(xí)性與產(chǎn)量做了研究，結(jié)果表明油茶的開(kāi)花習(xí)性在不同的油茶單株上存在的變異是十分復(fù)雜的，產(chǎn)量高而且較穩(wěn)定的是早花型；產(chǎn)量較低的是晚花型。

辛成蓮[45]等對(duì)騰沖紅花油茶的坐果率和結(jié)實(shí)率的研究表明：①騰沖紅花油茶有較高的坐果率和較低的結(jié)實(shí)率，3種花型中，坐果率最高的是晚花型，坐果率次之的是中花型，坐果率最低的是早花型。②東西南北四個(gè)方位坐果率差異明顯的是早花型，差異不顯著的是中花型和晚花型；不同方位的結(jié)實(shí)率3個(gè)花型差異非常大。③3種花型不同部位的坐果率都很高，但結(jié)實(shí)率由高到低分別為上部、中部、下部。謝胤等[46]對(duì)騰沖紅花油茶花期物候和座果率進(jìn)行了相關(guān)性研究，坐果率在早花型、中花型、晚花型之間具有極顯著差異。多重比較結(jié)果為：坐果率差異極顯著的為晚花型與早花型、中花型比較，坐果率差異不顯著的為早花型與中花型比較。3種花型的坐果率高低與辛成蓮等的研究結(jié)果一致。

6 騰沖紅花油茶性狀變異研究

黃佳聰?shù)萚47]對(duì)天然種群和人工種群樣株的種實(shí)性狀和指標(biāo)的變異進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示果實(shí)形狀、單果籽質(zhì)量、果實(shí)出籽率等是主要變異性狀；單株間種實(shí)性狀和指標(biāo)的變異最大，起源內(nèi)種源間次之，起源間種實(shí)性狀和指標(biāo)的變異最??；茶油產(chǎn)量潛力與果實(shí)形狀有關(guān)，潛力較高的果實(shí)植株是圓形或近圓形。靳高中等[48]對(duì)騰沖縣6個(gè)種群的騰沖紅花油茶果實(shí)性狀變異及性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明騰沖紅花油茶的果實(shí)存在顯著的差異，無(wú)論是種群間對(duì)比、種群內(nèi)對(duì)比或單株間對(duì)比。總體變異幅度由大到小分別為單果質(zhì)量、果高和果徑、果形指數(shù)。并且對(duì)單果質(zhì)量、果高、果徑、果形指數(shù)、單果鮮籽質(zhì)量和果皮厚度進(jìn)行了相關(guān)性分析，相關(guān)性極弱的有：果皮厚度與其他變量，單果質(zhì)量與果形指數(shù)；相關(guān)性極強(qiáng)的是單果質(zhì)量與與果高、果徑和單果鮮籽質(zhì)量。郭玉紅等[49]對(duì)楚雄及騰沖33株野生和半野生的騰沖紅花油茶的花器官數(shù)量性狀進(jìn)行觀察，分析其花器官數(shù)量特征及其變異特點(diǎn)。結(jié)果表明：騰沖紅花油茶的苞片、萼片、花瓣、雄蕊、花柱、子房等均存在變異；其中變異系數(shù)最大和最小的分別是每室胚珠數(shù)量和子房室數(shù)量；發(fā)生在不同植株間的變異是花器數(shù)量，發(fā)生在群居間的變異是花柱和花瓣的數(shù)量。甘沛華等[50]采用熒光AFLP標(biāo)記技術(shù)，對(duì)采集于騰沖的3個(gè)自然類型90份騰沖紅花油茶樣本進(jìn)行遺傳變異分析，結(jié)果顯示騰沖紅花油茶3種花型的遺傳變異比較豐富；遺傳的多樣性主要來(lái)源于不同個(gè)體的遺傳差異；遺傳多樣性水平由高到低依次為單瓣花型、半重瓣花型、重瓣花型，它們的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)是各自特有的；其中半重瓣花型是其它兩個(gè)花型間的過(guò)渡種。

7 總結(jié)及展望

騰沖紅花油茶是騰沖的“致富樹(shù)”，是云南的珍貴木本油料，是賦有美譽(yù)的“東方油橄欖”，卻一直存在開(kāi)發(fā)利用率不高、研究相對(duì)落后，且樹(shù)種本身落花落果嚴(yán)重、產(chǎn)量不理想等問(wèn)題。研究多停留在普通觀測(cè)、調(diào)查、栽培的階段，且跟普通油茶一樣，生殖生物學(xué)的研究重點(diǎn)停留在描述層面。有性生殖過(guò)程是直接影響騰沖紅花油茶坐果結(jié)實(shí)率與性狀變異的一大因素，同時(shí)，生殖是后期進(jìn)行良種選育與制定栽培管理措施的基礎(chǔ)。但目前就騰沖紅花油茶生殖研究而言，完整的理論體系還沒(méi)有形成，亟待解決的問(wèn)題還很多，首先應(yīng)像普通油茶的研究一樣，厘清騰沖紅花油茶花芽分化及胚胎發(fā)育的具體過(guò)程，明確完整的有性生殖動(dòng)態(tài)過(guò)程，作為研究其細(xì)胞融合的基礎(chǔ)；其次應(yīng)對(duì)種間雜交親和性做進(jìn)一步研究，為雜交選種、育種奠定參考基礎(chǔ)；并且可以攻克花藥培養(yǎng)技術(shù)來(lái)建立雄核發(fā)育體系,為培育新品種提供一條重要途徑；重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)其基因的研究力度，進(jìn)一步揭示遺傳多樣性，充分利用樹(shù)種的自然遺傳變異，進(jìn)行優(yōu)良品種的篩選和認(rèn)定。隨著這些問(wèn)題的解決，結(jié)合現(xiàn)代高新技術(shù)和常規(guī)育種手段，完全控制騰沖紅花油茶的授粉、授精、胚胎發(fā)育等過(guò)程將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，這必然能更好地解決栽培管理問(wèn)題、產(chǎn)量問(wèn)題和開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題，最大限度地發(fā)揮騰沖紅花油茶的油用價(jià)值和觀賞價(jià)值。