花龄对火棘柱头可授性及花粉活力的影响.docx
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花龄对火棘柱头可授性及花粉活力的影响
学科代码：
学号：
2009407062
本科毕业论文（设计）
花龄对火棘柱头可授性及花粉活力的影响
学院：
环境与生命科学学院
专业：
＿生物科学＿
班级：
09生本
学生姓名：
＿＿＿＿＿
指导教师：
＿＿＿
2013年3月8日
2.1材料2
2.2测定方法2
2.3数据分析2
3.1散粉特性2
3.2花粉活力及花粉密度3
致谢10
花龄对火棘柱头可授性及花粉活力的影响
柏兰平
（凯里学院环境与生命科学学院贵州凯里556011）
指导老师杨芩（讲师）
摘要：
本研究采联苯胺—过氧化氢测定法和TTC测定法对火棘、全缘火棘、细圆齿火棘与细圆齿火棘细叶变种4种火棘属植物的柱头可授性及花粉活力分别进行测定。
研究结果表明：
火棘雌雄性器官的育性具有同步性，有利于自然授粉结实。
所试材料的花粉活力变化趋势相近，开花后1d-2d内达到峰值，然后逐渐下降，花粉寿命为5d-6d；所有材料均在开花后2d-3d天内柱头分泌粘液较多，可授性最强，可授期为4d-5d,可授性强弱和变化规律比较一致；火棘属植物人工授粉最佳时期是开花后2d-3d。
关键词：
火棘；花龄；柱头可授性；花粉活力
Effectsoffowlerageonstigmareceptivityand
pollenviabilityinPyracanthaRoem
BoLan-ping
（Environmentandlifescience,Kailiuniversity,Kaili，Guizhou556011）
DirectedbyYangQin
Abstract:
Theobjectiveofthisstudywastoanalyzethestigmamayperiodandpollenviabilityandlongevityof4PyracanthaRoemaccessionsbyabenzidine-H2O2methodandTTC（2,3,5-triphenyltetrazoliumchloride）methodrespectively,Pyracanthafortuneana,Pyracanthaatalantioides,PyracanthacrenulataandPyracanthacrenulatavariant.Theresultsshowedthatthedevelopmentofmaleandfemaleorganwassynchronizationwhichwasbenefittosettinginopenpollination.PyracanthaRoemofallmaterialswererelativelyhighin1to2daysafterblooming,thendecreasedgradually.Thelongevityofpollenwasabout5to6days.PyracanthaRoemofallmaterialshadinbloom2to3daysthestigmaofmucussecretedinmore,butgivesthestrongestsex,cangrantperiodfor4to5days,cangrantsexualpotencyandchangeruleisconsistently;Thefireofplantsblossomisthebestperiodofartificialpollinationafter2to3days.
Keywords:
PyracanthaRoem.;Fowlerage;Stigmareceptivity;pollenviability
1前言
1.1火棘的开发利用现状
火棘属（PyracanthaRoem.）植物叶片四季常绿，果实色泽变化多样，挂果期可以长达4个月左右，即使在经历严冬大雪，仍有部分火棘果实可以挂在枝头，因此极具观赏价值，具有良好的园林绿化与盆景制作应用前景[1,2]。
同时火棘对土壤的要求不严，在贫瘠的沙质土上也能生长良好，具有极强的抗旱能力，适应性广，具有良好的防风固沙能力，因而其具有重要的生态价值[3]。
