網(wǎng)室內(nèi)外紫花苜蓿開(kāi)花散粉及不同近交方式結(jié)實(shí)性的研究

王月異，王玉祥，金西子，張 博

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆西部干旱荒漠區(qū)草地資源與生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

【研究意義】紫花苜蓿(MedicagosativaL.)作為一種優(yōu)質(zhì)的多年生牧草，廣泛分布于世界各地，并且在我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展中扮演著重要角色[1]。牧草種子是牧草生產(chǎn)的基礎(chǔ)，并且在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有十分重要的作用。【前人研究進(jìn)展】早在20世紀(jì)80年代劉淑明就在內(nèi)蒙古錫林浩特對(duì)多種苜蓿的開(kāi)花習(xí)性進(jìn)行了研究[2]；耿華珠、吳永敷等對(duì)苜蓿的花部形態(tài)、開(kāi)花習(xí)性和傳粉受精過(guò)程進(jìn)行了研究[3]；而楊惠文在關(guān)中和陜北地區(qū)對(duì)苜蓿開(kāi)花習(xí)性進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)單株分枝數(shù)和花序小花數(shù)是決定單株小花數(shù)的主要影響因素[4]。【本研究切入點(diǎn)】現(xiàn)在僅對(duì)紫花苜蓿開(kāi)花習(xí)性和傳粉對(duì)種子產(chǎn)量的影響做了較多研究，而對(duì)于紫花苜蓿開(kāi)花散粉的過(guò)程和授粉方式對(duì)結(jié)實(shí)的影響研究的較少。但在不同環(huán)境條件下苜蓿的開(kāi)花習(xí)性與結(jié)實(shí)特性有較大差異[5]，而有關(guān)網(wǎng)室隔離條件下的苜蓿開(kāi)花散粉及不同自交方式下的結(jié)實(shí)性尚未見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本文在新疆干旱區(qū)綠洲田間試驗(yàn)環(huán)境下，從開(kāi)花動(dòng)態(tài)、散粉特性、花粉活力、柱頭可授性，以及不同近交方式的結(jié)實(shí)性等角度對(duì)紫花苜蓿的開(kāi)花和性器官的成熟過(guò)程與種子結(jié)實(shí)性之間進(jìn)行研究，以期為人工自交純合品系選育、雜交和育種提供理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在新疆烏魯木齊市三坪農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)站，地處43°56′N，87°35′E，屬中溫帶大陸性半干旱氣候，光照資源豐富，7月平均氣溫為24.5 ℃，年降水量為180 mL，年平均蒸發(fā)量為1780 mL，年平均日照時(shí)數(shù)2900 h，年平均大于10 ℃的積溫3500 ℃，無(wú)霜期為170～180 d[6]。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2016年秋播的新牧4號(hào)紫花苜蓿(MedicagosativaL.cv. Xinmu No.4)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 網(wǎng)室內(nèi)、外開(kāi)花散粉及環(huán)境條件的觀測(cè) 不同環(huán)境下氣象條件的測(cè)定：網(wǎng)室外通過(guò)查閱新疆烏魯木齊三坪實(shí)習(xí)基地氣象監(jiān)測(cè)站5-7月份的溫度和濕度；網(wǎng)室內(nèi)通過(guò)數(shù)字溫濕度儀測(cè)定5-7月份的溫度和濕度；并在盛花期對(duì)網(wǎng)室內(nèi)外溫度和濕度進(jìn)行連續(xù)3 d的測(cè)定，每天從8：00-20：00時(shí)，每2 h測(cè)1次，然后統(tǒng)計(jì)各時(shí)刻的平均值，所使用的儀器為攝氏溫度計(jì)和干濕球溫度計(jì)。

