斑竹花序形態(tài)及花粉貯藏條件研究

劉俊，程占超，宋華建，高健，張玲，翟敬宇

(1.國(guó)際竹藤中心國(guó)家林業(yè)和草原局竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京100102；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥科學(xué)院，河南 鄭州450046；3.博愛(ài)縣林業(yè)局，河南 焦作454450；4.紫竹院公園，北京100048)

花粉是開(kāi)花植物遺傳信息的載體和交流工具，是植物育種繁殖所必需的材料。花粉活力及儲(chǔ)藏條件對(duì)于雜交育種具有重要意義。花粉是由雄蕊中花藥產(chǎn)生的微小孢子堆，成熟的花粉粒實(shí)為其小配子體，能產(chǎn)生雄性配子。不同植物的花序結(jié)構(gòu)及花粉大小、形態(tài)，花粉生活力存在較大差異。不同物種花粉最適貯藏條件各不相同，低溫干燥貯藏有利于延長(zhǎng)月季、杜鵑花、接骨木等植物的花粉壽命；4℃是海棠和梅花花粉的最適儲(chǔ)存溫度。同一物種花粉貯藏時(shí)間不同，最適溫度也不相同。研究表明，30 d以內(nèi)，大白花杜鵑花粉在-80℃條件下生活力最高；貯藏時(shí)間超過(guò)30 d時(shí)，-16℃條件下花粉活力最強(qiáng)。菊花花粉最適貯藏溫度為-80℃。

大部分竹類植物一生只開(kāi)一次花，具有開(kāi)花周期長(zhǎng)、結(jié)實(shí)率低、開(kāi)花后死亡等特點(diǎn)，這給竹類植物的雜交育種研究工作帶來(lái)了很大困難。截至目前僅見(jiàn)對(duì)700多種竹類植物中的毛竹（

Phyllostachys edulis

）、寒竹（

Chimonobambusa marmorea

）、孝順竹（

Bambusa multiplex

）、青 絲 黃 竹（

Bambusa eutuldoides

var

.viridivittata

）、巨龍竹（

Dendrocalamus sinicus

）、紫 竹（

Phyllostachys nigra

）、雷 竹（

Phyllostachys violascens

f

.praecox

）、麻 竹（

Dendrocalamus latiflorus

）、綠竹（

Dendrocalamopsi soldhami

）、翠竹（

Pleioblastus pygmaeus

）、‘霞早’綠竹（

Bambusa oldhami

‘

Xia Zao

’

ZSX

）等十幾種竹類植物的花器官形態(tài)特征進(jìn)行了報(bào)道。斑竹（

Phyllostachys bambusoides

f．

lacrima-deae

）又稱湘妃竹，是桂竹（

Phyllostachys reticulata

）的變型，是禾本科竹亞科剛竹屬散生竹種，竿高7～13 m，直徑3～10 cm，具有紫褐色或淡褐色斑點(diǎn)，是著名的觀賞竹。目前對(duì)斑竹的研究與利用多局限于開(kāi)花規(guī)律、復(fù)壯措施、竹鞭育苗、不同類型斑竹林結(jié)構(gòu)及地下鞭系等特征，關(guān)于斑竹花序結(jié)構(gòu)及花粉生活力等方面還未有研究。本文通過(guò)對(duì)斑竹花序形態(tài)進(jìn)行解剖觀察、對(duì)花粉直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)量，檢測(cè)不同溫度條件對(duì)斑竹花粉生活力的影響，旨在探索斑竹花粉的適宜貯藏條件，以期為斑竹雜交育種研究提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)材料取自河南省博愛(ài)縣博竹苑中，屬于人工栽培種。博愛(ài)縣位于河南西北的太行山南麓，地理位置112°57′～113°12′E、35°02′～35°21′N。于2017年4月下旬，選取生長(zhǎng)良好的斑竹植株中部花枝，隨機(jī)剪取花序，進(jìn)行結(jié)構(gòu)解剖、拍照、測(cè)量、統(tǒng)計(jì)并求平均值。

2 試驗(yàn)方法

2.1 花粉粒大小觀測(cè)

用干凈的毛筆，輕輕蘸取適量花粉，輕撒在載玻片上，并滴加1～2滴蒸餾水，蓋上蓋玻片，花粉玻片制作完成。放置于顯微鏡（LEICADMLB2）下，用10倍物鏡進(jìn)行觀察，測(cè)量花粉直徑，每張玻片隨機(jī)選取5個(gè)視野，3次重復(fù)，求平均值。

