蒙古黄芪传粉特性研究△

冯学金

(山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西 大同 037008)

蒙古黄芪传粉特性研究△

冯学金

(山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西 大同 037008)

目的：研究蒙古黄芪的传粉特性,为蒙古黄芪的新品种选育和良种繁育提供依据。方法：以蒙古黄芪为试材，采用自由授粉和套袋自花授粉2种授粉方式，研究黄芪的传粉特性；并通过剥蕾自交和花期喷施NaCl溶液，研究克服蒙古黄芪自交不亲和性的方法。结果：2种授粉方式的蒙古黄芪的亲和指数差异明显，自由授粉、套袋自花授粉的亲和指数分别为1.26和0，可见蒙古黄芪为异花授粉植物。剥蕾自交后，蒙古黄芪亲和指数为0.37，表明剥蕾自交是克服蒙古黄芪自交不亲和性的有效方法。而花期喷施NaCl溶液处理后，蒙古黄芪亲和指数仍为0。结论：黄芪是自交不亲和的异花授粉植物，剥蕾自交是克服蒙古黄芪自交不亲和性的有效方法。

蒙古黄芪；传粉特性；自交不亲和性；异花授粉；剥蕾自交

黄芪药材是豆科植物蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao或膜荚黄芪Astragalusmembranceus(Fisch.)Bge.的干燥根[1]。黄芪性微温,味甘,有补气升阳，固表止汗，利水消肿，生津养血，行滞通痹，托毒排脓，敛疮生肌的功能[1]。由于黄芪药性温和，有“补气固表之圣药”的美誉，应用非常广泛，据统计，以黄芪为原料的中成药多达200余种[2]。随着黄芪的需求量持续增加，传统道地黄芪主产区的野生资源几乎被挖光，野生黄芪濒临灭绝，已远远不能满足市场需求[3]。目前我国商品中药材主要来源于栽培，由于蒙古黄芪主根粗长、侧根少，质地柔软，粉性足，药性强，质量较好，近年来栽培黄芪多为蒙古黄芪[4]。但是由于蒙古黄芪是异花授粉作物，育种难度大，优良品种应用率较低，田间群体混杂严重，严重影响了黄芪药材的品质与产量。因此，培育高产、优质黄芪新品种是十分必要的。而黄芪生殖习性等方面的研究则是蒙古黄芪良种繁育的基础和前提保证。本实验观察研究了黄芪的生殖生物学习性，鉴定了蒙古黄芪的自交不亲和性，并初步研究了克服蒙古黄芪自交不亲和性的方法。

1 材料

试验用黄芪种子采自山西省浑源县大同丽珠芪源药材有限公司黄芪GAP基地。经物种鉴定为豆科黄芪属植物蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.) Hsiao。于2005年5月下旬宽行条播于山西省农业科学院高寒区作物研究所试验田，行距 50cm，常规管理，第2年现蕾开花期进行传粉特性的研究。

2 方法

2.1 花部形态特征及开花习性观测

于蕾期随机选取大小、长势相对一致、无病虫害植株20株，每株选取生长发育状况基本一致的花序5个，观察单株上花的开放顺序等习性。于盛花期随机选取健壮植株正在开放的花20朵，在解剖镜下测量其花萼、花瓣、花柱、花丝、花药的大小，观察并描述其形态特征。

2.2 传粉媒介观察

在盛花期随机选取黄芪植株20株，连续10 d对其传粉媒介进行观察，结合花的形态学观察以及田间昆虫活动情况考证其传粉媒介。同时，在大田随机选取两两相邻的植株共8株，在相邻的两株黄芪间插一竹棍，从两株黄芪中分别选2个花序，共选生长一致的花蕾50个，用纱袋套在一起，要确保纱袋内进不去昆虫。大约30 d后去袋，采收成熟果荚，进行统计，并计算结果率、平均每荚种子数。结果率=荚果数/处理花朵数×100 %，平均每荚种子数=种子数/荚果数。

2.3 蒙古黄芪自交不亲和性鉴定

试验设2个处理，分别是自由授粉和套袋自花授粉。

套袋自花授粉：随机选取20株花蕾期的蒙古黄芪植株，从中选择20个花序，每个花序上留10个花蕾，其余的人工去除，然后套硫酸纸袋,使其自然自交授粉，15 d后去袋。

自由授粉：随机选取20株花蕾期的蒙古黄芪植株，从中选择20个花序，每个花序上留10个花蕾，任其自然授粉，其余的人工去除。

待坐果后摘下纸袋，果实成熟后，采收成熟的果实，观察果荚形态，对结果数和结籽数进行统计，并计算亲和指数。亲和指数=结籽数/自交授粉花数。

2.4 蒙古黄芪自交不亲和性克服方法的研究

试验设2个处理，分别是剥蕾自交和5 % 氯化钠+0.3 %硼酸溶液处理。

剥蕾自交：随机选取20株花蕾期的蒙古黄芪植株，从中选择20个花序，每个花序上留10个花蕾，人工去雄后用作母本，剩下的花序用来收集父本花粉，待人工蕾期自花授粉结束后，将父本花序全部摘除，并进行套袋。15 d后去袋。

