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摘要：采用内轮花粉、外轮花粉以及混合花粉分别进行6个组合的授粉操作，根据坐果率、单花苞结实量差异验证了内轮花粉只能吸引昆虫而不能参与受精的结论。品种内杂交比品种间杂交结实量更高，红蝶飞舞在3个品种中是最好的亲本，因此亲本组合也在一定程度上决定结实量的高低。针对试验结果提出了高效的人工辅助授粉流程，为紫薇杂交育种提供建议。
关键词：紫薇；内轮花药；授粉；花粉污染；胚珠贴现
中图分类号： S722.3 4文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2017）04-0115-02
紫薇，千屈菜科紫薇属植物，别称百日红、满堂红。紫薇树形优美，花色艳丽，种类繁多，且花期较长，为少花夏季重要的园林观赏树种[1-4]。
紫薇的花药和花粉具有二型性，花药呈2轮分布，外轮花药花丝较长，产生浅绿色花粉；内轮花药花丝较短，产生黄色花粉。目前关于二型花粉繁殖机制的争论存在2种对立的观点，主流理论认为内轮花粉无生活力，不能参与受精，只能以其香味吸引传粉昆虫，为外轮花粉提供异花授粉的机会[5-7]。也有研究表明，在荧光显微镜观察下，内轮花粉在柱头上可以萌发，最终到达子房，与胚珠完成受精[8]。关于内轮花药的繁殖策略系统研究，目前尚未见报道。本试验采用常规育种方法验证紫薇内轮花药的繁殖策略，希望能为紫薇杂交育种提供帮助。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验地设在江苏省农业科学院宿迁农科所运河湾基地的紫薇种质资源圃中。资源圃占地0.33 hm2，包含700余株5年生紫薇，共有9个原生品种，分别为红蝶飞舞、彩霞满天、小花白、紫爪银薇、层云积雪、蓝紫、紫玉、直枝紫和幻粉流云。
1.2试验材料
2013—2014年从紫薇种质资源圃中选取无病虫害并处于盛花期的3个品种（红蝶飞舞1、红蝶飞舞2、紫爪银薇1、紫爪银薇2、蓝紫1、蓝紫2）各2株，授粉组合品种内杂交3个重复，分别为红蝶飞舞1×红蝶飞舞2（组合1）、紫爪银薇1×紫爪银薇2（组合2）、蓝紫1×蓝紫2（组合3），每个重复20朵花；品种间杂交3个重复，分别为红蝶飞舞2×紫爪银薇1（组合4）、紫爪银薇2×蓝紫1（组合5）、蓝紫2×红蝶飞舞1（组合6），每个重复20朵花。
1.3试验方法
1.3.1紫薇内轮花粉生活力检验
第1天晚上从选做父本的母株上采集第2天开放的花苞于室内水培。第2天当花苞部分打开尚未产生花粉时，用镊子将外轮花药去掉。待花药裂开产生花粉并经过一段时间自然干燥之后，用毛刷将内轮花粉刷下，用硫酸纸包好，放到阴凉处存放。第3天凌晨对紫薇园内选做母本的母株上即将开放的花苞去雄，并采用足量的花粉进行授粉、套袋，在小枝上挂牌并去掉周围正在发育的花芽以防混淆，6个组合共授120朵花苞。5 d后摘去硫酸纸袋，查看子房膨大率，若子房膨大则受精成功，留下膨大的子房继续发育。
若内轮花粉单独授粉子房不膨大需进行“1.3.2”节试验，若内轮花粉单独授粉子房膨大，证明内轮花粉可正常参与结实，还需在此基础上进行“1.3.3”节试验。
1.3.2紫薇花粉结实情况比较研究
第1天晚上从选做父本的母株上采集第2天开放的花苞于室内水培。第2天当花苞部分打开，尚未产生花粉时，一部分用镊子将内轮花药去掉，另一部分不作处理。待花药裂开产生花粉并经过一段时间自然干燥之后，对只剩外轮花药的花苞收集花粉，没有处理的刷下全部外輪花粉以及一定量的内轮花粉并均匀混合，确保收集的花粉足量，用硫酸纸包好，放到阴凉处存放。第3天凌晨对紫薇园内选作母本的母株上即将开放的花苞去雄，6个组合用外轮花粉和混合花粉各授120个花苞，保证花粉数量足够，在小枝上挂牌防止混淆。等果实发育成熟以后，统计2轮花粉结实数量，若差异显著，则证明内轮花粉造成了胚珠贴现。
