何淼 張紫馥 臧帥彤 尹雪 孟儒 孫穎

(東北林業(yè)大學，哈爾濱,150040)

Long-term observation was conducted on the flowering phenology, single flowering dynamics, floral syndrome, pollen viability and stigma receptivity, breeding systems and flower-visiting insects of Adonis ramosa. The result showed that the blooming period started in late March and ended in mid-April, with a single flower bloominglasting 5-17 d. Adonis ramosa wasdioecious. On 2nd blooming day, the anthers dehisced and pollens were spread out, and the pollens viability reached the highest 68.21%. Since 4th blooming day, the pollen vitality began to decrease significantly. The stigma was receptive on the first blooming day. The receptivity reached the strongest on 2nd day and lasted for about 3 d. The hybridization index of A. ramosa was 3. The pollen to ovule ratio was 1987. The breeding system of Adonis ramosa was parthenogenetic. Theflower visiting insects were mainly Apis cerana, Polygoina caureum and Syrphidae sp., among which, Apis cerana was the important pollinator.

遼吉側金盞花(Adonisramose)是毛茛科側金盞花屬，為多年生草本植物，主要分布于我國遼寧省東南部、黑龍江省北部和吉林省，朝鮮北部也有分布。遼吉側金盞花花色亮黃，花瓣富有光澤，具有很高的觀賞價值，是東北地區(qū)早春重要的植物資源。近年來，國內外對于側金盞花屬的研究多以側金盞花為主，對其藥用價值[1]、種子特性[2-3]、繁育系統(tǒng)[4-5]、形態(tài)學[6-7]以及抗性和生理特性[8]均有研究，而對于遼吉側金盞花的關注不多，研究較為缺乏，僅有的研究也集中在化學成分分析[9]、藥用價值[10]及生物學特性[11]方面。由于對遼吉側金盞花的開花特性及繁育系統(tǒng)缺乏研究，嚴重影響了遼吉側金盞花的園林推廣應用。

植物繁育系統(tǒng)是指所有影響后代遺傳組成的有性特征的總和，主要包括花形態(tài)特征、花的開放式樣、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)。其中交配系統(tǒng)是植物繁育系統(tǒng)核心，其對后代遺傳組成和適應度具有重要影響，也是進化生物學研究最活躍的領域[12]。繁育系統(tǒng)是植物的適應性和物種形成機制聯(lián)系的紐帶，對植物的遺傳多樣化和育種多樣性具有重要意義[13]?；ㄆ鞴贋橹参锓敝硻C制的重要部分，了解植物的花部特征是認識植物的基礎，其外部形態(tài)特征和內部發(fā)育結構都能影響植物的傳粉方式[14]。目前，有關植物花部特征和交配特性的理論基礎和方法技術逐漸成熟，成為繁育系統(tǒng)中相對獨立的內容，為更加深入的了解植物的生殖與進化提供了參考[15-17]。本研究利用田間觀測、顯微觀察、雜交試驗等方法對遼吉側金盞的開花特性和繁育系統(tǒng)進行分析，為遼吉側金盞的雜交育種提供理論依據(jù)，同時為實現(xiàn)遼吉側金盞資源利用和園林推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗分別于2020—2022年的3—5月開展，試驗地點東北林業(yè)大學苗圃基地，選取引種露天栽培的遼吉側金盞花實生苗240株作為試驗材料。栽植地地勢平坦，平均海拔141 m，年平均氣溫2.8 ℃，相對濕度70%，光照充足。

1.2 開花物候期確定與觀察

對樣地內的遼吉側金盞花從花蕾期開始觀察，連續(xù)對開花物候情況觀察3 a。按照Dafni[17]的標準，以群體水平中有5%以上的個體開花時間為始花期，50%的個體達到開花高峰時間為盛花期，95%的個體結束花期時間為末花期。個體水平上，從單花開放第1天起開始計算，到完全萎蔫為止，持續(xù)時間視為個體花期。選取始花期未開放的個體，期間每天記錄開花數(shù)量，開花比例。

