全 文 :·研究报告·
杭菊5个新栽培类型及传统型药用菊花花粉形态比较研究
谢作成1,郭巧生1,邵清松1,沈学根2
(1.南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095;
2.浙江桐乡农业推广中心,浙江 嘉兴 314500)
[收稿日期] 20080515
[基金项目] 国家科技攻关计划项目(2004BA721A20);国家
“十一五”科技支撑计划项目(2006BA1006A12)
[通讯作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email:gqs@njau.
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花粉是植物携带遗传信息的雄性生殖细胞集合
体,与其他组织器官相比性状更稳定,形态特征受环
境因素影响较小。大量研究表明种子植物成熟花粉
的形态结构稳定,因此花粉粒形状、轮廓、大小、颜
色、萌发沟及纹饰等形态特征,可为物种鉴别提供重
要依据[14]。
随着孢粉学研究的深入,扫描电镜在花粉研究
中应用越来越广泛,药用菊花Chrysanthemummorifo
liumRamat.花粉形态的研究却鲜有报道。卢银
仙[5]曾对杭菊花粉形态进行描述,王桃银[6]也对12
个药用菊花不同栽培类型花粉形态进行过比较研
究。本研究选取近年培育的杭菊5个新栽培类型,
同时选取目前桐乡杭菊生产上推广的主要栽培类型
以及从其他地区引种的传统型药用菊花共13份作
为实验材料,利用扫描电镜对花粉形态进行观察和
比较,进一步完善药用菊花孢粉学资料,为开展药用
菊花遗传多样性研究提供孢粉学依据,也为药用菊
花优良品种的选育提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料 供试药用菊花种质资源共13份,由郭
巧生教授鉴定,材料来源和编号见表1,其中香溢、
金菊1号、金菊2号、金菊3号、金菊4号是近年通
过杭白菊的芽变特性从传统栽培类型早小洋菊和迟
小洋菊中选育出来的。供试药用菊花种植在桐乡市
农技推广中心药用菊花种质资源圃内,统一田间管
理。2006年11月,在同一栽培类型药用菊花中随
机采摘新开放的头状花序,混合取样。
1.2 方法 摘取盛花期已完全开放的头状花序,将
表1 药用菊花供试材料及来源
No. 类型 名称 原产地
1 杭菊 香溢 浙江省桐乡市
2 金菊1号
3 金菊2号
4 金菊3号
5 金菊4号
6 迟小洋
7 异种大白菊
8 贡菊 晚贡菊 安徽省歙县
9 亳菊 大亳菊 安徽省亳州市
10 特种亳菊
11 杭菊 射阳大白菊 江苏省射阳县
12 射阳长瓣菊
13 射阳大黄菊
花粉抖出,存放于洗净的青霉素瓶内,37℃恒温干
燥后备用。先将双面导电胶带粘在载物铜台上,然
后把花粉均匀地弹撒在胶带上,于镀膜机中喷镀纯
金,置于HITACHIS-3000N扫描电镜下观察,工作
电压150kV。对花粉进行观察、摄影,并测量其大
小,参照文献对形态特征、萌发孔结构、表面纹饰等
性状进行描述[4,79]。图像处理用 AdobePhotoshop
CS3软件,数据分析用SPSS130软件。
2 结果与分析
药用菊花13个栽培类型花粉形状主要以长球
形为主,少数近球形,变异较小,而花粉粒大小和外
壁纹饰差异较大,结果见表2,3,图1。
2.1 不同栽培类型药用菊花花粉的外部形态特征
根据G.Erdtman[4]孢粉学NPC分类系统,药用菊
花花粉具3条萌发沟,是3环沟型,在萌发沟的近赤
道处有一萌发孔区域,属于 N3P4C5。供试的13个
药用菊花栽培类型中,花粉粒多呈长球形,少数近球
形,赤道面观呈椭圆形,少数为近圆形,极面观为3
裂圆形,也有等边三角形,外壁具刺状雕纹及小穴状
穿孔。花粉粒除刺尖端外,其他部分均不同程度地
存在小穴状穿孔,但各个栽培类型在刺的长短、疏
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表2 药用菊花13个栽培类型花粉表面超微特征
