三叶木通开花生物学研究初报毕业作品.docx

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三叶木通开花生物学研究初报毕业作品

BIYESHEJI

（20届）

三叶木通开花生物学研究初报

所在学院

专业班级生物科学

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

目录I

三叶木通开花生物学研究初报II

摘要II

关键词II

AbstractII

KeywordsIII

1．前言1

1.1三叶木通的开发利用现状1

1.2研究目的与意义1

2．材料与方法2

2.1材料2

2.2方法2

2.3数据分析3

3.实验结果3

3.1开花动态、散粉特性3

3.2花粉活力及密度检测结果4

3.3柱头分泌粘液情况4

3.4柱头可授性检测结果5

4.讨论6

参考文献：

8

致谢12

三叶木通开花生物学研究初报

摘要：

以三叶木通为试材，观察其开花动态、散粉规律；用TTC法测定三叶木通花粉的活力和寿命；采用联苯胺—过氧化氢法测定柱头的可授期，初步研究三叶木通有性繁殖系统的活性机制。

结果表明：

（1）三叶木通的花粉寿命一般为5d，花粉活力及花粉量在散粉后的4h即达到峰值，然后逐渐下降至失去活力。

（2）三叶木通的单朵花期一般为7d;单株花期为11天左右；开花1d后即可分泌粘液，在花后第4d时，粘液分泌量达到最大值；柱头在开花后2～7天内均具有可授性，在第4d时具最强可授性。

（3）三叶木通的开花日期较花粉散粉日期早3-4d，使得柱头的强可授期与花粉具有高活力的时间基本吻合，说明其初步适应了传粉机制。

关键词：

三叶木通；柱头；柱头可授性；花粉；花粉活力。

ThePreliminaryStudyofAkebiaFloweringBiology

CollegeofEnvironmentalandLifeScience,KailiUniversity

Abstract:

Astestmaterials,Akebiaisobservedthefloweringdynamics,sheddinglaw;TTCmethodforthedeterminationoftheAkebiapollenvitalityandlife;benzidine-hydrogenperoxidedeterminationofstigmamaygrantperiod,preliminarystudyAkebiaactivemechanismsofsexualreproductionsystem.Theresultsshowthat:

（1）Akebiapollenlifegenerally5d,pollenviabilityandtheamountofpollensheddingafter4hpeak,andthengraduallydecreasedtoloseitsvitality.

（2）singleflowerfloweringAkebiageneral7d;plantfloweringperiodisabout11days;mucussecretionafterflowering1d,themucussecretionreachedamaximumafterflowering4d;stigmaafterflowering7dayscanbegranted,withthestrongestgranted4d.（3）theAkebiafloweringdatethemorepollensheddingdateasearlyas3-4dmakesthestrongstigmamaygrantpollenwithhighdynamicagreement,itsinitialadaptedtopollinationmechanism.

Keywords:

Akebiatrifoliate；stigma；stigmareceptivity；pollen；pollenviability

1．前言

1.1三叶木通的开发利用现状

三叶木通（Akebiatrifoliate（Thunb.）Koidz.）别名：

八月瓜、八月炸，属木通科（Lardizabalaceae），木通属（AkebiaDecne.）。

多年生落叶木质，藤本，野生攀援植物[1]。

叶为三出复叶；小叶卵圆形，长宽变化很大，顶端钝圆、微凹或具短尖，边缘浅裂或呈波状。

花单性紫色，雌雄同株或同序。

花期4月中旬。

果实肉质浆果状，长卵形，成熟后深紫色，沿腹缝线开裂，现出白瓤，9月中旬成熟。

主要分布在我国长江流域大部分地区[1-3]。

其藤茎为中药木通，果实为中药蓣知子，具有治喉痹、理咽喉妨塞不通、疏肝理气、活血止痛、除烦利尿、抗菌消炎、抗癌抗菌功效等[4,5]。

目前，国内外对三叶木通的研究主要集中在种质资源分析、化学成分测定、开发利用和形态性状研究等方面[3-9]。

例如：

方元平、谢碧霞、武曙红等对三叶木通资源的开发利用进行了研究，尤其是武曙红对黔东南州三叶木通资源的深入研究，对黔东南州木通资源的开发提供了指导依据[1]。

张铮、高黎明、刘伦沛等对其化学成分进行了相关检测[2-4]；同样，国外的研究者也对三叶木通的化学成分研究表现出浓厚的兴趣，如YoshihiroM,etal等对木通中三萜的成分含量进行了研究测定[8]。

