深入了解濒危物种的繁殖特性,能为物种制定有效保护策略提供科学依据.于2022和2023年对中国科学院西双版纳热带植物园迁地保存的纹瓣兰(Cymbidium aloifolium)的繁殖生物学特征进行了观察和研究,主要包括开花物候、繁育系统、花部形态特征、昆虫传粉特征以及花的挥发性成分等.结果表明,纹瓣兰的盛花期在4月中旬,单花花期7 d;群体花期约为36 d.花粉活力在开花第1天时最高,约为47.15%,之后呈下降趋势.柱头在整个单花期一直具可授性,开花第2天可授性最强.人工授粉实验表明纹瓣兰自交亲和,不存在无融合生殖和自动自花授粉,繁育系统属于兼性异交繁育并依赖传粉者,自然结实率较低为 6.9%.唇瓣的先端和基部的表皮细胞分别为锥形和指状突起,基部的指状突起细胞外附着有油脂颗粒,可能是传粉者的报酬.药帽黄色,其表皮细胞为锥形细胞,能够反射光线,可能起到吸引昆虫的作用,中华蜜蜂(Apis cerana)是纹瓣兰唯一的有效传粉昆虫.纹瓣兰的挥发性气味中(E)-乙酸-2-癸烯-1-醇酯含量最高.因此,纹瓣兰的花部结构与传粉昆虫具有显著的适应性.

[目的]研究湖北黄精花部形态结构特征和大小孢子发生及雌雄配子体发育过程,以丰富黄精属植物的生殖生物学理论,为进一步开展湖北黄精的品种选育提供依据.[方法]以不同发育时期的湖北黄精花芽为试验材料,用显微观察法观察花部形态结构特征,石蜡切片技术对单花雌雄蕊进行切片观察.[结果]湖北黄精的花被为白色或淡黄绿色,花被筒近喉部稍缢缩;具6枚雄蕊,花丝下端与花被合生,花药开裂方式为纵裂;雌蕊子房上位,3心皮,花柱与子房等长.湖北黄精花药壁由4层细胞组成,成熟的绒毡层具多核,绒毡层发育类型为分泌型;小孢子母细胞减数分裂为连续型,四分体呈左右对称型排列,成熟花粉粒为2-细胞型;存在小孢子发育不同步的现象.雌蕊胚珠具双珠被、厚珠心;四分体呈直线型排列,胚囊发育类型为蓼型;存在双胚囊胚珠现象.在雄蕊的花药壁和雌蕊的子房壁都观察到有束状草酸钙针晶.[结论]湖北黄精雌雄蕊具有较原始的发育特征,虽然在发育过程中都存在异常现象,但雄蕊最终能形成正常的雄配子体,雌蕊低频率的双胚囊现象对总体受精结果影响很小.湖北黄精杂交育种可以选择花药开裂前一时期的花粉,花药壁和子房壁观察到的束状草酸钙针晶无法作为湖北黄精物种鉴定的依据.

[目的]深入了解针垫花的开花结实特性,探求结实率低的原因,推动其种子生产、杂交育种、花期调控以及新品种培育工作.[方法]以针垫花为主要材料,对其开花物候、花部特征、花粉活力、柱头可授性、杂交指数、授粉结实特性进行研究.[结果](1)针垫花的花期一般在冬末、早春至夏季;(2)最适合测定其花粉活力的离体萌发培养基为30 g/L蔗糖+150 mg/L硼酸+50 mg/L氯化钙;(3)在开花第1-7天柱头可授性逐渐加强,第5-7天时最为强烈;杂交指数估算结果表明针垫花部分自交亲和,异交,需要传粉者;(4)田间观测发现,在自然状态下结实率较低,但可以自发完成授粉,不存在无融合生殖现象;(5)人工授粉试验发现针垫花异株异花授粉的结实率最高,为17.14％,而自花授粉的结实率最低,为4.94％.[结论]针垫花的雌雄蕊异熟是导致自然结实率低的原因;雌蕊花柱与子房部位的胼胝质以及花粉管顶端膨大畸形也是造成结实率低的重要原因.

膜苞鸢尾(Iris scanosa)为鸢尾科鸢尾属的多年生春季开花植物,具有重要的观赏价值.为了探究该物种的花部综合征和繁育系统特性,促进其杂交选育和种质资源挖掘利用,该研究以膜苞鸢尾为研究材料,采用野外观测和控制性实验相结合的方法,对其开花物候、花部综合征、繁育系统及传粉特性等方面进行了研究.结果表明:(1)该物种于5月初进入始花期,5月中旬进入盛花期,5月下旬进入末花期,开花持续时间为16 d.(2)花为蓝紫色,具有特殊气味和少量花蜜,单花花期为2.5～3.0d.(3)人工授粉实验结果表明,该物种属于专性异交的繁育系统,不存在无融合生殖和自主自交能力.(4)该物种属于泛化传粉系统,意大利蜜蜂、中华蜜蜂、隧蜂是主要传粉者,访花频率分别为(0.57±0.05)、(0.42±0.04)、(0.19±0.03)times·flower-1·h-1.膜苞鸢尾花具有的艳丽颜色、较大的花展示、昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,外花被片中脉上的黄色须毛状附属物等特征对保证其传粉过程的顺利完成并促进异交繁殖成功具有重要意义.该研究结果为膜苞鸢尾的资源利用与种质创新提供了重要的理论资料.

