西藏野生光核桃花的多樣性研究

摘 要：通過電鏡掃描觀測了5個西藏野生光核桃的花粉形態，其中4個花瓣變異材料的花粉具有明顯的形態多樣性，5個材料的花粉紋飾都具有原始性。并且對光核桃花的特征、花粉育性、授粉方式、顏色等進行了觀測，結果表明，西藏光核桃有約1/4的花為雄性不育；花瓣、花藥、花粉的顏色與高原的環境高度適應。

關鍵詞：光核桃；花粉形態；超微結構；花的形態

中圖分類號 S664.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）01-12-04

花粉形態是植物總體性狀中較為重要的一部分，在進化上屬于較為保守的性狀，可作為鑒定種或品種的重要依據之一[1-2]。研究花粉的特征可以為品種起源、演化及種間親緣關系提供孢粉學證據，為新品種選育提供一定的參考，眾多學者如過國南[3]、汪祖華[4]等都對其進行了研究。本研究擬從資源評價的角度，對西藏光核桃桃花的多樣性進行了評價。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料為西藏野生光核桃資源。考察地點包括西藏自治區拉薩市、林芝地區和昌都地區。

1.2 方法 于2010-2014年3～4月光核桃花期進行隨機調查、取樣和拍照，用GPS記錄相關軌跡、經緯度和海拔高度等指標。

1.2.1 花粉采集和處理 對野外調查中發現的花瓣數量明顯變異的7個材料收集了其中的4個花粉樣品，另取1個典型光核桃花粉，一共5個測試樣品進行了電鏡掃描觀測。參考曾秀麗[5]等的方法：從野外即將開放的花蕾上取下花藥，收集干燥散開的花粉，密封貯于硅膠中4℃保存。常規掃描電鏡制樣，噴金鍍膜后，在AMRAY-1000B掃描電鏡下觀察。觀察時選取有代表性的視野，分別在500×、1 800×、2 000×、5 000×下觀察群體、個體形態、極面觀和局部的紋飾，并顯微照相。隨機選取20～25粒花粉分別測量其花粉極軸大小、花粉赤軸大小、萌發溝長、萌發溝寬、脊寬和條洼寬，計算其平均值。同時統計100粒花粉，調查花粉的畸形率。

1.2.2 花的形態特征 參考王力榮等[6]方法對桃花的形態特征進行描述和評價。

1.2.2.1 花型 采集花藥剛開裂的花10朵為樣本，與花型模式圖進行比對。結合對比參照品種，分別記為鈴型、薔薇型和菊花型。

1.2.2.2 花瓣類型 以花型采集的材料為樣本，采用目測法，觀察花瓣的瓣數和花輪數，不足兩輪者為單瓣，對比模式圖，結合對比參照品種，分為單瓣、復瓣和重瓣。

1.2.2.3 花瓣顏色 以花型采集的材料為樣本，采用目測法，與標準色卡的顏色進行比對，或對比參照品種。分為白、粉紅、紅、雜色。

1.2.2.4 雌雄蕊高度比 以花型采集的材料為樣本，采用目測法，觀察雌蕊和雄蕊的高度，分為低（雌蕊高度低于雄蕊高度）、等（雌蕊高度等于雄蕊高度）和高（雌蕊高度高于雄蕊高度）。

1.2.2.5 花粉育性 以花型采集的材料為樣本，將手指在花朵的雄蕊上捻一下，手指上附有花粉即為花粉可育，反之即為不稔，分為不稔和可育。

1.2.2.6 萼筒內壁顏色 以花型采集的材料為樣本，剝開萼筒觀察顏色，結合對比參照品種，分為綠黃、橙黃等色。

1.2.2.7 花藥顏色 取花朵剛剛開放，花藥尚未開裂的花10朵，采用目測法，觀察花藥的顏色，結合對比參照品種，分為白、黃、淺褐和橘紅。上述沒有列出的其他花藥顏色，另外給予詳細的描述和說明。

