板栗雄花序生長發育規律及雄花結構解剖觀察

陳娟等

摘要：通過對板栗（Castanea mollissima Blume）雄花序的生長發育規律和雄花解剖結構觀察，結果表明，同一枝條上基部雄花序首先形成，依次向上進行，同一枝條上從基部雄花序開始生長至最頂部一個雄花序發育完全需要50 d左右；同一個雄花序上，基部雄花簇首先開放，依次向上進行，而從基部雄花序開始開花至頂部雄花序完全開花需要20 d左右；一個雄花簇有雄花5～7朵，一般為單數，頂部一朵，下方四朵為兩朵并列排列，同一雄花簇中最頂部一朵雄花最先開放，依次向下進行，并列排列的兩朵同時開花；板栗雄花小孢子囊數量多，且發育進程有較大差異，表現為無限分化的趨勢，小孢子囊兩室，偶而有四室出現，內含大量花粉粒?？傊謇跣刍ǘ啵ǚ蹟盗看?，開花散粉時間長，對于相對數量較少的雌花而言，是否為適應風媒傳粉所需，有待進一步研究。

關鍵詞：板栗（Castanea mollissima Blume）；雄花序；雄花；解剖結構；小孢子囊

中圖分類號：S664.2；Q944.58 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）13-3090-04

Growth and Development of Staminate Inflorescence and Anatomic Observation

of Male Chestnut Flower

CHEN Juan， Nie Yu-ting， Liu Jin， Yao Hong-yan， CHENG Shui-yuan

（Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization of Hubei Province/ College of Chemistry and Life Science， Huanggang Normal University， Huanggang 438000， Hubei， China）

Abstract： The growth and development of staminate inflorescence and anatomic structure of male chestnut flower were observed. Results showed that staminate inflorescence on the base of branch formed first， then upward successively. About 50 days were needed from the formation of staminate inflorescence on the base of branch to fully develop the staminate inflorescence on the top of the branch. On the same staminate inflorescence， male flower clusters of the base formed first， then upward successively. About 20 days were needed from the formation of staminate inflorescence on the base of the male flower cluster to fully develop the staminate inflorescence on the top of the branch. 5～7 male flower formed a cluster， the flower number in a cluster was odd number usually， one on the top and each two parallelly arranged downward. The flower on the top came into bloom first， and then downward successively. The flowers parallelly arranged came into bloom at the same time. Sporangium of male flower of chestnut was monolocular. There were a large number of pollen grains in the sporangium. There were large differences between the development process of different sporangium in one male flower. Chestnut had larger quantity of male flowers and pollen and long period of pollination compared with female flower. It is remained to be further studied whether was necessary for anemophilous pollination.

Key words： chestnut（Castanea mollissima Blume）； staminate inflorescence； male flower； anatomic structure； microsporangium

板栗（Castanea mollissima Blume）為殼斗科（Fagacea）栗屬（Castanea）植物，原產于中國。板栗的適應能力極強，耐干旱，耐瘠薄，能在荒山、沙灘大量發展，且具有較高的營養和藥用價值，使之成為中國很多山區種植業結構調整，實現農民增收致富的首選經濟樹種之一，被譽為“鐵桿莊稼”[1]。生產上認為，板栗的雄花極多，雌花相對很少，雌花與雄花之比可達1∶2 000～1∶3 000[2]，而且板栗雄花序先于雌花形成，在營養分配、輸導上不利于雌花的孕育，是限制板栗產量形成的關鍵因素，弄清板栗雌雄花分化和發育的規律及機理，調控板栗形成較多的雌花，對于提高板栗產量非常重要[3]。對于板栗花芽分化的過程前人已開展了一些研究，如任立忠等[4]指出板栗的花芽孕育期一般在6月中下旬至8月中下旬，雄花的形態分化可持續10多個月，而雌花只有2～3個月。白志英等[5]發現板栗雄花中有退化的雌蕊，并認為在花芽原基分化時，如果采取一定的措施，可以使之向兩性花的方向發展，多產生結實花。張林平等[6]觀察了板栗雌花簇分化的過程，也有不少學者研究了施肥及噴施激素等對雌雄比例的影響[7-12]。然而由于板栗芽的組成復雜，從冬前形成芽到第二年花序形成之間，從外在形態上是一個怎樣的變化過程，以及其與內部結構的對應關系如何，都還不是很清楚。同時，對板栗雄花分化過程雖然有了一些研究[5]，但是成熟雄花的結構尤其是內部孢子囊的結構還報道很少，為此，通過對板栗花序發育過程進行觀察，并通過石蠟切片技術研究了板栗成熟雄花內部孢子囊的形態結構，旨在為板栗雄花的發育及其與雌花簇形成的關系研究打下基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

