張金霞，陳垣，2*，郭鳳霞*，王引權(quán)，周盛茂，肖生偉

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅省中藥材規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新重點實驗室，甘肅省藥用植物栽培育種工程研究中心，甘肅蘭州730070;2.甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術(shù)研究中心，甘肅省特色藥用植物資源保護(hù)與利用工程實驗室，甘肅天士力中天藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 定西748100;3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州730000;4.石家莊以嶺藥業(yè)股份有限公司，河北 石家莊050000;5.江蘇龍鳳堂中藥有限公司，江蘇 泰州225327)

菘藍(lán)(Isatis indigotica)為十字花科(Cruciferae)，菘藍(lán)屬(Isatis)二年生草本藥用植物[1]。藥材板藍(lán)根(Radix isatidis)為菘藍(lán)的干燥根，秋季采挖，除去泥沙，曬干，具有清熱解毒、涼血利咽等功效，用于瘟疫時毒，發(fā)熱咽痛，溫毒發(fā)斑，痄腮，爛喉丹痧，大頭瘟疫，丹毒，癰腫等癥。大青葉(Folium isatidis)為菘藍(lán)的干燥葉，夏秋二季分2～3次采收，除去雜質(zhì)，曬干，具有清熱解毒，涼血消斑功效，用于溫度高熱、神昏、發(fā)斑發(fā)疹、痄腮、喉痹、丹毒、癰腫等癥[2]。板藍(lán)根還具有抗炎、解熱、提高免疫力和防治嚴(yán)重急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)[3]等流感病毒作用，臨床上被用于預(yù)防和治療咽炎、扁桃體炎、肝炎、角膜炎等感染性疾病[4]。隨著動物人畜共患病的傳播流行，板藍(lán)根和大青葉需求量隨之增加。然而，菘藍(lán)野生資源稀少，板藍(lán)根和大青葉藥源主要依賴栽培品。甘肅省河西地區(qū)民樂縣一帶是我國板藍(lán)根和大青葉的主要道地產(chǎn)區(qū)，2012年被農(nóng)業(yè)部和中國特產(chǎn)之鄉(xiāng)推薦暨宣傳活動組委會授予“中國板藍(lán)根之鄉(xiāng)”。

