[目的]芍药属组间杂种大部分为三倍体,普遍高度不育,极少获得杂交后代.'Bartzella'是个观赏性好且有少数杂交后代的组间杂种,减数分裂染色体行为观察可为揭示其极低可育性的形成机制提供参考.[方法]以'Bartzella'花药为材料,用压片法观察花粉母细胞减数分裂的染色体行为.[结果](1)'Bartzella'的花粉母细胞在中期Ⅰ形成大量单价体,后期Ⅰ产生不同类型的染色体非整倍分离,占比高达89.13％.(2)减数第1次分裂中,染色体桥和断片出现在27.20％的花粉母细胞中;减数第2次分裂中,比例升到47.68％.(3)中期Ⅱ的纺锤体定位异常较普遍,融合纺锤体占27.06％,三级纺锤体占12.84％.(4)减数分裂产物中包含高达72.41％的二分体和13.43％的三分体,其产生未减数配子所占比例约为67％.[结论]减数分裂中染色体非整倍分离以及染色体片段缺失可能是'Bartzella'高度不育的重要原因.融合纺锤体、三级纺锤体以及减数分裂Ⅱ结束时胞质分裂异常可导致未减数配子形成.大量的未减数配子可使'Bartzella'在多倍体育种中具有一定潜力,但倍性间杂交障碍可能限制其杂交亲和性.

采用田间农艺观察、单因素方差分析、相关性分析和分子鉴定等方法对我国梭梭属2个物种梭梭和白梭梭的主要生物学性状以及肉苁蓉寄生情况进行比较分析.结果表明梭梭和白梭梭在形态特征、农艺性状及花粉结构方面均存在显著差异,其中成熟的梭梭种子果翅长度和千粒重显著低于白梭梭,但发芽率和发芽势显著高于白梭梭;梭梭花粉网眼较深,网脊颗粒结构的数量显著少于白梭梭,且花粉体积小于白梭梭.相关分析表明梭梭和白梭梭农艺指标与气温和相对湿度等气候因子显著相关,其中梭梭对水分及光照等环境因子变化适宜能力较强,分布较广;而白梭梭受水分等因子限制,仅在新疆准噶尔盆地长势较好.核基因内转录间隔区(ITS,internal transcribed spacer)分子鉴定技术可以有效鉴别梭梭和白梭梭,并且证明二者均可被肉苁蓉寄生,但二者寄生的肉苁蓉持续成活率存在差异.根据梭梭和白梭梭生物学性状特征和肉苁蓉寄生情况,适宜推广梭梭作为寄主植物生产肉苁蓉药材.本研究为我国梭梭属植物的分类鉴定、引种栽培以及肉苁蓉优良寄主种质筛选提供科学依据.

传粉是生态系统中一项关键服务,准确识别和分析传粉者携带的花粉对于理解植物-传粉者交互作用以及传粉服务至关重要.传统的花粉.识别方法依赖于显微镜下的人工直接观察,这种方法耗时且需要专业知识,限制了其在大规模应用中的效率,在评估传粉效率和稀有植物-传粉者连接方面存在局限性.针对此问题,我们使用公共平台训练了基于河南洛阳市天池山国家森林公园14种同时开花植物的花粉识别人工智能(AI)模型,通过比较人工显微镜观察和AI模型识别142只传粉者身体携带的花粉构成,首次探讨了两种方法构建的植物-传粉者互作网络的结构差异.结果表明AI模型在构建时能够达到96％的整体准确率.人工识别与AI模型在识别的连接数量、花粉数量以及图片一致率方面存在差异.AI模型在识别连接和花粉数量上略高于人工方法,并且在第三方的一致性检验中,超过半数的情况倾向于AI模型的结果.尽管存在一些独有连接的差异,人工识别与AI模型构建的定量网络在结构特征上展现出高度的相似性.本研究揭示了AI图像识别技术对提高花粉分析效率和准确性的作用,以及应用于植物-传粉者互作研究的潜力,这将有助于传粉网络研究的大规模开展,为传粉生态学研究提供新的工具和视角.