1.3 花部特征與單花開放動態(tài)觀察

在盛花期隨機選取30株遼吉側金盞花進行掛牌標記，采用測量和計數(shù)的方法，用游標卡尺測量其花瓣完全打開時的花冠直徑、花冠高度、花瓣長寬、花萼長寬、花絲長度、花藥長寬、子房高度、株高，并數(shù)出單花花瓣、花萼數(shù)量、雌雄蕊數(shù)量。同時隨機選取蕾期10株進行掛牌標記，開花前每天觀察植株生長情況及花蕾變化。開花當天，從07:00—18:00每1 h觀察1次，觀察花瓣打開方式、花藥開裂時間、柱頭伸長及彎曲情況，直至花部閉合。對5株有代表性的標記花朵進行連續(xù)數(shù)天的跟蹤觀察，直到花瓣完全萎蔫，出現(xiàn)果實，拍照記錄其動態(tài)變化。

1.4 花粉活力與柱頭可授性測定

以遼吉側金盞花單花開放前1 d為檢測起點，收集開花前1 d、開花第1～6天的不同個體混合花粉[18]，采用離體萌發(fā)法，以質量濃度為100 g/L蔗糖+0.05 g/L硼酸+0.1 g/L硝酸鈣為液體培養(yǎng)基，將花粉用毛筆沾取并輕抖于凹玻片上，滴加培養(yǎng)液，并置于恒溫培養(yǎng)箱中25 ℃培養(yǎng)3 h后，在顯微鏡下統(tǒng)計花粉萌發(fā)數(shù)量。

采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法[19]檢測柱頭可授性。分別采集從開花前1 d到第5天的柱頭進行試驗，將柱頭浸入裝有聯(lián)苯胺-過氧化氫反應液(V(1%聯(lián)苯胺)∶V(30%過氧化氫)∶V(水)=4∶11∶22)的凹玻片中，用光學顯微鏡觀察并拍照。當柱頭周圍變藍并有大量氣泡出現(xiàn)，表明柱頭具有可授性，氣泡越多，可授性越強[21]。結合解剖鏡觀察柱頭形態(tài)，確定其柱頭可授性變化。

1.5 花粉胚珠比與雜交指數(shù)測定

采用血球計數(shù)板法統(tǒng)計花粉數(shù)量。隨機選取10朵第1天開花的花朵，用鑷子取出單花所有花藥，放入1.5 mL離心管里，加入1 mL濃度為1 mol/L的HCl溶液，用玻璃棒碾碎花藥，制成花粉粒懸浮液。用移液槍吸取5 mL于血球計數(shù)板上，在顯微鏡下觀察統(tǒng)計花粉數(shù)量。另外解剖子房，記錄胚珠數(shù)。依據(jù)Cruden[20]標準，確定遼吉側金盞花的繁育系統(tǒng)類型。

雜交指數(shù)的估算依據(jù)Dafni[17]標準計算。對隨機選取的10朵進行花朵直徑、花藥開裂時間與柱頭可授期的時間間隔、柱頭和花藥空間位置的測量記錄，確定雜交指數(shù)值，進一步判定遼吉側金盞花的繁育系統(tǒng)類型。

1.6 套袋授粉試驗

在遼吉側金盞花的盛花期進行5種處理：(1)自然授粉(掛牌標記花朵不做處理，直到試驗結束，主要檢測自然狀態(tài)下結實率)；(2)不去雄套袋(花蕾期進行套袋，主要檢測傳粉是否需要媒介)；(3)去雄不套帶(開花前去掉雄蕊，人工異花授粉，主要檢測雜交是否親和)；(4)去雄，人工異花授粉，不套袋；(5)去雄，套袋，不授粉。每個處理隨機選取30朵花，統(tǒng)計不同處理下遼吉側金盞花的座果率。

1.7 訪花昆蟲及行為觀察

連續(xù)3 a在盛花期，選取7 d晴朗的天氣，從07:00—18:00連續(xù)觀察訪花昆蟲，拍照記錄每種昆蟲的訪花行為，統(tǒng)計主要昆蟲的訪花頻率及在單花上的停留時間。