1.3.3紫薇不同花粉繁殖适合度比较
按“1.3.1”节和“13.2”节的试验步骤获取一定量的内外轮花粉种子，将成熟的种子晾干，置于阴暗干燥的地方保存，次年春季选取100个种胚发育完好的种子作为1个重复，内外轮花粉产生的种子各3个重复，于田间播种，20 d后统计出苗率，以出苗率较大的种子的繁殖适合度设为1，另一种种子的繁殖适合度为 V/V对照。比较两者的繁殖适合度，若无明显差异则表示内轮花粉在繁殖策略上和外轮花粉并无差异；若外轮花粉种子显著优于内轮花粉种子，说明内轮花粉产生的种子质量较差，在繁殖策略上更多的还是吸引昆虫。
1.3.4数据统计和处理
用SAS 8.0对所得数据开展方差分析和Duncans多重比较[9]，用Excel制作柱形图。
2结果与分析
2.1紫薇内轮花粉生活力分析
由表1可以看出，采用内轮花粉授粉，5 d后拆袋，除组合2、组合3、组合6各有1朵花完成受精，出现子房膨大现象外，剩余所有花苞均没有坐果，由此可以认定内轮花粉的花粉管不能到达子房而完成受精，而坐果的3个花苞均为小概率事件，出现了花粉污染。根据这个结果，“1.3.3”节试验已不须开展，只须通过“1.3.2”节试验研究内轮花粉是否萌发而造成胚珠贴现现象即可。
2.3其他因素对结实量的影响
将“1.3.2”节试验的数据进一步统计分析，得图1。由图1可以看出，单花苞结实量受到交配方式、父母本品种的影响，品种内杂交由于亲缘关系较近，结实量明显超过品种间杂交；红蝶飞舞不管是父本还是母本，结实量均为3个品种（红蝶飞舞、紫爪银薇、蓝紫）中最高的，而紫爪银薇更适合作母本，蓝紫更适合作父本。在选择杂交亲本以及确定亲本组合时需要考虑这些因素。
3讨论与结论
3.1产生花粉污染的原因
“1.3.1”节试验出现了花粉污染，可能有以下2个原因： [FK（W13][TPWH1.tif][FK）]
（1）昆虫污染。由于授粉袋口未扎牢导致昆虫可以出入，或者在当日授粉末期个别昆虫提前活动而未被发现。（2）前日花粉污染。紫薇花粉活力可以维持1～2 d[10]，由于前1 d的风干，花粉黏度下降，容易抖落，可能会掉落于正在授粉的花苞之上导致花粉污染。因此，在授粉过程中一定要严谨操作，在操作前要把小枝上前日打开的花苞去掉，操作期间少触碰其他小枝，每天昆虫活动之前20 min就须要结束工作，这样才能减少污染。
3.2紫薇内轮花粉繁殖策略
本试验用常规方法确认了紫薇内轮花粉的繁殖策略倾向于吸引昆虫传粉，而不是直接参与受精，相关试验在显微镜下观测到花粉管延长的现象也是存在的，内轮花粉在一定程度上造成了胚珠贴现，降低了外轮花粉参与受精的机会，直接导致种子收获量减少。
紫薇人工辅助授粉要想尽可能杜绝花粉污染，必须在未开花以及传粉昆虫开始活动之前进行，而开花时间集中在每天的05：00—07：00[11]，在能见度足以从事授粉操作以后往往只有1～2 h可以利用。因此，保证单花苞出种量是提高授粉效率最直接的方法。
根据本试验的结论，要想提高单花苞出种量，必须尽可能采用外轮花粉，杜绝内轮花粉的污染。这须要在授粉之前采集父本花粉水培，杜绝前1 d开花的花苞污染，待花苞打开还没有产生花粉时，用镊子去掉所有内轮花粉的花药，在外轮花药爆裂产生花粉以后再刷下收集，之后的授粉过程也须要完全遵从操作规范，尽可能选择单花苞结实量较高的亲本组合。
3.3跨年试验数据的准确性
本试验的数据历经2年获得，其中“1.3.1”节试验只用1年获取，“1.3.2”节试验通过2年获取，2年中各品种花期、气温状况均不一样，会对试验获得的数据产生一定的影响。基于以上原因，试验尽可能待3个品种均进入盛花期、气温接近的条件下进行，且外轮花粉和混合花粉试验穿插进行，以削弱年份对试验结果的影响。
参考文献：
[1]牟少华，刘庆华，王奎玲. 紫薇研究进展[J]. 莱阳农学院学报，2002，19（4）：276-278.
