摘 要[目的]高加索三叶草是优良的蜜源植物,了解其花蜜腺形态特征、组织结构及其发育规律对认识其小花糖分变化规律和合理利用该植物资源具有重要意义.[方法]取5个发育时期的高加索三叶草小花,石蜡切片观察细胞组织结构,毛细管法和生理试剂盒测定花蜜量和糖分含量.[结果](1)单个小花的花蜜量为(0.394±0.095)μL,每1 m2草地花蜜量为(4536.93±1319.34)μL.(2)蜜腺位于9枚合生雄蕊的花丝内侧基部,为雄蕊蜜腺.蜜腺组织在整个泌蜜过程中淀粉粒分布有明显的动态变化,属于淀粉型蜜腺.(3)可溶性糖含量在盛花期最高,为7.978 mg/g;可溶性糖各组分中果糖占比最大,超过50％,在小花的整个发育过程中呈逐渐下降趋势;淀粉占全糖含量的81％～82％,其中盛花期最高,为35.173 mg/g.[结论]高加索三叶草花蜜腺属于雄蕊蜜腺,由分泌表皮和泌蜜组织构成.原蜜由花托维管束提供,经泌蜜组织加工成蜜汁,后由表皮的气孔泌出.小花的可溶性糖含量在盛花期最高,其中果糖占比最大.

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.

两型闭花受精现象是指在植物个体发育的不同时期或不同部位会形成两种形态完全不同的花,即异花传粉的开放花(chasmogamous flower,CH)与自花传粉的闭锁花(cleistogamous flower,CL).维西堇菜(Viola monbeigii)与裂叶堇菜(V.dissecta)在早春时期为CH花,夏季为CL花,光周期可能调控着两种花型的发育.本研究对维西堇菜和裂叶堇菜不同光周期下的花型进行了形态观察与统计,以探究光周期对两种花型发育的调控作用,并阐明两种花型不同发育阶段的主要形态差异.结果表明:维西堇菜和裂叶堇菜的CH和CL花的差异主要体现在花瓣与雄蕊的大小与数量、蜜腺体的有无、花丝长短、柱头有无弯曲等方面.CH花5个花瓣,下花瓣有一长距,5枚雄蕊,花丝很短,2枚雄蕊背部的蜜腺体伸入下花瓣形成的距中,雌蕊花柱直立并高于雄蕊;CL花雄蕊2枚,花丝较长,无蜜腺体,其余雄蕊与5个花瓣均为原基状,雌蕊的柱头通常弯向2枚发育最好的雄蕊.另外存在着花瓣与雄蕊数量介于CH与CL花之间的过渡闭锁花(intermediate cleistogamous flower,inCL),其花部特征与闭锁花一样,花萼一直包裹着其他3轮花器官.中短日照(12 h及以下光照)下诱导的花芽大部分为CH花,长日照(16 h光照)下诱导的大部分花芽为完全CL花.两个物种的CH花与CL花在4轮花器官原基形成后出现明显的形态差异,并随着花芽发育的成熟,形态差异更加明显.本研究揭示了光周期对维西堇菜与裂叶堇菜CH和CL花发育的调控作用,阐明了CH与CL花出现明显差异的时期与具体形态差异,为堇菜属两型闭花受精适应性进化研究提供了理论依据.

[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.

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是我国目前的主栽油菜类型,其花蕾发育包含一系列复杂的代谢和调控过程,尤其是小孢子成熟前的早期发育过程对油菜育性影响较大.本研究首先通过组织形态学观察,确定甘蓝型油菜花蕾大小在 1～3 mm时期,对应于雄蕊发育的 5～9期.利用高通量的HPLC-MS/MS质谱测序技术,对该发育时段的花蕾进行蛋白质组学分析,共鉴定到13 444 个蛋白,比较各时期鉴定到的蛋白筛选出613 个差异表达蛋白.对差异蛋白的功能进行分析,发现细胞壁建成、脂质代谢、细胞转运相关蛋白大量上调,这将有利于花蕾发育过程中的细胞建成和花粉发育;核酸相关蛋白表达与含量变化迅速,这与该时段细胞的急剧分裂与生长的代谢过程一致;而ABCDE发育模型相关蛋白的表达未发生显著变化,可能具有除诱导花蕾分化外的其他功能.研究结果说明油菜花蕾发育早期细胞代谢旺盛,大量代谢相关蛋白发生了显著变化,这将为进一步分析花蕾发育过程中的代谢及调控过程提供基础.

半耳箬竹[Indocalamus semifalcatus(H.R.Zhao et Y.L.Yang)T.P.Yi]在原始文献中仅有部分营养器官的描述.该文通过野外居群调查、室内体视解剖和扫描电子显微镜(SEM)观察,新增了半耳箬竹的花器官描述和叶下表皮微形态特征,完善了其营养器官的性状描述,更新了其地理分布.结果表明:(1)繁殖器官性状:花序为圆锥状,小穗及小穗轴密被白色短柔毛,颖片、外稃及内稃光滑无毛,雄蕊3枚,花药紫红色,柱头2,白色,羽毛状.(2)营养体性状:秆高达4.5 m,径达2 cm,箨耳半镰形或微弱,箨片直立紧贴秆,叶耳微弱或无,叶舌上具较发达的纤毛;叶片两面同色且无毛.(3)叶下表皮微形态特征:气孔器凹陷不可见,8～10个长乳突平铺覆盖气孔,硅质体马鞍形,未见有大毛和刺毛.(4)新分布区域1个,即贵州省贵阳市观音山.该种与箬叶竹(I.longiauritus Hand.-Mazz.)最为相似,主要区别在于该种的箨鞘和叶鞘上具有半镰形的箨耳或箨耳缺失,秆高达4.5 m,径达2 cm.