開(kāi)花及散粉過(guò)程觀測(cè)：在紫花苜蓿現(xiàn)蕾期建立網(wǎng)室，網(wǎng)室大小為長(zhǎng)4 m×寬3 m×高2 m，孔徑為1.2 mm。在盛花期對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外進(jìn)行定株觀察，首先各隨機(jī)選取10株健康的植株，并在選定好的植株上隨機(jī)選取10個(gè)花序，在各花序上選取5朵發(fā)育狀態(tài)一致的單花；從第1朵單花開(kāi)放直至最后一朵單花萎蔫，每隔0.5 h進(jìn)行1次觀察記錄。在觀測(cè)期間，對(duì)花序開(kāi)放的持續(xù)時(shí)間、單花開(kāi)始和停止開(kāi)放的時(shí)間、單花開(kāi)放的持續(xù)時(shí)間和單花花蕾發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行拍照和記錄。

花粉活力采用TTC法測(cè)定[7]，柱頭可授性采用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法測(cè)定[8]。

1.3.2 網(wǎng)室內(nèi)不同近交方式結(jié)實(shí)性的測(cè)定 網(wǎng)室大小同上，盛花期在網(wǎng)室內(nèi)、外，首先隨機(jī)選取健壯的植株10株，然后在選好植株中隨機(jī)選取20個(gè)花序，每個(gè)花序保留未散粉且發(fā)育一致的單花3～5朵進(jìn)行標(biāo)記，摘除已開(kāi)放和不成熟的單花。網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行自然授粉和人工授粉，人工授粉包括品種內(nèi)同株同花，同株異花、異株異花3種近親交配方式；網(wǎng)室外只進(jìn)行自然授粉。將授粉后的花序系上標(biāo)簽，標(biāo)簽上注明授粉日期和授粉方式；每個(gè)處理完成后將用75 %的酒精對(duì)所用工具進(jìn)行消毒。待莢果成熟后采收結(jié)莢，進(jìn)行拷種，統(tǒng)計(jì)結(jié)莢率、種子千粒重、單莢種子數(shù)和單莢螺旋數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行圖表制作和SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析，圖像編輯采用Photoshop 8.0進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 網(wǎng)室內(nèi)、外環(huán)境因子及開(kāi)花散粉的觀測(cè)

2.1.1 環(huán)境因子 通過(guò)對(duì)新疆干旱區(qū)綠洲田間三坪試驗(yàn)地5、6、7月上、中、下旬的平均溫度、相對(duì)濕度的氣候條件的對(duì)比(圖1～2)，網(wǎng)室外5月上旬至7月下旬的溫度均高于網(wǎng)室內(nèi)，其中5月的平均氣溫已達(dá)到22.6 ℃；在5月進(jìn)入初花期時(shí)，網(wǎng)室外的相對(duì)濕度明顯低于網(wǎng)室內(nèi)。在盛花期6月11-13日對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外環(huán)境因子進(jìn)行連續(xù)測(cè)定后(表1)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)平均氣溫低于網(wǎng)室外(5.35±0.02)℃，相對(duì)濕度高于網(wǎng)室外2.48 %±0.56 %。

圖1 網(wǎng)室內(nèi)外花期旬平均氣溫Fig.1 The average temperature per ten days at florescence between net room and out of net room

2.1.2 開(kāi)花動(dòng)態(tài)觀測(cè) 對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外紫花苜蓿進(jìn)行觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)花序開(kāi)放順序均為自下而上，網(wǎng)室內(nèi)的紫花苜蓿在5月22日進(jìn)入初花期，6月7日進(jìn)入盛花期，6月29日進(jìn)入末花期；而網(wǎng)室外在5月20日進(jìn)入初花期，6月5日進(jìn)入盛花期，6月23日進(jìn)入末花期。

通過(guò)對(duì)紫花苜蓿盛花期單花開(kāi)花動(dòng)態(tài)的觀測(cè)結(jié)果表明，網(wǎng)室內(nèi)在早上9:00時(shí)開(kāi)始有單花開(kāi)放，12:00-16:00時(shí)達(dá)到開(kāi)花高峰，20:00時(shí)左右停止開(kāi)放；開(kāi)放后單花可持續(xù)2～5 d,在此期間因網(wǎng)室內(nèi)無(wú)具有彈花行為的昆蟲(chóng)，龍骨瓣一直保持閉合，單花壽命較長(zhǎng)；網(wǎng)室外每花序開(kāi)放時(shí)間為1～3 d，單花在8:30左右開(kāi)放，12:00-15:30達(dá)到開(kāi)花高峰，20:00左右停止開(kāi)放，但開(kāi)放后單花只持續(xù)2～6 h，在此期間大部分具有訪花行為的昆蟲(chóng)會(huì)有助于龍骨瓣彈開(kāi)，并且小花在彈花后1～2 h發(fā)生萎蔫、閉合。

