凹葉厚樸繁育系統(tǒng)研究及其瀕危的生殖生物學(xué)原因分析.pdf

1、凹葉厚樸(Magnolia officinalis subsp. biloba)屬木蘭科(Magnoliaceae)木蘭屬(Magnolia)，是國(guó)家二級(jí)瀕危保護(hù)植物，主要分布在陜西、甘肅、四川、貴州、湖北、湖南、廣西等省的部分區(qū)域。本研究以凹葉厚樸為研究對(duì)象，對(duì)其開(kāi)花性狀及香氣特征、繁育系統(tǒng)、受精前障礙以及果實(shí)、種子的形態(tài)變異進(jìn)行了初步研究，在此基礎(chǔ)上分析其致瀕原因，提出其保護(hù)措施，旨在為野生凹葉厚樸的保護(hù)提供科學(xué)的理論依據(jù)，豐富瀕危

2、植物保護(hù)生物學(xué)理論，為研究其他瀕危植物瀕危機(jī)制建立新思路。研究結(jié)果表明：
　　(1)凹葉厚樸花部綜合特征：兩性花，花大且單生枝頂，花被片9~12，肉質(zhì)，長(zhǎng)圓狀倒卵形，外輪3枚花被片淡綠至淡紫色，內(nèi)兩輪花被片白色，雌雄異位，雄蕊數(shù)量多在90枚以上，合生雌蕊螺旋狀排列，有乳突狀的一面可接受花粉。
　　(2)凹葉厚樸單花和種群開(kāi)花特點(diǎn)：?jiǎn)位ɑㄆ谝话?~5d，其單花開(kāi)花進(jìn)程根據(jù)形態(tài)和散粉時(shí)間可分為4個(gè)時(shí)期：即蕾期、初開(kāi)期、盛開(kāi)期、凋

3、零期；凹葉厚樸種群開(kāi)花物候特點(diǎn)：無(wú)開(kāi)花高峰期，屬于持續(xù)開(kāi)花類(lèi)型，種群于4~5月開(kāi)花，一般開(kāi)花歷時(shí)30d左右，單株平均開(kāi)花數(shù)量為171.4~188.8朵，平均開(kāi)花振幅為5~7朵/株天，開(kāi)花同步性指數(shù)為0.839，不同種群因地點(diǎn)、年份等不同導(dǎo)致以上結(jié)果有所差異。
　　(3)凹葉厚樸花的香氣成分及特征：野生種和栽培種花苞中的香氣成分種類(lèi)及相對(duì)含量差異顯著，萜烯類(lèi)是兩種凹葉厚樸最重要的香氣化合物，莰烯、羅勒烯異構(gòu)體混合物、石竹烯、芳樟醇是

4、野生種和栽培種中共有的相對(duì)含量較高的香氣成分；野生凹葉厚樸不同花期雌雄蕊和花瓣中的香氣成分種類(lèi)和相對(duì)含量有顯著差異，其香氣成分可劃分為萜烯類(lèi)、醇類(lèi)、芳香烴類(lèi)、醚類(lèi)、醛酮類(lèi)、酯類(lèi)、烷烴類(lèi)和含氮類(lèi)8類(lèi)，其中萜烯類(lèi)是主要組成成分，另外，根據(jù)感官分析與GC-MS分析結(jié)果綜合判斷，花瓣是香氣釋放的主要部位，而雌雄蕊則在香氣釋放過(guò)程中起輔助作用。
　　(4)凹葉厚樸繁育系統(tǒng)：繁育類(lèi)型為異交，傳粉過(guò)程需要授粉者。其雜交指數(shù)(OCI)值為4，花粉

5、-胚珠比(P/O)為5728.86，人工控制授粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不處理套袋結(jié)實(shí)率為0，異株異花授粉可明顯提高坐果率和單果出種百分率，兩者相對(duì)自然狀況分別提高14.25％和43.66%，雜交指數(shù)(OCI)、花粉-胚珠比(P/O)結(jié)合人工授粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果可確定，凹葉厚樸為異交繁育類(lèi)型；
　　(5)凹葉厚樸花粉柱頭活力：花粉活力較高，柱頭可授性強(qiáng)，但花粉高活力期與柱頭可授性強(qiáng)的時(shí)期只有5-6h的重疊?；ǚ凵⒎郛?dāng)天活力最高，平均可達(dá)94%，從散粉

6、開(kāi)始至第六天一直有活性。柱頭在蕾期開(kāi)始可授性強(qiáng)，但散粉后，可授性顯著下降，因此，花粉與柱頭同時(shí)具有高活力的時(shí)間短；
　　(6)凹葉厚樸花粉受精前障礙：自由授粉條件下每個(gè)柱頭上黏附的花粉少，自花授粉后黏附在柱頭上的花粉均不能萌發(fā)，同株異花授粉后黏附在柱頭上的花粉可以萌發(fā)，但時(shí)間推遲，且4h后多數(shù)花粉管停止伸長(zhǎng)，花粉管伸長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)末端膨大、生長(zhǎng)扭曲等現(xiàn)象，花粉管生長(zhǎng)過(guò)程中還伴隨著一系列的胼胝質(zhì)反應(yīng)，在柱頭上與花粉管的接觸處和乳突細(xì)胞

7、表面都可以觀察到胼胝質(zhì)。；
　　(7)凹葉厚樸種實(shí)性狀變異：野生狀態(tài)下的凹葉厚樸結(jié)實(shí)數(shù)量較少，種實(shí)特征在不同種群間差異顯著，其變異主要來(lái)源于單株間及單株內(nèi)，與種子相比，果實(shí)性狀更容易受環(huán)境的影響，果實(shí)性狀受郁閉度、土壤養(yǎng)分、方位及冠層影響較大，種子性狀受海拔、方位及冠層影響較大。
　　綜上所述，導(dǎo)致凹葉厚樸瀕危的主要原因如下：雌雄異熟和異位、單株日開(kāi)花量少等引起的傳粉過(guò)程受阻；自花授粉和同株異花授粉引起花粉管生長(zhǎng)出現(xiàn)障礙；野