全 文 ：第 35卷 第 5期 生 态 科 学 35(5): 3842
2016 年 9 月 Ecological Science Sep. 2016
收稿日期: 2015-07-06; 修订日期: 2015-07-24
基金项目: 国家自然科学基金(31360173); 有害生物控制与资源利用国家重点实验室 2015 开放课题(SKLBC15KF06)
作者简介: 张晓楠(1988—), 女, 河南人孟州市人, 在读硕士研究生, 主要从事植物生态学研究, E-mail: 806077402@qq.com
*通信作者: 张颖, 女, 博士, 教授, 主要从事濒危红树植物研究, E-mail: zhangyingred@yahoo.com
张晓楠, 钟才荣, 严廷良, 等. 人工辅助授粉探寻濒危红树植物红榄李种质资源挽救途径[J]. 生态科学, 2016, 35(5): 3842.
ZHANG Xiaonan, ZHONG Cairong, YAN Tingliang, et al. The germplasm resource rescue of endangered mangrove (Lumnitzera
littorea (Jack.) Voigt) by artificial pollination[J]. Ecological Science, 2016, 35(5): 3842.
人工辅助授粉探寻濒危红树植物红榄李种质资源挽
救途径
张晓楠 1, 钟才荣 2, 严廷良 3, 张颖 1,*
1. 海南师范大学生命科学学院, 海口 571158
2. 海南东寨港国家级自然保护区管理局, 海口 571129
3. 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 海口 571158
【摘要】 为了探索濒危红树植物红榄李(Lumnitzera littorea (Jack.) Voigt)种质资源挽救途径, 以三亚铁炉港红榄李为授
粉材料, 采集三亚铁炉港和陵水新村港红榄李花粉进行人工辅助异花授粉试验, 结合野外观察和种子萌发实验进行验
证。结果表明: 三亚铁炉港红榄李的花期较长, 从花芽开始膨大到落花期末, 最短 60 天, 最长可持续 140 天, 且开花
不整齐; 用培养基法对三亚铁炉港和陵水新村港红榄李的花粉生活力进行检测, 均不超过 10%; 人工辅助异花授粉后
种子的萌发率有显著提高(自然授粉种子萌发率为 0.2‰), 但最高也只能达到 5.6‰。实验室萌发种子能够长成幼苗, 且
野外林下发现一株红榄李幼苗, 这说明通过人工辅助异花授粉对提高红榄李种子繁育能力有一定的积极作用。
关键词：红榄李; 濒危红树; 人工辅助授粉; 种质资源挽救
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.05.006 中图分类号：S722.3 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2016)05-038-05
The germplasm resource rescue of endangered mangrove (Lumnitzera littorea
(Jack.) Voigt) by artificial pollination
ZHANG Xiaonan1, ZHONG Cairong2, YAN Tingliang3, ZHANG Ying1,*
1. College of Life Science, Hainan Normal University, Haikou 571158, China
2. Hainan Dongzhaigang National Nature Reserve Administration Bureau, Haikou 571129, China
3. Institute of Environment and Plant Protection, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571737, China
Abstract: The artificial pollination technique was used for the germplasm resource rescue of Lumnitzera littorea (Jack.) Voigt
population in Sanya Tielu Bay. The heterogenitic pollens came from the two separate populations in SanYa TieLu Bay and
Lingshui Xinchun Bay. From the results of the field observation and the seed germination experiment, the physiological and
ecological phenomena of L. littorea can be found as follows. The florescence was long and unstable of L. littorea in Sanya Tielu
Bay. The flowering time from 60 to 140 days began from the expanding of the flower bud to the end of the fading date. The
pollen germination rates of the two populations were both lower than 10% tested by the solid medium method. Under the
situation of natural pollination, the seed germination rate was 0.2‰, however, it was improved obviously (5.6‰) by the
artificial pollination. Furthermore, the germinated seeds in laboratory could grow into the seedlings. After two years, work of
artificial pollination, one seedling could be found in the natural environment. So it can be a positive effect for the seed
germination of L. littorea by the methods of artificial heterogenetic pollination.
