全 文 ：第21 卷　第3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　7 月
Vol.21　No.3　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July , 　2001
刺五加花粉活力和柱头可授性的研究
刘林德1 , 3　张洪军2　祝　宁2　申家恒1
(1.烟台师范学院生物科学与技术系,烟台　264025)
(2.东北林业大学森林资源与环境学院 ,哈尔滨　150040)
(3.南开大学生命科学学院,天津　300071)
摘　要　用 TTC法测定了刺五加花粉的活力和寿命 ,用联苯胺-过氧化氢法 、开花后套袋法测
定了其柱头可授期 ,用扫描电子显微镜观察了刺五加柱头的亚显微形态特征。结果表明 ,刺五加
长花丝植株的花粉活力比中花丝植株的高;花粉活力及其下降快慢随生境不同而有所差异;通常
情况下 ,花粉寿命约为 4天。刺五加长花丝植株的柱头一直不具有可授性;中花丝植株和短花丝
植株的柱头 ,因所处生境不同 ,在开花后 5 ～ 7 、6 ～ 8或 7 ～ 9天具可授性;生境越郁闭 ,柱头具可
授性的时间越晚 。具可授性的柱头有独特的形态特征 ,即:柱头外翻 、5或 4裂 、湿性 、乳突细胞
呈猫耳朵状 。
关键词　刺五加;花粉;花粉活力;柱头;柱头可授性;扫描电子显微镜
POLLEN VIABILITY AND STIGMA RECEPTIVITY
OF ELEUTHEROCOCCUS SENTICOSUS (ARALIACEAE)
LIU Lin-de1 , 3　ZHANG Hong-jun2　ZHU Ning 2　SHEN Jia-heng1
(1.Depar tment of Bioscience and Biotechnolog y , Yantai Normal University , Yantai 264025)
(2.College of Forest Resources and Environment , Northeast Forestry University , Harbin 150040)
(3.College of Life Sciences , Nankai University , Tianjin 300071)
Abstract　Pollen viabili ty and life-span of E leutherococcus senticosus was evaluated by T TC(2 ,3 ,
5-t ripheny l tetrazolium chloride)test , its st igma receptivity w as est imated by benzidine -H2O2
method and bagging , and the stigma submicroscopic morphology was examined with scanning elec-
tron microscopy (SEM).The results as follows:In same habtat , the pollen viability of long-fila-
ment(male)E .senticosus was higher than that of middle-f ilament(bisexual)E .sent icosus , the
life span of bo th of them was about 4 day s.Moreover , the pollen viability and its decline rate were
different acco rding to different plants and dif ferent habitats.The stigma of long-filament E.senti-
cosus hadn t receptivity forever , the short-filament(female)and middle-f ilament(bisexual)E .
senticosus had stigma receptivity at 5 ～ 7 , 6 ～ 8 , or 7 ～ 9 days af ter blooming according to different
第一作者简介:刘林德(1964-),男 ,教授,博士后 ,主要从事植物生态学、植物生殖生物学和遗传学教学与研究。
黑龙江省自然科学基金资助项目。同时得到国家自然科学基金(39391500和 39470130)和林业部重点课题(96-28)资助。
收稿日期:2001-2-16
habitats , and the more the canopy closure w as , the later the st igma receptivity began.When the
stigmas began to receive pollens , they w ere w et , dehiscent and 5 or 4-lobed , and the stigma papil-
lae w ere ki tten s ear-like shape.