5 % 氯化钠+0.3 %硼酸溶液处理：随机选取20株花蕾期的蒙古黄芪植株，于开花前一周左右对全体供试植株顶端若干花序套袋。待有半数以上小花开放时摘袋，选择20个处于同一生长期的花序，每个花序上留10朵处于同一生长期的小花，其余的人工去除，用作母本，剩下的花序用来收集父本花粉。于上午8∶00～10∶00，用5 % 氯化钠+0.3 %硼酸溶液进行喷施，30 min后用备用父本的花粉人工授粉，待授粉结束后将父本花序全部摘除，并立即套袋，以防止昆虫传粉。15 d后去袋。

待坐果后摘下纸袋，果实成熟后，采收成熟的果实，观察果荚形态，对结果数和结籽数进行统计，并计算亲和指数。

3 结果与分析

3.1 蒙古黄芪花的形态特征及开花习性

2年生蒙古黄芪始花期为6月初。总状花序腋生，着生花数5～20朵不等，排列较疏松；花序上的小花由基部向上依次开放；小花梗短，生黑色硬毛；花萼钟状，具5萼齿；花冠淡黄绿色或紫色，蝶形，长18～20 mm，旗瓣长圆状倒卵形，翼瓣及龙骨瓣均有长爪；花两性，雄蕊10，两体(9+1)，花药朱黄色，开花前花药就已开裂，散粉；子房上位,具长柄,光滑无毛，被包围在合蕊鞘中。

3.2 传粉媒介观察

观察发现有许多昆虫出没于田间，以蜜蜂为主。昆虫在一株植物上停留或盘旋数分钟左右，而后，飞往另一植株继续采食花粉。显微镜下观察蜜蜂的胸、腹、足等部位都粘有花粉。此外，黄芪开花时，花瓣展开程度较小，不利于散粉，因此初步判断黄芪的主要传粉媒介是昆虫。

套袋试验也进一步证明这一判断。表1表明，在有昆虫传粉条件下，蒙古黄芪结果率高达41 %，平均每荚种子数为3.1；而没有昆虫传粉的条件下，结果率只有12 %，且绝大多数荚果内没有孕育种子，200朵花最后只结种子2粒。本试验进一步证明，蒙古黄芪的传粉媒介主要是昆虫。

表1 黄芪传粉媒介套袋试验

3.3 蒙古黄芪自交不亲和性鉴定

3.3.1 蒙古黄芪开放授粉和套袋自交亲和指数的测定 结果见表2。

表2 黄芪开放授粉和套袋自交结果率对比

由表2可知，不同授粉方式下，蒙古黄芪亲和指数差异明显。蒙古黄芪自由授粉时，结果率为41 %，亲和指数为1.26；而套袋自花授粉方式下，结果率仅为2 %，且果荚中空，其中没有孕育种子，亲和指数为0。由此可见，蒙古黄芪为异花授粉植物，自花授粉显示出高度的自交不亲和性。

3.3.2 开放授粉和套袋自交授粉的果荚形态

3.3.2.1 开放授粉果荚形态 荚果下垂，膜质，卵状长圆形，膨胀，无毛，有显著网纹，果熟期为灰白色，长19～26 mm，直径9～15 mm，先端有短喙，基部有长柄。内有种子2～8粒，肾形，黑色。

3.3.2.2 花期授粉自交不亲和果荚形态 大部分果荚瘦小、其长宽不足成熟果荚大小的1/3。解剖果荚观察，果荚中空，其中没有孕育种子，表现出明显的不亲和形态。

3.4 蒙古黄芪自交不亲和性克服方法的研究

3.4.1 不同处理对蒙古黄芪自交亲和指数的影响 结果见表3。

表3 不同处理对黄芪自交不亲和性的克服效果

从表3可以看出，蒙古黄芪蕾期人工自交的亲和指数达0.37，蕾期授粉自交表现较好的亲和性，可见，剥蕾自交是克服蒙古黄芪自交不亲和性的有效方法。而5 % 氯化钠+0.3 %硼酸处理结果率虽然为5.5 %，但果荚中空，没有孕育种子，亲和指数仍然为0。此外，由于蒙古黄芪在开花前部分花药已经开裂、散粉，进行剥蕾自交时，无需为准备花粉而进行套袋。因此，剥蕾自交是克服蒙古黄芪自交不亲和性便捷而又有效的方法。