Key words: Lumnitzera littorea (Jack.) Voigt; endanger mangrove; artificial pollination; germplasm resources rescue
5 期 张晓楠, 等. 人工辅助授粉探寻濒危红树植物红榄李种质资源挽救途径 39
1 引言
珍惜濒危植物种群大小的下降及隔离程度的增
加影响着种群的适合度与生存力, 高度的隔离不利
于吸引传粉者, 导致授粉和结实质量下降[1], 且易造
成因同株异花授粉而引起的种子的大量败育, 而长
期的生殖失败必然会把种群带到衰退的境地[2]。对凹
叶厚朴(Magnolia officinalis sub sp. biloba)、金花茶
(Camellia nitidissima)、长柄双花木(Disanthuscercidifolius
var. longipes)、掌叶木(Handeliodendron bodinieri) 和
瑶山苣苔(Dayaoshaniacotini folia)等珍稀濒危植物
的研究结果表明, 开花物候与繁育系统的研究是挽
救濒危植物种质资源至关重要的内容[2–6]。珍惜濒危
红树植物红榄李(Lumnitzeralittorea (Jack.) Voigt)使
君子科(Combretaceae)榄李属(Lumnitzera)红树植物,
在我国仅见于海南岛海岸边的少数残存分布(海南
三亚铁炉港 (1815N, 10942E) 和陵水新村(1823N,
11000E)), 为国家二级保护植物, 亦为《国际湿地
公约》濒危物种[7–8]。由于自然生长于易受人为干扰
的高潮带滩涂, 红榄李在全世界的分布情况不容乐
观[9]。上世纪 80 年代海南东寨港国家级自然保护区
有引种, 但死于 2008 年春季的寒潮[10–11]。现场调查
表明, 红榄李在我国由 2006 年的 359 株[7], 到 2007
年的不足 60 株[12], 2010 年 47 株[11], 2012 年 20 株[8]。
至今仅剩 14 株(其中三亚铁炉港 9 株, 陵水大墩村 5
株)。从 2001 年至 2007 年, 连续 6 年的野外调查均
没有在野外发现小苗[12]。红榄李种子有严重败育现
象, 通过播种、枝条扦插、空中压条、组织培养等
多种手段均未能得幼苗[8], 可见挽救濒危物种红榄
李的艰巨性和复杂性。若不采取有效措施, 红榄李
将成为我国最先灭绝的真红树植物。为了探索红榄
李种质资源挽救途径, 本文以三亚铁炉港红榄李为
材料, 进行人工辅助异花授粉和自花授粉的比较试
验, 将所得种子进行种子萌发实验, 探讨从人工辅
助授粉提高种子萌发率的途径来抢救红榄李种质
资源。
2 材料与方法
2.1 开花物候观察
三亚铁炉港红榄李均为乔木, 平均株高 6 m, 最
高可达 8.6 m; 平均胸径 31 cm, 最大 42 cm[13]。对 9
株红榄李进行编号, 参照陈利洪[13]的物侯期观察内
容及标准略作调整(图 1)。花蕾期(全树 25%左右的
花芽开始膨大), 初花期(全树 5%的花朵开放), 盛花
期(全树 25%的花朵开放为盛花始期, 全树 50%的花
朵开放为盛花期, 全树 75%的花朵开放为盛花末期)
和落花期(全树 10%的花朵花瓣脱落为落花始期, 全
树 95%的花朵花瓣脱落为落花终期)。
2.2 花粉生活力测定
在初花期到盛花期, 从三亚铁炉港、陵水新村
和泰国卡农地区(0913N, 9951E)采集花瓣未张开
的花蕾, 用固体培养基法[8]测定花粉生活力。
2.3 授粉实验
2.3.1 自然授粉
初花期, 在 9 棵试验树上选取花数量多的枝条
挂牌, 每株选取 10 个枝条, 标明日期。定期观察果
实成熟情况。在果实落地之前采收, 每个枝条采集
100 粒发育饱满无病虫害的果实用于发芽实验。
2.3.2 人工辅助异花授粉
试验于 2013 和 2014 年的 3 月 10 日－3 月 27
日, 4 月 20 日－4 月 27 日和 5 月 10 日－5 月 17 日
进行。授粉时间为上午 9: 00 至 11: 00, 授粉对象为
三亚铁炉港开花植株。设人工辅助异花授粉(花粉来
图 1 红榄李开花过程(a 花蕾期; b 初花期; c 盛花期; d 落
花期)
Fig. 1 Flowering process of Lumnitzera littorea (a: Flower
bud; b: Initial blooming; c: Full blooming; d: Blossom
falling)
40 生 态 科 学 35 卷
源: 三亚铁炉港和陵水新村港), 以没有人工辅助授
粉的花为对照(CK), 且对授粉后的花进行套带。