圖2 網(wǎng)室內(nèi)外花期旬平均相對(duì)濕度Fig.2 The average humidity per ten days at florescence between net room and out of net room

在對(duì)整個(gè)花期紫花苜蓿開(kāi)放動(dòng)態(tài)(表2)的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)室內(nèi)與網(wǎng)室外在單花開(kāi)放時(shí)間、單花開(kāi)放的起止時(shí)間、開(kāi)花高峰期和開(kāi)放后持續(xù)的時(shí)間上都不同。網(wǎng)室外單花的開(kāi)放速度明顯比網(wǎng)室內(nèi)快,并且單花壽命較短，當(dāng)網(wǎng)室外已經(jīng)出現(xiàn)莢果成熟的情況時(shí)，網(wǎng)室內(nèi)仍為一片花朵盛開(kāi)的景象。

表1 盛花期一天中不同時(shí)間相關(guān)環(huán)境因子對(duì)照Table 1 The contrast of environment factor in different time during a day at florescence

表2 紫花苜蓿網(wǎng)室內(nèi)、外單花開(kāi)放動(dòng)態(tài)分析Table 2 Single flower open dynamic of alfalfa in and out of net room

2.1.3 單花散粉特性 通過(guò)對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外紫花苜蓿單花開(kāi)放動(dòng)態(tài)的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)、外環(huán)境的變化對(duì)單花發(fā)育并無(wú)明顯影響，因此可以把紫花苜蓿的開(kāi)花過(guò)程劃分為六個(gè)時(shí)期，即Ⅰ.旗瓣露白；Ⅱ.旗瓣伸出花萼；Ⅲ.旗瓣完全伸出花萼；Ⅳ.旗瓣完全伸出花萼翼瓣未展開(kāi)；Ⅴ.旗瓣完全伸出花萼翼瓣展開(kāi)；Ⅵ.旗瓣翻轉(zhuǎn)。其中，在Ⅰ時(shí)期，旗瓣未伸出花萼，此時(shí)花藥呈淡黃色，且形態(tài)飽滿；在Ⅱ時(shí)期，旗瓣稍露出花萼，此時(shí)花藥呈黃色，并且無(wú)花粉散出；在Ⅲ時(shí)期，旗瓣長(zhǎng)度伸出花萼時(shí)，花藥顏色變暗，但未散粉，柱頭上也無(wú)花粉黏著；在Ⅳ時(shí)期，旗瓣完全伸出但未展開(kāi)，此時(shí)雄蕊已成熟并開(kāi)始散粉，但柱頭未開(kāi)裂；在Ⅴ時(shí)期，旗瓣、翼瓣已完全伸出，但翼瓣未展開(kāi)，此時(shí)柱頭已開(kāi)裂，并有花粉附著；在Ⅵ時(shí)期，旗瓣、翼瓣和龍骨瓣已完全展開(kāi)，并且龍骨瓣已向上翻轉(zhuǎn)，有大量花粉散出，且部分花粉粘在柱頭上(圖3)。因此確定紫花苜蓿雌雄蕊的成熟時(shí)間：在Ⅳ時(shí)期雄蕊開(kāi)始散粉，在Ⅴ時(shí)期雌蕊柱頭開(kāi)裂。