Key words　Eleutherococcus sent icosus ;pollen;pollen viability ;st igma;stigma receptivity;scan-
ning electron microscopy
　　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被暴露在干燥条件
下 ,必须在具有活力时到达适宜的接受柱头。因此 ,
花粉的活力与寿命 、柱头的可授性便成为传粉生态
学所必须研究的内容 。近年来 ,花粉活力与寿命方
面的研究已经引起了不少学者的重视 ,并开展了大
量的工作。不过 ,在维系传粉系统的三个组成部分
(花粉 、传粉媒介和柱头)中 ,大多数研究者对柱头在
捕获花粉中的作用重视不够[ 1] 。就作者目前所掌
握的资料 ,刺五加花粉活力 、柱头可授性方面的研究
尚未见有报道;尤其是自发现刺五加种群既具有长
花丝植株(雄株)、又具有短花丝植株(雌株)、还具有
中花丝植株(两性株)以来[ 2] ,刺五加不同性别的植
株之间以及不同生境条件下的同性别植株之间 ,花
粉活力和柱头可授性有何差异一直是令人感兴趣的
问题 。
1研究地点与方法
1.1 研究地点自然概况
本研究在黑龙江省尚志市境内的东北林业大学
帽儿山森林生态定位研究站进行。该生态定位站位
于张广才岭西北部小岭余脉 ,地理坐标为 127°30′～
34′E , 45°20′～ 25′N;地带性植被为原始红松阔叶混
交林破坏后形成的天然次生林 ,平均海拔 300m ,山
地土壤主要为暗棕壤 。该地区年平均气温 2.8℃, 1
月份平均温度-19.7℃, 7月份平均温度 20.9℃,年
降水量 723.8mm 左右 ,无霜期 120 ～ 140d , ≥10℃
积温 2900℃左右 。
1.2 研究方法
1.2.1花粉活力检测
用 TTC(2 ,3 ,5-triphenyl tet razolium chloride)
法测定花粉的活力和寿命[ 3] 。具体方法是:将散出
不同时间的花粉撒在载玻片上 ,滴加含 0.5%TTC
的蔗糖溶液 ,迅速盖上盖片 ,置入内有湿滤纸的平皿
中 ,连同平皿放置在 37℃黑暗条件下 2hr 。统计盖
片中央部位 3 ～ 5 个视野中全部观察花粉中红色花
粉所占比例。
1.2.2柱头可授性检测
用联苯胺 -过氧化氢法测定柱头可授性[ 3] 。
具体方法是:在盛花期 ,每天中午采开花后不同天数
的花朵 ,将其柱头浸入凹面载片中含有联苯胺-过
氧化氢反应液(1%联苯胺:3%过氧化氢:水=4:11:
22 ,体积比)的凹陷处 。若柱头具可授性 ,则柱头周
围的反应液呈现蓝色并有大量气泡出现 。
开花后套袋测定柱头可授期的方法是:不去雄 、
在开花后第 2 、4 、6 、8 、10 、12天的上午 8:00 ～ 9:00
左右给标记花朵套袋 ,20 ～ 30天后记录座果情况 ,
对比确定自然条件下柱头接受花粉的日期。
1.2.3柱头的扫描电镜观察
取刺五加不同发育时期的花朵 ,卡诺固定液固
定 8 ～ 24 hr ,70%酒精保存 。切下花柱(连同少量花
盘),临界点干燥仪中干燥 ,用双面胶将花柱直立粘
到扫描样品台上 , IB-5离子溅射仪中镀铂 ,日立 S
-570扫描电镜观察并拍照 。
2　实验结果
2.1 花粉活力检测结果
不同生境 、不同性别的刺五加植株 ,其花粉活力
有所不同 。从表 1可以看出 ,相同或相近生境条件
下 ,长花丝植株的花粉活力比中花丝植株的高;光照
充足的林缘的刺五加植株 ,花粉活力在开花之初较
高 ,但 72小时后迅速下降 ,96 小时后大部分失去活
力;而次生林下(光照比林缘差 、但生境较稳定)的刺
五加植株 ,花粉活力在开花后下降较慢 , 96 小时时
仍有一部分具有活力 。不论何种生境 ,刺五加雄株
和两性株的花粉 ,寿命均约为 4天 ,第 5天时仅有少
量花粉具有活力。
376 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　21卷
　　表 1 刺五加的花粉活力
Table 1 Pollen Viability of E.sent icosus
散粉后时间
T ime after shedding
of pollens
刺五加长花丝植株
Male E.senticosus
刺五加中花丝植株
Bisexual E.senticosus
次生林下
Under secondary for-
est
林缘
At edge of forest
次生林下
Under secondary fo r-
est
林缘
At edge of fo rest
1hr 93.39% 97.29% 86.02% 81.65%
24hr 96.69% 98.11% 80.84% 75.82%
48hr 90.97% 91.53% 76.74% 73.03%
72hr 88.88% 64.94% 69.96% 62.03%