1.2研究目的与意义

贵州省黔东南地区的三叶木通资源较为丰富[1]，花粉与柱头的活性是三叶木通繁殖机制的关键。

.而有关三叶木通柱头可授性和花粉活力的研究尚未见报道。

植物的传粉过程始于花药开裂和成熟，花粉的散出，携带着雄配子或其前体的花粉粒，必须在具有活力时到达适宜的接受柱头，才能保证受精过程的顺利进行[10]。

因此，开展植物柱头可授性变化规律和花粉活力的研究，对生产栽培中花期管理，及提高植物育种的效率有着重要的实际意义。

本研究通过对三叶木通开花动态、散粉规律，柱头和花粉在开花散粉后不同时间内的情况进行细致观察和实验分析，并统计其在自然状态下的坐果率情况，初步总结了三叶木通有性繁殖系统的活性机制，为今后开展三叶木通生产栽培和育种工作提供基础资料。

2．材料与方法

2.1材料

本研究室外试验在凯里学院环境与生命科学学院三叶木通种植实验基地进行；室内试验在凯里学院环境与生命科学学院实验室内完成。

以栽培三年的三叶木通为试验材料，处于半自然状态下，能够反映种植地自然状态下三叶木通有性生殖系统的活性机制。

2.2方法

2.2.1开花动态、散粉特性

参照关文玲等对蝴蝶花开花动态的观察方法，记录三叶木通群体花期及开花动态[11]。

于花蕾期选取20株，每株标记10朵花，记录各株开花情况。

具体操作为：

从初花期开始，每天在早晨7:

00，中午12：

00，下午6:

00利用放大镜对三叶木通的花进行观察。

记录其开花时间，单朵花期、单株花期，群花花期，散粉时间以及散粉特性。

2.2.2花粉活力及花粉密度的测定

在三叶木通植株散粉期时，进行花粉的采集并带回实验室。

将花粉均匀地分配到有标记的载玻片上。

然后用TTC（2,3,5—triphenyltetrazoliumchloride）法测定花粉的活力和寿命[12].具体操作：

在撒有花粉的载玻片上滴加1～2滴TTC溶液。

盖上盖玻片，放置在35℃恒温箱中15分钟，然后将载玻片置于显微镜下观察并统计盖片中央部位3～5个视野中全部花粉量以及红色花粉所占比例。

凡被染成红色的花粉，说明其活力强；淡红次之；未染色或无变化的花粉则不具活力[12]。

2.2.3柱头黏液分泌情况

在初花期，对200朵三叶木通花进行挂牌标记。

每天中午采集标记好的20朵花的柱头带回实验室。

借助解剖镜观察不同时期柱头的粘液分泌情况和柱头的颜色变化，并做好记录。

观测10组。

（同下2.2.4）

2.2.4柱头可授性检测

用联苯胺—过氧化氢法测定柱头的可授性[13]。

即：

将每天中午采集开花后不同天数的柱头，浸入含有联苯胺—过氧化氢反应液（1%联苯胺：

3%过氧化氢：

蒸馏水=4：

11：

22，体积比）的双凹载玻片凹陷处。

用4×10双目显微镜观察柱头反应的情况。

若柱头迅速变蓝并伴有大量气泡产生，表明其具有强可授性；柱头变蓝并产生气泡，说明其具较强可授性；柱头呈蓝色且伴有少量气泡，表明其具有可授性；若柱头无变化，则说明柱头无可授性[13-14]。

2.3数据分析

花粉活力测定所得数据运用Excel软件进行数据的录入和计算，运用SPSS11.5（SPSSInc.Chicago,IL,USA）软件进行统计分析。

3.实验结果

3.1开花动态、散粉特性

通过对三叶木通花期的细致观察，其为总状花序，腋生；同一花序下，一般有2-3个花；花瓣多数为3，极少数为4；花初期，花瓣未完全绽放时为粉色；随后，完全绽放，变为紫色，此时，柱头完全外露；花凋零期，为深紫色，花瓣多数掉落。

三叶木通的单朵花期为7天左右；单株花期为13天左右，且在晴天时的单株花期较阴天时的花期短；群花花期为25天左右。

柱头多为4-6个，少数为7-8个（表1）

表1.三叶木通具有不同花柱数花朵数比率差异

Table1.AkebiaStigmaStatistics

项目/Items

花柱数/Numberofstyle

23456789

实际花朵数/33513217312756186

Numberofflower

比率（%）0.556.3624.0031.4523.0910.183.271.10

Rate（%）

三叶木通的花粉散粉日期较开花日期晚3-4d；三叶木通的花药初期饱满，呈现淡红色，花药纵裂，随后散粉，呈现出紫色，花粉量很大，但随后时间推移，花粉量渐少，且花药萎缩干燥变黑（图1）。