1.8 數(shù)據(jù)處理

利用Excle2020進行數(shù)據(jù)分析，SPSS22.0進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 遼吉側金盞花的開花物候特征

由表1可知，通過連續(xù)3 a的觀察統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，遼吉側金盞花的群體花期穩(wěn)定在25～28 d，群體花期持續(xù)時間平均為26.3 d。

表1 2020—2022年遼吉側金盞花開花物候

由表2可知，從個體水平上看，單花最短花期持續(xù)時間為5 d，最長花期持續(xù)時間為17 d，個體平均花期為10.4 d。3 a內，初花期的平均單花花期最長為15.3 d，隨種群花期的延續(xù)，單花花期逐漸縮短，末花期的平均單花花期最短為6 d。

表2 2020—2022年遼吉側金盞花單花花期

由表3可知，在遼吉側金盞花群體中，開花越早的個體花期越長，不同時期的單花花期差異顯著。從開花比例上看，種群開花的前5 d內，個體開花的比例占總開花數(shù)的8%，第11～15天個體開花所占比例最大為39.2%，隨后開花比例下降，至種群開花的第21～25天，個體開花的比例僅為4.8%，3年內個體開放比例無顯著差異。

表3 2020—2022年遼吉側金盞花種群個體開放比例

2.2 遼吉側金盞花的花部特征與開花動態(tài)

通過連續(xù)3年的觀察統(tǒng)計，遼吉側金盞花株高為7～11 cm。花朵單生于主莖，少數(shù)生于分枝頂端。花瓣13～14枚，花瓣長15.43～19.54 mm，寬6.60～8.87 mm，花瓣亮黃色，花瓣長圓形或倒披針形，具有縱向細紋，先端有不規(guī)則淺鋸齒；花萼灰紫色，數(shù)量7～8枚，一般略長于花瓣，花萼長為16.63～19.45 mm，寬度與花瓣大致等寬，為6.65～8.94 mm。初花期時，先花后葉，盛花期以后花葉同放。單花約62個花藥，花藥長1.52～1.91 mm，寬0.58～1.08 mm。花絲線形，長5.82～6.61 cm。子房橢球形，長2.17～2.58 mm，寬1.46～1.78 mm。

由圖1可知，天氣晴朗時的遼吉側金盞花通常于08:00左右外側花萼開始逐漸松動，1 h內花瓣呈螺旋狀展開，到11:00左右展開至最大冠幅，最佳觀賞時間持續(xù)4 h。繼而以同種方式由內而外進行合攏，至17:30完全閉合。

A～H分別為開花當天07:00、08:00、09:00、10:00、11:00、15:00、16:00、17:30時的開放狀態(tài)。

由圖2可知，遼吉側金盞花單花花期為8～14 d。觀察發(fā)現(xiàn)，開花第1～2天，花瓣呈黃綠色，花藥圍繞子房均勻平鋪于環(huán)狀花盤上，位置低于柱頭。第3天起，花瓣顏色逐漸變黃，花朵直徑增大，花藥隨花絲生長逐漸伸長并超過柱頭高度，散亂分布于柱頭上方，柱頭從直立生長逐漸向內卷曲。開花5 d后，花藥出現(xiàn)個別黃褐色干癟狀，柱頭頂部多數(shù)呈褐色，而后花萼花瓣逐漸萎蔫，花萼蜷縮包圍花瓣直至花被片全部脫落，出現(xiàn)果實并逐漸膨大。此外，雨雪天氣時，花瓣一直處于閉合狀態(tài)，開花后期，花朵開放時間縮短且開合不明確，不能達到最大冠幅，喪失觀花效果，此時葉片生長旺盛，株叢葉片呈現(xiàn)緊實茂密的狀態(tài)，具備觀葉效果。

A～H分別為開花前1 d，開花第1、3、5、7、10、15、20天時的開花形態(tài)。

2.3 遼吉側金盞花的花粉活力與柱頭可授性

由表4可知，開花前1 d的遼吉側金盞花花藥尚未開裂，但此時花粉已具備活力，萌發(fā)率為24.26%，隨后持續(xù)升高。開花第2天時，花粉活力達到最高，花粉活力為68.21%；從第4天起，花粉活力開始顯著降低，在開花第6天時，花粉活力降至10.82%?？梢娀ǚ勰軌蚓S持3 d左右的較高活性。