96hr 60.05% 44.76% 33.06% 29.12%
120hr 4.29% 6.02% 2.80% 0.83%
2.2　柱头可授性检测结果
刺五加长花丝植株的柱头从开花当天直至花
谢 ,一直不具有过氧化物酶活性 。刺五加短花丝植
株的花朵 ,从开花当天至第 4(或 5)天 ,柱头无过氧
化物酶活性;第 6 ～ 7(或 8 、或 9)天 ,已明显伸长并
外翻变白的柱头具强过氧化物酶活性;第 9 ～ 10天 ,
柱头变黑 ,过氧化物酶活性减弱至无。刺五加中花
丝植株的柱头 ,在开花当天至第 5(或 6)天 ,柱头无
过氧化物酶活性;第 6 ～ 8或 7 ～ 9天 ,那些明显外翻
变白的柱头具过氧化物酶活性 ,未外翻变白的柱头
不具过氧化物酶活性 。不论何种性别的植株 ,若所
处生境光照较充足 ,则其柱头较早具可授性(见表
2)。
　　表 2 刺五加柱头可授期的联苯胺-过氧化氢法检测结果
Table 2 Test for Stigma Receptivity of E.senticosus by benzidine-H2O2
开花后日期
Date after
blooming
刺五加长花丝植株
Male E .senticosus 刺五加短花丝植株Female E.senticosus 刺五加中花丝植株Bisexual E.senticosus
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
forest
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
forest
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
fo rest
1d- - - - - - -
2d - - - - - -
3d - - - - - -
4d - - - - - -
5d - - - -/ + - -
6d - - - ++ - -/+
7d ++ ++ +/- +/-
8d ++ +/ - ++/ - ++/ -
9d +/ - - ++/ - +/-
10d - - - -
　　注:-示柱头不具可授性;+示柱头具可授性;++示柱头可授性较强;+/ -指部分柱头具可授性 , 部分柱头不具
可授性。
Note:- means no stigma receptivity;+/ - means some stigmas have receptivity , some haven t;+ means stigmas have
receptivity;++means stigmas have high receptivity;the rest may be deduced by analogy.
　　开花后第 2 、4 、6 、8 、10 、12天给标记花朵套袋的
结果见表 3 ,从表中可以看出 ,自然条件下柱头接受
花粉的日期是在开花 5 ～ 6天或之后;而且 ,光照充
足的生境(林缘)中的刺五加短花丝植株 ,柱头可授
3773期　　　　　　　　　　　　　　刘林德等:刺五加花粉活力和柱头可授性的研究
期到来的时间明显较早。
　　表 3 刺五加开花后套袋的试验结果
Table 3 Results of bagging test after blooming of E.senticosus flowers
开花后日期
Date after
blooming
刺五加长花丝植株
Male E .senticosus 刺五加短花丝植株Female E.senticosus 刺五加中花丝植株Bisexual E.senticosus
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
forest
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
forest
次生林下
Under sec-
ondary forest
林缘
At edge of
fo rest
2d - - - - - -
4d - - - - - -
6d - - -/ + -/ + -/+ -/+
8d + ++ +/- +
10d ++/+ ++/ +++ + +/ ++
12d ++/+ ++/ +++ + +/ ++
　　注:-示不座果;+/-示有的花序座果 , 有的不座果;+示每一花序座果 20 个左右;
++示每一花序座果 40 个左右;余者类推。
Note:- means no fruit;+/ - means some treatments have fruits , some no fruits;
+ means 20 fruits per inflorescence;
++ means 40 fruits per inflorescence;the rest may be deduced by analogy.