2 結果與分析

2.1 花粉形態 從表1可見，4號花粉的極軸大小、花粉赤軸大小、萌發溝長、萌發溝寬、脊寬和條洼寬均顯著小于其余3個變異材料。從電鏡掃描結果可見（見圖1～5），5個不同材料的光核桃花粉粒的形態為長圓球形，花粉外壁呈簡單的平行直紋紋飾，沒有穿孔現象；各試驗材料均有不同數量的花粉形態畸形（如圖版5）。花粉的紋飾猶以4號材料比較短而曲。但各材料之間也有明顯的差異，1號花粉整體長圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（21/105）20%，花粉整體較好。2號，花粉整體長圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（22/117）11.8%，花粉整體較好。3號，花粉整體長圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（19/102）18.7%，花粉整體較好，均勻。4號，花粉整體長圓，極面觀圓形，花粉畸形率為（51/127）40.2%，花粉形狀特殊，花粉質量較差。以上5個材料的花粉均可育。造成本研究中光核桃不同材料花粉形態的多態性可能原因還不確定，但從表現出花瓣數量的變異情況來看，可能說明此幾個研究材料處在不同的進化階段，而光核桃地處高原環境，UV-B尤其能影響植物個體花瓣的進化歷程；環境和營養條件是否也影響到其中4個變異材料的形態特征，還需做進一步的形態學、孢粉學和分子生物學上的研究。探討光核桃在花瓣數量進化或變異的機制將為光核桃觀賞桃的育種和進化提供參考。

2.2 花的形態特征

2.2.1 花型 隨機觀察記載了35個不同光核桃的花型，其中鈴型4個，占11.42%，薔薇型31個，占80.58%，可能表明光核桃的花以薔薇型為主。另外有少量材料的花型類似于梅花型。

2.2.2 花瓣類型 通過目測觀察了花瓣的瓣數和花輪數，共記載樣本222個，其中單瓣215個，約為96.85%；復瓣和重瓣7個，約為3.15%。多次的野外調查表明，光核桃在自然狀態下有少量復瓣和重瓣的變異。

2.2.3 花瓣顏色 野外共隨機調查記載了57個樣本，分別為白45.61%（26）、粉紅43.86%（25）、紅1.75%（1）、雜色8.78%（3）。說明在沒有人為選擇和干擾下，西藏光核桃的色系以白色和粉紅為主，整體顏色較淺，紅色為稀有顏色。

2.2.4 雌雄蕊高度比 雌雄蕊高度說明材料傳粉和授粉的不同類型，共隨機觀測記載了79個樣本，分別為低31.65%（25）、等10.13%（8）和高58.22%（46）。可能表明在青藏高原，50%以上的光核桃可以通過風來進行遠距離花粉傳播，而約1/3的光核桃可以通過昆蟲為媒介進行傳粉，另有10%是介于二者之間。可能與高原上早春風大，傳粉昆蟲總體數量不多有關。

2.2.5 花粉育性 本次觀測共記載了223個樣本，分別為不稔19.73%（44）和可育80.27%（179）。表明約有1/4的光核桃自身沒有花粉或花粉很少。另外，在野外還發現了一株雌性不育即雌蕊不發育的材料。

2.2.6 萼筒內壁顏色 共觀測記載了59個樣本，分別為綠黃55.93%（33）、橙黃40.07%（26）。在栽培桃中，萼筒內壁顏色一般與果肉顏色有一定的相關性，前者果肉顏色較淺，后者較深。據此可以推斷野生光核桃50%以上果肉為白色，對果實果肉顏色的分析表明光核桃的果肉顏色以白色和黃色為主，綠色和紅色極少，（果實分析中白肉、黃肉、綠肉、紅色的比率分別為：67.4%、3.4%、25.8%和3.4%）。但由于野外材料的選取不好控制，另一方面沒有進行定點的記載和觀察，還沒有可靠的證據表明光核桃果實和栽培桃一樣有類似的相關性。