此外，火棘属植物的果实营养价值丰富，果实中除了含有糖、淀粉与有机酸等普通营养物质外，还含有18种氨基酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸等5种脂肪酸，l8种无机盐及及Fe、Mn、Zn和Cu等多种具有保健疗效的微量元素，和果胶等[4,5]，并含有芦丁、槲皮素、胡萝卜素、维生素E以及Se等微量元素[6]，这些物质具有良好的抗氧化防衰老和防癌抗癌作用[7]，因而火棘又具有很高的食用和药用保健价值。
另外，火棘属植物也是重要的天然色素[4]、果胶[8]、火棘果汁、火棘果酱和火棘酒等加工食品[9-11]与饲料资源。
近20多年来，关于火棘属植物的研究报道相对较少，国内外学者对火棘属植物的相关研究主要集中在形态特征和花果物候等生物学[12,13]、火棘生长生态条件[13,14]、引种栽培技术[15,16]、化学调控在果实生长与造型上的应用[17,19]等方面，在火棘属植物果实营养成分的研究与开发利用方面取得了重要进展。
国内研究主要集中在火棘果酱、果丹皮的生产工艺[9],明胶法沉淀单宁脱涩结合果胶酶浸渍取汁技术生产火棘果汁饮料[10],和火棘保健酒[11]等果实营养价值分析、药理作用和食品加工方面。
国外对火棘的研究主要集中在以火棘果实提取物为主要成分先后研制出了美白皮肤、抗皱、防衰老等作用的系列护肤用化妆品[20-22]］，这些化妆品可以改善粗糙皮肤，使之美白亮丽[21,22]。
由此可见火棘具有广泛的用途和良好的开放前景。
1.2研究的目的和意义
贵州省火棘种质资源极其丰富，花粉活力和授粉时期是授粉成功的关键，然而关于火棘柱头可授性及花粉活力[23]方面的研究尚未见报道，因此本研究对火棘属4种植物材料的花粉活力及柱头可授性在开花传份后不同时间进行试验观察，旨在探讨火棘属花粉活力及柱头可授性变化规律，为进一步研究该属植物的有性生殖性和人工杂交育种积累资料。
2材料与方法
2.1材料
以凯里学院周边的火棘、全缘火棘、细圆齿火棘与细圆齿火棘细叶变种4种火棘属植物果实为材料。
每种火棘选取生长健壮且生长势一致的10株为取材对象，于盛花期在树冠外围四周采取花朵，采后立即混匀备用。
2.2测定方法
2.2.1散粉规律观察
于盛花期，每个品种的植株上选取7朵大蕾期的花挂牌作为观察参照，从开花第一天至花药变褐为止，每天从上午7:
00开始至傍晚19:
00，每隔1个小时用放大镜随机观察树冠外围上、中、下部健壮花枝上7朵花的散粉情况，然后随机取各发育阶段的花各7朵放置于OLYMPUS-CX21型体视显微镜下，详细观察花药散粉及柱头黏液分泌情况。
2.2.2不同花发育阶段花粉活力与柱头可受性差异
于盛花期，以散粉观察挂牌大蕾期花为参照，从大蕾期开始至花药变褐为止，每天上午11:
00~12:
00取与挂牌参照花开放程度一致的自然开放花每个种各7朵带回实验室。
材料带回实验室后用镊子将各种材料的雄蕊分别取下，用镊子抖动雄蕊使花粉掉进1.5ml的离心管内，再向离心管加入500µl含有0.5%TTC的磷酸缓冲液，震荡混匀得到花粉悬液，黑暗条件下37℃水浴2.5h。
每个处理取20µl花粉悬液制片，在OLYMPUS-BX51型光学显微镜（10×10）下统计5个视野中花粉粒总量（计算花粉密度）及红色花粉占总花粉量的比例（花粉生活力），并用DP70摄像头拍照。
用镊子取下各种材料的花柱，先用OLYMPUS-CX21型解剖镜观察花柱柱头黏液分泌情况；再参照红雨等[24]的方法，用解剖刀从花柱基部切取花柱，并将花柱置于凹面载玻片上，用联苯胺-过氧化氢法（1%联苯胺:
3%过氧化氢:
水=4:
11:
22，体积比）检测柱头的可受性，用解剖镜观察并照相。
2.3数据分析
实验所得数据运用Excel软件进行数据的录入和计算，运用SPSS11.5（SPSSInc.Chicago,IL,USA）软件进行统计分析，处理间差异在5%的显著度上进行SNK检验。
3结果与分析
3.1散粉特性
花期跟踪观察发现，四种火棘均为复伞房花序，火棘总花梗和花梗近无毛，花白色，直径约1厘米，萼筒钟状，无毛，裂片三角卵形，花瓣梨形近圆形。
全缘火棘总花梗和花梗被黄褐色柔毛；花白色，直径7-9毫米；萼筒钟状，外面被柔毛，裂片宽卵形，花瓣卵形。
细圆齿火棘总花梗幼时基部有褐色柔毛，老时无毛，花白色，直径6-9毫米，萼筒钟状，无毛，裂片三角形；花瓣圆形。
细圆齿火棘细叶变种总花梗、花梗、萼筒和萼片均密被灰白色绒毛，萼筒钟状，萼片三角形，花瓣近圆形，花白色，直径6-9毫米。
四种火棘花序上小花数量变化均较大，少的只有3-5多，多的可达20朵，花一般着生在枝条顶部，无香气。
花蕾期花瓣为白色偏淡黄色，随着花的不断发育至开放，花瓣变为白色，常具花柱5枚离生位于花的中央，部分花朵具花柱4枚或6枚，花药20枚，花丝较短，着生于雌蕊周围。
