芳樟物候期觀察與授粉方式研究

于蕙嘉，凡 輝，黃秋良，葉興狀，張國防

(福建農林大學林學院，福建福州 350002)

芳樟(Cinnamomumcamphoravar.linaloolifera)種子中富含大量芳香物質，具有很高的經濟價值[1-2]。目前對芳樟繁殖方式的研究主要集中于無性系繁殖[3-4]，但該方式培育的芳樟成活率低[5]，且不同種源和家系的芳樟生長和性狀存在較大差異[6]，難以獲得優質的種質資源。因此，開展芳樟有性繁殖研究極為重要。芳樟結實率低[7]，有關芳樟生殖生物學的研究薄弱，然而目前缺乏雜交育種的可行性和相關技術指標。筆者對福建農林大學南區后山植物園內不同樹齡的芳樟物候期和花的形態進行觀測，探究其繁育系統，并分析結實率低的原因，以期為芳樟的雜交育種及種質資源保存奠定理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況和材料選擇試驗材料選擇福建農林大學南區后山植物園(119°14′18″E，26°5′15″N)的8年生和15年生芳樟，試驗地屬于亞熱帶季風氣候，年均氣溫20 ～ 25 ℃，年積溫4 478.0～5 859.2 ℃·d，年平均日照時數1 700～1 980 h，霜少無雪，年降雨量900～2 100 mm。

1.2 試驗方法

1.2.1芳樟物候期觀測。選擇正常生長的8年生和15年生未花芽分化的芳樟樹作為試驗材料，每種選3 ～ 5株，每2～3 d 觀測1次，直至果實成熟。記錄各時期始末和持續時間。

1.2.2花的種類及其特征。開花前，在芳樟樹四周隨機選擇5 ～ 6個花，做好標記，以便連續觀察開花全過程花瓣及花內變化情況。開花當天，每2～3 h觀測1次。并隨機摘取10朵花序上的小花，記錄花的形狀、大小、顏色等和花內雌雄蕊情況，特別要注意雌雄的空間位置。

1.2.3繁育系統的判斷。根據花粉-胚珠比(P/O)和繁育指數(OCI)判斷繁育系統類型。具體方法：08:00—10:00隨機摘取10朵即將開放的芳樟花，帶回實驗室及時取出花藥，放于離心管中，于28 ℃干燥。等花粉完全散出后，用1 mL蒸餾水稀釋并振蕩，用微量移液器吸取5 μL滴于25×16血球計數板，用光學顯微鏡(Olympus CX31)觀察并計數花粉量。重復10次取平均值。然后用體視顯微鏡(Olympus SZ-51)觀察子房，解刨后觀察胚珠并記錄數目。然后計算P/O比。

開花后隨機選取10朵芳樟花做好標記，每天觀察花藥開裂(即雄蕊成熟)時間并記錄，在開花的不同時期隨機選取10朵芳樟花用聯苯胺-過氧化氫法檢測柱頭可授性(即雌蕊成熟)情況，比較雌雄蕊成熟順序。判斷標準[8]：①花序直徑<1 mm記為0，1～<2 mm記為1，2～<6 mm記為2，≥6 mm記為3；②花藥開裂和柱頭可授期同期或雄蕊后熟記為0，雌蕊后熟記為1；③柱頭與花藥高度平行記為0，空間分離記為1。3項相加所得值為OCI。

2 結果與分析

2.1 芳樟的物候規律由表1可知，不同樹齡芳樟的物候期為3—12月。芳樟于3月中旬至4月中旬發芽，8年生芳樟花芽分化期遲于15年生的芳樟20 d，該時期均持續16～17 d。4月初到4月底開花，15年生芳樟比8年生早16 d左右開花。15年生和8年生芳樟的幼果均需要18～21 d成型，直至5月底才完全成型，于10月下旬至12月中旬成熟，果實成熟需要50 d左右。綜合來看，不同樹齡的芳樟各時期始末時間有較大差異，15年生芳樟相較于8年生芳樟各階段早15～20 d開始，早10 d左右結束，且15年生芳樟花期持續時間更長。

