为探讨石碌含笑(Michelia shiluensis)濒危的内在原因,对花器官形态特征、开花动态、访花昆虫进行观察,并对花粉萌发率和柱头可授性、繁育系统特性进行了检测.结果表明,开花时,石碌含笑的雄蕊群和雌蕊群自然形成空间隔离,花被片横向弯曲形成球形空间,保护雄蕊群;雌蕊群柄持续伸长,将雌蕊群推出雄蕊群和花被片.圃地栽培植株的主要访花昆虫和传粉昆虫为西方蜜蜂(Apis mellifera).花被片开放至最大直径 50％时的Ⅵ和Ⅶ阶段柱头可授性最强;Ⅵ阶段花粉活性也最高,离体萌发率达(66.96±11.28)％.同株同花或同株异花授粉均不能结实,但异株授粉座果率为 100％.可见,石碌含笑为严格的异株异花授粉植物,异交亲和,自交不亲和,不存在无融合生殖现象,与含笑属其他种类亦有生殖隔离.石碌含笑花被片和雌蕊群的动态变化揭示了其巧妙规避自交的生物学机制.

雌配子体发育是开花植物有性生殖的重要前提,包括大孢子发生和雌配子体发生两个关键事件,该过程决定植物能否正常受精作用并完成世代繁衍.生长素是植物中广泛存在的一类植物激素,生长素在胚珠中的极性分布保证了胚珠的正常发育,但由于生长素信号途径十分复杂,且雌性生殖细胞位于组织内部,生长素信号途径在雌性生殖系建成的调控网络和分子机制仍不明晰.本文综述了生长素的合成、动态平衡和信号转导以及生长素调控大孢子发生和雌配子体发生相关研究,旨在对生长素激素信号途径调控雌性生殖系建成提供参考.

[目的]在不确定传粉环境中,两性花植物常常具有潜在自交能力,鉴于自交的交配代价,进行不同环境下自交策略研究,对深入理解植物交配系统的演化具有重要意义.[方法]以早春短命植物新疆郁金香为研究对象,通过野外观测及人工控制试验对自然居群的开花习性、传粉者类群、散粉动态、自花粉传递模式和交配系统等进行研究,以探讨早春不稳定传粉环境中植物的自交策略.[结果](1)新疆郁金香自然种群4月上旬或中旬开花,单花期5～6 d,白天开放晚上闭合,花粉的释放从外轮开始,由下到上呈拉链式次序呈现.(2)传粉者主要为蜂类和食蚜蝇,访花频率普遍较低,且年份间存在较大差异,但结实率普遍较高.(3)控制授粉试验表明,居群为异交为主,部分自交亲和的混合性交配系统.傍晚花闭合时雄蕊的自主运动促进了柱头的自花授粉,这一传粉模式促进了竞自交的发生,但大量自花粉的落置发生在开花后的第4天,占自花粉总落置量的50.22％,为一种延迟自交机制.[结论]在传粉受限的情况下,新疆郁金香的竞自交和延迟自交促进柱头的花粉落置,这种集异交、竞自交和延迟自交为一体的交配策略灵活地应对了早春不稳定的传粉环境,是对早春低温度条件下不确定传粉服务的一种适应,也是早春短命植物的一种繁殖保证对策.

以雌雄异株植物东北鼠李(Rhamnus schneideri var.manshurica)为研究对象,分析不同繁殖阶段雌雄植株叶片元素含量的性别差异和动态变化,可为雌雄异株植物性别特异性资源需求及利用策略提供理论参考.该研究在吉林蛟河天然针阔混交林内建立1块23.76 hm2的永久性固定监测样地,于2019-2021年花期和果期(共5个繁殖阶段)选择样地内一定数量的东北鼠李雌雄植株,测定每株的叶片营养元素(氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼)含量,比较东北鼠李雌雄植株在不同繁殖阶段叶片各营养元素含量的差异及动态变化;并计算各个繁殖阶段雌雄植株的花、果生物量,利用方差分析方法检验雌雄植株各个繁殖阶段的花果生物量差异,以分析雌雄植株叶片营养元素出现性别差异及动态变化的背后机制.结果表明:(1)东北鼠李雌雄植株的叶片营养元素含量具有显著的性别差异,但这种性别差异仅在某些繁殖阶段存在.在2019年花期,雌雄植株的各叶片元素含量均无显著差异,2021年花期,雌株叶片的磷含量显著小于雄株.在2019年果期,雌株叶片的磷、钾含量显著小于雄株;而在2020年果期,雌株叶片的氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼含量均显著大于雄株;在2021年果期,雌株叶片的磷、钾、镁含量均显著大于雄株.(2)无论2019年还是2021年花期,雄株的花生物量及花数均显著大于雌株.(3)果期雌株果数和果生物量大小排序为:2020年>2021年>2019年.对不同繁殖阶段叶片营养元素含量进行分析,发现东北鼠李雌雄植株的叶片各营养元素含量存在性别差异,然而这种性别差异在不同繁殖阶段表现不同.在花期,雌雄植株叶片元素含量性别差异不明显,表明雄株并不会因为大量开花造成的高繁殖投入增加叶片元素含量储存;而在果期,雌株的叶片营养元素含量受其繁殖活动影响,在结实较为丰厚的年份增加元素储存,雌雄植株叶片营养元素含量的性别差异会更为显著.表明东北鼠李雌雄植株营养元素含量的性别二态性表现程度可能受植物个体所处繁殖阶段的影响和限制,并且雌性个体繁殖资源投入越大,这种性别二态性的表现就会越明显.

