山羊臭虎耳草的延迟自动自花授粉机制

摘要

通过对山羊臭虎耳草6个花形态及其发育阶段、授粉过程的连续观察和对花粉活性、柱头可授性的连续检测,报道了一种新的延迟自动自花授粉机制,即山羊臭虎耳草花丝运动引导的延迟自动自花授粉.利用电子显微镜研究了花粉囊的破裂方式和柱头结构,同时利用苏丹Ⅲ研究了花粉的组织化学性质.结果显示:(1)第四生长阶段,当花丝引导大部分花粉囊运动至柱头上方时,花粉和柱头的可授性才均达到峰值[可授性分别为(94±6)％和(96±13)％],这种运动消除了第三生长阶段花粉活性较高[(90±8)％]而柱头可授性较低[(6±1 7)％]的异花授粉特征,即消除了花粉与柱头的时空隔离；自动自花授粉发生于异花授粉特征消除之后,因此山羊臭虎耳草具有典型的延迟自动自交行为.(2)第四发育阶段柱头空腔的大量柱状突起和花粉鞘的油脂性特征,增加了花粉和柱头的接触表面,并且使花粉更好地互相堆积粘附在柱头上,提高授粉效率.(3)对山羊臭虎耳草的繁育系统研究表明,强制自花授粉和人工自花授粉产种量无明显差异,2007年和2008年的自交系数高达0.92和0.91,说明山羊臭虎耳草具有很好的自交能力并且不存在花粉数量限制；人工异花授粉的产种率显著高于人工自花授粉,说明自花花粉的质量显著低于异花花粉,虎耳草延迟自动自花授粉存在生殖衰退,生殖保障系数2007年为0.92,2008年为0.91,表明在极端环境下自动自花授粉为该植物提供了繁殖保障,但极端环境下,没有观察到有效的授粉昆虫.研究表明,作为高山冰缘植物的山羊臭虎耳草,保留了开花植物异花授粉的特征,在极端环境下利用延迟自动自花授粉机制完成授粉,保障生殖.