桔梗自交亲和性研究

我国自20世纪70年代开始人工栽培桔梗，对桔梗的研究主要集中在栽培技术、药物有效成分、加工制药及疗效等方面，其种植技术已基本成熟，但桔梗生物学研究报道较少，仅杨美全等人对桔梗的花芽分化和雄配子体发育进行了研究，李今等研究了桔梗自交亲和性问题，认为桔梗柱头上异花花粉较少是天然授粉结实率低的主要原因，而魏建和等认为自交结果率低的原因是雌雄蕊异熟。本节对桔梗自交亲和性进行了研究，旨在探讨其生殖生物学特性，为桔梗新品种选育和良种繁育工作提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　材料

研究材料为陕西省商州市境内的刘湾植物药园二年生桔梗居群，2005年3月播种，2006年4月移栽。

1.2　子房生长测定

进行自交的同时定株、定柱头测量自交果实和异交果实的生长发育情况。从授粉当天直至第9天，每天测定1次，每次测量10个子房。最后以授粉当天子房长、宽度为基数，计算子房累积生长量。

1.3　室内单株隔离自交

选择盆栽的紫花和白花桔梗植株各1株，花前1d分别移入不同室内，放置在通风、阳光能够直射的位置，统计每日开花朵数和单株开花总数，终花结束处理后计算结果率和亲和指数。

1.4　毛刷授粉

花期在健壮单株上选择即将开放的花蕾100朵，套袋，开花后，先用镊子从花丝处夹断雄蕊，保存花药，用毛刷小心地刷去柱头表面的柔毛，然后用同花花粉授粉，套袋并挂牌标记;用相同的方法进行异花授粉，观察果实的生长，成熟后考种，计算结实率和亲和指数。使用过的毛刷，用75%酒精浸泡1 h，蒸馏水冲洗3次，晒干，方可再用。

1.5　人工授粉和结果统计

花期选择生长健壮的600个单株，共选1200朵花套袋，分别于开花当日至花后5日，每日选择100朵花进行套袋自交，同时另选100朵花进行异花授粉，所用花粉均为当日新鲜花粉;授粉后套袋防止串粉，然后挂牌标记授粉花粉、授粉花朵数和授粉日期。授粉后10d去掉纸袋，成熟时自交处理和异交处理按授粉日期收获，考察计数每一花的结果数、每果的饱满粒数、瘪粒数和败育残迹，并计算结果率与亲和指数。

结果率=获得的果实数/授粉花朵数×100%

亲和指数(结实率)=饱满种子数/授粉花朵数

2　结果与分析

2.1　不同授粉方式授粉后桔梗子房的生长发育情况

授粉当日测量每个子房的长和宽，以此为基数计算子房授粉后1～9d的累积生长量。由表2-3-1可以看出，单株间异交与同花自交的子房生长量没有明显的差异，而毛刷授粉子房生长量明显高于直接人工授粉;同时可以看出，授粉后1～7d子房生长迅速，授粉8d后桔梗子房停止或接近停止生长。单株间异交1～9d的子房累积生长量为22.9mm，自交为22.3mm，两者仅相差2.69%;而毛刷授粉自交1～9d的子房累积生长量为48.6mm，直接授粉自交为22.3mm，前者比后者高出117.94%。表明开花当日的柱头，用同花花粉授粉和株间异花授粉的子房生长量没有明显差别，且子房生长膨大速度都比较缓慢;而开花当天用毛刷刷去柱头表面的柔毛，在授粉的子房膨大速度明显加快。

表2-3-1　不同授粉方式的子房生长量比较(mm)

2.2　室内隔离单株的结实情况

室内隔离1个紫花单株，1个白花单株，从始花期至终花期，紫花单株共开92朵花，白花桔梗共72朵花，而两者结果率均为0。表明在隔离条件下，桔梗自交高度不实，主要是异花花粉参与受精的，而异花花粉主要是通过昆虫为媒介带给柱头，异花花粉似乎很难通过风媒授粉。

2.3　桔梗开花后不同时间进行自花和异花授粉的亲和性比较

桔梗开花当日，不同单株异花授粉和自花授粉，亲和指数均很低(见表2-3-2)，分别仅为2.78和3.00;结果率略高，分别为20.0%和28.0%，但多数果实内仅有少数几粒种子或为空果。随着授粉延迟时间的推移，异花授粉和自花授粉的结果率和亲和指数均呈单峰曲线变化，即先均逐渐升高，花后3d授粉达到最大，之后开始下降。且在同一授粉时间，异花授粉和自花授粉结实率和亲和指数均很接近，二者间没有明显差异，表明花期桔梗柱头对异花花粉和自花花粉不具备选择效应，其柱头表面没有花粉萌发的选择抑制物质，据此桔梗开花当日授粉不亲和性是由柱头表面柔毛结构和雌雄蕊异熟共同作用的结果。

表2-3-2　桔梗自交和异交亲和性比较

3　讨论

3.1　桔梗柱头对花粉的识别作用

魏建和等进行了剥蕾授粉研究，认为蕾期授粉不会提高桔梗结籽率。在本研究中，不同发育时期的桔梗柱头分别授以同株花粉和异株花粉，自交和异交的亲和指数变化趋势一致;且同一发育程度的柱头，授以自花花粉和异花花粉其亲和指数很接近，表明桔梗自花花粉和异花花粉具有同等的受精结实能力。

3.2　桔梗自交结实率低的原因

桔梗属于异花授粉植物，其天然自花结实率很低，很多人认为与柱头授粉率低、柱头上异花花粉量较少有关，魏建和等认为天然结实率低是雌雄蕊异熟和花粉寿命短造成的。我们观察到桔梗开花当天和花后1天，在其柱头上密被较长的白色柔毛，经显微观察此时花粉被柔毛阻隔，很难落到柱头表面，更无法从表面细胞吸收萌发和花粉管生长所需的水分和养分，密被在柱头上的柔毛，是桔梗自交结实率低的原因之一。

4　结论

采用室内单株隔离、人工授粉和毛刷授粉(毛刷刷去柱头表面柔毛后授粉)的方法，对桔梗柱头发育程度、柱头结构与结实率的关系进行研究，结果表明，室内隔离单株结实率为0;桔梗开花后，亲和指数随柱头的发育，自花授粉和异花授粉其结实率表现相同变化规律，均呈单峰曲线变化，即开花当天授粉亲和指数很低为2.8，之后逐渐升高，花后3d授粉的亲和指数最高，达74.31，之后开始下降;且发育程度相同的柱头，自花授粉和异花授粉其结实率没有明显差异。毛刷授粉结实率和亲和指数比对照(开花当日人工授粉)分别提高1.92倍和11.21倍。以上结果均说明柱头表面密被的柔毛结构和雌雄蕊异熟是造成桔梗授粉结实率低的主要原因。