灰枣开花生物学特性观察

灰枣开花生物学特性观察

花和花序的基本功能是促进植物之间的成功杂交。花的特性与授粉者的行为、传粉机制和植物的适应性密切相关。它系统地了解了园林植物的开花学习性，并为授粉和高产稳产的栽培提供了理论依据。枣(ZizyphusjujubaMill.)是中国特产果树树种之一,也是新疆地区重点发展的果树树种之一。枣树开花过程中落花落果严重,一般自然坐果率仅1%左右,且多数品种存在严重的胚败育现象。本实验用定位观测结合显微观察的方法,以新疆阿克苏地区主栽品种——灰枣为研究材料,对其开花动态、花粉活力、柱头形态及柱头可授性进行了观察,旨在探讨其生殖成功基础,为枣的杂交育种及丰产栽培提供依据。1材料和方法1.1研究场所和材料田间观察在阿克苏红旗坡科技示范园的红枣园进行,以4年生灰枣为研究材料,树势良好。1.2学习方法1.2.1观察和推动2008年6月8日8:00随机标记即将开花的20个花蕾,每小时观测一次,记录花朵的开放进程,直至柱头枯萎。注意观测花朵每一轮结构的数目、形状、颜色及它们的时空动态,记录花朵开放、花粉散出、柱头形态变化、花蜜与气味有无及开始出现和持续的时间。1.2.2扫描电镜观察取不同发育时期的花朵,FAA固定液固定。在实验室切下花柱,临界点干燥仪中干燥,用双面胶将花柱直立粘到扫描样品台上,HUS-5GB镀膜仪中镀金,日立-570扫描电镜观察并拍照。1.2.3tt反应液的不能满足用MTT法测定柱头可授性,将开花后不同小时的柱头完全浸泡在MTT反应液中,若柱头变蓝黑色则表明有可授性,若无变化或黄褐色则表明为无可授性。1.2.4花粉悬浊液的测定随机采30个尚未散粉的花蕾,将每个花蕾中的所有花药单独装入30个玻璃小瓶中,编号1～30,雌蕊另装入30个小瓶中与前对应编号为1～30。待花药自然晾干花粉散出后,将每朵花的花药用2mL含有染料(醋酸洋红染液)和去垢剂的乙醇溶液稀释,加入5个玻璃小球后充分摇匀,用微量进样器取2μL花粉悬浊液滴加在载玻片上,在体式显微镜(×40)下计数花粉量。每朵花重复10次,每次取样时都充分摇匀花粉悬浊液。再将上述编号为1～30的雌蕊在解剖镜下解剖,仔细计数每枚雌蕊子房中所有的胚珠数,花粉-胚珠比=花粉数/胚珠数。1.2.5花粉活力检测方法参考Dafni的方法,在花蕾萼裂收集花粉,将花粉置于室内通风处,每天检测一次花粉活力,花粉活力检测方法是将花粉置于载玻片上,将1滴MTT的蔗糖溶液滴于花粉样品中,充分混匀,让其风干后再重复置1滴MTT溶液,干后用透明指甲油封片,并在显微镜下观察并统计着色(蓝紫色)花粉粒和未着色的花粉粒数目(每片花粉数>1000粒,重复3次),着色的花粉视为有活力,否则为无活力。2结果与分析2.1花蜜分泌量测定图32008年阿克苏地区的灰枣5月底进入开花期,花期持续约2个月。每枣吊(结果枝)上有7～14节,通常在1～12节着生腋生具短总梗的聚伞花序,每花序上有花3～15朵,其中第2～5节的花序上单花数量最多,一个花序开花时间可持续5～8d。灰枣花小,整齐,两性,黄绿色,萼片5枚,花瓣、雄蕊与萼片同数,雌蕊含2结合心皮,2室,每室具1胚珠。灰枣花为日开型,在上午10:00左右进入蕾裂期(图版Ⅰ,1),至12:00左右进入萼片展平期(图版Ⅰ,2),此时萼片展平,匙状花瓣包被着雄蕊,直立位于蜜盘上方,花药已经散粉,少量花粉成团块状从花瓣抱合的缝线中掉落至蜜盘上,此时蜜盘上开始有花蜜分泌,并有芳香气味散出,开始有昆虫拜访。雌蕊两心皮紧密贴合在一起,在空间位置上与雄蕊分离,故花粉不能自行落到柱头上。15:00左右进入花瓣和雄蕊分离期(图版Ⅰ,3),在此过程中未观察到明显的花粉弹射现象(包被雄蕊的花瓣突然打开,使花丝获得瞬间弹力,将花粉弹射到柱头上),此期花蜜分泌量继续增加,花粉被黏附在蜜盘上,而两心皮依然结合较紧密,柱头表面积增加,柱头上没有花粉落置。花瓣与雄蕊分离后即进入花瓣展平期(图版Ⅰ,4),花药空间位置逐渐向外移动,花蜜量继续增加,并聚成一薄层覆盖在蜜盘表面,吸引了大量昆虫拜访,此时花柱顶端分叉,柱头表面开始分泌粘液。