与报酬质量信息相关的花性状通常受到传粉者的偏好和选择,而遗传变异和遗传相关可反映这些性状的进化潜能.青藏高原广泛分布的马先蒿属植物具有多样的花冠类型,其演化已被证明与传粉者选择作用密切相关.本研究以青藏高原东缘分布的无蜜的半扭卷马先蒿(Pedicularis semitorta)和有蜜的甘肃马先蒿(P.kansuensis)为对象,通过数量遗传实验分析花吸引性状和报酬(花粉、花蜜)的遗传力及两者间的遗传相关大小.结果表明:半扭卷马先蒿的花高、花大小和花粉量遗传力较高,但花序数和花数目遗传力较低;甘肃马先蒿的花高、盔高和糖含量遗传力较高,而花大小、花序数、花数目、糖浓度和花蜜量遗传力较低;半扭卷马先蒿的花粉量与花性状间无显著相关性,说明花吸引性状不能反映其报酬量;甘肃马先蒿的糖浓度与花序数、花数目之间具有显著正的表型相关,但遗传相关不显著;花蜜量与花大小、花高、花数目等具有显著正的表型相关,花蜜量与花大小和花高具有显著正的遗传相关,糖含量与所测花性状的表型与遗传相关均为显著正的关系;这说明多个花性状可作为甘肃马先蒿报酬的诚实信号;甘肃马先蒿花性状和报酬之间的表型和遗传相关大小显著高于半扭卷马先蒿;这可能与马先蒿属植物花冠形态演化有关;较强的遗传相关可能限制甘肃马先蒿花性状与报酬的独立进化,而半扭卷马先蒿的花性状具有较高的独立进化的潜能.本研究有助于更好理解青藏高原植物多样性的形成与维持.

水芹为中国重要的水生蔬菜作物之一,其花两性、花小、花发育不一、种子难发芽以及缺乏雄性不育材料的特点限制了水芹杂交育种和种质的创新.本研究从贵州省毕节市七星关区燕子口镇野生环境中获得水芹雄性不育材料(OtBY001),通过形态、花药和花粉发育的观察、遗传分析等,对OtBY001的不育特征进行研究.结果表明获得的水芹雄性不育材料为多裂叶水芹种(Oenanthe thomsonii C.B.Clarke),其不育原因为花发育过程中花丝萎缩,花药不能形成有活力的花粉,但能够接受外来花粉形成种子.遗传分析表明,该雄性不育材料可能由隐性核单基因控制.暗处理后,OtBY001黄化特征明显,口感优良.

水菜花(Ottelia cordata)是珍稀濒危的沉水植物,现仅分布在中国海南岛北部海口至文昌一带的淡水湿地,其造型优美,极具园艺观赏价值.然而,受人类活动影响,水菜花的生境急剧退缩且更加破碎化,濒临灭绝.为探究水菜花的繁殖特征和繁殖规律,该研究分析了水菜花的花部形态、性比、花粉活性、柱头可授性、反射光谱、花粉限制与无融合生殖及其传粉者类型与行为.结果表明:(1)水菜花雌雄异株,雌、雄个体的性比约为1∶2;水菜花雌、雄花形态相似,但雌花略大于雄花.(2)水菜花花粉活性和柱头可授性在花蕾期和开放期均较高.(3)中华蜜蜂(Apis cerana)是水菜花的主要传粉者,传粉效率较高且访问雄花的频率显著高于雌花.(4)水菜花雄蕊、雌蕊间的花色距离显著高于中华蜜蜂辨别的阈值(P＜0.001).(5)在自然授粉和人工授粉下,水菜花坐果率分别为95.29％和98.42％,并且不存在无融合生殖现象.综上所述,水菜花两性模拟的欺骗性传粉并不完美,传粉者可以从视觉上区分雌花和雄花;而由于水菜花雄花数量较多,传粉者低频率的"错访"足以达到水菜花雌花的繁殖需求.因此,在今后开展水菜花迁地保护、人工种群恢复等保育工作时,应重视水菜花种群大小、性别比例和当地传粉者种群数量.

