全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 26(3)：308—312 2006年 5月
濒危植物缙云卫矛繁育系统研究
张仁波1，窦全丽1，2，何 平 ， 肖宜安1．3，刘 云1 胡世俊
(1．西南师范大学 生命科学学院，重庆 400715}2．吉林师范大学 图书馆，吉林
四平 136000}3．井冈山师范学院 生命科学系，江西 吉安 343009)
摘 要：运用花粉萌发、联苯胺一过氧化氢法、花粉一胚珠比、杂交指数和套袋实验等方法，对缙云卫矛(Eu—
D vm s如zDrn f^0ides Yang)花粉活力、柱头可授性及繁育系统进行了研究。结果表明：缙云卫矛花粉一胚珠
比为 764~1340，杂交指数等于3，结合人工授粉和套袋实验结果可以确定该物种的繁育系统属于自交亲和，
有时需要传粉者。根据套袋实验及实地观察可以推测该物种以风媒传粉为主。其花粉活力较高，持续时间较
长，花粉质量可能不是导致该物种濒危的主要原因。其雌雄性功能表达具一定的重叠期，提高了同株异花授
粉的几率，雌雄性功能表达在时间上的差异不是影响其结实率的主要原因。气候条件对传粉过程的限制可能
是导致该物种濒危的原因之一。
关键词：缙云卫矛；繁育系统；花粉活力；柱头可授性；花粉一胚珠比；杂交指数；人工授粉
中图分类号；Q945．6 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2006)03—0308—05
Study on the breeding system of the endangered
plant Euonymus c ZD，． D P Yang
ZHANG Ren—bo1，DOU Quan—li ，2，HE Ping1*，
XIA0 Yi—an1，3，LIU YunI，Hu Shi-jun
(1．College of Li^ Sciences。Southwest China Normal University，Chongqing 400715，China；
2．Departement of Library，Jilin Normal University，Siping 136000，China；3．Department
of Lt『e Sciences．Jinggangshan Normal College，Ji al 343009，China
Abstract：Breeding system is theoreticaly considered as a significant factor which has the most apparent effects
on population genetic structure．It is practically useful in plant breeding and conservation of endangered spe—
cies．Euonymus chloranthoides Yang is an endangered plant species which is endemic tO Chongqing．This pa—
per，presents polen viability，stigma receptivity，pollen—ovule ratio，out—crossing index，and fruit set under a
serious pollination treatments of E．chloranthoides Yang．From these experiments，the pollen—ovule ratio(P／
O)is about 764～ 1 340，and its out—crossing index=3．Combining with the result of emasculation，bagging and
artificial polination，the breeding system 0f this species was determined tO be self—compatible and needs polli—
nators sometimes．In 1 tO 3 days after its anther crazed，there were above 50 of pollen has viability，the most
was 97 of pollen has viability，SO its pollen quality may not be the major factor leading tO the endangered sta—
tus of this species．The expression period of sexual function is overlapped tO a high degree(the mean synehro—
nles of two populations are 0．797 and 0．788)，and it increased the probability of geitonogamy．Therefore，the