No. 表面特征
1 近球形;刺在表面呈对称分布,渐尖;小穴状穿孔零星分布于刺中部以下及萌发沟里,外壁表面粗糙不平;萌发沟中偶见瘤状突起
2 长球形;刺在表面呈对称分布,渐尖;小穴状穿孔密布于刺基部及外壁表面,在萌发沟附近呈花纹状排列;萌发沟浅,萌发孔不明显
3 近球形;刺在表面呈对称分布,尖端微弯;小穴状穿孔分布于刺中部以下及外壁表面;萌发沟里有瘤状突起
4 近球形;刺在表面呈对称分布,渐尖;小穴状穿孔分布于刺基部;在萌发沟里偶有瘤状突起
5 长球形;刺在表面呈对称分布,渐尖;小穴状穿孔较大,主要分布于刺基部,零星分布于外壁表面,在萌发沟附近呈花纹状排列;萌发沟
浅,萌发孔不明显
6 长球形;刺在表面呈对称分布,渐尖;小穴状穿孔密布于刺中部以下及外壁表面,在萌发沟附近呈花纹状排列;萌发沟浅,萌发孔不明显
7 长球形;刺在表面稀疏分布,长而尖;小穴状穿孔密布于刺中部以下、外壁表面及萌发沟;萌发沟浅,萌发孔不明显
8 长球形;刺较尖;小穴状穿孔分布于刺基部,零星分布于外壁表面及萌发沟;萌发沟里偶有瘤状突起
9 长球形;刺在表面呈对称分布,钝尖;小穴状穿孔分布于刺基部,少量分布于外壁表面,在萌发沟附近呈花纹状排列;萌发沟里偶有瘤状
突起
10长球形;刺在表面呈对称分布,尖端微弯;小穴状穿孔密布于刺基部,也分布于外壁表面,萌发沟里有圆球形大瘤状突起
11长球形;刺在表面呈对称分布且钝;小穴状穿孔分布于刺基部,少量分布外壁表面;萌发沟中部萌发孔明显
12长球形;刺在表面稀疏分布,刺长而窄;小穴状穿孔较小,分布于刺中部以下,少量分布于外壁表面;萌发孔不明显
13长球形;刺在表面稀疏分布,渐尖;小穴状穿孔密布于刺基部和外壁表面,零星分布于萌发沟
表3 药用菊花13个栽培类型花粉形态(珋x±s,n=20)
No.
极轴长P
/μm
赤道轴长E
/μm
P/E
表面纹饰
刺长/μm 刺基部直径/μm 刺间距/μm
1 2667±072b 2445±043a 109 466±032 474±028 729±031
2 3650±063ef 2267±074ab 161 368±027 427±031 875±037
3 2516±058a 2337±036bc 108 405±022 472±033 822±046
4 2631±067ab 2395±061cd 110 396±018 492±043 755±036
5 3779±053g 2480±069de 152 352±054 448±072 699±040
6 3971±068h 2401±076cd 165 327±043 469±053 829±065
7 4160±058i 2561±048ef 162 334±037 456±035 978±046
8 3544±039e 2423±062cd 146 344±029 432±028 793±051
9 2970±059c 2227±078a 133 373±031 420±031 793±043
10 2879±073c 2397±065cd 120 355±027 388±033 787±049
11 3173±057d 2661±054g 119 366±039 407±041 851±026
12 3982±052h 2603±028fg 153 371±029 412±043 960±054
13 3721±047fg 2422±046cd 154 332±033 405±034 1041±005
注:α=005,差异显著性用字母表示,同一列不含相同字母者为差异显著
密、刺端和刺基变化等方面存在差异。杭菊的3个
新栽培类型香溢、金菊2号、金菊3号极轴与赤道轴
之比(P/E)分别为 109,108,110,属于近球形
(088<P/E<114);而其他10个栽培类型则为明
显的长球形(114<P/E<2)。各栽培类型萌发沟
宽和深浅程度不一,特种亳菊萌发沟里有明显的圆
球形大瘤状突起,金菊2号萌发沟中有瘤状突起,香
溢、金菊3号、晚贡、大亳菊花粉粒的萌发沟里偶有
瘤状突起,其余7种花粉中未发现有瘤状突起。
