邹蓉 唐健民 史艳财 蒋运生 韦霄 付嵘

摘 要：对东兴金花茶（Camellia tunghinensis）的花部特征和开花进程进行了研究，并分别在野生居群、基因库居群进行了套袋试验和传粉者观察。结果表明：东兴金花茶具两性花，花部结构具有典型的虫媒花特征，花朵大，金黄色，花瓣基部可分泌蜜汁，花粉数量多，有利于吸引昆虫来传粉。单花花期一般3～5天，开花进程可分为初开期、盛开期、末花期和凋落期。整个单花花期内，花粉和柱头都具有生活力，花朵刚刚开放时，部分花药已散粉，且花粉具有活力，此时柱头具有弱可授性，东兴金花茶的繁育系统为异交，部分自交亲和，需要传粉者。野生居群的主要传粉昆虫为蜜蜂，访花频率为7.83次/d，基因库居群的主要传粉昆虫也为蜜蜂，访花频率分别为8.65次/d，传粉昆虫的种类少，但访花频率不高，各居群的东兴金花茶花粉传播受到一定资源限制。在野生、基因库两种生境下，东兴金花茶自然条件下座果率分别为8.3%、10%，果期败育率分别为58.6%、51.3%，资源限制可能是其低结实率的主要原因。

关键词：繁育系统；传粉；资源限制；东兴金花茶

一、材料和方法

1.研究地点。研究地点分别位于广西防城金花茶国家级自然保护区核心区的野生居群、广西防城金花茶国家级自然保护区上岳保护站金花茶基因库居群。

2.研究方法

（1）花部形态和开花动态观测。在野生居群，随机摘取盛花期的花20朵，测量花柄长和宽、萼片数量和大小、花口径、花瓣长和宽、花丝数量、花丝长、花药长、花柱数量、花柱长、子房直径和胚珠数量。标记20朵即将开放的花，观察和记录花朵的开放过程，直至花瓣脱落。

（2）花粉活力测定。新鲜花粉生活力测定：1.选某个晴天上午，采集新鲜花粉（当日开放的花朵），置去离子水中，于25℃下光照培养2、4、8、12、16、24h后在光学显微镜下观测花粉萌发率，确定花粉萌发所需要的培养时间；2.采集开花不同天数花朵的花粉，于于25℃下光照培养24h，光学显微镜下观测，比较其萌发率；3.将新鲜花粉，分别于20℃、25℃和30℃下光照培养24h，光学显微镜下观测，比较东兴金花茶新鲜花粉在3个不同温度下的萌发率。

（3）杂交指数（Outcrossing index，OCI）的估算。按照Dafni的标准进行花朵大小及开花行为的测定，由OCI值评判繁育系统类型（Cruden，1977）。

（4）花粉-胚珠比（Pollen-ovule ratio， P/O）的估算。随机选即将开放但花药尚未开裂的花10朵，每朵花取5个花药挤碎于70%乙醇溶液，定容至4ml，摇匀后用微量注射器取2ul悬浮液在显微镜下统计花粉数量，重复5次，并统计每朵花的花药数，计算单花花粉总量。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的标准评判繁育系统类型。

（5）套袋试验。依Dafni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座果率；②开花前套袋，不去雄，检测是否存在自花授粉；③同株异花授粉：去雄，套袋，同株异花之间人工授粉，检测自交亲和性；④异株异花授粉：去雄、套袋，用不同植株的花粉进行异花授粉，检测座果率；⑤自然条件下的异花传粉，不套袋、去雄、自由传粉，检测座果率。⑥套袋、去雄，检测是否具有无融合生殖。依据各居群花朵数量的多少，每处理取50～100朵花进行试验。取即将开放的花，于花药未散开前去雄，授粉试验于去雄后1d和2d各进行1次，所授花粉至少来自3朵花。3个月后统计座果情况，座果率=幼果数/花数×100%。

（6）传粉者观察。在盛花期的晴朗天氣，观察传粉昆虫种类、访花行为及访花频率。具体方法是：从8：00～18：00，以每30min为一个统计单位，随机标记5～10朵花，观察和记录整个单花期不同种类昆虫的访花时间、停留时间、访花次数及访花行为，并计算昆虫的访花频率。采集访花者制成标本，鉴定到科、属或种。