19:00左右进入花瓣下垂期(图版Ⅰ,5),花萼、花瓣向外反曲,花丝也向外展平,与花瓣靠合,花柱自基部分叉,柱头乳突细胞分泌大量粘液。20:00左右进入雄蕊下垂期(图版Ⅰ,6),花丝向外反曲达萼片下部,蜜盘上无花蜜或残存少量花蜜。次日11:00左右,蜜盘上再次开始分泌花蜜,柱头新鲜,有粘液。至19:00,蜜盘由桔黄色变为黄绿色,不再有花蜜分泌,柱头上也不再有渗出物,部分柱头褐变。至此,灰枣单花开放过程结束,经历两昼一夜,约33h。2.2专性异交育苗系统灰枣一朵花的花粉量为29257±4842粒,胚珠2枚,P/O值为15196±4290,按照Cruden的标准,繁育系统为专性异交。从灰枣花粉活力测定结果(图1)可以看出,花药刚散粉时花粉活力很高,达到(99.15±0.46)%,散粉后第7天花粉活力迅速下降,到第12天所有花粉丧失活力。2.3花镜观察和“花粉”观察灰枣为两心皮合生复雌蕊类型,在蕾裂期和萼片展平期两心皮腹缝线聚拢,(图版Ⅱ,1),柱头表面较光滑,没有分泌物产生(图版Ⅱ,2)。至花瓣展平期,两花柱开始分离,呈“丫”状(图版Ⅱ,3),柱头表面产生大量乳突细胞,可接受花粉的柱头面积增大,并开始分泌柱头粘液,在处于该开花状态的花柱头上可以观察到花粉(图版Ⅱ,4)。可接受花粉的柱头面积随开花时间继续增大,在雄蕊下垂期花柱几乎全部分离(图版Ⅱ,5),乳突细胞延伸至花柱的基部,花粉可在不同位置的乳突细胞上落置(图版Ⅱ,6)。2.4蓝色科学图2从表1中可以看出,从萼片展平期至花瓣雄蕊分离期,用MTT只能检测到极弱的柱头可授性,具体表现为反应20min后,柱头才能被染成浅蓝色(图版Ⅰ,7)。随开花时间延续柱头表面酶活性逐渐增强,到花瓣展平期柱头分叉时,MTT能使柱头在5min内呈现深蓝色(图版Ⅰ,8),表明此时柱头可授性很强。扫描电镜显微观察也发现只有在柱头分叉之后才能在柱头表面观察到花粉(图版Ⅰ,4、6)。因此,生产上灰枣最佳授粉时间应该在开花6～28h的时间段里,处于较强柱头可授性的花从形态上也容易辨识:柱头分叉、表面有粘液,蜜盘桔黄色、有花蜜。3高可授性球的头皮特征被子植物的柱头可分为两类:一类是干型柱头,在其成熟时表面覆盖有一层亲水的蛋白质薄膜,缺乏能自由流动的液体分泌;另一类是湿型柱头,在具有可授性时有液体分泌物,灰枣的柱头应为湿型柱头。对柱头进行形态学观察也是判断其是否具有可授性的研究手段之一。有些植物当其柱头具有可授性时常伴随有明显的柱头形态变化,根据柱头形态就能判断出可授性,例如是否出现分泌物(湿型柱头)、颜色是否发生了变化等,Epilobium和Clarkia属等具有柱头裂片的植物柱头形态变化更有特点,柱头在不具有可授性时裂片是抱合的,而具有可授性时柱头裂片是打开的。灰枣的柱头可授性在花柱呈“二叉”状时才具有,锦带花和膏桐等植物也有类似的特征。灰枣柱头发育还表现出随开花时间可接受花粉的柱头表面积增大的特征,在萼片展平期及之前,两心皮腹缝聚拢,随着花柱生长,两花柱背向弯曲,部分腹缝也暴露出来,花粉可落置在此处并萌发。予茜等通过对3种耧斗菜属植物柱头特征的观察,提出此类渐次成熟的柱头具有对花粉接受表面持续更新的功能,即使前期的接受表面被不恰当的物质占据,如落置不亲和花粉或杂质,也可以由后发育的柱头表面继续行使接受花粉的功能,因此延长了实际有效的花粉接受时间。雌雄同花植物的一套吸引物(花瓣、花蜜和气味等)可以吸引传粉者接触两个性别器官,使两个性别的功能同时受益,然而也会带来繁殖代价:近交衰退和雌雄功能的性别干扰。雌雄异熟和雌雄异位等各种花部机制以不同的方式解决了近交衰退和性别干扰的问题。灰枣花药在萼片展平期就已散粉,此时花粉活力最强,而柱头在花瓣展平期才具有较强可授性,表明其具有雄性先熟的花部机制,虽然花粉寿命较长并在柱头可授期内具有强的活性,但随着柱头可授性的增强,花药和柱头的空间距离逐渐增加,在柱头可授性最强的时期内柱头和花药的空间水平距离最大。雌雄异熟和雌雄异位的花