2.2 不同栽培类型药用菊花花粉大小 根据 Erdt
manG[4]所划分的花粉粒大小等级来分类,可将药
用菊花花粉分为小的(10~25μm)和中等大小的
(25~50μm)2种类型。不同栽培类型之间存在较
大差异,属于中等大小的花粉居多。其中花粉粒最
大的为异种大白菊4160μm×2561μm,而最小的
为金菊2号2516μm×2337μm,刺最大的为香溢
466μm×474μm,而最小的为射阳大黄菊 332
μm×405μm;刺间距最大的为射阳大黄菊 1041
μm,而最小的为金菊4号699μm。和传统型药用
菊花相比,杭菊5个新栽培类型的刺突较大。
3 讨论
借助扫描电镜观察花粉形态特征为研究植物之
间的亲缘关系[2,8,10]提供了孢粉学资料。特别在研
究花粉纹饰上,扫描电镜充分显示出它的优越性,即
分辨率高、立体感强,弥补了光镜的不足,它的应用
使花粉形态研究更加深入。
Wodehouse等[11]认为,一般花粉类型(被子植
物和裸子植物)从单槽到3沟的进化趋势几乎是不
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1A~13A.赤道面观;1B~13B.极面观;1C~13C.表面纹饰
图1 不同栽培类型药用菊花花粉的外部形态特征
可逆的;Walker[12]指出,花粉演化趋势一般为舟形
纵长形(单沟)→球形扁球形(具沟)→扁球型圆
球形→长球形;表面纹饰演化趋势为:表面光滑→表
面条纹状、网状→表面疣状、刺状。前苏联学者 Ku
prianova[13]认为,萌发孔构造的进化是从近极萌发
孔向远极萌发孔及赤道萌发孔进行的,这3个阶段
分别代表古生代、中生代和新生代植物的孢粉主要
类型。因此根据以上观点,可以认为药用菊花花粉
是属于较为进化的类群。
药用菊花花粉粒呈长球形、近球形,表面积相对
较小,便于保持水分。花粉壁表面有刺状纹饰,刺突
有利于花粉的固着、实现雌蕊的授粉。从赤道面看,
花粉本身并非显示出很正规的圆形或椭圆形,而存
在其特殊之处,凡属沟界极区的外壁形状,均有不同
程度地向外弧状突出,此处的壁厚并不超过其他地
方,因此极轴长度的测量,应该从此处测量。极面观
呈3裂瓣圆形,其裂片的深凹程度和沟的深度及外
壁的弯曲度是密切相关的。
杭菊几个栽培类型的花粉在形态上差异较大。
有关药用菊花花粉粒的大小,本实验的观察结果在
2286~4359μm,和张金谈等[10]的报道结果
(294~378μm)较为接近,比卢银仙[5]曾报道的
4种杭菊的要小,而比王桃银[6]的观察值要大,可能
是不同处理方法以及栽培类型之间本身的差异和长
期无性繁殖导致的。
关于花粉大小的演化顺序,目前公认比较原始
的被子植物花粉体积都是比较大的,由大到小进化。
本研究的结果表明,和传统型药用菊花相比,杭菊新
栽培类型香溢、金菊2号、金菊3号3种花粉粒较小。
观察还发现,特种亳菊、香溢、金菊2号、金菊3号、晚
贡、大亳菊这6个栽培类型并不是所有花粉粒都存在
瘤状突起,瘤状突起大小在不同花粉粒个体之间也存
在不同程度的差异,可能是花粉发育的不同步性引起
的。有瘤状突起的6个栽培类型比其余7个栽培类
型的花粉粒极轴短,6个栽培类型中有瘤状突起的花
粉粒个体要比没有瘤状突起的个体极轴短。此外,具
瘤状突起的花粉粒萌发沟较深,萌发孔明显,具体原
因还有待于花粉发育过程的解剖学研究的验证。
应用扫描电镜对药用菊花不同栽培类型花粉的
观察,还只是形态学工作的一部分,在栽培类型分类
和鉴定中的作用十分有限。以花粉形态区分和鉴定
栽培类型,只有在对生物化学、分子生物学和细胞解
剖学等方面作充分研究后,再结合形态学资料进行
综合分析,才有可能得到更加科学的结论。
[参考文献]
[1] 中国科学院植物研究所形态室孢粉组.中国植物花粉形态
[M].北京:科学出版社,1960.
[2] ErdtmanG.花粉形态与植物分类[M].王伏雄,钱南芬,译.北
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京:科学出版社,1962:78,427.