套袋试验和传粉者观察分别在2个居群进行，其余试验在野生居群进行。野生居群和栽培居群的试验在3月上旬进行。

3.数据分析。本文所有数据处理和作图均由Excel2003软件完成。

二、结果与分析

1.花部特征和开花动态。东兴金花茶花两性，花金黄色，花柄长9～13mm；苞片5～6片，细小，分散于花柄上，萼片5，近圆形，长3～5mm，宽2～5mm，背有毛；花瓣5～7片，基部连合2～4mm，倒卵形，长1～2cm，宽2～3cm，无毛；雄蕊130～200枚，花药长0.18～0.33mm，分4-5列，花丝长1.6～2.5cm，外轮花丝基部连生2-5mm，无毛；花柱3～4条，离生，长1.8-3.0cm，柱头位置与花药齐平或高出花药3～7mm；子房近球形，3～4室，直径2.0～2.6mm，胚珠6～12枚。

东兴金花茶单花花期一般为3～5d，开花进程可分为4个阶段：初开期——花蕾膨大，花瓣逐渐松动，顶端裂开，出现“小口”并可见雄蕊，花型呈钟状；盛开期——花朵继续开放，花瓣向外伸展，花药裂开散发花粉，花型呈伞状；末花期——花瓣向外平展，尖端反卷，有萎蔫迹象，花药散粉完毕，呈干瘪状，柱头淡黄色，有少量花粉附着；凋落期——花朵开始凋落，花瓣连同花丝一同脱落，萼片宿存并包裹子房，柱头外露。

东兴金花茶花朵开放时，一般开口朝下，花瓣基部分泌蜜汁。花朵全天均可开放，花柱和花丝在花期伸长不明显，柱头位置与花药齐平或高出花药3～7mm。部分花药于开花前或花朵开放时开裂散粉，开花后6h全部花药散粉，12h后达到散粉盛期，2～3d 后进入散粉末期。柱头淡黄色，能分泌少量粘液，花瓣脱落后逐渐萎蔫变褐。花朵开放期间无明显气味。

野生居群始花期为2月末，盛花期为3月上旬至3月中旬，末花期为4月上旬。基因库居群始花期为2月中下旬，盛花期为3上旬至中旬，末花期为3月末。基因库居群的开花物候比野生居群早7-10天左右。

2.花粉活力测定

（1）开花不同天数后的花粉活力。东兴金花茶花瓣展开，花药暴露于空气中，数小时后即开始散粉，此时花粉即具有活力，随时间的延长，花粉的活力逐渐下降，开花一天内的花粉活力最高，为57.8%；至第4d，花粉活力与脱落花朵的活力相近，分别为0.40%和0.25%，基本上可认为是无活力。开花后2h～4d，柱头都具有可授性，1～3d可授性最强。可见东兴金花茶花药散粉和柱头可授期并不存在明显的时间分离，为雌雄同熟。

Note： -/+ means some stigmas have receptivity， some havent； + means stigmas have receptivity； ++ means stigmas have higher receptivity； +++ stigmas have the highest receptivity.

3.杂交指数（OCI）和花粉-胚珠比（P/O）

东兴金花茶花口径为3.99±0.50cm，单花花径>6mm，计为3；花药开始散粉时部分柱头具有可授性，雌蕊和雄蕊几乎同时成熟，计为0；开花时柱头和花药齐平或高出柱头3～5mm，计为0或1；因此东兴金花茶的OCI为3或4。根据Dafni的标准，东兴金花茶的繁育系统为兼性异交类型或异交，部分自交亲和，需要传粉者。

东兴金花茶单花花粉量约为2517941.33，胚珠数为8.0±1，P/O为298723.07，根据Cruden标准，该物种的繁育系统属于专性异交。

4.套袋试验

套袋试验结果表明，去雄套袋不能结果，可认为东兴金花茶不存在无融合生殖；不去雄、套袋、自花授粉，不论在野生居群还是基因库居群都只有一个结果，座果率分别为3%及2.5%，表明东兴金花茶能自动自花授粉，但座果率极低。野生居群对照的座果率为8.3%，人工异株异花授粉座果率为15%，人工同株异花授粉座果率为7.9%，表明东兴金花茶的繁育系统异交为主，部分自交亲和，需要传粉者。野生居群和基因库居群的套袋试验结果亦证实了上述结论。野生居群自然条件下的座果率（8.3%）和异株异花授粉的座果率（15%）相比，表明在野生条件下东兴金花茶的结实并不受到花粉限制。对东兴金花茶各居群自然条件下的果实败育情况进行了统计，在野生居群和基因库居群，果期败育率分别为58.6%、51.3%。后期（7月中旬）追加两个处理，对自然自花授粉的果进行套袋与不套袋对比（处理数都为28个）；11月采收发现套袋的果实结实率达89.3%，而不套袋的果实结实率只有10.7%