3.4.2 蕾期授粉自交和花期5 % 氯化钠+0.3 %硼酸溶液处理蒙古黄芪的果荚形态

3.4.2.1 蕾期授粉自交的果荚形态 虽然蕾期授粉自交结荚数较天然杂交结荚数要少，但果荚与天然杂交果荚的形态一致，形态饱满，种子能够正常孕育至成熟。

3.4.2.2 花期5 %氯化钠+0.3 %硼酸溶液处理的果荚形态 花期5 %氯化钠+0.3 %硼酸溶液喷施处理后，结荚数较天然杂交结荚数要少，较蕾期授粉自交结荚数也少。虽然大部分果荚与天然杂交果荚的形态相似，但果荚中空，其中没有孕育种子，表现出明显的不亲和形态。

4 讨论

关于蒙古黄芪的传粉方式，王尔彤等[5]认为花蕾未展开时，花药并不开裂，从而排除了闭花授粉的可能性。而作者经过仔细观察发现，花蕾未展开时，有的花药已开裂，散粉。并且，花药与柱头位于同一位点,不存在雌、雄蕊异长现象。所以,蒙古黄芪应是自交不亲和的异花授粉植物。

蒙古黄芪花期人工自交几乎不结籽，蕾期自交结籽，说明开花后，导致自交不亲和的因素已出现，而蕾期授粉是克服蒙古黄芪自交不亲和的有效方法。在研究中发现，虽然蕾期授粉自交果荚形态饱满、种子能够正常孕育至成熟，但结荚数较天然杂交结荚数要少，这可能是由于在蕾期某一发育阶段，导致自交不亲和的因素已出现。徐昭玺等[6]研究蒙古黄芪的开花习性及花粉柱头成熟期时,就发现当花冠大于花萼或等于花萼时,花蕾柱头和花粉都已成熟。

[1] 国家药典委员会.中国药典[S].一部.北京：中国医药科技出版社,2010：283-284.

[2] 李敏,卫莹芳,余懋群,等.中药材规范化生产与管理(GAP)方法及技术[M].北京：中国医药科技出版社,2005：465-467.

[3] 段琦梅,梁宗锁,慕小倩,等.黄芪种子萌发特性的研究[J].西北植物学报，2005,25(6)：1246-1249.

[4] 姜波.种子包衣后黄芪生长性状与药材品质的研究[D].哈尔滨：黑龙江中医药大学,2009.

[5] 王尔彤，刘鸣远.两种药用黄芪比较生物学研究[J].植物研究,1996,16(1)：85-91.

[6] 徐昭玺,王丽华.黄芪开花习性及花粉柱头成熟期的研究[J].生物与特产,1986，(5)：25-27.

[7] 周庆红.化学方法克服甘蓝自交不亲和及其机理研究[D].重庆：西南农业大学,2004.

StudyonPollinationCharacteristicofMongoliaMilkvetch

FENG Xue-jin

(ColdRegionCropsResearchInstitute,ShanxiAcademyofAgriculturalScience,Datong037008，China)

Objective: The aim was to identify the pollination characteristic and provide a basis for the variety breeding and stock breeding of Mongolia milkvetch.Methods: With Mongolia milkvetch as test materials, open pollination and bagging self-pollination were adopted to study the pollination characteristic of Mongolia milkvetch. And the method of overcoming self-incompatibility of Mongolia milkvetch was further researched.Results: The self-compatible index of Mongolia milkvetch varied obviously with different pollination method. Self-compatible index of open pollination and bagging self-pollination were 1.26 and 0. It indicated that Mongolia milkvetch was cross-pollinated plant. And the self-compatible index of Mongolia milkvetch was 0.37 when self-pollinated in bud stage, while the self-compatible index was 0 when stigma is treated with 5 % NaCl+0.3 % boric acid solution.Conclusion: Mongolia milkvetch was cross-pollinated plant with self-incompatibility. And self-pollination in bud stage was an effective method for overcoming self-incompatibility of Mongolia milkvetch.

Mongolia milkvetch; Pollination characteristic; Self-incompatibility; Cross-pollinated plant; Self-pollination in bud stage

山西省回国留学人员科研项目——黄芪种质资源收集、鉴定与利用(2007-114)

冯学金， E-mail：fengxuejin@126.com

2010-11-30)