2.1.4 花粉活力 對(duì)紫花苜蓿單花發(fā)育的6個(gè)時(shí)期中花粉活力進(jìn)行測(cè)定(圖4)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)、外花粉活力在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(shí)期具有差異；隨著單花的生長(zhǎng)發(fā)育，網(wǎng)室內(nèi)、外的花粉活力在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ時(shí)期并無(wú)差異。當(dāng)紫花苜蓿發(fā)育到Ⅳ時(shí)期時(shí)，網(wǎng)室內(nèi)、外花粉活力均達(dá)到最大值，分別為96.33 %和93.22 %；此時(shí)雄蕊已經(jīng)開(kāi)始散粉，之后花粉活力雖然開(kāi)始下降，但仍保持較高的活力，這與雌雄蕊的散粉時(shí)期保持一致。網(wǎng)室內(nèi)、外花粉活力的大小可能與環(huán)境條件的變化有一定關(guān)系。

2.1.5 柱頭可授性 紫花苜蓿柱頭上含的過(guò)氧化物酶可以與過(guò)氧化氫發(fā)生反應(yīng)釋放氧氣，因此柱頭上氣泡的量越多，說(shuō)明過(guò)氧化物酶活性越強(qiáng)，柱頭可授性也越強(qiáng)。網(wǎng)室內(nèi)、外苜蓿單花均在Ⅰ時(shí)期，柱頭周?chē)鷽](méi)有產(chǎn)生氣泡，可授性最弱；隨著單花的生長(zhǎng)發(fā)育，柱頭可授性逐漸增強(qiáng)，在Ⅱ時(shí)期柱頭開(kāi)始具有可授性，在Ⅲ、Ⅳ時(shí)期柱頭可授性增強(qiáng)，在Ⅴ和Ⅵ時(shí)期柱頭可授性最強(qiáng)，這與根據(jù)散粉時(shí)期對(duì)苜蓿花部形態(tài)觀測(cè)的結(jié)果一致，說(shuō)明苜蓿在Ⅴ時(shí)期，柱頭開(kāi)裂且發(fā)育成熟(表3)。

2.2 不同近交方式結(jié)實(shí)性

網(wǎng)室內(nèi)紫花苜蓿異株異花授粉的結(jié)莢率為32.14 %±0.01 %a、單莢螺旋數(shù)為(3.16±0.10a)個(gè)，均于同株同花、同株異花2種近親交配方式存在著明顯差異；異株異花與同株同花中的種子千粒重分別為(2.49±0.02a)、(2.02±0.14b) g，具有明顯差異。網(wǎng)室內(nèi)同株同花、同株異花、異株異花3種近交方式下的單莢種子數(shù)分別為(1.70±0.26a)、(3.33±0.85a)、(3.57±0.20a)粒，均差異不顯著。網(wǎng)室內(nèi)人工授粉處理下的紫花苜蓿結(jié)莢率、單莢種子數(shù)、單莢螺旋數(shù)和種子千粒重均高于網(wǎng)室內(nèi)自然授粉；網(wǎng)室外自然授粉的結(jié)莢率為78.63 %±0.01 %a、單莢螺旋數(shù)為(4.82±0.08a)個(gè)、種子千粒重為(3.21±0.08a)g，均與網(wǎng)室內(nèi)人工授粉和自然授粉有顯著差異；而單莢種子數(shù)只與網(wǎng)室內(nèi)自然授粉有顯著差異(表4～5)。

a.旗瓣露白；b.旗瓣伸出花萼；c.旗瓣完全伸出花萼；d.旗瓣完全伸出花萼翼瓣未展開(kāi)；e.旗瓣完全伸出花萼翼瓣展開(kāi)；f.旗瓣翻轉(zhuǎn)；a1～f1表示各時(shí)期對(duì)應(yīng)雌雄蕊狀態(tài)a.The vexillum white; b.The vexillum out of the calyx; c.The vexillum is completely out of the calyx; d.The vexillum is fully extended and the calyx but wing is not unfolded; e.The vexillum is fully extended out of the calyx flap and wing is unfolded; f.The keel flipping; a1-f1 that the corresponding period of female and stamen圖3 紫花苜蓿雌雄蕊發(fā)育過(guò)程與花部形態(tài)Fig.3 The developmental process of the male and female and the flower morphology of alfalfa

