蒙古黃芪傳粉特性研究△

馮學金

(山西省農業科學院高寒區作物研究所，山西 大同 037008)

蒙古黃芪傳粉特性研究△

馮學金

(山西省農業科學院高寒區作物研究所，山西 大同 037008)

目的：研究蒙古黃芪的傳粉特性,為蒙古黃芪的新品種選育和良種繁育提供依據。方法：以蒙古黃芪為試材，采用自由授粉和套袋自花授粉2種授粉方式，研究黃芪的傳粉特性；并通過剝蕾自交和花期噴施NaCl溶液，研究克服蒙古黃芪自交不親和性的方法。結果：2種授粉方式的蒙古黃芪的親和指數差異明顯，自由授粉、套袋自花授粉的親和指數分別為1.26和0，可見蒙古黃芪為異花授粉植物。剝蕾自交后，蒙古黃芪親和指數為0.37，表明剝蕾自交是克服蒙古黃芪自交不親和性的有效方法。而花期噴施NaCl溶液處理后，蒙古黃芪親和指數仍為0。結論：黃芪是自交不親和的異花授粉植物，剝蕾自交是克服蒙古黃芪自交不親和性的有效方法。

蒙古黃芪；傳粉特性；自交不親和性；異花授粉；剝蕾自交

黃芪藥材是豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao或膜莢黃芪Astragalusmembranceus(Fisch.)Bge.的干燥根[1]。黃芪性微溫,味甘,有補氣升陽，固表止汗，利水消腫，生津養血，行滯通痹，托毒排膿，斂瘡生肌的功能[1]。由于黃芪藥性溫和，有“補氣固表之圣藥”的美譽，應用非常廣泛，據統計，以黃芪為原料的中成藥多達200余種[2]。隨著黃芪的需求量持續增加，傳統道地黃芪主產區的野生資源幾乎被挖光，野生黃芪瀕臨滅絕，已遠遠不能滿足市場需求[3]。目前我國商品中藥材主要來源于栽培，由于蒙古黃芪主根粗長、側根少，質地柔軟，粉性足，藥性強，質量較好，近年來栽培黃芪多為蒙古黃芪[4]。但是由于蒙古黃芪是異花授粉作物，育種難度大，優良品種應用率較低，田間群體混雜嚴重，嚴重影響了黃芪藥材的品質與產量。因此，培育高產、優質黃芪新品種是十分必要的。而黃芪生殖習性等方面的研究則是蒙古黃芪良種繁育的基礎和前提保證。本實驗觀察研究了黃芪的生殖生物學習性，鑒定了蒙古黃芪的自交不親和性，并初步研究了克服蒙古黃芪自交不親和性的方法。

1 材料

試驗用黃芪種子采自山西省渾源縣大同麗珠芪源藥材有限公司黃芪GAP基地。經物種鑒定為豆科黃芪屬植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao。于2005年5月下旬寬行條播于山西省農業科學院高寒區作物研究所試驗田，行距 50cm，常規管理，第2年現蕾開花期進行傳粉特性的研究。

2 方法

2.1 花部形態特征及開花習性觀測

于蕾期隨機選取大小、長勢相對一致、無病蟲害植株20株，每株選取生長發育狀況基本一致的花序5個，觀察單株上花的開放順序等習性。于盛花期隨機選取健壯植株正在開放的花20朵，在解剖鏡下測量其花萼、花瓣、花柱、花絲、花藥的大小，觀察并描述其形態特征。

2.2 傳粉媒介觀察

在盛花期隨機選取黃芪植株20株，連續10 d對其傳粉媒介進行觀察，結合花的形態學觀察以及田間昆蟲活動情況考證其傳粉媒介。同時，在大田隨機選取兩兩相鄰的植株共8株，在相鄰的兩株黃芪間插一竹棍，從兩株黃芪中分別選2個花序，共選生長一致的花蕾50個，用紗袋套在一起，要確保紗袋內進不去昆蟲。大約30 d后去袋，采收成熟果莢，進行統計，并計算結果率、平均每莢種子數。結果率=莢果數/處理花朵數×100 %，平均每莢種子數=種子數/莢果數。