在花蕾期，四种火棘花药为淡黄色或淡绿色，随花的发育至花开，花药逐渐呈黄色或黄褐色，且部分花药此时以纵裂方式开裂，花药饱满并具有一定的光泽。
阴天或雨天开花当日花药不能纵裂散粉，直至天气转晴，温度较高时才纵裂散粉；晴天开花当日多数花药能随即纵裂散粉，花粉量较多，呈粉状散于开裂的药室腔中，与此同时也可以观察到柱头表面乳突细胞多而明显，并附着一层黏性水膜，属于湿性柱头，花药纵裂散粉后可以观察到柱头表面附着大量花粉粒，如果从初花期开始就长时间持续阴雨天气则只有极少量花粉粒附着在柱头表面，但如果阴雨天气在花药散粉后1d-2d才开始同样可以观察到大量花粉粒附着在柱头表面。
随花的不断发育，到花后第4d花药与柱头表面变为浅褐色，并且附着在花药上的花粉较少；到花后第5d花药变为深褐色，同时花柱随花的发育由柱头表面逐渐至花柱中上部变为褐色，但如果从开花当天就开始持续阴雨天气，花药与花柱柱头表面直到开花后第5d才开始变色，此时如果天气转晴，温度较高，花药也能纵裂散粉，但只能观察到柱头表面有少量黏性水膜。
此外，在花期，蜜蜂及其他昆虫主要在晴天9:
30~17:
30时出现，但蜜蜂出现高峰为上午11:
00~12:
30，之后蜜蜂出现的频率越来越低，有时在气温较高的晴天下午16:
00~17:
00也有较多的蜜蜂出现；在温度较低的阴天很少观察到蜜蜂及其他昆虫，而在雨天根本就观察不到蜜蜂。
3.2花粉活力及花粉密度
从表1可以看出，开花当天四种火棘已具有一定的花粉活力。
随着花的不断发育，火棘开花后1d~3d花粉活力保持在较高水平（40.41%~60.58%），其中开花后第2d时花粉活力最高，为60.58%；花开后第4d，花粉活力与花粉密度明显下降，花粉活力低于10%；开花后第5d花粉活力极低（5.93%），开花后第6d花粉活力下降至0。
全缘火棘开花后1d~3d花粉活力保持在较高水平（41.55%~67.69%），特别是开花
后1d~2d，花粉活力保持在60%以上，其中开花后第2d时花粉活力最高，为67.69%；花开后3d~5d，花粉活力与花粉密度明显下降，到开花后第6d天花粉活力极低，为6.12%，开花后第7d花粉活力下降至0。
细缘齿火棘开花后2d时花粉活力最高，为72.15%，花开后第3d，花粉活力明显下降，花粉活力低至23.31%；开花后4d~5d花药上花粉粒处于较低水平，花粉活力极低，开花后第6d花粉活力下降至0。
细缘齿火棘细叶变种开花后第2d时花粉活力最高，为62.78%，花开后第3d，花粉活力明显下降，花粉活力下降至37.93%，到开花后4d~5d花粉活力逐渐降低，开花后第6d花粉活力下降至0。
表1花龄对4种火棘花粉活力的影响
Table1Affectsofflowerageonpollenviabilityamong4PyracanthaRoemaccessions
种名
Species
花后天数/Dayafterblooming
-1
1
2
3
4
5
6
7
8
火棘
Pyracanthafortuneana
0
40.41±1.01b
60.58±2.80b
41.44±1.50a
7.10±1.34b
5.93±2.97c
0b
0
0
全缘火棘Pyracanthaatalantioides
0
65.37±1.99a
67.69±1.44ab
41.55±2.38a
19.26±2.61a
8.25±1.30c
6.12±1.87a
0
0
细缘齿火棘
Pyracanthacrenulata
0
49.26±2.58b
72.15±2.86a
23.31±1.59b
9.24±1.12b
5.76±2.30c
0b
0
0
细缘齿火棘细叶变种
Pyracanthacrenulatavariant
0
20.60±1.59c
62.78±1.66b
37.93±0.96a
21.02±2.52a
8.06±1.90c
0b
0
0
数据是平均值和标准差，不同的字母表示相同花龄不同种间花粉活力用SNK检验在5%置信水平上差异显著。
下同。
Dataaremeansandstandarddeviations,differentlettersrepresentsignificantdifferentspeciesmeansbySNKtestat5%levelofsignificancewithinthesameflowerage.Notesarethesameasfollows.