[2]吴裕. 紫薇长放半年花[J]. 云南林业，2003（2）：21.
[CM（29][3]王敏，宋平，任翔翔，等. 紫薇資源与育种研究进展[J]. 山[HT][HJ][HT]
东林业科技，2008（2）：66-68.
[4]李传磊，沈年华，倪伟. 紫薇群落结构与物种多样性分析[J]. 西北林学院学报，2010，25（5）：45-48.
[5]陈彦，周坚. 紫薇受粉习性及花粉管生长的研究[J]. 聊城大学学报（自然科学版），2006，19（2）：53-54，96.
[6]许桂芳，吴铁明，吴哲，等. 紫薇属植物研究进展[J]. 林业调查规划，2005，30（5）：50-53.
[7]Nepi M，Guamieri M，Pacini E.“Real” and feed pollen of lagerstroemia indica：ecophysiological differences[J]. Plant Biology，2003，5（3）：311-314.
[8]张秦英，罗凤霞，刘莉，等. 紫薇异型雄蕊花粉生活力研究[J]. 园艺学报，2008（12）：1741.
[9]沈其君. SAS统计分析[M]. 北京：高等教育出版社，2005：84-87.
[10]王瑞文，杨彦伶，王瑞静，等. 紫薇花粉生活力变化及柱头的可授性的研究[J]. 湖北农业科学，2010，49（11）：2829-2832.
[11]王瑞文. 紫薇开花生物学特性及杂交育种的初步研究[D]. 武汉：华中农业大学，2010.
关键词：紫薇；内轮花药；授粉；花粉污染；胚珠贴现
中图分类号： S722.3 4文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2017）04-0115-02
紫薇，千屈菜科紫薇属植物，别称百日红、满堂红。紫薇树形优美，花色艳丽，种类繁多，且花期较长，为少花夏季重要的园林观赏树种[1-4]。
紫薇的花药和花粉具有二型性，花药呈2轮分布，外轮花药花丝较长，产生浅绿色花粉；内轮花药花丝较短，产生黄色花粉。目前关于二型花粉繁殖机制的争论存在2种对立的观点，主流理论认为内轮花粉无生活力，不能参与受精，只能以其香味吸引传粉昆虫，为外轮花粉提供异花授粉的机会[5-7]。也有研究表明，在荧光显微镜观察下，内轮花粉在柱头上可以萌发，最终到达子房，与胚珠完成受精[8]。关于内轮花药的繁殖策略系统研究，目前尚未见报道。本试验采用常规育种方法验证紫薇内轮花药的繁殖策略，希望能为紫薇杂交育种提供帮助。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验地设在江苏省农业科学院宿迁农科所运河湾基地的紫薇种质资源圃中。资源圃占地0.33 hm2，包含700余株5年生紫薇，共有9个原生品种，分别为红蝶飞舞、彩霞满天、小花白、紫爪银薇、层云积雪、蓝紫、紫玉、直枝紫和幻粉流云。
1.2试验材料
2013—2014年从紫薇种质资源圃中选取无病虫害并处于盛花期的3个品种（红蝶飞舞1、红蝶飞舞2、紫爪银薇1、紫爪银薇2、蓝紫1、蓝紫2）各2株，授粉组合品种内杂交3个重复，分别为红蝶飞舞1×红蝶飞舞2（组合1）、紫爪银薇1×紫爪银薇2（组合2）、蓝紫1×蓝紫2（组合3），每个重复20朵花；品种间杂交3个重复，分别为红蝶飞舞2×紫爪银薇1（组合4）、紫爪银薇2×蓝紫1（组合5）、蓝紫2×红蝶飞舞1（组合6），每个重复20朵花。