Ⅰ.旗瓣露白；Ⅱ.旗瓣伸出花萼；Ⅲ.旗瓣完全伸出花萼；Ⅳ.旗瓣完全伸出花萼翼瓣未展開(kāi)；Ⅴ.旗瓣完全伸出花萼翼瓣展開(kāi)；Ⅵ.旗瓣翻轉(zhuǎn)；圖中不同字母表示差異顯著(P<0.05)Ⅰ.The vexillum white; Ⅱ.The vexillum out of the calyx; Ⅲ.The vexillum is completely out of the calyx; Ⅳ.The vexillum is fully extended and the calyx but wing is not unfolded;Ⅴ.The vexillum is fully extended out of the calyx flap and wing is unfolded; Ⅵ.The keel flipping; The different letters in the diagram show significant differences(P<0.05)圖4 紫花苜蓿網(wǎng)室內(nèi)外花粉活力動(dòng)態(tài)變化曲線Fig.4 Dynamic curves of pollen viability in alfalfa between net room and out of net room

3 討 論

3.1 溫度和濕度對(duì)開(kāi)花散粉的影響

開(kāi)花習(xí)性會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件的不同有所差異[4]。韓建國(guó)、石鳳翎等人的研究發(fā)現(xiàn),植物的品種、花序的位置，以及栽培條件都會(huì)對(duì)單莢種子數(shù)產(chǎn)生影響[9-10]。通過(guò)對(duì)紫花苜蓿花期進(jìn)行觀測(cè)，網(wǎng)室內(nèi)、外的開(kāi)花動(dòng)態(tài)明顯不同，網(wǎng)室內(nèi)單花開(kāi)放后持續(xù)時(shí)間明顯長(zhǎng)于網(wǎng)室外。單花壽命的長(zhǎng)短與環(huán)境中溫度和濕度有很大的關(guān)系。網(wǎng)室外單花在被昆蟲(chóng)彈花授粉后，花會(huì)在1～2 h內(nèi)發(fā)生萎蔫、閉合；而網(wǎng)室內(nèi)因隔絕具有彈花行為的昆蟲(chóng)，使得龍骨瓣未被彈開(kāi)，小花可持續(xù)2～5 d不凋謝。網(wǎng)室外干燥的空氣和較低的濕度也是影響單花開(kāi)放時(shí)間的原因之一[5,11]。從開(kāi)花動(dòng)態(tài)與環(huán)境中溫度和濕度的對(duì)比看，環(huán)境條件的不同對(duì)開(kāi)花有重要影響，較高的溫度和干燥的空氣對(duì)單花發(fā)育有一定影響[5]。

表3紫花苜蓿網(wǎng)室內(nèi)外不同散粉時(shí)期柱頭可授性
Table 3 The stigma receptivity in different pollination period of alfalfa in and out of net room

單花發(fā)育時(shí)期Single flower development period柱頭可授性Stigma receptivity網(wǎng)室內(nèi)Net room網(wǎng)室外Out of net roomⅠ--Ⅱ+-+-Ⅲ++Ⅳ++Ⅴ++++Ⅵ++++

注 : “-”表示柱頭周?chē)鷽](méi)有氣泡，表示柱頭沒(méi)有可授性或可授性較弱；“+-” 表示柱頭四周有少量氣泡，表示柱頭可授性適中；“+”表示柱頭四周有較多氣泡，表示柱頭可授性較強(qiáng)；“++”表示柱頭四周有大量氣泡，表示柱頭可授性強(qiáng)。
Note: ‘-’ indicates that there is no air bubbles around the stigma, indicating that the stigma is not grantable or less; ‘+-’indicates that there is a slight bubble around the stigma, indicating that the stigma is; ‘+’indicates that there is more bubble around the stigma, indicating that the stigma is highly; ‘++’ indicates that there are a lot of bubbles around the stigma, indicating that the stigma is more highly.