difference between the expression of sexua1 function iS not the major factor which influences the ratio of seed—
setting of E．chloranthoides Yang．The 1imit of climate to pollination may be an influencing factor to the en一
收稿日期；2005—04—16 修回日期 ：2005一IO一19
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30070080)[Supported by the National Natural Science Foundation of china(30O7oo8o)]
作者简介：张仁波((1977一)，男。贵州桐梓人，硕士研究生。主要从事濒危植物保护研究
通讯作者(Author for c0rrespondence，E-mail：heping@swnu．edu．on)
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3期 张仁波等：濒危植物缙云卫矛繁育系统研究 309
dangered status of E．chloranthoides Yang．
Key words：E．c Z0rn ￡ 0 sYang；breeding system}pollen viability；stigma receptivity pollen—ovule ratio
out—crossing index；artificial pollination
繁育系统通常的定义是代表直接影响后代遗传
组成的所有有性特征，主要包括花综合特征、花各性
器官的寿命、花开放式样、自交亲和程度和交配系
统，它们结合传粉者和传粉行为是影响生殖后代遗
传组成和适合度的主要因素(何亚平等，2003)。其
在决定植物的进化路线和表征变异上起着重要作
用，是种群有性生殖的纽带(Grant，1981；肖宜安等，
2004)。植物繁育系统已成为一个以“生殖”为核心，
以探讨物种多样性发生历史、维持机理和保护策略
为最终目的的综合交叉研究(何亚平等，2003)。濒
危植物繁育系统的研究，对于繁育生物学和生物多
样性保护和管理具有重要意义(王崇云，1998)。
缙云卫矛(Euonymus chloranthoides Yang)隶
属于卫矛科卫矛属，为重庆特有植物，亦属国家二级
保护植物(王诗云等，1995)。仅分布于重庆市北碚
区缙云山北温泉后山、鸡公山及渝北区统景镇的东
温泉内。本文采用花粉活力及柱头可授性检测、花
粉一胚珠比估算、杂交指数的估算以及套袋实验等
方法，探讨其繁育系统特征，为揭示该物种的濒危机
制及制定合理的保护措施提供依据。
1 研究地点及其 自然概况
研究样地位于重庆市北碚区(106。26 E，29。50
N)所处区域位于缙云山脉系，地处中亚热带，具有
典型的亚热带季风气候特点。年平均温度 18．2℃，
无霜期平均 334 d，年平均降水量 1 143 mm，年平均
相对湿度80 ，全年日照 1 288．1 h，夏热多雨，冬季
多雾。土壤主要为酸性黄壤，植被为地带性的中亚
热带东部湿润性常绿阔叶林、次生性针叶林及处于
不同演替阶段的混交林 (周莉等，1994；刘玉成等，
1996)。
2 研究方法
2．1花部形态特征的观测
随机取正开放的花序30个，测量花序直径、花
柄长度、花朵直径、花盘直径、花萼长、花萼宽、花瓣
长、花瓣宽、雄蕊长、柱头长等花部形态指标。
2．2花粉活力检测
花药散粉后，每天收集花粉，检测其活力。具体
方法为：25℃条件下，分别在 0、1 、2．5 、5 、
10 的蔗糖溶液中做花粉萌发对比实验，确定体外
花粉萌发的适宜条件(1 )。然后在此条件下做花
粉萌发实验，每时期重复 3次，统计花粉萌发率，并
以此衡量花粉活力。
2．3柱头可授性检测
依据 Dafni(1992)的方法，用联苯胺一过氧化氢
法测定柱头可授性。具体方法是：在盛花期，每天中
午采开花后不同时间的花朵，将其柱头浸入凹面载
片中含有联苯胺一过氧化氢反应液(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
有气泡出现。
2．4花粉量与胚珠比(P／O)的估算
随机取刚开放而花药尚未开裂的花 2O朵固定
于FAA中，取单花的全部花药挤碎于含有 0．5 亚
甲蓝染液和去垢剂的乙醇溶液，定容至 1 mL，摇匀
后用微量注射器取 5 L悬浮液在显微镜下统计花
粉量，计算单花花粉总量。重复 6次，计算出单个花
朵的平均花粉粒数。接着用刀片横切子房，在解剖
镜下记录胚珠数 目。每朵花的 P／O比用该花的花
粉总量除以胚珠数 目得到。依据 Cruden(1977)的
标准：P／O为 18．1～39．0时，繁育系统为专性 自交
(Obligate autogamy)；P／O为 31．9～396．0时，繁
育系统为兼性自交(Facultative autogamy)；P／O为
244．7～2 588．0时，繁育系统为兼性异交(Faculta
tive xenogamy)；P／0为 2 108．O～l95 525．0时，繁
育系统为专性异交(Obligate xenogamy)；亦即，P／