为了解圆齿野鸦椿的开花特性及繁育系统,本研究通过观测其花部特征、开花进程及访花昆虫特性,采用离体培养法和联苯胺-过氧化氢法分别测定花粉活力和柱头可授性,运用花粉/胚珠比(P/O值)、杂交指数(OCI值)、人工授粉试验等方法检测圆齿野鸦椿的繁育系统.结果表明,圆齿野鸦椿花期为5月中旬至6月初,其生殖枝聚伞花序的开花顺序为:由上至下,由内及外,单花花期约为1 d;两性花,花小,雄蕊5,偶见4或6,子房由3心皮合成,花部具有吸引传粉者的特性;花粉活力在散粉2 h后达到最大值,柱头可授性在花朵开放后不断增强;P/O值为255.70±46.50,OCI值为3.人工套袋试验表明,圆齿野鸦椿不存在无融合生殖,自然条件下结实率最高,但仅为48.76％,自花授粉的结实率均低于人工授粉,说明传粉者的不足导致传粉限制.综上判定圆齿野鸦椿繁育系统为兼性异交,自交可孕,需要传粉者进行传粉.

雄全异株是自然界罕见的繁育系统.通过野外观察和人工授粉实验对雄全异株植物流苏树传粉生物学特征及繁育系统进行研究.结果表明:流苏树的雄花与两性花的雄蕊发育过程基本一致,均能产生功能花粉粒.两性花的两个心皮原基愈合分化形成雌蕊,雄花的两个心皮原基愈合后形成一个空室并停止发育至整体退化.雌蕊先熟,柱头可授期长,花粉在花药开裂后具有活力,室温下,活力维持在10％以上约2周.流苏树靠风和昆虫(主要是蓟马和食蚜蝇)传粉.控制授粉30 d后,自然对照结实率为34.36％;两性花不存在无融合生殖现象,自交亲和,但自发自交的结实率仅10.70％;人工授粉下杂交结实率显著高于自交(同株异花);有性生殖受到传粉者限制;是混合交配系统.证实流苏树是木犀科又一功能性的雄全异株,其依靠雄株增加异交花粉的数量和质量,避免自交衰退;同时两性花的自交亲和保障生殖成功.流苏树雄花的雌蕊退化,从另一个角度证明木犀科的雄全异株是两性株向雌雄异株进化的过渡状态.

瑞香属植物具有重要的药用和观赏价值,在中国资源丰富,但自然条件下低坐果率限制了该属植物的进一步开发和利用.该研究以橙花瑞香为对象,通过对其有性繁殖及传粉特性的研究,探索其自然坐果率低的原因,内容包括花部特征的测量分析,MTT染色法测定花粉活性,联苯胺-过氧化氢法测定柱头可授性,扫描电镜观察柱头、花粉的形态,传粉者观察,通过花粉胚珠比(P/O)和人工授粉实验推测橙花瑞香的繁育系统类型.结果表明:橙花瑞香的花部结构特殊,管状小花,花药两轮,雌雄蕊分离.花开后的花粉具有活性,柱头具有可授性,扫描电镜下,柱头和花粉的结构没有发育异常,且柱头上有花粉落置.橙花瑞香的传粉者主要是夜间访花的蛾类,访花频率低.P/O及人工授粉实验表明橙花瑞香的繁育系统为专性异交.橙花瑞香的坐果率非常低,自然坐果率为1.4%,人工异花授粉为23.3%,低坐果率可能是受其开花量大、异花花粉限制、资源限制以及花部结构等因素的影响.

目的:构建人诱导型一氧化氮合酶(NOS2)基因启动子区,对NOS2启动子序列进行鉴定并分析其活性;探索重组法国梧桐花粉过敏原2(rPla a2)对人NOS2基因启动子活性及基因表达的影响.方法:利用PCR扩增、限制性内切酶双酶切、DNA连接酶连接、大肠杆菌转化等方法将NOS2基因启动子区克隆至pGL3-Basic载体上,将所构建重组报告质粒转染至人胚肾(HEK293T)细胞中,利用双荧光素酶活性分析检测该重组报告质粒启动子活性及检测rPla a2对人NOS2基因启动子活性的影响;用实时荧光定量PCR法检测rPla a2对人NOS2基因mRNA水平的影响.结果:成功构建含有NOS2启动子的重组报告质粒,与对照(pGL3-Basic)组相比,含NOS2启动子区的重组质粒转染组荧光素酶活性显著增高;与不加刺激(NOS2)组相比,加入rPla a2刺激后含NOS2启动子区的重组报告质粒转染组荧光素酶活性显著增高,加入rPla a2刺激后NOS2 mRNA相对表达水平显著增高.结论:rPla a2可增强人NOS2基因启动子活性,并增加其基因表达.