2.2 花粉活力測(cè)定

利用I-KI染色法進(jìn)行花粉活力測(cè)定。取2 g KI溶于5～10 mL蒸餾水，加入1 g I，待完全溶解后，加入300 mL蒸餾水，貯于棕色試劑瓶中備用。利用鑷子取花藥于凹槽載玻片上，散開(kāi)花粉，滴加1～2滴I-KI溶液，蓋上蓋玻片，于顯微鏡下觀察。染成藍(lán)色的為活力較強(qiáng)花粉粒，淺褐色的為發(fā)育不良花粉，黃褐色的為無(wú)活力花粉。隨機(jī)選取3張載玻片，每張載玻片中隨機(jī)取10個(gè)視野，統(tǒng)計(jì)花粉染色率。

2.3 花粉不同保存溫度設(shè)置

將花粉收集至干凈的1.5 mL離心管中，放置于自封袋密閉保存，分別于23℃（室溫）、4℃和-20℃條件下保存24 h和48 h，進(jìn)行活力測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 斑竹花序形態(tài)結(jié)構(gòu)解剖學(xué)觀察

通過(guò)解剖學(xué)觀察，統(tǒng)計(jì)學(xué)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)成熟斑竹花序外部呈翠綠色，平均長(zhǎng)度為12.24 cm（最大值為16.80 cm，最小值為8.70 cm），花序軸平均長(zhǎng)度為2.58 cm，苞片長(zhǎng)度是3.37 cm，大部分花序含有5個(gè)小穗，綠色，平均長(zhǎng)度為3.21 cm（圖1A）。每個(gè)小穗包含2個(gè)小花，小花長(zhǎng)度為2.39 cm，含有3個(gè)雄蕊，3個(gè)花藥和1個(gè)雌蕊，花藥呈錐形，黃綠色，平均長(zhǎng)度為1.24 cm，成熟時(shí)長(zhǎng)出小花，花藥下面連有一條相互分離的細(xì)長(zhǎng)花絲，花絲為白色（圖1B）。

圖1 斑竹花序解剖

3.2 斑竹花粉粒大小測(cè)量

在顯微鏡下，對(duì)100粒斑竹花粉直徑進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果顯示，斑竹花粉直徑平均長(zhǎng)度為53.34μm（最小直徑：38.46μm，最大直徑：72.15μm），屬于大型孢子。對(duì)已報(bào)道的竹類植物花粉直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)不同竹種之間花粉直徑差異較大，其中粉綠竹花粉直徑最大，為80.86μm，短穗竹花粉直徑最小，為20.04μm，其他竹種花粉直徑大小大小不一，詳見(jiàn)表1。

3.3 貯藏條件對(duì)斑竹花粉生活力的影響

花粉生活力的強(qiáng)弱受遺傳和外界環(huán)境的共同影響，貯藏時(shí)間和溫度是影響花粉生活力的主要因素。為了檢測(cè)斑竹花粉最適貯藏條件，本研究利用I-KI染色測(cè)定法，對(duì)斑竹花粉生活力進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。斑竹花粉生活力受貯藏溫度和時(shí)間的影響較大，干燥處理對(duì)斑竹花粉生活力的影響相對(duì)較小。

圖2 斑竹花粉生活力檢測(cè)

由表2可知，0 h時(shí)，大部分斑竹花粉具有生活力，發(fā)育良好，花粉所占比例為63.08%，25.52%的花粉發(fā)育不良，無(wú)活力花粉比例為11.40%。

由表2、表3和表4可知，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，花粉活力逐漸降低。24 h后，室溫條件下發(fā)育良好花粉比例為16.85%，發(fā)育不良花粉所占比例為47.73%；4℃條件下，發(fā)育良好花粉占8.08%，發(fā)育不良花粉比例降為21.97%；-20℃條件下，發(fā)育良好花粉比例僅為6.63%，發(fā)育不良花粉占44.27%。貯藏48 h，花粉活力迅速下降，室溫條件發(fā)育良好花粉比例僅為9.05%，發(fā)育不良比例最高是65.61%；4℃和-20℃處理?xiàng)l件下，發(fā)育良好花粉所占比例均低于4%，無(wú)活力花粉比例高于50%，不宜斑竹花粉貯藏。

表1 不同竹種花粉直徑統(tǒng)計(jì)