观察小叶丁香花芽分化过程,明确花芽外部形态与内部解剖结构的对应关系,解析内源激素的动态变化,为小叶丁香开花调控和栽培管理提供科学依据.本研究以小叶丁香花芽为试验材料,外部形态观察和石蜡切片技术观测花芽分化过程及开花特性,酶联免疫法(ELISA)测定内源激素含量.解剖结构观察发现,小叶丁香春季开花的花芽分化始于5月下旬,至10月上旬结束,过程分为未分化期、总苞原基分化期、花序原基和小花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期、雌蕊原基分化期7个时期,分化各时期存在重叠现象;吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)含量波动较大,分别呈现"降低-升高-降低"、"升高-降低-升高-降低"、"升高-降低"的变化趋势,赤霉素(GA3)含量维持在低水平且变化幅度不大;ABA/GA3峰值出现在总苞原基、萼片原基及花瓣原基分化期;IAA/GA3峰值出现在未分化期、花序原基和小花原基分化期、花瓣原基分化期;ABA/IAA在萼片原基分化期最高;ZR/GA3与ZR/IAA峰值出现在萼片原基与花瓣原基分化期;小叶丁香花芽分化各时期内部解剖结构与外部形态密切相关,高水平IAA、ABA、ABA/GA3和IAA/GA3有利于小叶丁香花芽分化的启动及早期花器官原基的分化,萼片原基与花瓣原基分化需要ZR、IAA、ABA的积累;花芽分化的起始、萼片原基与花瓣原基分化可能是小叶丁香花芽分化的关键时期,期间内源激素含量及激素间平衡均发挥重要的作用.

为揭示榄李(Lumnitzera racemosa)濒危机制及开展相关保护行动,对广东珠海淇澳担杆岛省级自然保护区引种的榄李进行野外观测,观测榄李开花动态,结合运用杂交指数(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)、花粉活力测定和柱头可授性测定、人工授粉等试验对榄李的繁育系统进行研究.结果表明:(1)榄李群体始花期为5月16日左右,盛花期为5月25日—7月1日,末花期为7月5日—8月31日,群体花期时间约106 d;花序花期持续时间为5～18 d,持续平均时间为(10.80±3.58)d;榄李单花花期持续时间为7～13 d,平均时间为(9.1±1.3)d.(2)开花当天花粉活力最高,达58.73%,第2天活力下降,第3天花粉已不具备活力;开花第1天柱头可授性最弱,后逐渐加强,第3天柱头可授性最强,达100.00%,雌雄蕊成熟时间不一致.(3)榄李杂交指数(OCI)为4,繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者;花粉-胚珠比(P/O)为5 740.50±1 318.20,繁育系统为专性异交;由授粉试验可知,繁育系统为自交和异交同时存在的混合交配系统.综合上述,榄李的繁育系统为以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者.

为筛选出优质亲本及杂交组合,确定最佳授粉时期,探究观赏海棠品种间的杂交亲和性,为观赏海棠的新品种培育提供参考,该研究以15个性状互补的海棠品种为供试材料,用离体培养法测定花粉活力、悬液法测定花粉含量并对其雄性育性进行评价;联苯胺-过氧化氢法测定其不同开花时期的柱头可授性;荧光显微观察法观察授粉后花粉管的生长及受精情况;人工控制授粉法研究5个杂交组合的坐果动态变化情况.结果显示,(1)根据花粉活力可将15个海棠品种的雄性育性分为不育型、较低型、中等型、优质型4类,其中'印第安之夏'、'冬红'等6个品种为优质父本.(2)海棠从开花前1 d至第6天的柱头可授性呈现"弱—强—弱"的变化规律,开花第3天时的柱头可授性最强.(3)授粉后4～8 h花粉开始萌发,48～96 h完成受精.(4)花粉育性和柱头可授性与杂交坐果率、种子饱满率间均存在显著的正相关性.授粉后2个月内是落果集中期,此后至果实成熟坐果率基本趋于稳定.'冬红'×'印第安之夏'、'草莓果冻'×'印第安之夏'为高坐果率杂交组合.研究表明,海棠雌雄蕊存在发育不同步现象,选择育性优质的亲本是杂交取得成功的关键,而受精后障碍是本研究中海棠杂交不亲和的主要原因.

