题目：濒危植物独叶草（毛茛科）的传粉生物学及繁育系统研究

摘要 独叶草Kingdonia uniflora Balf. f. et W. W. Smith是我国特有的单种属植物，也是国家一级重点保护植物。本文对独叶草传粉生物学特性，繁育系统及花粉萌发特性进行了研究，结果如下：

1. 独叶草花的形态特点
对1453朵独叶草花各花部器官数量统计结果显示，该植物的花梗长7-12cm，花单生，两性，辐射对称，直径为9±1.2mm；花被片（4-）5-6（-9）枚，黄绿色，具开放的脉；花瓣无；雄蕊群由外轮的不育雄蕊及内轮的可育雄蕊组成。不育雄蕊位于外围，6-13枚，顶端膨大，腹面的凹槽中具分泌组织细胞（图版Ⅴ：1），可育雄蕊5-8枚，位于不育雄蕊以内，花药紫红色；雌蕊群由3-10枚离生心皮组成（图版Ⅰ：2）。

2. 传粉生物学特性
通过野外观察和室内鉴定发现，独叶草的访花昆虫有7种，分属于弹尾目，双翅目，膜翅目和同翅目，其主要传粉者为同翅目的桃蚜（Myzus persicae Sulzer）、荻草谷网蚜（Sitobion miscanth L.）和一种无法准确鉴定的膜翅目茧蜂科昆虫。访花昆虫的活动时间主要集中在早9:00-12:00，不同种类昆虫的访花频率差异较大，其中桃蚜的访花频率最高，为1.65次/15min。扫描电镜观察发现在桃蚜的口器及茧蜂科昆虫的腹部携带9-15粒独叶草的花粉，而昆虫的胸部、足部仅携带1-3粒花粉。虽然虫体携带花粉量较少，但昆虫高频率的访问弥补了这一不足。
野外观察结果显示，访花昆虫的活动明显受温度、天气等因素的影响，适宜昆虫活动的温度为20-25℃，晴天时昆虫的访花次数明显高于阴雨天气的统计结果。此外，处于不同海拔的独叶草居群，其访花昆虫种类明显不同，低海拔的巴山冷杉（Abies fargesii Franch.）林下独叶草的主要访问者为蚜虫，而高海拔的太白红杉（Larix chinensis Beissn.）林下独叶草的主要访问者为茧蜂科昆虫。
虽然独叶草的传粉昆虫种类受花期、温度、海拔等因素的影响，但该植物的传粉过程是成功的，因此传粉环节不是独叶草的致濒原因。

3. 独叶草各花部器官对昆虫传粉的影响
为确定独叶草不育雄蕊、花被片和可育雄蕊对传粉昆虫和传粉过程的影响，分别进行去除不育雄蕊（A组），去除花被片（B组），去除可育雄蕊（C组）和对照组（D组）处理。结果表明：昆虫访花频率分别为A组0.4次/小时、B组0次/小时、C组0.9次/小时、D组2.2次/小时；被授粉花朵百分比分别为A组29.09%、B组40.38%、C组70.91%、D组91.67%；被授粉心皮百分比分别为A组17.77%、B组20.94%、C组为40.58%、D组为75.27%。与对照组相比，处理后被授粉花朵百分比、被授粉心皮百分比下降幅度均为A组>B组>C组。这一结果显示出独叶草的不育雄蕊对传粉过程的影响最大。
去除花被片处理后，虽然野外观察到的昆虫访花频率为零，但该处理后在花梗上仍发现不少昆虫停歇，显示去除花被片的花朵还存在吸引昆虫的其它因素。分析昆虫访花行为的野外观察结果，认为花被片为昆虫取食提供停歇的平台。
去除可育雄蕊处理后，昆虫访花频率、被授粉花朵数、正常发育心皮数均有所减少，但其减少的幅度是三组处理中最低的，可见花药并不是影响传粉成功的决定性因素。但可育雄蕊产生的花粉作为昆虫的食物，也是吸引昆虫的因素之一，并且可育雄蕊开裂前后与淡绿色的花被片形成色差，可引导昆虫发现花朵。
根据昆虫访花频率与不育雄蕊蜜汁的分泌量呈正比，且去除不育雄蕊对传粉过程的影响最大，可确定不育雄蕊产生的蜜汁是吸引昆虫访花的最主要因素。而花被片、可育雄蕊及可育雄蕊产生的花粉为吸引昆虫访花的辅助因素。

4. 花粉萌发观察
为深入研究独叶草的花授粉后，花粉管在花柱中的生长特性，本实验应用荧光显微镜观察了自花和异花授粉后花粉在柱头上的萌发及花粉管在花柱内的生长动态。原位萌发结果显示，独叶草的花粉在自花和异花的活体柱头上均能萌发，而异花授粉的花粉萌发速度明显快于自花授粉的花粉，表明其有性生殖的繁育系统是以异花授粉为主，自花授粉亲和。
此外，本实验还观察了在离体培养条件下，独叶草花粉管的生长情况。随着培养基成分的改变，独叶草花粉的萌发率有显著变化。并且实验结果还体现出硼酸和蔗糖对花粉萌发的互作效应，只有当硼酸浓度为100mg/L，蔗糖浓度为20%时，花粉萌发率最大，为26.03%。并且在离体培养时，还发现一定数量的独叶草花粉粒同时萌发两条花粉管的现象。
原位萌发及离体培养实验结果均显示出，在适宜的条件下，独叶草花粉可生长出花粉管。因此，花粉萌发也不是独叶草的致濒原因。

5. 有性繁殖的繁育系统类型
为确定独叶草的有性繁殖的繁育系统类型，连续三年进行了去雄、套袋、人工授粉等控制性实验，结果显示该植物不存在无融合生殖，以异花授粉为主，部分自交亲和，需要传粉者。此外，测量得出独叶草的杂交指数（OCI）大于4，统计花粉胚珠比（P/O）为1886±324，对照Dafni（1992）[1]及Cruden（1977）[2]提出的标准，可判断该植物为异花授粉植物。独叶草的杂交指数（OCI）及花粉胚珠比（P/O）的实验计算结果，有力支持了人工控制实验结果。