表1 芳樟的物候期

2.2 花的類型及特征芳樟為圓錐花序，直徑3.5～4.5 mm，花蕾期花苞呈白綠或淡黃色，外無毛或被微毛，由1～2 mm花梗連接于葉腋，花萼呈橢圓形。芳樟花蕾中包含9個雄蕊和1個雌蕊(圖1a)。雄蕊以圓環狀對生排列在雌蕊外(圖1a、c)，雄蕊3長6短，較長的處于內側，較短的處于外側(圖1a)。單個花藥內共4個花粉囊(圖1d)。雌雄蕊未成熟時，二者高度相同。隨著雌蕊先成熟并迅速伸出(圖1k、l)，芳樟大部分花的雌蕊長于雄蕊，小部分雌蕊與雄蕊相平，即雌雄蕊異位。最后雄蕊成熟，柱頭已授粉完成變為黑色。個別花內雌或雄蕊有異變現象，與正常雌雄蕊不同(圖1a、g)，圖1 h所示的雄蕊數超過9，圖i、j所示花內有2個雌蕊。

注：a.花內結構 100×；b.花藥 400×；c.雄蕊 400×；d.花粉囊 400×；e.擠壓花粉囊 400×；f.擠壓花粉囊 400×；g.雌蕊 400×；h.異常雄蕊40×；i.異常雌蕊 400×；j.異常雌蕊 400×；k.柱頭 100×；l.柱頭 100×

2.3 繁育系統的判斷該研究發現，1朵芳樟的花中平均含有1 800個花粉。經解刨發現，花期芳樟花內均只有1個胚珠。P/O為平均單花花粉數/平均單花胚珠數=1 800。根據文獻[9]可知，芳樟屬于兼性異交。

標準規定[8]，OCI = 0為閉花受精；OCI = 1為專性自交；OCI = 2為兼性自交；OCI = 3為自交親和，有時需要傳粉者；OCI ≥ 4為部分自交親和，異交，需傳粉者。芳樟花直徑3.5 ～ 4.5 mm，屬2～<6 mm，記2；觀察發現，雌蕊先于雄蕊成熟，記0；觀察發現，柱頭和花藥空間分離，記1。因此，芳樟OCI值為2+0+1=3，繁殖系統屬于自交親和，有時需傳粉者。

3 討論與結論

該研究中，15年生芳樟的各物候期均早于8年生芳樟，開花期約24 d，15年生芳樟比8年生長9 d。這一結果與香果樹類似，隨著樹齡的增加，單花花期增大，且始花期前移[10]。這可能是由于15年生芳樟各生理代謝趨于成熟且發達，而8年生芳樟體內用于轉化的物質不足，需要更長的時間產生積累。因此，8年生芳樟樹的各物候期均比15年生延遲。

芳樟屬于同型柱頭探出式異位，柱頭具有可授性時花藥尚未成熟，待花藥成熟時柱頭可授性已經減弱，可有效避免自身的花粉過多落于柱頭而大量自交授粉[11-12]。雖然會導致芳樟自然結實率低，但可減少芳樟因自交而產生近交衰退現象；且傳粉者接觸花時會先碰到柱頭，柱頭伸出可更多地接觸風中花粉，這些都有利于異交。因此，芳樟的繁殖器官特征適于雜交試驗。同時，受這種繁育系統的影響，芳樟種子園的選址應該盡量選擇郊區，以減少人為因素對其周邊蟲媒種類和數量的影響，提高傳粉率，從而提高結實率。

植物的結實率低與生殖器官發育異常有關。因雌雄配子體發育異常導致花藥和卵細胞敗育，寶華玉蘭(Yulaniazenii)的結實率低[13]。北蒼術(Atractylodeschinesis)柱頭萎縮，使得70%的種子沒有胚，導致結實率極低[14]。該研究中，大量芳樟花中的雌蕊彎曲，可能是由于異常氣候導致花的性器官形成異常[15-16]，使得種子發育不良，結實率低。而芳樟花的少量單花內雌雄蕊數量異常，且雌雄配子體本身就發育不同步，可能會使得在傳粉者數量不足時自然小種群芳樟因傳粉受阻而受精困難、結實率低。因此，如何避免或減少外部不適環境和內部生殖器官異常所帶來的不良影響，提高芳樟結實率，仍有待進一步研究。

芳樟樹開花、結實等各物候期時間分明且規律，雌雄蕊異位，適合雜交育種。但異常環境會導致芳樟花的性器官發育異常，影響芳樟的結實率。因此，關于芳樟生殖生理學的研究，有待結合氣象因子，從分子、生理和發育等層面進行研究，以期為未來芳樟育種提供理論依據，為優良芳樟品種選育打下堅實基礎。