被子植物中部分类群的花药开裂方式为孔裂,人们对此类花药的发育与散粉孔的形成及散粉机制了解甚少.杜鹃属(Rhododendron)植物的花药普遍为顶孔开裂,为探究其花药的发育和散粉孔的形成及散粉机制,该研究对锦绣杜鹃(Rhododendron × pulchrum)进行了解剖观察和石蜡切片.结果表明:(1)锦绣杜鹃花药顶端成孔区与花药主体具有不同的组织构成,成孔区由薄壁组织构成,起源于雄蕊原基顶端的分生组织,花粉成熟时薄壁细胞分解成为散粉孔;花药的主体由孢原细胞发育而来,孢原细胞经多次分裂分化成为具多层花药壁的花粉囊.(2)锦绣杜鹃的花药壁在小孢子母细胞至小孢子四分体时期发育完全,有6～7层细胞,包括1层表皮、2～3层药室内壁、1～2层中层和1层绒毡层,中层在小孢子四分体形成后即分解,绒毡层在花粉完全成熟前分解消失,花药壁在花粉成熟时有表皮和2～3层药室内壁.(3)与纵裂型花药不同,锦绣杜鹃的药室内壁在花粉成熟时不发生纤维化,但因积累多糖而增厚,具有韧性和弹性.(4)锦绣杜鹃花粉发育过程中小孢子母细胞产生的4个小孢子不分离,成熟花粉为四合花粉,花粉间具有粘丝.推测锦绣杜鹃具多层药室内壁且加厚可使花粉囊空间缩小,从而将上部花粉"挤出"散粉孔,而花粉间的粘丝使昆虫传粉时可将花粉成团带出,其药室内壁多层且积累多糖是与顶孔开裂相适应的特征.

利用扫描电镜对14种酢浆草属植物花粉形态及表面纹饰进行观测,对其花粉形态进行聚类分析,并基于孢粉学聚类结果,探讨其种间亲缘关系.结果表明:(1)所观测的14种植物花粉粒为近球形或扁球形,极面观均为三裂圆形,多数为3沟花粉粒,稀2沟(星星酢浆草)和4沟(黄花酢浆草);其中,96.3％花粉粒为中等大小,3.7％为小花粉粒;不同花柱类型都表现为长雄蕊花粉比短雄蕊花粉大;外壁纹饰可分为复网状和网状两类.(2)首次发现3种存在异常花粉粒,分别为桃之辉酢浆草、一片心酢浆草及黄花酢浆草,花粉的异常表现为萌发沟数目和排列异常,其外壁纹饰结构与正常花粉粒未有明显不同.(3)根据外壁纹饰可将14种划分为2大类.一类为复网状花粉,仅构巢酢浆草和果香酢浆草为该类纹饰,二者亲缘关系较近.另一类为网状花粉,对12种具网状花粉酢浆草进行聚类分析可划分为4个类型,其中桃之辉酢浆草、双色冰淇淋酢浆草、藤双色冰淇淋酢浆草亲缘关系较近;扁平酢浆草、黄花酢浆草、纳马夸纳酢浆草及兔耳酢浆草亲缘关系较近;大花酢浆草、星星酢浆草、乳白蝴蝶叶酢浆草亲缘关系较近;吉氏酢浆草和一片心酢浆草与其他酢浆草亲缘关系较远.该研究结果表明,花粉形态相近的物种在植株形态上有一定的相似性,花粉形态特征可作为种间亲缘关系研究和分类划分依据,进一步为酢浆草属植物杂交育种亲本选择提供理论基础.

玉凤花属植物的花形态变异多样,分类学问题复杂.为筛选出该属关键的分类学特征,该文以鹅毛玉凤花和粉叶玉凤花为研究对象,利用体式显微镜和扫描电镜,观察、比较了它们的花结构和合蕊柱超微特征.结果表明:(1)两种玉凤花的花结构差异显著,尤其表现在侧花瓣裂片的有无、唇瓣3裂片形态、花距与子房的长度比.(2)合蕊柱超微特征在两个种间明显不同,表现在退化雄蕊、花药室外壁细胞、"花药室管"外壁细胞、"柱头枝"及其与蕊柱交界处的乳突等结构形态.(3)花粉小块外壁纹饰在种间不同,鹅毛玉凤花具网状花粉外壁纹饰,粉叶玉凤花则为棒状→网状的花粉外壁纹饰.该研究认为,侧花瓣裂片的有无、花距形态多变、花距与子房的长度比、花粉外壁纹饰类型等是玉凤花属物种鉴定的关键分类特征.在前人的研究基础上,该文补充并分析了粉叶玉凤花的花结构及合蕊柱的超微特征,不支持粉叶玉凤花独立于玉凤花属.

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.