花的性器官的發(fā)生與分化是由植物內(nèi)在的遺傳物質(zhì)、內(nèi)源激素及其外在的環(huán)境條件共同決定的[12]。網(wǎng)室內(nèi)、外苜蓿單花發(fā)育狀況一致，雄蕊比雌蕊成熟的早，這與張愛(ài)勤等研究結(jié)果基本相同，雌蕊發(fā)育晚于雄蕊，并且雄蕊在Ⅳ時(shí)期(旗瓣展開(kāi)而翼瓣未伸出花萼)開(kāi)始散粉，在Ⅴ時(shí)期(龍骨瓣已伸出花萼但未展開(kāi))雌蕊柱頭開(kāi)裂[13-14]。說(shuō)明網(wǎng)室的環(huán)境條件對(duì)紫花苜蓿的花的發(fā)育無(wú)明顯影響，但花在發(fā)育過(guò)程中激素的種類和含量變化對(duì)植物性別的分化起到了誘導(dǎo)作用[15]，這在今后可以研究如何利用激素來(lái)改變植物雌雄蕊分化以及成熟先后順序，從而更好的為育種提供理論參考和技術(shù)支持。

花粉活力受遺傳基因和環(huán)境因素兩方面影響[16]。棗的花粉活力在不同條件下可以維持?jǐn)?shù)月至1年[16]；茄在不同季節(jié)花粉活力持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短也不同，夏季可以存活1 d，冬季可以存活3 d[17]；多枝檉柳的花粉活力在不同的環(huán)境條件下可以維持長(zhǎng)達(dá)48 h[18]。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在對(duì)擬南芥、白菜、高梁、小麥等植物的研究中發(fā)現(xiàn)溫度的不同會(huì)影響花粉發(fā)育和基因表達(dá)[19-22]，而內(nèi)源激素對(duì)細(xì)枝柃的花粉活力和受精結(jié)實(shí)會(huì)有一定影響[23-24]，但在紫花苜蓿中還尚未見(jiàn)報(bào)道，今后可以從激素和遺傳基因等方面對(duì)花粉的生長(zhǎng)發(fā)育以及活力做進(jìn)一步研究。但在內(nèi)源激素與花粉活力和受精結(jié)實(shí)的影響，以及溫度脅迫對(duì)花粉發(fā)育過(guò)程影響等方面研究較少，今后可以在生理調(diào)控和基因表達(dá)方面進(jìn)一步研究花粉的發(fā)育，以探明花粉在植物生殖過(guò)程中的重要意義。

表4 紫花苜蓿網(wǎng)室內(nèi)不同近交方式下的結(jié)實(shí)性Table 4 Seed setting of alfalfa under different ways of inbreeding in net room

注：表中不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。
Note:The different letters in the table show significant differences(P<0.05).The same as below.

表5 紫花苜蓿網(wǎng)室內(nèi)外不同授粉方式下的結(jié)實(shí)性Table 5 Seed setting in different pollination methods of alfalfa in and out of net room

柱頭可授性與開(kāi)花時(shí)間有一定關(guān)系[25]，紫花苜蓿柱頭可授性隨花蕾發(fā)育的不同時(shí)期呈上升的變化趨勢(shì)。植物的生殖過(guò)程與柱頭的最佳授粉時(shí)期和可授期的長(zhǎng)短有密切關(guān)系，確定最佳授粉時(shí)期可以幫助建立高效的自交或雜交技術(shù)。例如，不同品種的煙草在開(kāi)花前后的柱頭可授性強(qiáng)弱不同，選擇可授性較高的時(shí)期進(jìn)行授粉可以提高結(jié)實(shí)率[26]。

3.2 不同近交方式對(duì)結(jié)實(shí)性的影響

在網(wǎng)室隔離條件下，3種近親交配方式中品種內(nèi)異株異花結(jié)實(shí)率最高,同株同花結(jié)實(shí)率最低，這與王慶飛的研究結(jié)果相一致[27]。導(dǎo)致此現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是紫花苜蓿不同植株上花蕾的花粉和柱頭的成熟程度不一致性,能夠減少不親和基因的表達(dá),從而促使花粉順利萌發(fā)生長(zhǎng)和有效受精[28]。而網(wǎng)室內(nèi)人工授粉的結(jié)莢率、單莢種子數(shù)、單莢螺旋數(shù)、種子千粒重比自然授粉的高出1～2.1倍，說(shuō)明在人工授粉可以提高苜蓿自交結(jié)實(shí)率[29]。網(wǎng)室內(nèi)自然授粉的結(jié)莢率低于網(wǎng)室外，其原因是網(wǎng)室內(nèi)是無(wú)昆蟲(chóng)彈花授粉，只能進(jìn)行自花授粉；而網(wǎng)室外在盛花期單花大量開(kāi)放時(shí)，有大量昆蟲(chóng)進(jìn)行訪花并傳粉受精，因此結(jié)莢率有了大幅度的提高。