0值的降低意味着近交程度的升高，P／O值的升高
伴随着远交程度的上升。
2．5杂交指数(Outcrosing index，OCI)的估算
按照Dafni(1992)的标准进行花序直径、花朵大
小及开花行为的测量及繁育系统的评判。具体方法
是：(1)花朵或花序直径<1 mm记为 0；1～2 mm记
为 1；2～6 mm记为 2；>6 mm记为 3。(2)花药开
裂时间与柱头可授期之间的时间间隔，同时雌蕊先
熟记为 0；雄蕊先熟记为 1。(3)柱头与花药的空间
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位置，同一高度记为 0；空间分离记为 l。三者之和
为 OCI值。评判标准为，OCI=0时，繁育系统为闭
花受精(Cleistogamy)；OCI=1时，繁育系统为专性
自交(Obligate autogamy)；OCI=2时，繁育系统为
兼性自交(Facultative autogamy)；OCI=3时，繁育
系统为自交亲和，有时需要传粉者；0CI一4时，繁育
系统为部分自交亲和，异交，需要传粉者。
2．6套袋实验
用套袋、去雄及人工授粉实验：依 Dafni(1992)
描述的方法进行下述处理：①对照：不套袋，不去雄，
自由传粉，用于检测自然条件下的传粉情况；②开花
前套袋，不去雄，检测是否需要传粉者；③同株异花
授粉，去雄，套袋，同株异花之间人工授粉，检测是否
受精结实；④人工异株异花授粉，套袋、去雄、用不同
植株的花粉进行异花授粉，检测杂交是否亲和；⑤自
然条件下的异花传粉，不套袋、去雄、自由传粉，与①
和④的结果比较，检测座果状况是否受采粉者限制。
⑥去雄，套网袋，检测风媒传粉的效果。⑦去雄，套
袋，检测是否有无融合生殖。
3 结果与分析
3．1花部形态特征
缙云卫矛花期 7～1O月，花序为聚伞花序(直径
2．36±0．059 cm)，对生或互生于叶腋或新生枝上，
每序 3～7朵花 同期开放。花两性 (直径 1．13±
0．022 cm)，紫红色，花瓣倒卵形(长 0．49士0．O13
cm，宽 0．42土0．000 7 cm)，边缘具缺刻，花萼与花
瓣同数相间隔排列，多为 5瓣，偶见 4瓣或 6瓣，正
常花的花瓣、雄蕊及子房室数同数，花瓣离生，花瓣
从外向内依次展开，花瓣展开后边缘逐渐向外翻卷，
最后成筒状。雄蕊(长 0．085±0．002 cm)与花瓣同
数互生，有雄蕊退化现象；花药 4室，底着药，黄色，
花丝极短，花药散粉期雄蕊始终高于柱头。雌蕊 l，
子房上位，与花盘联合，子房室数与雄蕊同数，一般
5室，少 4室或 6室，胚珠 7～1O枚，每室 1～2胚
珠，多为 2胚珠，偶见 3胚珠；中轴胎座。花盘肉质，
蜜腺位于雄蕊周围略突起，呈半透明状。开花即有
表 1 缙云卫矛的花粉活力
Table 1 Pollen viability of Euonymus chloranthoides Yang
花蜜分泌，花蜜味甜，量少，无香味，散粉结束后仍有
花蜜存在。
3．2花粉活力检测结果
由表 1可知，花粉刚散出时具有较高活力，散粉
后 4～12h花粉活力均达 97 以上。散粉 l d后花
粉活力有所下降，但仍有 82．5 ，此后花粉活力逐
渐下降，至散粉后 7 d，花粉活力降至 1．36 。由表
l还可看出，缙云卫矛的花粉活力在散粉后 1～3 d
均在 5O 9，5以上，最高可达 97 以上，说明其花粉质
量不存在严重缺陷，花粉质量可能不是导致该物种
濒危的主要原因。
3．3柱头可授性检测结果
用联苯胺一过氧化氢法检测缙云卫矛柱头可授
性结果见表 2。表 2表明，缙云卫矛开花后 l～7 h
(散粉前期和初期)柱头不具可授性；10～12 h(散粉
盛期)有少量柱头具可授性，但可授性很弱；开花后
1天(散粉末期)，花丝向外侧倒伏，柱头可授性增
强；开花后 2天(散粉完毕)，花丝完全倒伏，柱头可
授性最强；此后可授性减弱；至开花后 5天，柱头不
再具可授性。此时受精成功的花子房凸出花盘，果
实初现。
3．4花粉一胚珠比(P／O)
经检测，缙云卫矛每朵正常花的花粉量为 6 875
～ 1O 719，胚珠数 8～10枚，P／O约764~1 340。依据
Cruden(1977)的标准，其繁育系统为兼性异交类型。
3．5杂交指数(Out-crossing index，OCI)
按照 Dafni(1992)的方法对缙云卫矛进行杂交
指数的测量，其结果见表 3。缙云卫矛花直径为 l～
2 mm；该种虽属两性花，但开花时柱头与花药分离，
直到花药散粉盛期，柱头位置仍比花药低；且花药散
粉初期雌蕊尚未成熟。因此可以认为其雌、雄器官
在空间和时间上是分离的。其杂交指数(OCI)为 3，
根据 Dafni(1992)的标准其繁育系统为自交亲和，有
时需要传粉者。这与P／O值检测的结果相一致。
3．6套袋实验
套袋和人工授粉等实验结果(表 4)表明，缙云
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3期 张仁波等：濒危植物缙云卫矛繁育系统研究 311
卫矛不存在无融合生殖现象，自然条件下结实率为
I3．5I ；自花授粉结实率则偏低(6．25 )；人工异
株异花授粉结实率最高，达 78．95 ；人工同株异花
授粉次之，而自然条件下异花授粉结实率与去雄套