[3] 中国科学院植物研究所古植物室孢粉组,中国科学院华南植
物研究所形态研究室.中国热带亚热带被子植物花粉形态
[M].北京:科学出版社,1982.
[4] ErdtmanG.孢粉学手册[M].中国科学院植物研究所古植物
研究室孢粉组译.北京:科学出版社,1978:6.
[5] 卢银仙.杭菊品种特性及花粉形态的比较研究[J].浙江林业
科技,1999,19(3):12.
[6] 王桃银,郭巧生.药用菊花不同栽培类型花粉形态比较研究
[J].中国中药杂志,2007,32(3):109.
[7] 王开发,王宪曾.孢粉学概论[M].北京:北京大学出版社,
1983.
[8] 蓝盛银,徐珍秀.植物花粉剥离观察扫描电镜图解[M].北
京:科学出版社,1996:39.
[9] 蔡继炯,余中仁.蜜源植物花粉形态与成分[M].浙江科学技
术出版社,1987,10:132.
[10] 张金谈.现代花粉应用研究[M].北京:科学出版社,1990:127.
[11] WodehousRP.Polengrains[M].NewYork:Mcgraw.Hil
BookCo,1935.
[12] WalkerJW.Apertureevolutioninthepolenofprimitiveangio
sperms[J].AmerJbot,1974,61(10):1112.
[13] KuprianoualaA.论花粉和孢子形态进化阶段[M].//中国科
学院植物研究所古植物研究室孢粉组译.孢粉学译丛:第1
集.北京:科学出版社,1980:1.
[责任编辑 吕冬梅]
金莲花授粉方式研究
朱殿龙,李 勇,丁万隆,陈士林
(中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所,北京 100094)
[收稿日期] 20071219
[基金项目] 国家“十五”科技攻关项目(2004BA721A16);国
家科技支撑计划子课题(2006BAI06A1303)
[通讯作者] 丁万隆,Tel:(010)62899745,Email:dwl2009@
yahoo.com.cn
金莲花 TroliuschinensisBge.为毛莨科金莲花
属多年生草本植物,以花入药,有清热解毒,抗菌消
炎作用,对急、慢性扁桃腺炎、急性中耳炎、急性结膜
炎等症都有较好疗效[1]。金莲花野生变家栽已获
成功,其不同植株分枝数、花朵大小等性状差异比较
大[2],因此选育出花枝多、花朵大且有效成分含量
高的品种,将会明显提高金莲花的产量,从而保障原
料的供应,促进金莲花新产品的开发。采取适当的
传粉技术以提高结实率,能达到保证种子产量,进行
种苗繁育的目的。当前,金莲花授粉方式研究仍未
见文献报道[34]。本试验对金莲花授粉方式进行初
步研究,比较了自花授粉和人工授粉方式的座果率
及种子数量,以期为金莲花良种繁育和规范化生产
提供科学依据。
1 材料
选择中国医学科学院药用植物研究所试验种植
地2001年育苗的金莲花,经中国医学科学院药用植
物研究所陈震研究员鉴定,全部试验材料均为金莲
花T.chinensis。试验用品主要有硫酸纸套袋、标签、
弯头镊子、曲别针、75%乙醇。
2 方法
在2004年5月28日,2005年6月6日,2006年5
月14日、6月6日进行了4次试验,3种授粉处理即
自花授粉、人工授粉和自然授粉(对照)。选择花期顶
蕾大小和饱满程度一致的植株,挂标签标记。自花授
粉:在花朵未开前不去雄套袋,去除下面的花蕾,侧枝
的花蕾保留。人工授粉:在花朵未开前剥开萼片和花
瓣去雄套袋,待萼片张开,取另一株顶蕾开放花朵的
花粉(授粉前1d用硫酸纸袋套住待取花粉的花朵,
以免花粉散失)进行授粉,授粉后继续套袋,去除下面
的花蕾,侧枝的花蕾保留。自然授粉:顶蕾不去雄也
不套袋,去除下面的花蕾,侧枝的花蕾保留。
套袋期间每隔1d,轻轻向上提袋,以免花茎因
生长被折断。随时检查挂标签的植株,出现掉袋和
折断的植株,即时淘汰。当子房明显膨大后即去除
套袋。进入果实期统计座果率,并在采种期采收果
实计算种子数和单心皮种子数。
3 结果与分析
3.1 自花授粉与人工授粉对金莲花座果率和种子
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