表4 不同開花天數(shù)的花粉活力

由表5、圖3可知，遼吉側金盞花柱頭的可授性整體表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。開花前1 d柱頭顏色淺綠，攜帶白色絨毛，但不具可授性，從開花第2天起，柱頭顏色變?yōu)辄S綠，攜帶白色和黃色絨毛，進入較強可授期。開花第3天，黃色絨毛部分轉為褐色，可授性減弱，從第5天起所攜帶絨毛均為褐色，柱頭也變?yōu)樯詈稚?/p>

圖3 遼吉側金盞花柱頭形態(tài)變化

表5 遼吉側金盞花柱頭顏色變化及可授性

2.4 遼吉側金盞花的花粉胚珠比和雜交指數(shù)

遼吉側金盞花的單花平均花粉數(shù)約為115 300粒，平均胚珠數(shù)約為58個，花粉胚珠比為1 987。根據(jù)Cruden[21]對繁育系統(tǒng)的劃分標準判斷遼吉側金盞花的繁育系統(tǒng)類型為兼性異交。

遼吉側金盞花的成熟花朵直徑為(35.22±2.91)mm，成熟花朵直徑大于6 mm，雜交指數(shù)記為3；花朵開放第2天花藥開始散粉，且花粉粒活性最強，柱頭在開花第1天就具有較強可授性，即雌蕊先熟，雜交指數(shù)記為0；花藥在開花前2 d都低于柱頭，第3天開始迅速伸長并超過柱頭，即有可能接觸授粉，雜交指數(shù)記為0。由此判定遼吉側金盞花雜交指數(shù)值為3，其有性繁育系統(tǒng)為異交，自交親和，需要傳粉者，屬于兼性異交，估算結果與花粉胚珠比。

2.5 套袋授粉試驗結果

由表6可知，自然狀態(tài)下遼吉側金盞花的座果率高達77.33%，說明自然狀態(tài)下授粉率很高，效果理想；不去雄、套袋時，座果率為50.00%；去雄、不套袋時，座果率為46.76%；人工異花授粉的座果率最高，座果率為80.00%。結合花粉胚珠比、雜交指數(shù)的試驗結果，套袋試驗的結果表明遼吉側金盞花的授粉機制是自花和異花授粉的混合繁育系統(tǒng)及兼性異交。

表6 遼吉側金盞花不同授粉方式的套袋試驗結果(n=30)

2.6 遼吉側金盞花的訪花昆蟲及訪花行為

由圖6可知，3年觀察到遼吉側金盞花的訪花昆蟲有：東方蜜蜂(Apiscerana)、黃鉤蛺蝶(Polygoinac-aureum)、異色瓢蟲(Harmoniaaxyridis)、食蚜蠅(Syrphidaesp.)、長足虻(Dolichopodidaesp.)、分舌蜂(Collelesgigas)、花椿(Anthocoridaesp.)、連斑條胸蚜蠅(HelophiluscontinuusLoew)，其中東方蜜蜂出現(xiàn)頻率最高。

由表7可知，初花期時，在天氣晴朗的情況下10:00左右開始出現(xiàn)訪花昆蟲，主要為食蚜蠅、異色瓢蟲。食蚜蠅屬昆蟲個體小、反應機敏、數(shù)量多，但平均訪花頻率最低，訪花頻率為(3.45±1.85)朵/min，天氣晴朗時活動頻率較大，高峰期群體可達到9只，訪花時，從花瓣邊緣進入雄蕊群，后足部落在花瓣處朝向內，主要吸食花蜜，沒有專門的攜粉足，傳粉作用不佳。盛花期時，08:00—16:30均有訪花昆蟲出現(xiàn)，其中東方蜜蜂在10:00左右開始出現(xiàn)，平均訪花頻率為(7.11±1.25)朵/min，單花平均滯留時間為(8.35±3.96)s，東方蜜蜂具有的吸食花蜜及花粉的咀嚼式口器能保證傳粉的延續(xù)，攜帶花粉進入下一朵花，具備很強的傳粉能力。黃鉤蛺蝶數(shù)量較少，且趨于停留在花瓣體量較大、色澤鮮艷的花朵上，其平均訪花頻率為(5.03±1.80)朵/min，平均滯留時間為(7.46±2.82)s。