種子播種栽培是菘藍(lán)生產(chǎn)的主要方式[5]。作為板藍(lán)根和大青葉的基原植物二倍體菘藍(lán)，在我國有著廣泛的栽培[6]，但由于長期以來采用種子繁殖而不加以選擇，加上種子商品流通，導(dǎo)致各地種植的品種混雜退化，造成藥材產(chǎn)量和品質(zhì)參差不齊，以此原料炮制的大青葉和板藍(lán)根飲片及復(fù)方中成藥品的療效穩(wěn)定性減弱。雖然部分產(chǎn)地已制定并實行菘藍(lán)規(guī)范化種植和加工管理，但這不能從根本上解決種源“質(zhì)”的問題。中藥的品質(zhì)是由遺傳特性及生長環(huán)境決定，其中遺傳因素是決定中藥材品質(zhì)的內(nèi)因，環(huán)境是外因，其影響程度與藥材種類有關(guān)[7]。植物的繁育是植物內(nèi)在遺傳特性和外界環(huán)境相互作用的結(jié)果，是種群有性生殖的紐帶，對植物的遺傳變異和進(jìn)化過程均有著重要的意義[8]。菘藍(lán)品種隨著種植年限的延長，混雜退化問題更為突出，嚴(yán)重影響藥材板藍(lán)根和大青葉的產(chǎn)量和內(nèi)在品質(zhì)[5]。王恩軍等[9]對民樂縣栽培菘藍(lán)研究發(fā)現(xiàn)，菘藍(lán)種質(zhì)資源具有豐富的遺傳多樣性，主要農(nóng)藝性狀變異豐富，變異系數(shù)(coefficient of variation，CV)為9.83%～69.82%，大青葉和板藍(lán)根產(chǎn)量的CV均大于50%。植物的花被特征和傳粉生物學(xué)是反映植物有性生殖能力的重要依據(jù)[10-13]。從植物開花習(xí)性入手，詳細(xì)研究其花部結(jié)構(gòu)特征，傳粉媒介和傳粉者在花間的運動樣式、自交親和程度以及交配系統(tǒng)才能從根本上了解其繁殖特性[14]。有關(guān)藥用植物傳粉特性的研究廣泛而深入，陳垣等[15]研究探明了暗紫貝母(Fritillaria unibracteata)的花器官特征，郭鳳霞等[16]進(jìn)一步研究探明了其傳粉生物學(xué)，這些研究奠定了川貝母基原植物新品種選育的理論基礎(chǔ)。盡管對菘藍(lán)有性繁殖特性的研究也有少量報道，葉青[5]研究了菘藍(lán)生物學(xué)特性，隨后高延輝等[6，17-18]研究發(fā)現(xiàn)菘藍(lán)花期自交不親和性較強，而蕾期自交親和性較高，并篩選了克服其自交不親和性的化學(xué)試劑。這些研究對了解菘藍(lán)生物學(xué)特性、自交不親和性及其利用均具有重要參考價值，但研究區(qū)與我國板藍(lán)根主要道地產(chǎn)區(qū)民樂縣地理及生態(tài)環(huán)境差異很大，自交不親和性的研究也僅是對吉林長春市生長2年的菘藍(lán)從人工自花授粉、天然套袋自交和人工去雄異交處理后，實驗室花粉培養(yǎng)萌發(fā)及柱頭顯微鏡檢判斷的結(jié)論，由于植物的傳粉特性不僅涉及自交不親和性，還包括傳粉媒介和結(jié)籽率等，并受基因型和外界環(huán)境因子的綜合影響，僅采用簡單處理后在實驗室培養(yǎng)條件下難以全面揭示其傳粉特性，去雄和不去雄花蕾在套網(wǎng)袋和紙袋條件下的結(jié)籽率和結(jié)實率均可反映其風(fēng)媒和蟲媒傳粉的實證，也可揭示有無孤雌生殖現(xiàn)象，去雄后不套袋還可反映出自然異花授粉潛力，但目前有關(guān)這些研究尚未見報道，至今菘藍(lán)種子繁殖操作規(guī)程也未有頒布，生產(chǎn)上種子繁殖措施仍處于盲目階段。因此，在菘藍(lán)道地產(chǎn)區(qū)民樂縣自然環(huán)境條件下，采用多種處理系統(tǒng)研究菘藍(lán)開花習(xí)性和傳粉特性具有重要意義，可為菘藍(lán)新品種選育和種子標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供科學(xué)和技術(shù)依據(jù)，促進(jìn)菘藍(lán)種質(zhì)資源的可持續(xù)化發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于甘肅省張掖市民樂縣，地處張掖市東南部，祁連山北麓，河西走廊中段，地勢南高北低，地形分山地和傾斜高平原兩大類，屬于溫帶大陸性荒漠草原氣候，海拔由北向南逐步從1589 m上升為5027 m，年均降水量351 mm，年均氣溫0～7.6℃，無霜期140 d。民樂縣地域遼闊，氣候冷涼，土壤肥沃，光照充足，適宜菘藍(lán)生長。當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的板藍(lán)根色白、粉性足、根條粗壯，總灰分含量低[19]，浸出物含量高，品質(zhì)優(yōu)良，被授予“中國板藍(lán)根之鄉(xiāng)”[19-21]。

1.2 菘藍(lán)播種栽培

2015年5月10日采用種子播種，種植于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)與民樂縣六壩鎮(zhèn)誠泰藥業(yè)有限公司板藍(lán)根科研基地高新農(nóng)業(yè)示范園，試驗地地處100°43′28″E，38°38′36″N，海拔1824 m，種子播種量30 kg·hm-2，播種時在整好的畦面上按行距15 cm開挖3 cm的淺溝，將種子均勻地播入溝內(nèi)，覆細(xì)土與畦面齊平，保持土壤濕潤，播種后第6天陸續(xù)出苗，出苗后間苗，留苗株距7 cm左右，田間管理同大田，2015年不采收大青葉和板藍(lán)根藥材，留株自然越冬繁殖種子。2016年越冬返青后從現(xiàn)蕾期開始田間觀察測定，并采用田間去雄、套袋及株間雜交等花朵處理及觀察統(tǒng)計，研究其開花習(xí)性和傳粉方式。