在初花期到盛花期(铁炉港避开自然授粉挂牌
枝条), 从三亚铁炉港和陵水新村采集花瓣未张开的
花蕾, 取下花药阴干后, 将花粉收集于小干燥瓶内,
置 4 ℃冰箱中保存备用。授粉采用人工点授法。有
效授粉期选择在开花当天至第 7 天。每个处理选择
授粉枝条 10 个枝条, 标明日期, 去掉人工辅助授粉
完成后的新长出的花蕾。果实收集方法和数量同自
然授粉。
2.4 种子萌发实验
将所采集的红榄李果实平铺于沙土上置于底部
有 10 个渗水孔的方形培养盒(10 cm×15 cm)中, 表
面覆盖一层薄沙土。模拟潮汐淹水, 每天浇水 2 次海
水(盐度 17.3‰), 浇水量以盆底渗水为准。置于有一
层遮阳网的温室中, 发芽实验期间温度控制在 26
℃至 33 ℃之间。当种皮裂开并可见胚轴发育时, 将
发芽种子移至 1/3 椰糠+1/3 沙+1/3 花园土的培养土
中, 置于光照培养箱(28 ℃, 12 h 光照)内育苗, 并统
计种子萌发率。
3 结果与分析
3.1 开花物侯
2014 年 1 月－8 月对三亚铁炉港 9 株红榄李的
开花物候期进行了观察。结果表明, 红榄李的花期
较长, 从花芽开始膨大到落花期末, 最短 60 天, 最
长可持续 140 天。9 个植株开花不整齐, 分三个批次
开花, 1 月底 1 株, 3 月初 4 株, 其余 4 株在 3 月下旬
开花。2007 年铁炉港 22%的红榄李植株存在双花期
现象[13], 但 2013[8]和 2014 连续两年的调查, 该地的
红榄李已无双花期现象。许多濒危植物在强大的选
择压力下, 形成了“大量、集中开放”的开花模式, 以
吸引到更多的传粉者, 从而实现生殖的成功[3, 14]。三
亚红榄李种群的这种花期变化是否是有限植株群体
对环境变化而进行的适应, 有待进一步的观察。
3.2 花粉生活力
对三个居群的红榄李的花粉生活力用培养基法
进行测定(图 2)。结果表明: 我国两个地点红榄李的
花粉生活力均不超过 10%, 这一结果与项目组前期
结果相同[8]。而来源于泰国卡农的红榄李的花粉生
活力可高达 40.2%(图 3), 可见位于泰国的红榄李能
表 1 三亚铁炉港红榄李不同单株开花物侯期观察(月－日)
Tab. 1 Comparison of different individual phenophase of Lumnitzera littorea (month/ day)
单株编号 花蕾期 初花期 盛花期 落花期
1 1—20 至 1—31 2—1 至 2—10 2—10 至 2—28 3—1 至 3—20
2 3—3 至 3—25 3—26 至 4—29 4—30 至 5—28 5—29 至 7—3
3 3—4 至 3—28 3—29 至 5—3 5—4 至 5—26 5—27 至 7—1
4 3—6 至 3—25 3—26 至 4—27 4—28 至 6—5 6—6 至 7—20
5 3—8 至 4—1 4—2 至 5—6 5—7 至 6—1 6—2 至 7—13
6 3—17 至 4—10 4—11 至 4—30 5—1 至 6—2 6—3 至 7—20
7 3—20 至 4—10 4—11 至 5—4 5—5 至 6—1 6—2 至 7—15
8 3—21 至 4—13 4—12 至 5—15 5—16 至 6—8 6—9 至 7—18
9 3—25 至 4—14 4—15 至 5—20 5—21 至 6—17 6—18 至 7—29
图 2 红榄李花粉粒萌发情况(10×10)(a 三亚铁炉港, b 陵水新村港, c 泰国卡农)
Fig. 2 Pollen germination of Lumnitzera littorea (10×10)(a: Tielu Bay, Sanya; b: Xincun Bay, Lingshui; c: Khanom,Thailand)
5 期 张晓楠, 等. 人工辅助授粉探寻濒危红树植物红榄李种质资源挽救途径 41
图 3 三个居群红榄李花粉生活力(a三亚铁炉港, b陵水新村
港, c 泰国卡农)
Fig. 3 Pollen fertility of Lumnitzera littorea in three
populations (a: Tielu Bay, Sanya; b: Xincun Bay, Lingshui; c:
Khanom, Thailand)
够完成自然更新与其高的花粉生活力是密不可分
的。同时对三亚铁炉港红榄李伴生植物榄李、尖瓣
海莲和角果木的花粉生活力进行测定, 结果表明:
榄李(27%)、尖瓣海莲(48.33%)、角果木(54.11%)(图
4), 均高于红榄李。
3.3 种子萌发情况
对不同授粉处理下的红榄李的种子进行萌发实