[目的]香水月季(Rosa odorata)是一类重要的蔷薇属植物种质资源,具有较高的观赏价值及利用价值,为促进香水月季种质资源的开发和利用,对不同香水月季染色体倍性、花部综合特征和繁育系统特性进行研究.[方法]以9种香水月季为材料,采用流式细胞仪、杂交指数检测等对不同香水月季的染色体倍性、花粉活力、柱头可授性、花部特征等进行观察及测定,并对繁育系统进行分析.[结果](1)9种香水月季均为二倍体,其花为两性花,花色明亮,多重瓣或半重瓣,其中5种香水月季雌雄蕊异熟;(2)9种香水月季的花粉活力普遍偏低,最高仅为35.47％,杂交指数(OCI)均≥4,其花粉量-胚珠比(P/O)值为6 709～75 521.[结论]9种香水月季的繁育系统类型均以异交为主,且繁育系统受花粉粒数、花瓣数等多个因素影响.

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.

川芎是著名的川产道地药材,原植物Ligusticum chuanxiong长期采用无性栽培,存在有性生殖障碍,制约其种质创新.该研究基于比较解剖学研究思路,通过形态解剖、石蜡切片、染色压片以及结合扫描电镜技术,对川芎及其近缘野生藁本L.sinense的生殖生长各个阶段的花部特征、果实、种子进行了比较研究.结果表明川芎花药花粉母细胞减数第二次分裂期间存在异常,四分体时期小孢子大小不均匀、数量不一致;花药发育过程中绒毡层细胞未退化完全;花粉成熟期,花药壁存在细微裂缝,花药大部分不能正常释放花粉;成熟花粉粒表面凹陷、部分畸形,花粉无活力且不能进行体外萌发,花粉内淀粉、多糖和脂类物质明显不足;川芎开花盛期花丝较短,向下反曲;果期可见双悬果,但果实干瘪,种子皱缩.对比观察同期藁本,花药发育正常,花粉粒有活力,双悬果饱满;开花盛期,花丝较长且直立,明显高于柱头.川芎和藁本子房内均可见成熟胚囊,未见明显不同,柱头也无明显差异.结论认为,川芎雄蕊发育过程中,花粉母细胞减数分裂、四分体、绒毡层、花丝等结构异常发育,川芎具有雄性不育特征,是其有性生殖障碍的重要原因.

多样的花冠形态具有保护花内性器官、吸引传粉者等多种作用,管状花的出现被认为是花瓣演化的一个变革性事件.自达尔文以来,学者们试图回答的一个经典问题是:长花冠管的演化是否由传粉者口器与花冠管之间长度的"军备竞赛"引起?人们已在长花冠管的多个类群中开展了实验,试图寻找交互选择引起的动植物之间协同演化的证据.本文总结了影响植物花冠管长演化的生物因素和非生物因素,探讨了传粉者、盗蜜者、植食者、光照、水分等因素在花冠管长演化中扮演的角色,重点梳理了传粉者介导花冠管长演化的4个潜在路径,以期为进一步探究植物花冠管长度的演化提供新的思路和方向.

异型花柱是被子植物的一种花柱多态现象,表现为具有交互式雌雄异位的花型间传粉的亲和性,以及花型内和自交的不亲和性.而同型花柱(homostyly)是在异型花柱形成与演化中出现的一种雌雄蕊同长且自交亲和的花型.驼舌草属为白花丹科中较早出现二型花柱的属,野外调查发现分布于新疆的驼舌草(Goniolimon speciosum)自然居群出现大量雌雄蕊同长(H)的花型,类似于同型花柱.该花型的产生背景是否已转变为型内和自交亲和,它与典型的长(L)/短(S)花柱型花之间的亲和性关系等问题尚不清楚.该研究对驼舌草5个自然居群的花型构成与频率、花部特征参数和柱头花粉负荷进行统计,并检测附属多态性和异型不亲和系统.结果表明,所有居群均由L、S和H三种花型构成,但在花粉纹饰和柱头表皮细胞形态上仍具二型性和严格的非选型交配,表现为花粉纹饰和柱头乳突细胞形态不同的花型间亲和,反之则不亲和.研究表明,H型花可能是由L型和S型花的雌雄蕊间距缩短所致,是花型间交互式雌雄异位变异的结果,但该花型并未转变为同型花柱.对于该物种而言,这种交互式雌雄异位的变异与生理不亲和性的转变可能相对独立.

二型花柱植物通常具有自交不亲和性,在不同植物中所表现的可育性不同.欧报春(Primula vulgaris)是典型的二型花柱植物,为了探究欧报春的繁育特性,通过温室栽培,对欧报春的长花柱和短花柱的花部特征、花粉和花柱形态、花粉活力、柱头可授性、花粉/胚珠比、杂交指数、杂交亲和性、花粉管观察进行研究.结果表明,(1)长花柱和短花柱的花冠直径、花冠筒长度、柱头高度、花药高度和花筒中部直径均表现出两型性;(2)花粉和柱头观察发现花粉极轴长、花粉赤道轴长、花柱直径、柱头乳突细胞和花粉数量均有差异;(3)长花柱的花粉/胚珠比为384.20,短花柱为369.70,属于兼性异交类型;长花柱和短花柱的花粉活力和柱头可授性能在较长时间内维持较高活力;(4)长花柱杂交指数值为5,短花柱为4,表明繁育系统类型为异交,部分自交亲和,需要传粉者;6种授粉组合均能结实,异型花间授粉的结实数明显高于同型自花授粉和异株同型授粉;短花柱为母本的异型花间授粉组合亲和性优于其他组合;欧报春存在自交不亲和性,长花柱的自交不亲和性低于短花柱.