2.3 蒙古黃芪自交不親和性鑒定

試驗設2個處理，分別是自由授粉和套袋自花授粉。

套袋自花授粉：隨機選取20株花蕾期的蒙古黃芪植株，從中選擇20個花序，每個花序上留10個花蕾，其余的人工去除，然后套硫酸紙袋,使其自然自交授粉，15 d后去袋。

自由授粉：隨機選取20株花蕾期的蒙古黃芪植株，從中選擇20個花序，每個花序上留10個花蕾，任其自然授粉，其余的人工去除。

待坐果后摘下紙袋，果實成熟后，采收成熟的果實，觀察果莢形態，對結果數和結籽數進行統計，并計算親和指數。親和指數=結籽數/自交授粉花數。

2.4 蒙古黃芪自交不親和性克服方法的研究

試驗設2個處理，分別是剝蕾自交和5 % 氯化鈉+0.3 %硼酸溶液處理。

剝蕾自交：隨機選取20株花蕾期的蒙古黃芪植株，從中選擇20個花序，每個花序上留10個花蕾，人工去雄后用作母本，剩下的花序用來收集父本花粉，待人工蕾期自花授粉結束后，將父本花序全部摘除，并進行套袋。15 d后去袋。

5 % 氯化鈉+0.3 %硼酸溶液處理：隨機選取20株花蕾期的蒙古黃芪植株，于開花前一周左右對全體供試植株頂端若干花序套袋。待有半數以上小花開放時摘袋，選擇20個處于同一生長期的花序，每個花序上留10朵處于同一生長期的小花，其余的人工去除，用作母本，剩下的花序用來收集父本花粉。于上午8∶00～10∶00，用5 % 氯化鈉+0.3 %硼酸溶液進行噴施，30 min后用備用父本的花粉人工授粉，待授粉結束后將父本花序全部摘除，并立即套袋，以防止昆蟲傳粉。15 d后去袋。

待坐果后摘下紙袋，果實成熟后，采收成熟的果實，觀察果莢形態，對結果數和結籽數進行統計，并計算親和指數。

3 結果與分析

3.1 蒙古黃芪花的形態特征及開花習性

2年生蒙古黃芪始花期為6月初。總狀花序腋生，著生花數5～20朵不等，排列較疏松；花序上的小花由基部向上依次開放；小花梗短，生黑色硬毛；花萼鐘狀，具5萼齒；花冠淡黃綠色或紫色，蝶形，長18～20 mm，旗瓣長圓狀倒卵形，翼瓣及龍骨瓣均有長爪；花兩性，雄蕊10，兩體(9+1)，花藥朱黃色，開花前花藥就已開裂，散粉；子房上位,具長柄,光滑無毛，被包圍在合蕊鞘中。

3.2 傳粉媒介觀察

觀察發現有許多昆蟲出沒于田間，以蜜蜂為主。昆蟲在一株植物上停留或盤旋數分鐘左右，而后，飛往另一植株繼續采食花粉。顯微鏡下觀察蜜蜂的胸、腹、足等部位都粘有花粉。此外，黃芪開花時，花瓣展開程度較小，不利于散粉，因此初步判斷黃芪的主要傳粉媒介是昆蟲。

套袋試驗也進一步證明這一判斷。表1表明，在有昆蟲傳粉條件下，蒙古黃芪結果率高達41 %，平均每莢種子數為3.1；而沒有昆蟲傳粉的條件下，結果率只有12 %，且絕大多數莢果內沒有孕育種子，200朵花最后只結種子2粒。本試驗進一步證明，蒙古黃芪的傳粉媒介主要是昆蟲。

表1 黃芪傳粉媒介套袋試驗

3.3 蒙古黃芪自交不親和性鑒定

3.3.1 蒙古黃芪開放授粉和套袋自交親和指數的測定 結果見表2。

表2 黃芪開放授粉和套袋自交結果率對比

由表2可知，不同授粉方式下，蒙古黃芪親和指數差異明顯。蒙古黃芪自由授粉時，結果率為41 %，親和指數為1.26；而套袋自花授粉方式下，結果率僅為2 %，且果莢中空，其中沒有孕育種子，親和指數為0。由此可見，蒙古黃芪為異花授粉植物，自花授粉顯示出高度的自交不親和性。

3.3.2 開放授粉和套袋自交授粉的果莢形態

3.3.2.1 開放授粉果莢形態 莢果下垂，膜質，卵狀長圓形，膨脹，無毛，有顯著網紋，果熟期為灰白色，長19～26 mm，直徑9～15 mm，先端有短喙，基部有長柄。內有種子2～8粒，腎形，黑色。

3.3.2.2 花期授粉自交不親和果莢形態 大部分果莢瘦小、其長寬不足成熟果莢大小的1/3。解剖果莢觀察，果莢中空，其中沒有孕育種子，表現出明顯的不親和形態。

3.4 蒙古黃芪自交不親和性克服方法的研究

3.4.1 不同處理對蒙古黃芪自交親和指數的影響 結果見表3。

表3 不同處理對黃芪自交不親和性的克服效果

從表3可以看出，蒙古黃芪蕾期人工自交的親和指數達0.37，蕾期授粉自交表現較好的親和性，可見，剝蕾自交是克服蒙古黃芪自交不親和性的有效方法。而5 % 氯化鈉+0.3 %硼酸處理結果率雖然為5.5 %，但果莢中空，沒有孕育種子，親和指數仍然為0。此外，由于蒙古黃芪在開花前部分花藥已經開裂、散粉，進行剝蕾自交時，無需為準備花粉而進行套袋。因此，剝蕾自交是克服蒙古黃芪自交不親和性便捷而又有效的方法。