验(每个处理种子为 9000 粒, 图 6a), 结果表明, 2013
年与 2014 年结果相同, 自然授粉状态下, 种子的萌
发率只有 0.2‰, 而人工辅助异花授粉后种子的萌发
率显著提高(图 5), 但最高的萌发率也只有 5.6‰。萌
发种子能够长成小的幼苗(图 6b)。这说明通过人工
辅助异花授粉对提高红榄李种子繁育有一定的积极
作用。在花粉生活力测定实验中, 海南红榄李种群
间授粉的种子萌发率低于种群内部, 这一研究结果
图 4 三亚铁炉港榄李(a), 尖瓣海莲(b)和角果木(c)花粉粒萌发情况(10×10)
Fig. 4 Pollen germination of L. racemosa (a) , Bruguiera sexangula (b) and (C) Ceriops tagal(10×10)
图 5 不同授粉处理下红榄李种子萌发率 (‰) (CK, 自然
授粉, SY, 花粉采集自三亚异株花粉, LS, 花粉采集自陵水
植株)
Fig. 5 Germination rate of Lumnitzera littorea under
artificial supplementary pollination (‰) (CK: natural
pollination; SY: xenogamy of L. racemosa in Sanya; LS:
pollens come from the L. racemosa in Lingshui )
图 6 红榄李种子萌发及幼苗生长(a 种子萌发; b 实验室幼
苗萌发情况; c 储花蜜凹槽; d 林下幼苗)
Fig. 6 Seed germination and seedling growth of Lumnitzera
littorea (Jack.) Voigt(a: Seed germination; b: Seedlings; c:
The groove for nectar storage; d: Seedling)
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与濒危植物缙云卫矛(Euonymus chloranthoides Yang)
相似[15], 表明种群间的长期隔离导致了种群间的杂
交衰退。
4 讨论
野外调察显示, 红榄李能够依靠艳丽的红色花
瓣吸引昆虫如蚂蚁、蜜蜂、蝴蝶和甲虫传粉[13]。项
目组 2013 和 2014 年在三亚铁炉港观察到黄腹花蜜
鸟(Nectarinia jugularis)亦是红榄李的传粉者之一。
对红榄李果实进行解剖, 发现其种子有一小凹槽用
以储存花蜜(图 6c), 使用 0.5 mm 毛细管一朵花最多
可以吸取近 5 cm 高的花蜜。可见, 自然状态下红榄
李的授粉渠道并不单一, 但在 2013 和 2014 年红榄
李的种子萌发率却都只有 0.2‰, 远低于人工辅助异
花授粉的种子萌发率。三亚铁炉港与红榄李生长在
一起的红花植物有正红树(Rhizophora apiculatea)、
海莲 (Bruguiera sexangula)和尖瓣海莲 (Bruguiera
sexangula var. rhynchopetala)等。这些植物与红榄李
的花期重合, 将会产生与红榄李授粉媒介的竞争,
这可能是导致濒危植物自然授粉条件下种子萌发
率低的原因之一[16]。同时野外调查还发现, 红榄李
在开花期虫害严重, 在 2013 年有高达 50%的果实
受害[8], 到2014年虽受害率降低至32%(本项目组针
对该虫害采取了一定的防冶措施), 这也是导致红榄
李走向濒危甚至灭绝的另一重要因素。
在濒危植物繁育系统的研究中, 人工辅助授粉相
较于自然传粉能提高银沙槐(Ammodendron argenteum)
花结实率[17], 提高凹叶厚朴(Magnolia officinalis)结
果率和单果出种百分率 [2], 长柄双花木(Disanthus
cercidifolius)的结果率和结籽率[14]。2013 年以前的调
查结果均认为铁炉港的红榄李虽能正常开花结果,
但林下未见任何红榄李幼苗和幼树[7–8，12]。但经过
2013 年和 2014 连续两年的人工辅助异花授粉后,
2014 年 7 月 23 日在铁炉港林下发现 1 株红榄李幼
苗(图 6d)。同时, 2014 年收集的种子在实验室种子萌
发实验也成功获取了红榄李幼苗, 这说明人工辅助
异花授粉工作能够成为繁育红榄李新植株的一种突
破。但由于目前我们所得到的最高种子萌发率为
5.6‰, 说明红榄李的种群恢复工作仍然有许多问题
需要解决。
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