天山天池二倍体棱叶蒜的开花动态及交配系统

以分布于新疆天山天池的二倍体棱叶蒜(Allium caeruleum)为研究对象,观察记录了开花进程,测定其花粉活力和柱头可授性,并采用去雄、套袋、人工授粉等方法对其交配系统进行检测。结果表明:(1)伞形花序平均直径为(29.07±1.17)mm,花被片天蓝色,花期6—8月;两性花,平均小花数205.67±19.88个,密集,无株芽;小花开放历经弹头、张口、吐药、展开、抱合和萎蔫等过程,历时5~7 d;小花开放进程中花药和柱头间存在空间隔离,从第1枚花药伸出至6枚花药全部脱落以及柱头伸长至萎蔫各需要2~3 d;阴天比晴天分别延长散粉以及延迟柱头萎蔫0.5~1 d。棱叶蒜具有雄蕊先熟、雌雄异熟、雌雄异位以及吸引昆虫避免自交的花部特征。(2)花药开裂散粉4 h时花粉活力最强(79.23%±1.97%的花粉具有活力),36 h后降至很低,属于短寿命花粉。(3)联苯胺—过氧化氢和MTT法检测柱头可授性;花丝、花柱等长期部分柱头开始具有可授性,花丝、花柱合拢期至花丝萎蔫期柱头可授性最强。同一朵花雄蕊和雌蕊的可育期存在部分时间重叠,防止了杂交失败。(4)单花花粉量为31 275±3 651,胚珠数6,P/O值为5 212±608;杂交指数OCI为5;无自发的自花传粉现象,不存在风媒传粉和无融合生殖;倾向于异交为主、自交可育,具备兼性异交并需要传粉媒介的混合交配系统的特征。天山天池二倍体棱叶蒜还以种子休眠、鳞芽无性繁殖的生殖补偿方式保证特殊地理环境下的种群繁衍。     

小苍兰开花特性与繁育系统研究

综合运用杂交指数、花粉活力及柱头可授性、花粉/胚珠比、人工控制授粉试验等,对小苍兰的花部结构及繁育系统进行研究。结果表明：小苍兰雄蕊和雌蕊空间分离,花药紧贴花柱外侧,低于柱头约2 mm,在花朵开放的整个过程中雌、雄蕊的相对位置不变。小苍兰雌雄异熟现象明显,花药开裂时间与柱头可授期不同步,当花粉活力达到最高值时,柱头可授性还较低。小苍兰杂交指数（OCI）为 5,花粉/胚珠比（P/O）为1 614,人工授粉的坐果率高于自然传粉,由此判断其交配方式是以异交为主,自交为辅,繁育系统为兼性异交。     

长瓣兜兰开花特性与繁育系统研究

观察记录了温室栽培条件下长瓣兜兰(Paphiopedilum dianthum)的花部特征和开花进程,同时通过花粉活力与柱头可授性测定、杂交指数估算及人工控制授粉试验等对其繁育特性进行了研究。结果表明:长瓣兜兰6—9月开花,单花花期45～55 d,2～5朵花,单株花期75～90 d。在花朵开放过程中,花药凝聚形成的花粉团始终位于蕊柱两侧且有一定距离,相对位置不变。盛花期(开花6～34 d)花粉活力和柱头可授性最强。长瓣兜兰杂交指数(OCI)为4。无论去雄与否,套袋后的花均不结实。人工自花授粉、人工同株异花授粉和人工异株授粉的结实率分别为83.30%、90.00%和96.70%,显著高于自然传粉。说明长瓣兜兰不存在无融合生殖现象,具有高度被动自交和异交的能力,繁育系统是需要传粉者自交和异交混合交配的系统。     