2.2.7 花藥顏色 采用目測的方法觀察了65個樣本的花藥顏色，分別為白27.69%（18）、黃55.38%（36）和橘紅16.93%（11），說明西藏光核桃花藥約80%顏色較深。花藥白色的多數屬于沒有花粉或者雄性不育的材料，此比例和觀察到的花粉的育性較一致。

3 討論

3.1 花粉 花粉是植物較為保守的器官之一，光核桃花粉的形態簡單，花粉的外壁紋飾為簡單的平行狀條紋，又一次證明光核桃的原始性[7]。花粉的掃描結果的種內存在變異，花粉形態也存在不同居群的地理變異現象，可能與環境因素造成的變異的有關。在長期適應環境的過程中，在各種因素的作用下也有了花粉形態樣的多樣性，特別是初步結合花瓣數量變異而采集的花粉其形態有了明顯的多樣性，此不同在進化過程中的機制、階段或者是否是形成新材料的前奏？是環境影響還是穩定的變異還不得而知，今后將對此進行深入的研究。

3.2 花的特征 對野生光核桃花的特征目前的結果還不能解釋與之相關的現象。花瓣數量、花粉熱癥以及育性之間的關系，值得進一步探索。重瓣似乎是更進化的類型，自然界中具有復雜裝飾性的花瓣似乎更有利于吸引昆蟲授粉，顏色較深的花藥是否對昆蟲的活動具有相當的吸引力？新西蘭學者在花粉研究過程中指出，黃色花粉對UV-b具有一定的防輻射作用，而UV-b是造成基因變異的主要因素，這可以解釋熱帶地區、高山地區具有豐富生物多樣性的原因。空間異質性較好的不同地理居群中，可能變異現象更明顯。

野生植物一般育性會比較高，為何青藏高原的光核桃有如此大比例的雄性不育材料還不得而知。通常植物散發花粉是為繁衍后代的一種有效手段，但植物開花、散發花粉會消耗大量能量或者營養，雄性不育是否是為了適應高原嚴酷的環境而節約能量還不得而知。結合雌雄蕊高度的變化，50%以上的光核桃雌蕊高于雄蕊，可能說明即使大量光核桃沒有花粉也可以接受風媒的花粉達到結實產生種子的目的；而且不同植株之間的異花授粉也增加了光核桃后代變異的可能，因此也表現出在自然群體中居群之間和居群內部遺傳豐富的遺傳多樣性[8]。西藏野生的光核桃可能有一套適應高原環境的育性機制，因而才可能長期在青藏高原不同的生態類型適應、生存并變異。

參考文獻

[1]宗學普，段玉春.光核桃的分布及類型初探.西藏作物品種資源考察文集[M].北京：中國農業科技出版社，1987：184-185.

[2]J W Walker.原始被子植物花粉外壁進化的意義.中國科學院植物研究所古植物研究室孢粉組譯：孢粉學譯叢：第一集[M].北京：科學出版社，1980：91-134.

[3]過國南，王力榮，閻振立，等.利用花粉粒形態分析法研究桃種質資源的進化關系[J].果樹學報，2006，23（5）：664-669.

[4]汪祖華，周建濤.桃種質的親緣關系研究——化分形態分析[J].園藝學報，1990，17（3）：161-108.

[5]曾秀麗等.部分牡丹花粉超微結構的研究初報[J].四川農業大學學報，2009（4）：466-470.

[6]王力榮，朱更瑞.桃種質資源描述規范和數據標準[M].北京：中國農業出版社，2005.

[7]俞明亮，馬瑞娟，許建蘭，等.桃種間親緣關系的SSR鑒定[J].果樹學報，2004，21（2）：106-11.

[8]譚江平，曾秀麗，廖明安.西藏光核桃自然居群遺傳多樣性的SRAP分析[J].草業學報，2012，21（6）：213-220.

（責編：張宏民）