2.3 刺五加柱头的扫描电镜观察
刺五加具可授性的柱头有独特的亚显微形态特
征(见图版)。图 1 ,2示刺五加雌花和两性花的柱头
在花柱明显伸长后 ,乳突细胞逐渐发育 ,外观呈猫耳
朵状;其后 ,柱头表面覆盖有丰富的分泌物 ,即刺五
加雌花和两性花柱头为湿性柱头 。图 3 ～ 6分别示
已经明显外翻 、变白的柱头 ,其上有若干花粉粒存在
(图 4 、6中箭头所示)。刺五加雄花柱头一直未见变
白 、也未见有液体分泌物出现 ,其表层细胞一直未发
育成猫耳朵状 ,且在开花后柱头细胞表面皱缩程度
越来越严重(见图 7 ～ 8)。
3　讨论
植物花粉的活力与寿命因植物种不同及环境条
件不同而有所差异:如海枣的花粉可维持生活力数
月至一年 ,茄的花粉在夏季只能存活 1天 、在冬季则
能维持3天[ 4] ;而低温 、低湿度可延长双核花粉的生
活力 ,三核花粉则以高湿度为好[ 5] 。对刺五加而
言 ,光照条件较好的生境中 ,花粉活力在开花之初较
高 ,但下降迅速;光照条件相对较差 、但所处生境较
稳定的植株上 ,花粉活力在开花之初不一定较高但
在开花后下降较慢。同时 ,花粉寿命也存在种内差
异:刺五加长花丝植株的花粉活力通常比中花丝植
株的高 。这些现象为我们今后短期保存花粉(用于
人工授粉)可以提供有益的启示。
柱头可授期是花朵成熟过程中的一个重要时
期 ,它能在很大程度上影响自花传粉率 、开花不同阶
段的传粉成功率 、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[ 3] 。不同植物
的柱头可授期所持续的时间从几小时到十几天不
等 ,花朵的年龄 、一天内的不同时辰以及柱头分泌物
的有无等对其均有影响 。对刺五加来说 ,其花粉的
寿命一般为 4天 ,柱头在开花后 5 ～ 7 , 6 ～ 8或 7 ～ 9
天之间具可授性。这说明刺五加花朵基本上没有自
花授粉的机会;而刺五加中花丝植株的部分花朵 ,在
柱头明显伸长 、具有可授性之前即脱落 ,这除了与其
雌性系统发育可能不正常有关之外[ 6 ,7] ,也可能与
次生林下环境郁闭 、导致资源受限有关 。
柱头可授性 、花粉活力与它们各自的亚显微形
态特征之间有密切的对应关系。本研究显示 ,刺五
加雌花和两性花的柱头只有在花柱明显伸长 、柱头
外翻 、乳突细胞呈猫耳朵状后才具可授性。这种花
柱必须先伸长 、之后才具可授性的现象与喜树[ 8] 和
菠菜[ 9]等植物类似。而刺五加长花丝植株的柱头
表层细胞一直未见呈猫耳朵状 ,且在开花后柱头细
胞表面呈明显的皱缩状态 ,故其柱头一直不具可授
性。以前的研究还表明 ,刺五加两性株的花药中有
一些不育花粉存在 ,这些花粉与雄株的花粉在亚显
微形态结构上差别较大[ 10] ;本研究进一步证实 ,这
些形态结构相对异常的花粉使得刺五加两性花粉活
378 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　21卷
力较低 。刺五加不同花丝长度的植株 ,在柱头发育
及花粉活力方面的差异及其机理值得进一步深入研
究。
图　版　说　明
图 1.刺五加雌花柱头顶面观 , 示乳突细胞开始发育×
320
图 2.刺五加两性花柱头顶面观 ,示乳突细胞呈猫耳状
×960
图 3.刺五加雌花已外翻的柱头顶面观×320
图 4.为图 3 右上部的局部放大 , 箭头所指为花粉粒×
800
图 5.刺五加两性花柱头顶面观×320
图 6.图 5 右上部的局部放大 ,箭头所指为花粉粒×960
图 7.刺五加雄花柱头顶面观 , 示细胞表面呈皱缩状态
×800
图 8.刺五加雄花柱头顶面观 , 示细胞表面呈皱缩状态
×960
Explanation of plate
Fig.1.The stigma of female Eleutherococcus senticosus in
v ertical view , note the papillae beginning to develop;×320
Fig.2.The stigma of bisexual Eleutherococcus senticosus
in ver tical view , note the papillae are kitten s ear-like shape;
×960
Fig.3.The dehiscent stigma of female Eleutherococcus
senticosus in vertical view;×320
Fig.4.The enlargement of right upper part of fig.3 , no te
the pollens the ar row pointed;×800
Fig.5.The dehiscent stigma of bisexual Eleutherococcus
senticosus in vertical view;×320
Fig.6.The enlargement of right upper part of fig.5 , no te
the pollens the ar row pointed;×960
Fig.7.The stigma of male Eleutherococcus senticosus in
v ertical view , note the cells dented;×800
Fig.8.The stigma of male Eleutherococcus senticosus in
v ertical view , note the cells dented;×960
参　考　文　献
1.郭友好 ,黄双全.茨藻目植物柱头特征与传粉系统的演
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5.方炎明 ,樊汝汶.植物生殖生态学.济南:山东大学出版
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