网袋处理下的结实率较接近。上述结果表明，缙云
卫矛的繁育系统为自交亲和，但也需要传粉者，与杂
交指数等检测的结果一致。
由表 4还可以看出，去雄套网袋、去雄不套袋自
然条件下的结实率与自然条件下自由传粉的结实率
三者相近，且在整个观察过程中(7～10月)，未见固
定昆虫传粉。偶在晴好天气的中午(10：30～15：
00)见极少蝶类或蜂类在植株间飞行，阴天时偶见蝇
类飞行，但其访花频率低，且在花部停留时间及飞行
距离均较短，未见昆虫花朵间飞行及同一朵花被重
复访问情况，这可能与其花色泽不鲜艳、花蜜分泌量
少、无香味，从而不能吸引昆虫有关。观察过程中也
发现，在连续几天风力较大的天气中所开的花，其结
实率较无风的天气下开的花结实率明显要高，且在
连续阴雨、风力小的天气下所开的花，其结实率几乎
为零。由此推测该物种主要可能以风媒传粉为主。
表 2 缙云卫矛柱头可授性检测结果
Table 2 Test for stigma receptivity of Euonymus chloranthoides Yang
注：一 示柱头不具可授性；一／+ 指部分柱头具可授性，部分柱头不具可授性；+ 示柱头具可授性 ；++ 示柱头可授性较强；+++ 示柱头
可授性虽强。
Note~一means no stigma reception}一／+ means some stigmas have receptivity，some haven’t；+ means stigmas have receptivity + +
means stigmas have high receptivity；+ + + means stigma have the highest receptivity．
表 3 缙云卫矛杂交指数观测结果
Table 3 The out—crossing index of Euonymus chloranthoides Yang
表 4 缙云卫矛去雄、套袋及人工授粉试验的结果
Table 4 The test results of emasculation of Euonymus chloranthoides Yang
4 讨论
长期以来，植物繁育系统的多样性引起了许多
生物学家的兴趣。对植物花的结构和繁育系统的了
解是认识植物生活史的前提，也是其他相关研究所
必需依赖的基本背景知识。许多情况下，花的性别
系统与两性花模式有所不同，从而表现出各式各样
的繁育系统类型(刘林德等，2002)。
被子植物中与繁育系统密切相关的一个重要因
素是雌雄性功能表达在时间上的差异，即雌雄异熟
(dichogamy)(Bertin等，1993；奇文清等，1998)。缙
云卫矛单花水平上属雌雄异熟，表现为花药散粉时，
雌蕊柱头还未成熟，不具可授性；散粉盛期，柱头可
授性弱；散粉末期，花丝向外侧倒伏，柱头可授性才
开始增强；待散粉完毕时柱头可授性才达到最强。
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3l2 广 西 植 物 26卷
单花雌性功能表达时间主要在散粉盛期后的 2天。
缙云卫矛花粉活力检测结果表明，花药开始散粉花
粉活力就较高，持续时间较长，且 2个种群的缙云卫
矛平均花期同步指数均较高(北温泉种群：0．797，鸡
公山种群：0．788)，从而使植株在盛花期雌雄性功能
表达具一定的重叠期，提高了其同株异花授粉(gei—
tonogamy)的几率。因此，雌雄性功能表达在时间
上的差异可能不是影响其结实率的主要原因。
花粉一胚珠比和杂交指数作为植物繁育系统的
指示参数曾受到怀疑，但是在两性植物繁育系统研
究中，仍被许多研究者使用(刘林德等，2002；肖宜安
等，2004)。本文也使用这两个参数对缙云卫矛的繁
育系统进行检测。2种方法与套袋实验结果基本一
致，说明花粉一胚珠比和杂交指数可以简便检测显
花植物的繁育系统，这也与刘林德等(2002)、肖宜安
等(2004)的研究结果相一致。
人工授粉可显著提高结实率，表明自然条件下
传粉者数 量不足或 传粉 效率低 (Bierzychudek，
1981；Janzen，1980；王仲礼等，1997)。套袋实验结
果表明，缙云卫矛人工异花授粉尤其是异株异花授
粉结实率较高，而自然条件下自由授粉结实率相对
较低，说明缙云卫矛 自然条件下传粉过程受到某些
因素的限制。套袋实验结果分析及实地观察结果还
显示缙云卫矛的传粉媒介是以风媒为主，因此其传
粉受气候影响较大，而缙云卫矛的盛花期(9月)，其
分布地阴雨天气较多，风力较小，不利于风媒传粉，
进而影响缙云卫矛的受精和结实。这可能是缙云卫
矛结实率低，从而导致该物种濒危在生殖方面的主
要原因之一。缙云卫矛的繁育系统为自交亲和，有
时需要传粉者类型，套袋实验结果显示其自交结实
率为 6．25 左右，这也能说明该物种的一些适应特
征。当虫媒传粉匮乏、风媒传粉受到阻碍导致异交
失败时，缙云卫矛可通过 自交来保证其生殖成功，这
可以看作该物种的一种进化适应对策，但自交虽可
提高物种的当前适合度，却能降低物种的进化潜力，
也就是出现近交衰退，这一点在该物种的保护上应
引起注意。其它可能影响缙云卫矛结实的环境、气
候等因素正在进一步研究中。
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