5.传粉者的种类、访花行为和访花频率

在东兴金花茶野生居群的主要传粉昆虫为蜜蜂，此外，还发现蝴蝶1种，小蜂鸟1种，但访花次数少，不是有效传粉者。基因库居群的主要传粉者为蜜蜂。

在2种不同的生境条件下，蜜蜂对东兴金花茶的访花频率有一定差异。在野生居群蜜蜂的访花频率在10：00之前，由于温度较低，湿度较大，很少见到访花蜜蜂活动，10：00之后，温度开始升高，蜜蜂活动逐渐增加，10：00～12：00是蜜蜂的访花高峰期，平均访花次数为13.45次/h，在13：30～15：00蜜蜂活动又明显增加，平均访花次数为8.93次/h，15：00过后蜜蜂活动明显减少。基因库居群蜜蜂的访花频率在9：00～11：30即达到访花高峰期，平均访花次数达16.55次/h，高于野生居群高峰期的访花频率，在13：30～15：30蜜蜂活动又明显增加，平均访花次数达8.45次/h，15：30以后，访花次数就大幅降低。天气状况对蜜蜂访花影响较大，雨天和低温阴天，极少见到蜜蜂访花。

三、讨论

东兴金花茶的主要传粉生物是蜜蜂，在本次试验研究中，基因库居群生长环境下蜜蜂的访花频率更高，为8.65次/d，高于野生居群的7.83次/d。基因库居群的东兴金花茶的座果率为10%，高于野生环境的8.3%，果期败育率分别为基因库居群58.6%、野生51.3%。可以采取种花、养蜂合理划分区域，互利共赢的方式来提高蜜蜂访花率。另外，天气因素影响蜜蜂的活动频率，进而影响了东兴金花茶的结实率，种植人员可以根据天气预报通过人工干预的方法影响其开花时间，进而减小天气影响。

东兴金花茶具有虫媒和鸟类传粉的特征，花朵大，黄色，花瓣基部分泌大量蜜汁，花粉数量多，这有利于吸引昆虫和鸟类来传粉，同时东兴金花茶花朵柱头位置稍高于花药，使得传粉效率大大提高。东兴金花茶的花粉活力和柱头可授性在开花前3天都维持在较高水平，且蜂类访花高峰期与花粉活力最高时期和柱头最佳授粉期高度一致，这有利于其雄性阶段花粉的输出以及雌性阶段柱头接受花粉，可保障其有效传粉及异交成功。东兴金花茶花期在3～5d，种群花期可持续1～2个月，这种开花持续时间长且开花不同步，一方面保证植株在较长的时间内能成功完成异花传粉受精过程而保证生殖成功，另一方面也可以降低花期恶劣的自然环境对其生殖成功造成的不良影响，应为其长期适应环境影响所形成的一种生殖策略。

P/O、OCI及人工控制授粉试验等不同处理结实率的比较试验都是目前应用较多的检测繁育系统的手段。依据杂交指数估算结果，东兴金花茶的OCI值为3或4，繁育系统为兼性异交类型或异交，部分自交亲和，需要传粉者。按照Curden花粉-胚珠比（P/O）的观点，东兴金花茶的P/O为298723.07，繁育系统为专性异交。套袋试验结果显示，表明东兴金花茶的繁育系统异交为主，部分自交亲和，需要传粉者，属于专性异交植物。

对一物种有效传粉昆虫种类的确认是了解其生殖生物学特点的重要内容，也是理解该物种稀有和濒危机制的前提。套袋试验结果表明，东兴金花茶自然结实率8.3%大大低于人工异株异花授粉15%，表明东兴金花茶存在花粉限制，这与野外传粉者的观察相一致。东兴金花茶的有效传粉者只有蜜蜂一种。传粉者种类少，访花频率低，花粉限制是东兴金花茶自然条件下低结实率的主要原因。

由于东兴金花茶具有较高的经济价值，野外调查表明，除保护区的核心区外，东兴金花茶人为破坏和采挖极为严重，使得居群中花朵数量较少，再加上花期不同步，传粉过程中有可能缺少异花花粉，结实率降低，并引起近交衰退，进一步加剧了东兴金花茶的濒危状况。

作者简介：邹蓉（1982-）女，现任助理研究员，主要从事植物生理生态学研究。

通讯作者简介：韦霄（1967-）男，现任研究員，主要从事经济植物引种驯化及濒危植物保护生物学研究。

基金项目：本课题由广西自然科学基金项目（2015GXNSFBA139089）。