从表2可以看出，开花当天四种火棘已开始散粉。
随着花的不断发育，火棘开花后1d~3d花粉密度保持在较高水平（205.50~664.40），其中开花后第2d花粉密度最高，为518.00；花开后第4d，花粉密度明显下降，开花后第5d花药上花粉粒极少（27.00）；开花后第8d花粉密度下降至0。
全缘火棘开花后1d~3d花粉密度保持在较高水平（676.20~700.40），其中开花后第2d时花粉密度也最高，为700.40，特别是开花后1d~2d,花粉密度保持在650.00以上。
花开后3d~5d，花粉花粉密度明显下降，到开花后第6d天花药上花粉粒极少，仅为9.80，开花后第8d花粉密度下降至0。
表2花龄对4种火棘花粉密度的影响
Table 2 Affects of flower age on pollen density among 4 Pyracantha Roem accessions
种名
Species
花后天数/Dayafterblooming
-1
1
2
3
4
5
6
7
8
火棘
Pyracanthafortuneana
0
205.50±11.13c
518.00±33.93b
664.40±22.44a
86.40±6.31b
27.00±4.74b
9.20±5.99b
6.80±4.76a
0
全缘火棘Pyracanthaatalantioides
0
676.20±36.47a
700.40±38.98a
403.60±25.94b
162.00±12.55a
41.00±6.33a
9.80±4.41b
4.90±2.89b
0
细缘齿火棘
Pyracanthacrenulata
0
274.20±23.61b
723.60±32.06a
216.80±22.63c
155.20±7.88a
41.60±9.10a
15.60±5.22a
0c
0
细缘齿火棘细叶变种
Pyracanthacrenulatavariant
0
200.20±20.81c
598.60±34.75b
204.00±18.06c
164.00±11.44a
38.40±1.54a
10.40±5.21b
7.20±4.17a
0
细缘齿火棘开花后2d时花粉密度最高，为723.60。
花开后第3d，花粉花粉密度明显下降，开花后4d~5d花药上花粉粒处于较低水平，开花后第7d花粉密度下降至0。
细缘齿火棘细叶变种开花后第2d时花粉密度最高，为598.60。
花开后第3d，花粉密度明显下降，花粉活力下降至37.75%，到开花后4d~5d花药上花粉粒逐渐减少，开花后第8d花粉密度下降至0。
3.3柱头可受性与黏液分泌
实验结果表明，四种火棘在大蕾期时的花柱头不具可授性，其柱头可授性从开花后第1d开始，开花第1d就具有一定可授性，并可持续5d左右。
随着花的发育，火棘、全缘火棘的花到花开后第2d时柱头具有强的可授性。
火棘、全缘火棘柱头分泌粘液的情况与柱头可授性检测结果略有不同，在大蕾期时，火棘花蕾、全缘火棘花蕾的部分柱头乳突细胞表面能观察到粘液，其柱头分泌粘液的时间从开花后第1d开始，火棘柱头
分泌粘液持续时间可到开花后4d，全缘火棘柱头分泌粘液持续时间可到开花后5d，均是开花第2d柱头有大量粘液分泌。
从开花第3d开始，火棘花柱头粘液分泌量逐渐减少，火棘柱头到开花后第5d时基本上不具有分泌粘液的能力，全缘火棘柱头到开花后第6d时基本上不具有分泌粘液的能力。
表3四种火棘不同发育阶段花柱柱头可受性与黏液分泌情况
Table34stigmasreceptivityandmucussecretionofPyracanthaRoemaccessionsatdifferentdevelopmentalstages
花后
天数
Dayafterblooming
种名
火棘
全缘火棘
细圆齿火棘
细缘齿火棘细叶变种
可受性
Receptivity1）
黏液分泌secretemucus2）
可受性
Receptivity1）
黏液分泌secretemucus2）
可受性
Receptivity1）
黏液分泌secretemucus2）
可受性
Receptivity1）
黏液分泌secretemucus2）
-1
1
2
3
4
5
6
_
++
+++
+
+
+/_
_
+/_
+
++
+
+/_
_
_
_
+
+++
++
+
+/_
_
+/_
+
++
+
+/_
+/_
_
_
+/_
+++
++
++
+
_
_
+/_
++
+
+
+/_
_
_
+/_
++
+++
++
+
+/_
_
+/_
+
++
+
+
_
注:
1）—不具可受性；＋/—部分具可受性；＋具可受性；＋＋具较强可受性；＋＋＋具强可受性；
2）—无黏液分泌；＋/—有很少黏液分泌；＋柱头分泌黏液；＋＋有大量黏液分泌。
Note:
1）—meansstigmashadnoreceptivity;＋/—meanssomestigmashadreceptivity,somedidnot;＋meansstigmashadreceptivity;＋＋meansstigmashadhigherreceptivity;＋＋＋meansstigmashadthehighestreceptivity.