龙牙百合生殖特性及繁育规律

以万载龙牙百合为试材,研究了柱头可授性、杂交指数OCI、不同授粉方式对龙牙百合结实的影响,并对其授粉后花粉管伸长情况进行了荧光观察。结果表明:龙牙百合柱头可授期为开花前1d至开花第9天,共10d,可授期较长,柱头在开花4~6d可授性最强;花粉生活力在开花第1~3天最强;花粉-胚珠比(P/O)介于3 673~4 670,杂交指数(OCI)为5,繁育系统属于专性异交,存在传粉限制,需要传粉媒介为其传粉;自花授粉能结实,切柱授粉有助于结实。     

肋柱花开花动态及繁育系统的研究

以肋柱花[Lomatogonium rotatum（L.）Fries ex Nym.]为材料,通过野外定点观察其花器官形态特征、开花动态和传粉昆虫,并采用花粉活力、柱头可授粉性、花粉/胚珠比（P/O）与杂交指数（OCI）估算及人工控制授粉等方法对其繁育系统进行测定。结果表明：（1）肋柱花单花花期6 ~ 7 d,单花开放分为花蕾期、初开期、盛开期、衰落期和凋落期,整个开放过程中柱头始终高于花药,开花后2 ~ 3 d花粉活力和柱头可授性均较强;（2）花粉/胚珠比（P/O）为551.02,杂交指数（OCI）为4,繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者,以蓟马为主要传粉媒介;去雄后套袋不授粉,果实结籽率为0,说明不存在无融合生殖。     

两种报春苣苔属(苦苣苔科)植物传粉生物学研究

以原产于广西阳朔的漓江报春苣苔(Primulina lijiangensis)和心叶报春苣苔(P.cordata)2种报春苣苔属植物为试材,从开花生物学、花粉活力和柱头可授性、花粉/胚珠(P/O)比率、访花昆虫种类和访花行为、杂交指数(OCI)以及繁育系统等方面对2种报春苣苔属植物的传粉生物学进行比较研究。结果表明:2种报春苣苔属植物花期长度相近,均约45d,心叶报春苣苔开花较早;前者单花周期短,花小,每花序花多,开花式样大;后者单花周期相对较长,花大,每花序花少,开花式样小;花粉/胚珠比率(P/O)分别为290.85±5.34和331.76±13.08;二者均为雌雄异熟(雄蕊先熟),柱头和花药存在空间隔离,可以避免自花传粉,但自交亲和,需要依靠传粉媒介完成异花传粉或自花传粉,传粉者黄纹无刺蜂(Trigona ventralis)扮演很重要的角色,相同的传粉者在不同的物种中表现出不同的传粉行为;二者OCI指数均≥4,为异交型,自交亲和,不存在无融合生殖现象,自然授粉结实率均低于人工授粉结实率,前者自然结实率高于后者自然结实率,二者自然结实率差异不显著。     

牛角瓜花部综合特征与繁育系统

野外调查发现,牛角瓜（Calotropis gigantean）的自然坐果率较低,影响了利用其种子纤维的开发前景。研究了牛角瓜的传粉生物学,观察了云南元江牛角瓜居群的开花进程、花部特征和访花昆虫,检测了其花粉活力与柱头可授性,并对其进行了人工授粉辅助试验。结果表明：（1）牛角瓜花为聚伞形花序,花冠蓝紫色,花期全年,单花花期7 ~ 8 d,在开花整个过程中花粉一直保持较强活力且柱头具有可授性,花药一直低于柱头,由蜡质薄膜包裹的花粉粒形成花粉块,无法散落至柱头,花药和柱头间存在空间隔离。（2）牛角瓜的杂交指数为4,说明其繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。（3）人工授粉试验显示,牛角瓜不能在柱头表面完成授粉,而是在柱头腔中,且存在一定的传粉限制;没有自发的自花传粉现象,在自然条件下也没有无融合生殖现象,人工异株授粉结实率比自花授粉结实率高。（4）昆虫借助足部特殊结构将花粉块移出并将花粉块通过花药裂口插入柱头腔中以完成授粉;牛角瓜访花昆虫共有10余种,传粉昆虫主要有膜翅目的黑小蜜蜂、圆柄木蜂和木蜂。花粉限制是牛角瓜坐果率低的主要原因,可通过放养传粉昆虫来提高牛角瓜的坐果率,从而增加其种毛纤维的产量。     

