酸棗柱頭與蜜腺的亞顯微形態及訪花者活動的相關性試驗

張曉涵，劉林德*，魏建華，劉益宏，劉志浩，孔憲海

（1.魯東大學生命科學學院，山東煙臺 264025；2.煙臺三維巖土工程技術有限公司，山東煙臺 264001）

酸棗［Ziziphus jujubaMill.var.spinosa（Bunge）Hu ex H.F.Chow］為鼠李科棗屬植物，也稱棘、角針等，是棗的一個變種［1］。酸棗原產我國，分布廣泛，尤其是北方較多，其多野生，常為灌木，也有的為小喬木［2］。酸棗果實營養豐富，含有大量維生素C，可食用，也可藥用，去果肉的酸棗仁可入藥，具有養肝、寧心、安神、斂汗功效，可治療失眠等病癥［3］。酸棗花芳香多蜜腺，花期較長，是華北地區的重要蜜源植物之一［3］。

有關酸棗柱頭、蜜腺的亞顯微形態及酸棗訪花者的研究，尤其是三者之間的相關性研究未見報道。為此，研究了酸棗柱頭與蜜腺的亞顯微形態及訪花者活動的相關性，旨在為進一步提高酸棗資源的利用提供基礎性參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

材料采自生長于山東省煙臺市芝罘區蓁山的野生酸棗植株。

1.2 方法

1.2.1 柱頭與蜜腺的亞顯微形態觀察

參照王永慧等對酸棗單花開放過程的分類［4］，取不同時期的酸棗花朵，在體視顯微鏡下觀察并拍照，然后去掉花瓣和雄蕊，切下花柱，并沿花盤下方邊緣橫切花朵，直立粘在貼有導電雙面膠的載玻片上，放入JFC-1600 離子濺射儀內噴鍍，日立TM-1000 掃描電鏡觀察并拍照。

1.2.2 花粉活力與柱頭可授性檢測

柱頭可授性的檢測方法采用聯苯胺-過氧化氫法［5］，若柱頭具可授性，則柱頭周圍的反應液呈現藍色并有大量氣泡出現。用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法檢測花粉活力，若花粉具有活力呈現紅色。

1.2.3 雜交指數（Outcrossing Index，OCI）的估算與繁育系統檢測

按照Dafni 建議的標準進行花序直徑及有關行為的測量［5］。利用自然著果率、去雄套袋來驗證酸棗的繁育系統。

1.2.4 訪花者活動的觀測

采用定位觀測的方式，選擇相隔一定距離的標記花序，觀察訪花者的種類、數量、訪花行為和活動規律，對訪花者進行拍照或捕捉，鑒定其種類。

2 結果與分析

2.1 柱頭與蜜腺的亞顯微形態

如圖1 為對酸棗單花開放過程劃分的各時期的體視顯微鏡照片，各時期分別為：蕾裂期、初開期1（萼片展平）、初開期2（花瓣雄蕊分離）、盛開期（花瓣展平）1、盛開期2（雄蕊展平）、萎蔫期。

酸棗花的蜜腺圍繞于子房基部周圍，花盤表面分布有大量的蜜腺孔，屬于花盤蜜腺［5］。圖1A1—F1 顯示了酸棗花蜜腺孔在單花開放各時期的變化。蕾裂期，酸棗花的蜜腺孔已微微張開（圖1A1）；初開期1 的蜜腺孔已經完全張開（圖1B1），通過觀察顯示，這個時期的花盤會大量分泌蜜汁；初開期2 的蜜腺孔呈微微閉合的趨勢（圖1C1）；圖D1—F1 顯示，隨著時間的推移，蜜腺孔的閉合趨勢愈加明顯，至萎蔫期（圖1F1），蜜腺孔基本完全閉合，此時花盤上的蜜汁也隨之消失。

圖1 酸棗花各時期亞顯微形態圖

圖1A2—F2 顯示，隨著單花開放過程的進行，柱頭持續分裂。圖1A3—F3 則顯示了酸棗單花開放不同時期的柱頭發育狀況。蕾裂期柱頭上的乳突細胞呈現貓耳狀（圖1A3），隨著開花過程的進行，乳突細胞不斷發育；至萎蔫期，柱頭上的乳突細胞已經明顯皺縮。可知酸棗花在初開期以后都有接收花粉的能力。

2.2 花粉活力與柱頭可授性檢測結果

酸棗的花粉活力總體呈現先微微降低后升高再降低的趨勢，在盛開期時達到最高。部分花朵在蕾裂期就具有微弱的可授性，隨著開花進程的進行逐漸變強。柱頭在初開期和盛開期的可授性最強，而萎蔫期的柱頭可授性強度低（見表1）。

表1 酸棗的花粉活力與柱頭可授性

2.3 雜交指數估算與繁育系統檢測結果

參照Dafni(1992)建議的標準，酸棗花朵直徑＜6 mm，記為2；花藥在蕾期開裂［6］，根據酸棗柱頭可授性檢測結果，柱頭在蕾裂期與初開期之間開始具有可授性，雄蕊先熟記為1；酸棗花的柱頭與花藥的空間位置分離，記為1，故雜交指數為4，因此酸棗的繁育系統為部分自交親和、異交，需要傳粉者。綜合套袋實驗（表2 所示），去雄后套袋，均無坐果，說明不存在無融合生殖現象，去雄之后不套袋的結實率都要高于不去雄套袋的，說明有無傳粉者對酸棗的著果率起到了一定的影響，這與前人套袋試驗結果相同［4］。

表2 酸棗的著果率

2.4 訪花者活動觀測結果

2.4.1 訪花者種類及其行為

如圖2 所示，酸棗的訪花者主要有膜翅目、雙翅目、鞘翅目的昆蟲，在調查期間，初開期與盛開期的訪花者種類最多，分別是7 種和8 種。盛開期的蜜腺孔已經張開，開始分泌花蜜以吸引訪花者，隨著開花進程的進行，蜜汁積累量逐漸增多，對訪花者的吸引力也越來越大；萎蔫期，蜜腺孔基本關閉，停止分泌蜜汁，依靠先前積累在花盤表面的花蜜，對訪花者的吸引力顯著降低。

圖2 酸棗的訪花者

2.4.2 訪花者活動規律

如圖1 所示，訪花者一天之中訪花頻率的高峰出現在10：00—11：00 與15：00—17：00 期間，這2 個時期的溫度在一天之中也相對適中；11：00 之后，溫度逐漸升高，訪花頻率開始下降；13:00—14:00 開始陰天，這個時段的訪花頻率下降得十分明顯；15:00 以后天氣開始放晴，訪花者頻率也呈現上升趨勢；隨著黃昏將近，訪花頻率下降。

圖3 訪花者的訪花頻率

3 結論與討論

植物的有性生殖中，花的生物學特性與其傳粉機制相適應，有活力的花粉、有效的傳媒和有可授性的柱頭是有效傳粉的前提。研究結果表明，酸棗的蜜腺、柱頭與訪花者活動有很強的相關性，昆蟲的訪花頻率與花部特征有關，清晨是昆蟲訪花頻率最高的時期，原因是花朵一夜產蜜，吸引大量的訪花昆蟲［6］。初開期的花朵已經表現出較強的柱頭可授性，蜜腺掃描電鏡結果表明，這一時期的蜜腺孔也處于張開狀態，而訪花昆蟲的種類在這一時期達到最大，均是為了保證酸棗有性生殖的高效表達。