关键词:
陕西羽叶报春
生殖生物学
传粉生物学
胚胎发育
种子萌发
摘要:
陕西羽叶报春(Primula filchnerae Knuth)是报春花科(Primulaceae)报春花属(Primula L.)二年生草本植物,具重要的观赏价值和科研价值。该物种种群数量少,分布狭窄,面临灭绝风险,是我国珍稀濒危植物,被列为陕西省地方重点保护植物。因此,揭示其濒危机制并开展物种保护迫在眉睫。本论文对陕西羽叶报春的生殖生物学进行了初步研究,目的在于通过了解和探究其生殖过程中是否存在生殖障碍,揭示其濒危机制,为该物种保护提供科学依据,也可为该种植物的栽培繁育及应用提供科学依据。本研究通过定时定点野外观察来了解陕西羽叶报春的开花过程及物候学特征、传粉者及传粉动态,通过测量花粉胚珠比、杂交指数及人工授粉实验探究其繁育系统。研究结果表明:(1)种群花期为1月底至4月中下旬,单花花期一般为14~17 d,单花开花进程中花部形态有6个明显发育变化:全部被萼片包裹、花苞伸出并为深粉色、花朵打开为淡粉色、花瓣为白色、花朵枯萎、花冠脱落且花萼宿存;(2)其具花柱二型性现象,长柱型花雌蕊高是短柱型花雌蕊的1.76倍;(3)异花授粉,蜜蜂属为其主要传粉者;(4)柱头在花开后第2天可授性最高,花粉在花开后第4天活力最高;(5)长、短柱型花的花粉胚珠比分别为902.26和831.48,杂交指数为4,套袋实验显示异型交配可育,同型交配不可育,综上,陕西羽叶报春的繁育系统为异交型,自交不亲和。采用石蜡切片显微技术,对陕西羽叶报春大小孢子发生、雌雄配子体发育及胚发育进行了研究,以探究其胚胎发育过程及特征。研究结果表明:(1)每花具5枚雄蕊,每一花药具4个花粉囊,发育方式为基本型;花药壁完全分化时由表皮、药室内壁、中层及绒毡层组成,成熟花粉壁由表皮和纤维层组成;(2)小孢子母细胞减数分裂形成的四分体呈四面体型,成熟花粉为二细胞花粉,具三个萌发沟,部分花粉出现败育现象;(3)雌蕊子房一室,胚珠横生,双珠被,胚囊发育类型为蓼型,发现部分胚囊败育现象;(4)合子多次分裂后形成球形胚,在无定型的胶质中不断分裂到贴紧种皮,中间细胞退化消失,最终形成空腔状。胚乳的发育类型为核型胚乳,胚乳消失最终形成无胚乳种子。通过测定陕西羽叶报春种子的千粒重、吸水率、活力,及不同温度、光照强度和不同浓度植物激素、生长调节剂对种子萌发的影响,探究该种子的生物学特性及萌发特性。研究结果表明:(1)种子细小,千粒重为0.9±0.06 g;(2)种子吸水率为52.6%;(3)种子活力随着存储时间的增长呈下降趋势,常温干燥条件下种子的活力都普遍高于4℃低温干燥条件下;(4)种子的最适萌发温度为25℃;(5)为光不敏感型种子;(6)200 mg/L GA3、5 mg/L IAA、10 mg/L 6-BA、10 mg/L NAA对其种子萌发有促进作用,促进效果为GA3>6-BA>NAA=IAA。通过对陕西羽叶报春的生殖生物学进行研究,发现其生殖过程中存在花粉败育、胚囊败育等生殖障碍。陕西羽叶报春濒危的原因有:(1)自交不亲和,在种群密度很低或缺少传粉者时,自交不能代替异花授粉而确保受精成功,从而导致胚珠败育;(2)早春开花,传粉者种类少,受天气影响大;(3)雌雄配子体发育过程中出现部分花粉败育、胚囊败育现象;(4)生境受人为和自然灾害干扰严重。因此,为了更好地保护这一濒危物种,基于本研究的主要发现,提出了保护策略。