艾比湖沙拐枣的花部特征与繁育系统

野外定点观察艾比湖沙拐枣（Calligonum ebi-nuricum）的花部特征和开花进程,运用杂交指数、花粉/胚珠比、花粉活力及柱头可授性、人工授粉试验等方法对其繁育系统进行测定。结果表明：在自然条件下,艾比湖沙拐枣5-7月开花,群体花期约70 d,单花花期4 ~ 6 d,单花开放进程分为5个阶段：花蕾期、初开期、盛开期、衰落期和凋谢期。艾比湖沙拐枣的花为两性花,在花朵开放的整个过程中花药始终高于柱头。雌雄异熟,雄蕊先熟,花粉在开花1 ~ 4 d具有较强的活力,柱头在开花2 ~ 5 d可授性较强。杂交指数等于5,花粉/胚珠比为2 464,结合人工授粉试验结果可以确定其繁育系统为异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。访花昆虫主要有蜂类、蚁类、蝇类、甲虫类,其中蜂类数量最多,是有效的传粉者。     

雾灵香花芥开花特性与繁育系统研究

为揭示野生花卉雾灵香花芥（Hesperis oreophila）的开花特性与繁育类型，对由河北塞罕坝地区引种至河北保定地区的雾灵香花芥开花动态和花器官特征、花粉活力和花粉管行为、柱头可授性、花粉/胚珠比（P/O）、杂交指数（OCI）和人工授粉效果进行了观测与研究。结果表明：引种后的雾灵香花芥群体花期为4月上旬至5月下旬，持续时间55～60 d，单花持续时间14～17 d；雌雄蕊同期成熟，花完全展开时花粉和柱头活力较高，其花粉活力最高可达69.81%；自花授粉72 h内可完成受精过程；OCI、P/O和人工授粉试验结果显示其为自交为主的混合交配系统，需要传粉者。     

丹参开花与繁育特性研究

 通过田间观察和人工授粉等方法, 对丹参( Salvia miltiorrhiza Bge. ) 的开花生物学和繁育特性进行了初步研究。结果表明: 丹参为无限开花植物, 总状花序上通常有两性花近50朵, 单花花期5～7d, 从花前2 d到开花6 h花粉活力和柱头可授性都较大, 两者有效可遇期约为1.5 d, 可同花自交; 丹参自交结实和自然结实主要是通过同株异花传粉获得; 结合花粉/胚珠比、杂交指数以及繁育处理的结果认为,丹参不存在无融合生殖, 繁育类型为兼性异交, 自交亲和, 需要传粉者; 传粉媒介主要是蜂类。初步推断丹参为常异花授粉植物, 并对丹参育种中适宜采用的杂交方法及育种途径进行了探讨。     

毛茛铁线莲开花结实生物学特性研究

定点观察毛茛铁线莲的开花物候、开花动态、单花的功能形态特征、花粉活性、访花昆虫的种类及频率,利用去雄、套袋、人工授粉对毛莨铁线莲结实生物学特性进行观察与调查.结果表明:(1)毛茛铁线莲10～11月开花,单花花期为14～18 d.(2)在散粉当天,花粉活性及柱头可授性均最高,随开花时间的延长,柱头可授性及花粉活力逐渐降低.(3)自然结实率、自花结实率和异花结实率差异显著,其中异花结实率最高.     