A.東方蜜蜂(Apis cerana);B.黃鉤蛺蝶(Polygoina c-aureum);C.異色瓢蟲(Harmonia axyridis);D.長足虻(Dolichopodidae sp.);E.食蚜蠅(Syrphidae sp.);F.分舌蜂(Colleles gigas);G.花蝽(Anthocoridae sp.);H.連斑條胸蚜蠅(Helophilus continuus Loew)。

表7 訪花昆蟲的訪花頻率及滯留時間

3 結論與討論

單花整體花部構造和開花式樣與蟲媒途徑產(chǎn)生相關適應性，植物花粉的有效傳遞取決于傳粉者的種類、數(shù)量、行為及花的特征[21-22]。羅長維[23]等研究認為，大花及黃色花都能有效吸引訪花者進而達到傳粉目的。遼吉側金盞花花冠直徑大，花色鮮黃，具備吸引昆蟲的特性。雖然早春開花，但傳粉昆蟲種類和數(shù)量能夠保持穩(wěn)定的水平。作為主要傳粉者的東方蜜蜂，其咀嚼式口器和攜粉足能夠保障花粉的轉運和傳播，促進了遼吉側金盞花的傳粉結實。

遼吉側金盞花的單花花期為5～17 d，個體之間差異較大。單花個體花期又可稱為花壽命[24]，指單花保持開放并具有功能的連續(xù)時間[25]。Rathcke[26]認為，植物所處生境中傳粉者數(shù)量的變化是影響花壽命的主要因素之一。遼吉側金盞花種群在初花期開放的單花壽命長，隨種群花期的延續(xù)，單花壽命逐漸縮短。對訪花昆蟲的觀測發(fā)現(xiàn)，初花期的訪花昆蟲數(shù)量較少，出現(xiàn)時間也較晚，到中后期訪花昆蟲數(shù)量增多，每天的出現(xiàn)時長也增加。較長的花壽命是在缺乏傳粉者的情況下確保傳粉成功的關鍵，遼吉側金盞花開花越晚，花壽命越短的原因與昆蟲的傳粉頻率變化有關，花壽命與植物繁殖成功率的資源權衡是對傳粉者數(shù)量變化的一種適應機制。

通過花粉胚珠比、雜交指數(shù)和套袋試驗，綜合判定遼吉側金盞花的繁育系統(tǒng)是需要傳粉的自交和異交混合交配系統(tǒng)。其花藥與柱頭的位置屬于雌雄異位，成熟方式為雌雄異熟，這種特征是促進異交，避免自交的重要方式，也為增強后代的環(huán)境適應能力提供了更多可能性[27]。遼吉側金盞花的花藥是由平鋪于花盤到逐漸直立伸長的動態(tài)過程，存在有效花粉與柱頭的相遇期，為自花授粉提供了可能性，表現(xiàn)為自交親和。自交亦是其適應雨雪天氣的繁殖策略[28]，遼吉側金盞花的繁育系統(tǒng)特征是該植物在長期進化中的一種生殖保障，為其應對自然災害以及適應惡劣生存環(huán)境提供了可能性。

綜上所述，遼吉側金盞花是東北地區(qū)優(yōu)良的早春地被花卉，具有較高的觀賞價值，相比同屬植物側金盞花，其群體花期更晚，同時，遼吉側金盞花在末花期時葉叢茂密，既可觀花也可觀葉。如果和同屬的側金盞花合理配置，能夠形成連續(xù)的季相景觀，延長整體觀賞期。遼吉側金盞花的結果規(guī)律以及相關的有性繁殖機制將作為下一步研究的重點，以期為遼吉側金盞花的雜交育種和種植推廣奠定基礎。