在天气晴朗时，花药多数才会纵裂散粉，花粉暴露出药室腔，呈现粉末小粒状。

而在阴天亦或下雨时，花药散粉散粉不明显，甚至不散粉。

在花药散粉时，花已完全开放，柱头外露，柱头粘液明显，属于湿性柱头，花粉大量附着于其上；但在下雨时，柱头上的花粉量不明显。

在花期时，能够观察到蝇类、蜂类在花朵上，而在花凋零期，柱头变黑，在部分柱头上黏着死亡的蝇类，由此看出，柱头的粘液量非常大，且对花粉的黏着力也很大。

3.2花粉活力及密度检测结果

根据离体花粉活力的测定结果（见表2）可知：

散粉4h后的花粉染色率（60.63%）显著高于其他不同时期的花粉染色率，说明三叶木通植株的花粉在散粉4h后具最强活力。

8h以内的花粉量较高，以后逐渐较少。

花粉活力与花粉量呈现出比例关系增减。

表2.三叶木通花粉活力测定结果表

Table3.DeterminationResultsTableofAkebiaPollenVitality

散粉后时间（Time

AfterSheddingpollens）

花粉活力（%）花粉密度

（Pollenviability）（Pollendensity）[grain/visualfiled]

1h42.22103.12

2h52.11111.67

4h60.63113.28

8h43.83107.07

16h39.4494.16

1d36.2187.57

2d30.6372.34

3d22.3561.69

4d11.1040.33

5d1.6622.46

3.3柱头分泌粘液情况

表3木通柱头分泌粘液及可授性的检测结果

Table4TestformucussecretionandreceptivityofstigmaofAkebiatrifoliate

开花后日期（天）/Dateafterblooming分泌粘液/Mucus可授性/Receptivity

0d﹣-

1d﹣（+）﹣（+）

2d++

3d++++

4d+++（+）++++

5d++++++

6d++（+）++

7d-（+）-

8d﹣﹣（+）

注：

﹣：

示柱头未分泌粘液或不具可授性；+：

示柱头分泌粘液或具可授性；++：

示柱头分泌较多粘液或具较强可授性；+++：

示柱头分泌大量粘液或具强可授性；++++：

示柱头具最强可授性；（+）：

示不同个体的柱头分泌粘液情况或可授性有所差异。

Note：

﹣：

meansstigamashavenosecretmucusornostigamareceptivity；+:

meansstigamassecretedmucusorhavereceptivity；++:

meansstigamassecretedmoremucusorhavehighreceptivity；+++:

meansstigamassecretedthemostmucusorhavehigherreceptivity；++++:

meansstigamahavethehighestreceptivity；（+）:

meanssomestigamassecretedmucusorreceptivity,somedidnot（haveindividualdifference）.

表3表明，三叶木通植株在开花不足1d时间内，柱头不分泌粘液且呈现绿色；由于植株的柱头存在个体差异，有的柱头在开花1d后即可分泌粘液，柱头部分呈现出紫色；此后粘液量的分泌逐渐增多，花后第4d时，分泌的粘液量达到最多，柱头颜色由紫色渐变为紫褐色；第6天以后分泌量急剧减少，在第8d时，柱头变黑变干。

3.4柱头可授性检测结果

由表3可看出：

三叶木通植株在开花后的第4d时具有最强可授性；在开花后的第2d已具可授性且呈现出逐渐增强的趋势；花后第6d，由于柱头的萎缩，可授性急剧减弱，直至第8d，柱头萎缩变干，丧失活力，已不再具可授性。

柱头可授性测定的实验效果见图2。

结合三叶木通开花动态、花粉活力和其柱头可授性的测定结果，表明三叶木通的开花日期较花粉散粉日期早3-4d，使得柱头的强可授期与花粉具有高活力的时间基本吻合，雌雄性器官的活力具有一定的同步性，说明这有利于自然授粉结果。

4.讨论

植物柱头的可授期是花朵成熟过程中的一个重要时期，它在很大程度上影响着自花传粉效率、开花后不同阶段的传粉效率、各种传粉者的相对重要性、雄性和雌性功能之间的相互干扰、不同基因型的花粉之间的竞争以及配子体选择的机会等等[15]。