珍稀濒危植物掌叶木的开花生物学特性与繁育系统

通过野外观察、杂交指数估算、授粉特性分析及人工控制授粉试验等方法对珍稀濒危植物掌叶木（Handeliodendron bodinieri）开花生物学特性和繁育系统进行研究。结果表明：（1）掌叶木每年开花1次,花期在4月下旬到5月中下旬,开花的起止时间及花期的长短受当地气候影响较大;（2）花多为假两性花,即形态上为雌、雄蕊完整的两性花,而功能上为雌、雄蕊选择性败育形成的单性花,偶见雌、雄蕊可育的真两性花植株;单性花通常雌、雄异株,且雌株较雄株少,花序较雄株短5.6 cm,花期也较雄株短2周左右,雄株花序上偶尔见雌花单花;（3）单花经历萌动、露白、展开、盛开、凋落5个阶段,历时5 ~ 6 d;雄花从萌动到开花1 d的花粉活力高达90.5%,开花2 d后活力显著下降;雌花柱头在展开前部分具可授性,展开后1 ~ 3 d均具可授性,花粉活力与柱头可授性重叠;（4）雄花单花花粉量为51 461个,雌花单花胚珠数6,花粉胚珠比（P/O）为8 577,杂交指数为4,结合人工授粉、套袋、套网和自然授粉坐果率判断,掌叶木繁育系统为专性异交,传粉过程需要传粉者,可能存在无融合生殖。（5）掌叶木花性别分化复杂,可孕花数量较不孕花少,可育雌、雄蕊存在较大的空间隔离,加之不稳定的传粉环境,可能是其濒危的重要生殖生物学原因。     

白及的花部特征与繁育系统

 通过野外观察、授粉特性分析、杂交指数估算及人工控制授粉试验等方法对白及野生居群的花部特征和繁育系统进行了研究。结果表明：在自然条件下,白及4-5月开花,群体花期约44 d,群体盛花期约12 d,集中在4月29日-5月10日,单株花期11 ~ 27 d,单花花期6 ~ 8 d。总状花序上具两性花3 ~ 11朵。在花朵开放的整个过程中,花药始终高于柱头且两者之间存在隔离。花粉成熟时由粘性物质聚结成团,无法散落至柱头。开花后3 d 内花粉活力和柱头可授性均较高。白及杂交指数为4。无论去雄与否,套袋后的花均不结实,说明其不能进行自然的自花授粉和无融合生殖。白及人工自花授粉、同株异花授粉和异株授粉的结实率分别为93.33%、90.00%和93.33%,自然条件下的结实率为5.26%。花粉成熟时由粘性物质聚结成团和缺乏有效的传粉媒介可能是白及自然条件下结实率低的主要原因。     

紫背天葵花部特征与繁育系统的研究

 通过对濒危植物紫背天葵（Begonia fimbristipula Hance）野外定点观测和引种栽培,运用杂 交指数、花粉活力及柱头可授性、花粉-胚珠比、人工授粉和套袋试验等方法,对其花部特征、开花动 态及繁育系统进行研究。结果表明：紫背天葵单株花期25 ~ 30 d,群体花期45 ~ 55 d,花单性,雌雄同 株同花序、异熟,雄蕊先熟。花药与柱头相距约2.0 cm,花开放式样为雄花-雌花-雄花的开放顺序, 雌花开放一般滞后雄花2 ~ 3 d,杂交指数OCI ≥ 4,P/O 值为96.56,结合去雄、人工套袋和自然授粉坐 果率判断,紫背天葵繁育系统为自交亲和为主,与异交并存的混合交配型系统。对生存环境的专一性依 赖及其小居群长期自交的方式可能是导致该物种濒危的原因之一,“球茎”是其生殖补偿的有效途径。     