4 結(jié) 論

在新疆干旱區(qū)綠洲田間試驗(yàn)條件下，對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外新牧4號(hào)紫花苜蓿的開(kāi)花動(dòng)態(tài)、花粉活力、柱頭可授性、散粉特性，以及不同近交方式結(jié)實(shí)性等進(jìn)行研究，旨在揭示開(kāi)花散粉規(guī)律與不同近交方式種子結(jié)實(shí)之間的關(guān)系，為苜蓿育種技術(shù)提供依據(jù)。網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行人工去雄控制授粉，品種內(nèi)近親交配的方式分別為同株同花、同株異花、異株異花。結(jié)果表明，①新疆干旱區(qū)綠洲農(nóng)田苜蓿花期網(wǎng)室內(nèi)平均溫度低于網(wǎng)室外，相對(duì)濕度高于往室外；在盛花期6月11-13日對(duì)網(wǎng)室內(nèi)、外環(huán)境因子進(jìn)行連續(xù)測(cè)定后，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)平均氣溫低于網(wǎng)室外(5.35±0.02)℃，相對(duì)濕度高于網(wǎng)室外2.48 %±0.56 %。②網(wǎng)室內(nèi)、外花序開(kāi)放順序均為自下而上，網(wǎng)室內(nèi)苜蓿單花在早上9:00開(kāi)放，網(wǎng)室外在早上8:30開(kāi)放，單花開(kāi)放高峰期網(wǎng)室內(nèi)是12:00-16:00，網(wǎng)室外是12:00-15:30；單花開(kāi)放后持續(xù)時(shí)間網(wǎng)室內(nèi)為2～5 d,網(wǎng)室外為2～6 h。③網(wǎng)室內(nèi)、外單花均在Ⅳ時(shí)期開(kāi)始散粉，此時(shí)網(wǎng)室內(nèi)、外的花粉活力分別是96.33 %和93.22 %；在Ⅴ時(shí)期雌蕊開(kāi)裂，此時(shí)網(wǎng)室內(nèi)、外柱頭均具有較強(qiáng)的可授性。④品種內(nèi)異株異花的結(jié)莢率為32.14 %±0.01 %、單莢種子數(shù)為(3.57±0.20)粒，單莢螺旋數(shù)為(3.16±0.10)個(gè)、種子千粒重為(2.49±0.02)g，比同株同花、同株異花高出1.5～3倍；網(wǎng)室內(nèi)自然授粉的結(jié)莢率為11.67 %±0.00 %、單莢種子數(shù)為(1.63±0.06)粒，單莢螺旋數(shù)為(1.42±0.06)個(gè)、種子千粒重為(1.67±0.12)g；網(wǎng)室外自然授粉的結(jié)莢率為78.63 %±0.01 %a、單莢螺旋數(shù)為(4.82±0.08a)個(gè)、種子千粒重為(3.21±0.08a)g，均與網(wǎng)室內(nèi)人工授粉和自然授粉有顯著差異；而單莢種子數(shù)只與網(wǎng)室內(nèi)自然授粉有顯著差異。綜合分析認(rèn)為，在苜蓿單花發(fā)育至Ⅳ時(shí)期(旗瓣展開(kāi)而翼瓣未伸出花萼)雄蕊未散粉時(shí)進(jìn)行授粉的效率較高，可以增加授粉的可信度。在今后苜蓿純合體系自交選育過(guò)程中，自交早世代(自交1～2代)的個(gè)體基因型雜合度高，采用同株異花交配較好；自交晚世代(3～5世代)個(gè)體基因型雜合度低，采用品種內(nèi)異株異花交配較好。