3.4.2 蕾期授粉自交和花期5 % 氯化鈉+0.3 %硼酸溶液處理蒙古黃芪的果莢形態

3.4.2.1 蕾期授粉自交的果莢形態 雖然蕾期授粉自交結莢數較天然雜交結莢數要少，但果莢與天然雜交果莢的形態一致，形態飽滿，種子能夠正常孕育至成熟。

3.4.2.2 花期5 %氯化鈉+0.3 %硼酸溶液處理的果莢形態 花期5 %氯化鈉+0.3 %硼酸溶液噴施處理后，結莢數較天然雜交結莢數要少，較蕾期授粉自交結莢數也少。雖然大部分果莢與天然雜交果莢的形態相似，但果莢中空，其中沒有孕育種子，表現出明顯的不親和形態。

4 討論

關于蒙古黃芪的傳粉方式，王爾彤等[5]認為花蕾未展開時，花藥并不開裂，從而排除了閉花授粉的可能性。而作者經過仔細觀察發現，花蕾未展開時，有的花藥已開裂，散粉。并且，花藥與柱頭位于同一位點,不存在雌、雄蕊異長現象。所以,蒙古黃芪應是自交不親和的異花授粉植物。

蒙古黃芪花期人工自交幾乎不結籽，蕾期自交結籽，說明開花后，導致自交不親和的因素已出現，而蕾期授粉是克服蒙古黃芪自交不親和的有效方法。在研究中發現，雖然蕾期授粉自交果莢形態飽滿、種子能夠正常孕育至成熟，但結莢數較天然雜交結莢數要少，這可能是由于在蕾期某一發育階段，導致自交不親和的因素已出現。徐昭璽等[6]研究蒙古黃芪的開花習性及花粉柱頭成熟期時,就發現當花冠大于花萼或等于花萼時,花蕾柱頭和花粉都已成熟。

[1] 國家藥典委員會.中國藥典[S].一部.北京：中國醫藥科技出版社,2010：283-284.

[2] 李敏,衛瑩芳,余懋群,等.中藥材規范化生產與管理(GAP)方法及技術[M].北京：中國醫藥科技出版社,2005：465-467.

[3] 段琦梅,梁宗鎖,慕小倩,等.黃芪種子萌發特性的研究[J].西北植物學報，2005,25(6)：1246-1249.

[4] 姜波.種子包衣后黃芪生長性狀與藥材品質的研究[D].哈爾濱：黑龍江中醫藥大學,2009.

[5] 王爾彤，劉鳴遠.兩種藥用黃芪比較生物學研究[J].植物研究,1996,16(1)：85-91.

[6] 徐昭璽,王麗華.黃芪開花習性及花粉柱頭成熟期的研究[J].生物與特產,1986，(5)：25-27.

[7] 周慶紅.化學方法克服甘藍自交不親和及其機理研究[D].重慶：西南農業大學,2004.

StudyonPollinationCharacteristicofMongoliaMilkvetch

FENG Xue-jin

(ColdRegionCropsResearchInstitute,ShanxiAcademyofAgriculturalScience,Datong037008，China)

Objective: The aim was to identify the pollination characteristic and provide a basis for the variety breeding and stock breeding of Mongolia milkvetch.Methods: With Mongolia milkvetch as test materials, open pollination and bagging self-pollination were adopted to study the pollination characteristic of Mongolia milkvetch. And the method of overcoming self-incompatibility of Mongolia milkvetch was further researched.Results: The self-compatible index of Mongolia milkvetch varied obviously with different pollination method. Self-compatible index of open pollination and bagging self-pollination were 1.26 and 0. It indicated that Mongolia milkvetch was cross-pollinated plant. And the self-compatible index of Mongolia milkvetch was 0.37 when self-pollinated in bud stage, while the self-compatible index was 0 when stigma is treated with 5 % NaCl+0.3 % boric acid solution.Conclusion: Mongolia milkvetch was cross-pollinated plant with self-incompatibility. And self-pollination in bud stage was an effective method for overcoming self-incompatibility of Mongolia milkvetch.

Mongolia milkvetch; Pollination characteristic; Self-incompatibility; Cross-pollinated plant; Self-pollination in bud stage

山西省回國留學人員科研項目——黃芪種質資源收集、鑒定與利用(2007-114)

馮學金， E-mail：fengxuejin@126.com

2010-11-30)