表2 室溫條件下斑竹花粉生活力測(cè)定

4 結(jié)論與討論

（1）斑竹花序是以小穗為基本單位的復(fù)穗狀花序，在原有小穗的基礎(chǔ)上不斷產(chǎn)生次級(jí)小穗，呈現(xiàn)小穗包含小穗的現(xiàn)象。本文通過(guò)對(duì)斑竹花序進(jìn)行解剖學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)大部分斑竹花序中含有5個(gè)小穗，毛竹花序中包含4～13個(gè)小穗，孝順竹花序由5～10個(gè)假小穗組成，斑竹花序與其他竹種花序組成不同，這可能是由于不同竹種自身進(jìn)化結(jié)果導(dǎo)致的。斑竹花序平均長(zhǎng)度是12.24 cm，小穗長(zhǎng)度約3.21 cm，每個(gè)小穗中包含2個(gè)小花，小花中含有3個(gè)雄蕊、1個(gè)雌蕊，花藥呈錐形，黃綠色，平均長(zhǎng)度為1.24 cm。綠竹小穗由6～10朵小花組成，麻竹每一假小穗具有7～10朵花，與其他竹種相比，斑竹與毛竹（3.76 cm）和雷竹（2.5～4.5 cm）的小穗長(zhǎng)度最相近。在已報(bào)道的竹種中，福建茶桿竹小穗長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為73 cm；其次是異葉苦竹65 cm。不同竹種之間小穗長(zhǎng)度相差較大。

表3 4℃條件下花粉生活力測(cè)定

表4 -20℃條件下花粉生活力測(cè)定

（2）斑竹花粉粒平均直徑為53.34μm，與紅竹（53.4μm）和石綠竹（53.5μm）花粉直徑最為接近，小于粉綠竹（80.86μm）、黃條早竹（74.32μm）、黃槽石綠竹（62.85μm）和毛竹（61.0μm），大于鵝毛竹（40.22μm）、異葉苦竹（27.86μm）、月月竹（24.85μm）、短穗竹（20.04μm）和福建茶桿竹（22.32μm），并且大于水稻（

Oryza sativa

）（20 μm）、玉米（

Zea mays

）（40μm）和狼尾草（

Pennisetum alopecuroides

）（22μm）。

（3）影響花粉生活力的因素除了花粉自身遺傳特性外，還受溫度、濕度、光照、輻射等環(huán)境因素的影響，其中溫度和濕度是影響花粉貯藏壽命的最主要因素。花粉的長(zhǎng)期貯藏是解決雜交育種中花期不遇問(wèn)題和種質(zhì)資源保存的重要措施。低溫降低花粉呼吸作用和水分代謝，在延長(zhǎng)花粉活力儲(chǔ)藏時(shí)間中發(fā)揮重要作用。植物花粉在低溫條件下保持較高的生活力，溫度越低，花粉生活力下降越緩慢，貯藏壽命越長(zhǎng)。菊花花粉在4℃、-20℃、-80℃條件下的萌發(fā)率分別是5.62%、5.69%、5.73%，120 d后降為1.21%、1.52%、1.63%，-80℃條件下貯藏花粉生活力明顯高于4℃。斑葉堇菜在-80℃貯藏360 d后，花粉萌發(fā)率為40.50%，-80℃是其最佳貯藏條件。聚石斛在4℃干燥冷藏80 d后，花粉生活力為0；4℃濕潤(rùn)冷藏、-20℃濕潤(rùn)貯藏和干燥貯藏90 d后，花粉生活力分別為1.4%、21.7%、6.4%；-20℃濕潤(rùn)貯藏90 d的花粉，雜交授粉后仍能正常結(jié)實(shí)，其他貯藏條件下的種子結(jié)實(shí)率明顯降低。貼梗海棠花粉在15℃條件下萌發(fā)率為8.62%，20℃時(shí)升高至9.15%，25℃時(shí)降為8.75%。干燥1 d的寒蘭花粉-20℃保存15 d時(shí)，萌發(fā)率最高達(dá)79%，最適宜保存，保存90 d，萌發(fā)率為48%；80℃保存30 d，萌發(fā)率為66%。毛竹花粉在4℃條件下可維持80 h的生活力，異葉苦竹花粉的最佳貯藏溫度為-5℃和4℃。斑竹花粉在常溫下生活力最高，4℃和-20℃保存，斑竹花粉活力降低，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，斑竹生活力逐漸下降，這與麻竹花粉儲(chǔ)藏研究結(jié)果相一致。表明室溫是斑竹花粉保持生活力的最佳溫度，并且儲(chǔ)藏時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)。因此，在斑竹進(jìn)行雜交育種過(guò)程中，花藥散粉后應(yīng)當(dāng)天完成授粉。