1.3 菘藍(lán)開花習(xí)性觀測

從2016年4月20日菘藍(lán)花蕾顯現(xiàn)開始，田間隨機選取大小、長勢相對一致，無病蟲害植株10株掛牌標(biāo)記，田間記錄花序及小花在花序軸上的開放次序及持續(xù)時間，參照任明迅[13]的方法，選取具有代表性的10枚花蕾，觀察其發(fā)育動態(tài)。通過采集不同等級的花蕾在顯微鏡下觀察，根據(jù)花藥開裂程度和花粉成熟度的觀測結(jié)果確定花藥尚未成熟的花蕾標(biāo)準(zhǔn)，作為去雄和套袋處理的花蕾。

1.4 菘藍(lán)人工授粉處理研究

現(xiàn)蕾期在田間隨機選取大小、長勢相對一致的菘藍(lán)植株，根據(jù)上述花蕾標(biāo)準(zhǔn)在田間選擇發(fā)育一致的花蕾掛牌標(biāo)記，參照郭鳳霞等[16]的方法采用套袋和不套袋，人工授粉和自然授粉等8個處理(表1)。選擇花萼微開縫，但花瓣未露出花萼的花蕾操作處理，此時柱頭已成熟，但花藥尚未成熟開裂。套紙袋后第7天摘除紙袋，套網(wǎng)袋不需要摘除網(wǎng)袋。每一花序選擇1～2朵發(fā)育良好的花蕾進(jìn)行去雄操作，其余花蕾全部摘除，每處理重復(fù)操作20～60枚花蕾。去雄采用75%酒精消毒滅殺，防除雜花粉污染，去雄時若發(fā)現(xiàn)花蕾內(nèi)有蟲或個別花藥開裂，則摘除棄用，重新選擇操作。選擇尼龍網(wǎng)(網(wǎng)孔1 mm×1 mm)材料制作網(wǎng)袋(大小6 cm×4 cm)，以嚴(yán)防昆蟲傳粉。選擇防水透光的硫酸紙制作紙袋(大小6 cm×4 cm)嚴(yán)防風(fēng)媒傳粉。去雄時保留部分花瓣，待花瓣微露出花萼后授粉，此時柱頭活力較強，并可避免蕾期自交的可能，授粉后重新套袋。田間套袋時將袋從花序頂端套入，用回形針夾住，使袋隆起有一定空間，以免束縛花朵生長發(fā)育，造成花朵脫落。種子成熟時，收集統(tǒng)計各處理短角果數(shù)和種子數(shù)，最后計算結(jié)籽率和結(jié)實率，并根據(jù)自交結(jié)種子數(shù)和結(jié)籽短角果數(shù)計算自交親和指數(shù)(self-compatibility in-dex，SCI)和自交不親和指數(shù)(self-incompatibility index，SII)平均值[22]。采用王曉佳等[22]的自交親和指數(shù)或自交不親和指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)判斷菘藍(lán)自交不親和性，即，以0.5＜SII≤1或0≤SCI＜0.5為強自交不親和性。采用郭鳳霞等[16]和任躍英[27]的異交率(outcrossing rate，OCR)判斷傳粉方式，OCR＜5%為自花授粉，OCR＞50%為異花授粉，5%＜OCR＜50% 為常異花授粉。

結(jié)籽率(seed set rate)=結(jié)種子數(shù)/總花數(shù)×100%

結(jié)實率(fruit rate)=結(jié)籽短角果總數(shù)/短角果總數(shù)×100%

SCI=套紙袋自交結(jié)籽數(shù)/套紙袋總花蕾數(shù)(去雄同株異花人工授粉結(jié)籽數(shù)/去雄同株異花人工授粉總花蕾數(shù))

SII=1-不去雄套紙袋自交結(jié)籽數(shù)/不去雄套紙袋總花蕾數(shù)(1-套紙袋自交結(jié)籽數(shù)/套紙袋自交總花蕾數(shù))