1.3试验方法
1.3.1紫薇内轮花粉生活力检验
第1天晚上从选做父本的母株上采集第2天开放的花苞于室内水培。第2天当花苞部分打开尚未产生花粉时，用镊子将外轮花药去掉。待花药裂开产生花粉并经过一段时间自然干燥之后，用毛刷将内轮花粉刷下，用硫酸纸包好，放到阴凉处存放。第3天凌晨对紫薇园内选做母本的母株上即将开放的花苞去雄，并采用足量的花粉进行授粉、套袋，在小枝上挂牌并去掉周围正在发育的花芽以防混淆，6个组合共授120朵花苞。5 d后摘去硫酸纸袋，查看子房膨大率，若子房膨大则受精成功，留下膨大的子房继续发育。
若内轮花粉单独授粉子房不膨大需进行“1.3.2”节试验，若内轮花粉单独授粉子房膨大，证明内轮花粉可正常参与结实，还需在此基础上进行“1.3.3”节试验。
1.3.2紫薇花粉结实情况比较研究
第1天晚上从选做父本的母株上采集第2天开放的花苞于室内水培。第2天当花苞部分打开，尚未产生花粉时，一部分用镊子将内轮花药去掉，另一部分不作处理。待花药裂开产生花粉并经过一段时间自然干燥之后，对只剩外轮花药的花苞收集花粉，没有处理的刷下全部外輪花粉以及一定量的内轮花粉并均匀混合，确保收集的花粉足量，用硫酸纸包好，放到阴凉处存放。第3天凌晨对紫薇园内选作母本的母株上即将开放的花苞去雄，6个组合用外轮花粉和混合花粉各授120个花苞，保证花粉数量足够，在小枝上挂牌防止混淆。等果实发育成熟以后，统计2轮花粉结实数量，若差异显著，则证明内轮花粉造成了胚珠贴现。
1.3.3紫薇不同花粉繁殖适合度比较
按“1.3.1”节和“13.2”节的试验步骤获取一定量的内外轮花粉种子，将成熟的种子晾干，置于阴暗干燥的地方保存，次年春季选取100个种胚发育完好的种子作为1个重复，内外轮花粉产生的种子各3个重复，于田间播种，20 d后统计出苗率，以出苗率较大的种子的繁殖适合度设为1，另一种种子的繁殖适合度为 V/V对照。比较两者的繁殖适合度，若无明显差异则表示内轮花粉在繁殖策略上和外轮花粉并无差异；若外轮花粉种子显著优于内轮花粉种子，说明内轮花粉产生的种子质量较差，在繁殖策略上更多的还是吸引昆虫。
1.3.4数据统计和处理
用SAS 8.0对所得数据开展方差分析和Duncans多重比较[9]，用Excel制作柱形图。
2结果与分析
2.1紫薇内轮花粉生活力分析
由表1可以看出，采用内轮花粉授粉，5 d后拆袋，除组合2、组合3、组合6各有1朵花完成受精，出现子房膨大现象外，剩余所有花苞均没有坐果，由此可以认定内轮花粉的花粉管不能到达子房而完成受精，而坐果的3个花苞均为小概率事件，出现了花粉污染。根据这个结果，“1.3.3”节试验已不须开展，只须通过“1.3.2”节试验研究内轮花粉是否萌发而造成胚珠贴现现象即可。
2.3其他因素对结实量的影响
将“1.3.2”节试验的数据进一步统计分析，得图1。由图1可以看出，单花苞结实量受到交配方式、父母本品种的影响，品种内杂交由于亲缘关系较近，结实量明显超过品种间杂交；红蝶飞舞不管是父本还是母本，结实量均为3个品种（红蝶飞舞、紫爪银薇、蓝紫）中最高的，而紫爪银薇更适合作母本，蓝紫更适合作父本。在选择杂交亲本以及确定亲本组合时需要考虑这些因素。