随着气候变化加剧和人类活动影响,生物多样性变化及其保护逐渐受到广泛关注.蝴蝶作为开花植物的传粉媒介和生态环境监测及评价的关键指示者,其多样性变化能够在一定程度上反映生境状况,因此,有必要清晰认识不同生境中的蝴蝶多样性变化.为明确松嫩平原蝴蝶资源和不同生境的群落多样性差异,采用样线法于2016年5月-2018年8月对松嫩平原的割草草地、湿地、农田、放牧利用草地及恢复草地共五种生境类型进行调查研究.结果发现,调查共记录蝴蝶5108头,隶属于6科21属26种,其中牧女珍眼蝶(Coenonympha amaryllis)和红珠灰蝶(Plebejus argyrognomon)为优势种类,分别占蝴蝶个体总数的25.61％和31.66％,且在五种生境类型中均有分布.不同生境类型中,蝴蝶群落的物种丰富度指数和均匀度指数无明显差异,而恢复草地生境的蝴蝶群落Shannon-Wiener多样性指数较高,优势度指数较低.农田生境中的蝴蝶个体数量较少,且群落组成与其他四种生境之间均具有显著差异.五种生境类型中的蝴蝶数量和多样性均呈现一定的月动态和年动态变化趋势.除湿地和农田外,其余三种生境中蝴蝶物种和个体数量从5月到8月均持续升高.四种生境的蝴蝶物种数量、个体数量(除农田外)在2018年均出现明显下降趋势.物种丰富度指数等指标的月动态和年动态在不同生境类型间存在较大差异.这些结果表明,生境类型和人类活动与蝴蝶多样性变化关系密切,表现为单一生境中蝴蝶多样性较低,复杂生境有利于保护蝴蝶多样性.本研究有助于厘清松嫩平原蝴蝶资源的基础数据,并为该地区蝴蝶多样性保护和利用及评估该区域生态环境提供一定理论支撑.

以软枣猕猴桃(Actinidia arguta)雌雄株为试验材料,对其花部形态和开花动态等繁育系统相关特征进行研究,同时以软枣猕猴桃雌雄株作为母本和父本,分别与中华猕猴桃(Actinidia chinensis)和美味猕猴桃(Actinidia deliciosa)进行人工杂交授粉试验.研究结果表明:软枣猕猴桃种群花期11～13 d,雌雄花单花花期4～5 d;雄花明显大于雌花,雄花雄蕊数约为雌花的3～4倍,开度约为雌花的1.5～2倍;雌花柱头可授性在开花后24～48 h较强,雄花的花药在花蕾打开时就开始散粉.软枣猕猴桃不存在无融合生殖,与毛花猕猴桃(Actinidia eriantha)杂交不亲和,与美味猕猴桃杂交亲和性较高.因此,生产中可以用美味猕猴桃雄株花粉为软枣猕猴桃授粉.

开花植物与传粉者之间稳定互惠模式的建立是维持互作双方种群适合度的关键.在全球变化的背景下,植物与传粉者对温度、融雪、人类活动等外界扰动的响应差异,易于引起两者关键物候期的不同步发生,由此可能减少传粉互作的重叠时间,改变相互作用的成本和收益,进而对两者的种群动态产生潜在的深远影响(即物候错配效应).近年来国内外对植物花期与传粉者活动物候的错配研究主要集中在两方面:一是物候错配现象发生的原因及机制;二是这种物候错配带来的生态后果,尤其是对互惠双方种群动态的影响.但由于研究方法及数据获取等方面的局限性,物候错配研究仍存在一些薄弱环节,如物候匹配模式对环境变化的响应机制、传粉效率对错配效应的调节影响、物候数据获取的独立性等.本文综述了植物-传粉者物候错配效应的最新研究进展,并对未来的研究展望进行初步探讨,以期为物种多样性、动植物种群动态的合理预测等方面的研究提供有益的参考.