板栗來源于黃州市新港三路橘子園內生長健壯的板栗樹，定期對板栗雄花序發育規律進行觀察統計并拍照記錄，同時采集一定發育時期的板栗雄花序直接解剖通過體視顯微鏡觀察其結構。

1.2 雄花及孢子囊結構的觀察

采用石蠟切片法對雄花及孢子囊的結構進行觀察。選擇一雄花序基部尚未完全開花的雄花簇，將其從花序軸上用鑷子小心地取下，并用FAA固定液固定24 h后進行乙醇梯度脫水，二甲苯逐級透明，石蠟包埋，Leica RM2145半薄切片機切片，蘇木精-伊紅染色，Nikon eclipse E200光學顯微鏡下觀察花藥內部結構，并用Tiger ProMedia系統攝像。

1.3 花藥中色素吸收光譜的測定

選擇包裹于花朵內部的花藥100個，用鑷子小心地將其取出，并用80%的丙酮研磨提取，用Agilent Cary 100紫外-可見分光光度計測定其吸收光譜。

2 結果與分析

2.1 板栗雄花序生長發育規律

觀察結果表明，分化雄花序的芽冬前包裹在多層芽鱗中越冬（圖1a），3月上旬芽體開始萌動，芽鱗逐漸脫落，首先露出的是基部葉片的托葉，基部葉片托葉較大，緊緊包裹在葉片原基外側（圖1b），3月中上旬可見葉片露出（圖1c），剝開托葉和葉片（圖1d）可見葉腋處有小的突起狀結構（圖1e），可能為雄花序原基，4月上旬可見基部雄花序伸出葉片（圖1 f、1g），并隨著時間的推移依次向上進行，枝條頂部雄花序最后露出葉片，5月10日前后可見部分枝條基部雄花序的基部花簇開始露出花絲（圖1h），5月20日前后可見基部3～4個雄花序上雄花全部開放，完全開放的雄花花絲伸直，花藥位于花絲頂端，露在整個花序的最外圍（圖1i）。每個結果枝上雄花序的數量5～13個不等，雄花序軸長5～25 cm，一般中部雄花序軸比基部和上部雄花序軸長，頂部幾個雄花序基部可分化出雌花簇（圖1i）。一個結果枝上從基部雄花序開始生長至最頂部一個雄花序發育完全需要50 d左右，而從基部雄花序開始開花至頂部雄花序完全開花需要20 d左右。

2.2 板栗雄花在雄花序上的著生規律及開花順序

試驗統計表明，板栗雄花5～7朵成一簇，組成聚傘花序，50～200個不等的聚傘花序著生在同一花軸上形成葇荑花序（圖1h）?；ㄐ蜉S上一個花簇中雄花的朵數以基數和頂部較少，中間較多，平均一花軸有雄花500朵左右。雄花簇開花的順序為從基部逐漸向上進行，頂部雄花簇最后開放，屬于無限花序（圖2a、2b和2c），但也有極少數頂部花提前露出花絲（圖2c 箭頭所示）。同一個雄花簇中，頂部花最大，中部和基部花呈兩兩對稱排列，中部兩朵花體積大于基部兩朵花，雄花簇中花朵的開放順序與葇荑花序上花簇的開放順序正好相反，頂端的最先開放，中部兩朵花幾乎同時開放且均先于基部兩朵花開放（圖3a）。

2.3 板栗雄花解剖結構

通過對單朵雄花進行解剖，可以看到每朵雄花有萼片6枚，無花瓣，萼片綠色，其上密生絨毛（圖3b、3c）。花絲細長而透明，基部密生絨毛，花藥淡黃色（圖3d），測定花藥的有機溶劑提取液的吸收光譜表明內含有少量葉綠素（圖4）。

