酸棗柱頭與蜜腺的亞顯微形態及訪花者活動的相關性試驗

張曉涵 劉林德 魏建華 劉益宏 劉志浩 孔憲海

摘 要 為了解酸棗傳粉過程、明確酸棗有性生殖機理，以酸棗為材料，使用TM-1000觀測了柱頭與蜜腺的亞顯微形態，測定了各個時期的柱頭可授性及花粉活力，計算其雜交指數，并定位觀測了訪花昆蟲的活動。結果表明：酸棗屬于花盤蜜腺，初開期的蜜腺孔已完全張開，這個時期的花盤會大量分泌蜜汁且都有接收花粉的能力;隨著開花進程的進行，柱頭可授性逐漸變強，而且柱頭在初開期與盛開期的可授性最強，同時期酸棗最高花粉活力可達70%左右，這大大增加了傳粉成功的可能;酸棗的繁育系統為部分自交親和，異交需要傳粉者;酸棗的訪花者主要有膜翅目、鱗翅目、雙翅目昆蟲，且在初開期與盛開期時訪花者種類最多。

關鍵詞 酸棗;蜜腺;訪花者;繁育系統

中圖分類號：Q944 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.18.001

酸棗[Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa（Bunge） Hu ex H.F.Chow]為鼠李科棗屬植物，也稱棘、角針等，是棗的一個變種[1]。酸棗原產我國，分布廣泛，尤其是北方較多，其多野生，常為灌木，也有的為小喬木[2]。酸棗果實營養豐富，含有大量維生素C，可食用，也可藥用，去果肉的酸棗仁可入藥，具有養肝、寧心、安神、斂汗功效，可治療失眠等病癥[3]。酸棗花芳香多蜜腺，花期較長，是華北地區的重要蜜源植物之一[3]。

有關酸棗柱頭、蜜腺的亞顯微形態及酸棗訪花者的研究，尤其是三者之間的相關性研究未見報道。為此，研究了酸棗柱頭與蜜腺的亞顯微形態及訪花者活動的相關性，旨在為進一步提高酸棗資源的利用提供基礎性參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

材料采自生長于山東省煙臺市芝罘區蓁山的野生酸棗植株。

1.2 方法

1.2.1 柱頭與蜜腺的亞顯微形態觀察

參照王永慧等對酸棗單花開放過程的分類[4]，取不同時期的酸棗花朵，在體視顯微鏡下觀察并拍照，然后去掉花瓣和雄蕊，切下花柱，并沿花盤下方邊緣橫切花朵，直立粘在貼有導電雙面膠的載玻片上，放入JFC-1600離子濺射儀內噴鍍，日立TM-1000掃描電鏡觀察并拍照。

1.2.2 花粉活力與柱頭可授性檢測

柱頭可授性的檢測方法采用聯苯胺-過氧化氫法[5]，若柱頭具可授性，則柱頭周圍的反應液呈現藍色并有大量氣泡出現。用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法檢測花粉活力，若花粉具有活力呈現紅色。

1.2.3 雜交指數（Outcrossing Index，OCI）的估算與繁育系統檢測

按照Dafni建議的標準進行花序直徑及有關行為的測量[5]。利用自然著果率、去雄套袋來驗證酸棗的繁育系統。

1.2.4 訪花者活動的觀測

采用定位觀測的方式，選擇相隔一定距離的標記花序，觀察訪花者的種類、數量、訪花行為和活動規律，對訪花者進行拍照或捕捉，鑒定其種類。

2 結果與分析

2.1 柱頭與蜜腺的亞顯微形態

如圖1為對酸棗單花開放過程劃分的各時期的體視顯微鏡照片，各時期分別為：蕾裂期、初開期1（萼片展平）、初開期2（花瓣雄蕊分離）、盛開期（花瓣展平）1、盛開期2（雄蕊展平）、萎蔫期。

酸棗花的蜜腺圍繞于子房基部周圍，花盤表面分布有大量的蜜腺孔，屬于花盤蜜腺[5]。圖1A1—F1顯示了酸棗花蜜腺孔在單花開放各時期的變化。蕾裂期，酸棗花的蜜腺孔已微微張開（圖1A1）;初開期1的蜜腺孔已經完全張開（圖1B1），通過觀察顯示，這個時期的花盤會大量分泌蜜汁;初開期2的蜜腺孔呈微微閉合的趨勢（圖1C1）;圖D1—F1顯示，隨著時間的推移，蜜腺孔的閉合趨勢愈加明顯，至萎蔫期（圖1F1），蜜腺孔基本完全閉合，此時花盤上的蜜汁也隨之消失。