甘菊与栽培菊‘金陵黄玉’种间杂交失败的原因

 二倍体野菊与栽培菊种间杂交常不能结实, 从而严重影响了野菊优异基因的利用, 为了揭示其原因, 以栽培菊(Dendranthema grandiflorum) ‘金陵黄玉’为母本, 二倍体野生菊甘菊(D. lavandulifolium ) 为父本, 开展了种间杂交, 测定了父本花粉活力, 研究了授粉后花粉在柱头萌发行为及胚胎发育情况等。结果发现, 父本甘菊的花粉活力在授粉时为11.2% , 人工授粉4 h内未观察到柱头上有花粉萌发;授粉后8 h时平均每个柱头上只有7.5粒花粉萌发; 到授粉后12 h时数量达到最多, 为16.1粒; 随后数量急剧下降, 到24和48 h时柱头萌发花粉数量分别只有3.2粒和2.4粒, 且大部分花粉管生长异常并停留在柱头表面。此外, 在授粉8 d后观察到12.0%子房中含有正常的球形胚, 但之后就未观察到正常胚胎, 最终未获得杂交种子, 而母本自然开放结实率高达42.3%。以上结果表明, 受精前、后的生殖障碍, 即母本柱头上花粉萌发数量少且萌发异常和受精后胚胎大量败育, 是引起种间杂交不结实的主要原因。     

Effects of genotype and stigma development stage on seed set following intra- and inter-specific hybridization of Dianthus spp.

The caryophyllaceae is a family of flowering plants commonly known as the pink or carnation family. Members of this family are widely grown as ornamental plants. The species Dianthus chinensis, Dianthus barbatus, and Dianthus superbus include notable examples of such ornamental varieties. Intra- and inter-specific hybridization is important for the breeding of improved varieties and, therefore, it is desirable to optimize the efficiency of cross-pollination procedures within this family. Here, we conducted intra-specific pollination using four lines of D. chinensis, and inter-specific pollination between D. chinensis, D. barbatus and D. superbus genotypes. For each of these crosses we recorded information of pollen viability, stigma development stage at time of pollination, pollen germination on the stigma surface and pollen tube elongation within the stigma, and final seed set. Pollen viability levels were determined at the start of anther dehiscence, which occurred on day 1 of flower opening. The genotypes D. chinensis var. ‘Bz2’, D. barbatus var. ‘Xb’, and D. superbus wild species ‘Qm’ all displayed good levels of pollen viability (i.e. between 68% and 75%); D. chinensis vars. ‘H58III’, ‘H68I’ and ‘H6II’ showed lower levels of pollen viability (i.e. between 32% and 51%). In each Dianthus line, the stigma organs were observed to undergo morphological changes during the 1–7 d following flower opening. We have characterized these changes as five distinct development stages, namely, ‘column’ (day 1), ‘Y-like’ (day 2), ‘Y-shaped with slight curve’ (days 3–4), ‘Y-shaped horn-like’ (days 5–6), and ‘wilting’ (day 7). Pollen was artificially applied to stigma organs at each of these development stages and aniline blue staining was used to follow pollen tube germination on the stigma surface and pollen tube elongation down the length of the stigma. This showed that the ‘Y-shaped slightly curved’ stigma stage (3–4 d) was optimal for pollination. The ‘Y-shaped horn-like’ stage (5–6 d) was also receptive to pollination. By contrast, the earlier ‘Y-shaped’ (2 d) and ‘column’ (1 d) stages, and also the later ‘wilting’ (7 d) stage, were far less receptive. Parallel field experiments were conducted in which seed set was measured following the artificial pollination of flowers at different development stages. These data also indicated that the optimal time for pollination was during 3–4 d of flower opening. This conclusion held true for both intra- and inter-specific crosses of the various Dianthus lines. Thus, stigma receptivity in Dianthus does not become optimal until 3–4 d after flower opening. Since anther dehiscence occurs at 1 d (i.e. when stigma are at the unreceptive ‘column’ stage), this suggests that Dianthus employs a delayed self-fertilization strategy. We also found a significant effect of genotype on pollen tube growth and seed-set values. The highest numbers of seed per flower were achieved when the D. superbus wild species ‘Qm’ was the female parent in inter-specific crosses. Thus, genotype and stigma development are identified as key factors that determine the success of cross-pollination in Dianthus lines.