對板栗雄花簇進行石蠟切片制片并平行于花序軸做橫切，結果顯示，板栗雄花為單被花，這與上述解剖鏡下觀察結果一致，同一花簇中相鄰花朵之間由于相互擠壓而使花朵呈不對稱結構，頂端的雄花花藥幾乎都已露出花朵之外，在花被內側看不到成熟小孢子囊，然而在花朵的基部卻仍能看到少數尚未分化完全的小孢子囊，甚至還有一些剛突起的小孢子囊原基，可見是一個無限分化的過程，因此，每朵花中孢子囊數量是不確定的（圖5）。

在只有少數花藥伸出花朵之外的中部的雄花中觀察到有許多小孢子囊（花藥或花粉囊），小孢子囊兩室，呈近似橢圓形結構（圖5），同時在所觀察的6個樣本中（6朵不同雄花的切片）發現了有一朵花中有一個四室的小孢子囊（圖5箭頭所示）。

3 小結與討論

板栗冬前的一個芽在第二年春天天氣轉暖后就漸漸發育成一個長長的枝條，枝條上有很多的葉片，枝條頂部還會伸展出許多的雄花序，并逐漸伸長分化出雄花，雄花中又分化出很多的小孢子囊和花粉粒，而且有些雄花序基部還分化出雌花簇（圖1），每一個新的器官的出現與其芽內部結構之間必然存在著一定的對應關系，任立忠等[4]指出雄花序原基一般在第一年的6月中旬至8月中旬便開始孕育，其形態分化可持續10個多月，而李映志等[13]則將板栗一次花序分為冬前花序和冬后花序，冬前花序原基的形成始于6月中旬，終止于8月中旬，冬后花序原基源于上年8月中旬冬前花序原基停止形成后，莖尖分生組織分化出的腋芽生長錐狀原基，可見芽內部結構與花序原基分化發育的對應關系還有待進一步研究。

板栗花器官結構復雜，郭素萍等[14]以及任立忠等[4]都觀察到在板栗雄蕊原基中央有一個平坦或稍凸起的結構，認為可能為退化雌蕊的部位。而在栗雌花中也有雄蕊[15]，只是在雌蕊柱頭之下，避免了自花授粉[4]。但是成熟雄花內部的結構如孢子囊的形態等研究較少，白志英等[5]認為板栗雄花數量多，分化先后進程不一致，是造成其分化持續時間長的原因。觀察發現板栗雄花小孢子囊數量多且呈無限分化的趨勢，這與白志英等[5]的研究結果一致。

板栗雄花多，雌花少，一直被認為是制約板栗產量的一個重要因素，實際上，板栗雄花序發育持續時間長，不同枝條或同一枝條不同位置的雄花序開花時間不一致，同一花序上不同位置雄花的開花時間也不一致，且其花序原基的形成時間也不一致[13]，而板栗雄花序的這種發育規律最后導致不同雄花開花時間不一致，散粉持續時間長，可能是適應板栗雌花發育進程不一致的一種機制。

前人對于板栗成熟花粉粒進行了掃描電鏡觀察，但對于孢子囊的結構及孢子囊中花粉粒的數量研究較少，通過對雄花的解剖，發現板栗雄花具有綠色的萼片，無花瓣，孢子囊中花粉粒體積小，數量大，大多數學者認為，這是適應風媒傳粉的一種特性，然而板栗雌花簇柱頭為針狀結構，只有頂端很小的面積能夠接受花粉[16]，僅依靠蟲媒很難使板栗充分受精，而通過對板栗雌花序套防蟲網試驗表明，隔絕昆蟲傳粉大大減少了柱頭上花粉的數量[17]。且也有學者指出，板栗雄花基部有褐色腺體，在盛花期散出特殊香氣，能引誘昆蟲，主要是甲蟲、金龜子、金花蟲、蜜蜂等，有蟲媒花的特點，在試驗過程中也發現板栗雄花序開花時香氣濃郁，花序上有多種昆蟲，表明板栗也具有蟲媒傳粉的特性。

總之，板栗雄花多，花粉數量大，開花散粉時間長，對于相對數量較少的雌花而言，是否為適應風媒傳粉所需，還有待進一步研究。

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