圖1A2—F2顯示，隨著單花開放過程的進行，柱頭持續分裂。圖1A3—F3則顯示了酸棗單花開放不同時期的柱頭發育狀況。蕾裂期柱頭上的乳突細胞呈現貓耳狀（圖1A3），隨著開花過程的進行，乳突細胞不斷發育;至萎蔫期，柱頭上的乳突細胞已經明顯皺縮。可知酸棗花在初開期以后都有接收花粉的能力。

2.2 花粉活力與柱頭可授性檢測結果

酸棗的花粉活力總體呈現先微微降低后升高再降低的趨勢，在盛開期時達到最高。部分花朵在蕾裂期就具有微弱的可授性，隨著開花進程的進行逐漸變強。柱頭在初開期和盛開期的可授性最強，而萎蔫期的柱頭可授性強度低（見表1）。

2.3 雜交指數估算與繁育系統檢測結果

參照Dafni（1992）建議的標準，酸棗花朵直徑<6 mm，記為2;花藥在蕾期開裂[6]，根據酸棗柱頭可授性檢測結果，柱頭在蕾裂期與初開期之間開始具有可授性，雄蕊先熟記為1;酸棗花的柱頭與花藥的空間位置分離，記為1，故雜交指數為4，因此酸棗的繁育系統為部分自交親和、異交，需要傳粉者。綜合套袋實驗（表2所示），去雄后套袋，均無坐果，說明不存在無融合生殖現象，去雄之后不套袋的結實率都要高于不去雄套袋的，說明有無傳粉者對酸棗的著果率起到了一定的影響，這與前人套袋試驗結果相同[4]。

2.4 訪花者活動觀測結果

2.4.1 訪花者種類及其行為

如圖2所示，酸棗的訪花者主要有膜翅目、雙翅目、鞘翅目的昆蟲，在調查期間，初開期與盛開期的訪花者種類最多，分別是7種和8種。盛開期的蜜腺孔已經張開，開始分泌花蜜以吸引訪花者，隨著開花進程的進行，蜜汁積累量逐漸增多，對訪花者的吸引力也越來越大;萎蔫期，蜜腺孔基本關閉，停止分泌蜜汁，依靠先前積累在花盤表面的花蜜，對訪花者的吸引力顯著降低。

2.4.2 訪花者活動規律

如圖1所示，訪花者一天之中訪花頻率的高峰出現在10：00—11：00與15：00—17：00期間，這2個時期的溫度在一天之中也相對適中;11：00之后，溫度逐漸升高，訪花頻率開始下降;13：00—14：00開始陰天，這個時段的訪花頻率下降得十分明顯;15：00以后天氣開始放晴，訪花者頻率也呈現上升趨勢;隨著黃昏將近，訪花頻率下降。

3 結論與討論

植物的有性生殖中，花的生物學特性與其傳粉機制相適應，有活力的花粉、有效的傳媒和有可授性的柱頭是有效傳粉的前提。研究結果表明，酸棗的蜜腺、柱頭與訪花者活動有很強的相關性，昆蟲的訪花頻率與花部特征有關，清晨是昆蟲訪花頻率最高的時期，原因是花朵一夜產蜜，吸引大量的訪花昆蟲[6]。初開期的花朵已經表現出較強的柱頭可授性，蜜腺掃描電鏡結果表明，這一時期的蜜腺孔也處于張開狀態，而訪花昆蟲的種類在這一時期達到最大，均是為了保證酸棗有性生殖的高效表達。

參考文獻：

[1] 中國科學院中國植物志編委會.中國植物志第48（1）卷[M].北京：科學出版社，1982：135.

[2] 李桂蘭.野生植物：酸棗[J].北方園藝，1991（Z2）：43.

[3] 周成明，張成文.80種常用中草藥栽培 提取 營銷[M].北京：中國農業出版社，2015：105-120.

[4] 王永惠，周吉柱，劉孟軍，等.酸棗開花結果習性觀察[J].落葉果樹，1989（3）：1-4.

[5] Dafni A.Pollination Ecology[M].New York：Oxford University Press，1992：1-89.

[6] 王峰.酸棗繁殖生態學特性的初步研究[D].濟南：山東大學，2020.

（責任編輯：趙中正）