2）—meansstigmashadnomucus;＋/—meansstigmashadalittlemucus;＋meansstigmassecretedmucus;
＋＋meansstigmassecretedthemostmucus.
细圆齿火棘、细圆齿火棘细叶变种的柱头开花第1d就具有部分可授性，并可持续5d左右。
随着花的发育，细圆齿火棘的柱头到花开后第2d时具有强可授性，柱头分泌粘液的情况与柱头可授性检测结果一致，在大蕾期时，细圆齿火棘花蕾的柱头乳突细胞表面不能观察到粘液，柱头分泌粘液的时间从开花第1d开始，持续时间可到开花后5d，开花后第2d细圆齿火棘的柱头可分泌大量粘液，到开花后第7天时基本上已经不具有分泌粘液的能力。
细圆齿火棘细叶变种的柱头到开花后第3d方具有强可授性，柱头分泌粘液的情况与柱头可授性检测结果一致，在大蕾期时，细圆齿火棘细叶变种花蕾的柱头乳突细胞表面也不能观察到粘液，柱头分泌粘液的时间从开花第1d开始，持续时间可到开花后5d，开花后第3d细圆齿火棘的柱头可分泌大量粘液，到开花后第6天时基本上已经不具有分泌粘液的能力。
（见表3）
4讨论
花粉具活力和柱头具可授性是花朵成熟过程中的一个重要标志，它能在很大程度上影响自花传粉率、开花不同阶段的传粉成功率、各种传粉者的相对重要性、雄性和雌性功能之间的相互干扰、不同基因型的花粉之间的竞争以及配子体选择的机会等[25]。
大量研究表明，大多果树的柱头属于湿性柱头，并且在具可授性时柱头乳突细胞表皮能够分泌富含蛋白质、自由氨基酸、脂类和碳水化合物等[26]。
这样具有可授性的柱头就成了花粉的“天然培养基”，为花粉水合萌发及花粉管开始生长提供物质支撑，为花柱与花粉附着、花粉水合萌发及花粉管在柱头上的生长提供了生理基础物质[27]。
然而，关于柱头起源、解剖特征和生物化学特性等方面的相关研究表明，不同的物种和品种柱头的发育进程变化多样，柱头具有可授性的具体时期和强弱也具有丰富的多样性，因而柱头可授性也具有物种和品种的特异性[28]。
本研究开展了花龄对火棘属植物中火棘、全缘火棘、细圆齿火棘与细圆齿火棘细叶变种4个种的柱头可授性与花粉活力影响的研究，研究结果表明，花龄对所试材料的花粉活力和柱头可授性影响的变化基本一致，未表现出种的特异性，但发现在花期柱头可授性和花粉活力的变化趋势为随花龄的增加都是先增后降，这可能归因于随着花的不断发育，花粉与柱头逐渐发育成熟，花粉的萌发能力和柱头分泌黏液的能力不断的增强，同时花粉活力逐渐增强，柱头的可授性也逐渐的增强，随后柱头可授性随柱头乳突细胞的破裂，柱头失水等退化现象逐渐减弱并消失[29,30]。
火棘属植物分布广，果实产量大，含有丰富的营养成分，故民间称其为救命粮、救军粮。
为了充分利用这一野生资源，自20世纪80年代末起，一些科研工作者开始尝试火棘果营养成分等方面的研究。
结果表明果实不仅营养丰富，其色素、果胶等含量高,具有很高的食用和药用价值，是加工食品，提取天然色素、果胶等重要食品及化妆品添加剂的重要野生资源。
近十年来随着人们对火棘营养价值和保健价值的关注，已有一些研究者致力于火棘果实加工，火棘育苗和常规的栽培管理技术研究。
但迄今为止关于火棘开花授粉生物学的研究仍未见报道，本研究表明，所试材料的花粉活力在开花后1d-2d内达到峰值，此时是开展花粉收集的最佳时期，然后逐渐下降；同时在开花后2d-3d天内柱头分泌粘液较多，可授性最强，是火棘授粉受精的最
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