3讨论与结论
3.1产生花粉污染的原因
“1.3.1”节试验出现了花粉污染，可能有以下2个原因： [FK（W13][TPWH1.tif][FK）]
（1）昆虫污染。由于授粉袋口未扎牢导致昆虫可以出入，或者在当日授粉末期个别昆虫提前活动而未被发现。（2）前日花粉污染。紫薇花粉活力可以维持1～2 d[10]，由于前1 d的风干，花粉黏度下降，容易抖落，可能会掉落于正在授粉的花苞之上导致花粉污染。因此，在授粉过程中一定要严谨操作，在操作前要把小枝上前日打开的花苞去掉，操作期间少触碰其他小枝，每天昆虫活动之前20 min就须要结束工作，这样才能减少污染。
3.2紫薇内轮花粉繁殖策略
本试验用常规方法确认了紫薇内轮花粉的繁殖策略倾向于吸引昆虫传粉，而不是直接参与受精，相关试验在显微镜下观测到花粉管延长的现象也是存在的，内轮花粉在一定程度上造成了胚珠贴现，降低了外轮花粉参与受精的机会，直接导致种子收获量减少。
紫薇人工辅助授粉要想尽可能杜绝花粉污染，必须在未开花以及传粉昆虫开始活动之前进行，而开花时间集中在每天的05：00—07：00[11]，在能见度足以从事授粉操作以后往往只有1～2 h可以利用。因此，保证单花苞出种量是提高授粉效率最直接的方法。
根据本试验的结论，要想提高单花苞出种量，必须尽可能采用外轮花粉，杜绝内轮花粉的污染。这须要在授粉之前采集父本花粉水培，杜绝前1 d开花的花苞污染，待花苞打开还没有产生花粉时，用镊子去掉所有内轮花粉的花药，在外轮花药爆裂产生花粉以后再刷下收集，之后的授粉过程也须要完全遵从操作规范，尽可能选择单花苞结实量较高的亲本组合。
3.3跨年试验数据的准确性
本试验的数据历经2年获得，其中“1.3.1”节试验只用1年获取，“1.3.2”节试验通过2年获取，2年中各品种花期、气温状况均不一样，会对试验获得的数据产生一定的影响。基于以上原因，试验尽可能待3个品种均进入盛花期、气温接近的条件下进行，且外轮花粉和混合花粉试验穿插进行，以削弱年份对试验结果的影响。
参考文献：
[1]牟少华，刘庆华，王奎玲. 紫薇研究进展[J]. 莱阳农学院学报，2002，19（4）：276-278.
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[5]陈彦，周坚. 紫薇受粉习性及花粉管生长的研究[J]. 聊城大学学报（自然科学版），2006，19（2）：53-54，96.
[6]许桂芳，吴铁明，吴哲，等. 紫薇属植物研究进展[J]. 林业调查规划，2005，30（5）：50-53.
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[8]张秦英，罗凤霞，刘莉，等. 紫薇异型雄蕊花粉生活力研究[J]. 园艺学报，2008（12）：1741.
[9]沈其君. SAS统计分析[M]. 北京：高等教育出版社，2005：84-87.
[10]王瑞文，杨彦伶，王瑞静，等. 紫薇花粉生活力变化及柱头的可授性的研究[J]. 湖北农业科学，2010，49（11）：2829-2832.
[11]王瑞文. 紫薇开花生物学特性及杂交育种的初步研究[D]. 武汉：华中农业大学，2010.