不同植株的柱头可授期所持续的时间从几小时到十几天不等，如锦带花的柱头在开花后3h具较强可授性，可持续2～3d[16]。

野生芍药柱头的可授性从开花第1d一直持续到第5d，柱头的最佳可授期在开花后4h左右[17]。

膏桐柱头可授期长达5～8d且集中在花期的第3～5d[18]。

对于三叶木通而言，柱头在开花后2d就具有了可授性，最强可授期集中于第4～5d,且可授期持续5～6d。

三叶木通的可授性具有上述特点，一方面是由自身繁育因素所决定的，即与柱头的过氧化物酶的活性密切相关。

过氧化物酶随着开花时间的推进，其活性增强，在最适条件下，达到峰值，之后随时间的延迟，其活性减弱。

另一方面，柱头的可授性与其形态特征之间存在密切联系，即三叶木通的柱头只有在柱头呈现出紫色，二裂之后才具可授性。

此外，植物柱头的可授期的长短，也会因天气等环境因素而异[19].实验研究发现：

阴雨天气会使得三叶木通的花期延长，进而也使得柱头的有效可授期相对延长。

因此，关于三叶木通植株的杂交或人工授粉实验,选取开花后第4～5d、呈现紫色且分泌物较多的柱头作为试材，有助于提高有性繁殖试验的成功率。

植物花粉活力保持时间的长短，一方面是由遗传因素所决定；另一方面，也会受到环境因素的影响[20]。

如茄的花粉在夏季只能存活1d，在冬季则能维持3d；海枣的花粉活力能够维持1年之久，是植物花粉中寿命最长的[21]。

刺五加的长花丝植株的花粉比中花丝植株高，花粉的活力及其下降快慢随环境的不同而有所差异[22]。

本试验研究中，三叶木通的花药由未成熟到衰败，其颜色经历浅紫色、紫褐色、黑色；成熟花药外向开裂，花粉随之散出（见图1）。

花粉活力的测定结果表明：

散粉后的2～8h内，花粉活力达50%左右，又考虑天气等环境因素，因此，选择1d以内的花粉可作为高活力材料进行试验，可相对提高成功率。

这点结论为今后人工授粉工作中选取高活力花粉提供了理论依据。

研究发现：

三叶木通植株雌雄异熟，整个花药开裂散粉期内均有开放的雌花，同时，其花粉活力最高时期基本是其柱头的强可授期。

这可看作三叶木通保障生殖成功时在生殖特征上形成的一种进化适应对策。

利用这一特点，今后可直接采集植株开花后4d左右的花粉进行人工授粉，为三叶木通的杂交育种和引种栽培提供技术保证。

此外，通过对三叶木通雌花及柱头性状的进一步研究发现：

（1）雌花形状的突变会导致多个雌花长在同一花托上，与标准雌花形成显著差异见（见图1）；

（2）三叶木通的柱头以5个为主，但仍鲜有7～9个（见表1）,且有这些特殊数目柱头的雌花多数长在同一植株上。

因此，可通过进一步的引种栽培研究，以确定上述突变性状与坐果率的关系，为三叶木通坐果率的科学试验提供基础材料。

三叶木通开花植株的比例约为30%～70%，但坐果率较低，仅为10%左右[23]。

这可能与三叶木通受精后胚胎的发育有着紧密联系，但仍有待进一步地深入研究。

参考文献：

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图1.三叶木通雌花及花药不同时期的散粉图

Figure1.FemaleflowerandanthersofAkebiapowderindifferentperiods

注：

“A”表示正常雌花；“B”“C”均表示突变雌花；“D”表示花药未出粉；“E”表示花药部分出粉；“F”表示花药已完全出粉。

Note:

"A"representsanormalfemaleflower;"B""C"expressesmutantfemaleflower;"D"indicatestheanthersnotapowder;"E"indicatesantherpartofthepowder;"F"indicatesantherhascompletelyflour

图2.木通柱头可授性的检测效果图片

Figure2.TheDetectionResultsPicturesofAkebiaReceptivity

注：

“A”～“I”依次分别代表三叶木通开花后0～8天的柱头检测效果图

Note:

"A"~"I"representinturnthedetectionresultspicturesofAkebiareceptivityafter0～8days.

致谢

在这篇论文的完成过程中，得到许多老师和同学大力的帮助和指导，在此深表感谢！

首先，我要感谢的是我的指导老师，杨老师。

在整个过程中他给了我很大的帮助，从选题到进行试验，到最后的数据处理和论文写作，杨老师都给出了很细心的指导。

在论文题目制定时，他首先肯定了我自己所选择的方向，给了我很多相关资料，让我自己思考，同时也帮我分析，使我最后选择三叶木通开花生物学研究初报这个具体目标，让我在写作时有了具体方向。

在写作过程中，也得到了杨老师大力的帮助，正式由于杨老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业论文。

此外，还要感谢柏、田等同学，在论文实验过程中所给予我的帮助。

再次感谢所有直接或间接帮助支持过我的每一个人，谢谢大家！