表1 菘藍(lán)花器不同處理及其檢測目的Table 1 Different treatments of floral organ and their detecting aims for I.indigotica

1.5 菘藍(lán)傳粉媒介觀察

從花蕾顯現(xiàn)至開花結(jié)束，在菘藍(lán)試驗田對傳粉媒介觀察，從昆蟲訪花活動情況和花器操作傳粉結(jié)實統(tǒng)計結(jié)果綜合判定其傳粉媒介。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007統(tǒng)計軟件繪圖，圖中數(shù)據(jù)點為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)。對于不同授粉處理的種子數(shù)、結(jié)籽率等性狀指標(biāo)的差異性采用單因素方差分析，多重比較選用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 菘藍(lán)開花習(xí)性

田間觀察發(fā)現(xiàn)，民樂縣栽培二倍體菘藍(lán)屬二年生草本藥用植物。2015年采用種子播種，2016年越冬返青后4月20日植株頂部陸續(xù)抽薹現(xiàn)蕾，28日后花蕾陸續(xù)開放，圓錐復(fù)總狀花序，生于枝頂(圖1A，B)。開花后，單株花序起初緊蹙在一起，花序軸在開花的同時逐漸伸長，花序自上而下依次開放，首先主莖頂端的花序軸伸長，頂端花序軸基部小花最先開放，靠近頂枝的下一級花序軸小花隨后開放，單花序軸從花序的基部自下而上依次開放，主莖頂部不斷生出花序，花序頂部不斷生出小花蕾，最后整個植株變得大而疏松，形如錐形，屬于無限開花習(xí)性(圖2A，B)。初現(xiàn)花蕾綠色，發(fā)育過程中鮮黃色花瓣逐漸從花萼間隙顯現(xiàn)伸長并展開?；ǘ溟_放與花藥開裂均與氣候環(huán)境條件有關(guān)，當(dāng)遇氣溫較低或陰雨天氣時，其開花延遲，甚至不開放。無風(fēng)晴朗天氣條件下，開花花朵花瓣向外張開角度大，白天開花主要集中在上午8:00-12:00。遇暴風(fēng)天氣花瓣縮成半閉合狀態(tài)。長雄蕊花藥一般在開花20 min后花藥開始開裂，短雄蕊延后1～2 h才開裂，花粉成熟時，柱頭與花藥平齊，隨后柱頭高度略低于長雄蕊花藥，略高于短雄蕊花藥，隨著花的開放，花絲拉伸至最長。開花盛期，單株每天集中同時開放15～40朵，每花序開放3～8朵。單株開花數(shù)、花蕾比和花朵開放率在單株間變異幅度較大，變異系數(shù)均達(dá)100%以上，花蕾比低于30%(表2)。

菘藍(lán)主莖頂部著生花序和第一花序軸著生花數(shù)均最多，沿主莖向下依次減少，頂端花序軸著生花數(shù)60～150朵，倒一級花序軸著生花數(shù)45～140朵，倒二級花序軸著生花數(shù)20～100朵。初開花瓣呈十字180°左右展開，雄蕊圍繞柱頭60°左右展開(圖2C～F)，單花壽命6～7 d，異常氣候可縮短至3～4 d，群體開花期30 d左右。雄蕊6枚，4長2短，淡黃色，背著藥，縱裂且面向雌蕊開裂，開放花朵的長、短雄蕊花絲長度相差約1.00 mm左右;子房上位近圓柱形，柱頭平截，綠色，雌蕊長2.30～2.62 mm(圖2G，H)。

圖1 菘藍(lán)開花期植株形態(tài)及花被特征Fig.1 The flower shape and perianth characteristic of I.indigotica during blooming

圖2 菘藍(lán)花序特征及開花習(xí)性Fig.2 The inflorescence characteristic and flowering habit of I.indigotica

2.2 菘藍(lán)傳粉結(jié)實特性

表3顯示，不同花器操作處理對菘藍(lán)結(jié)籽率和結(jié)實率均具有極顯著影響(P＜0.01)。在自然條件下，菘藍(lán)授粉結(jié)籽率和結(jié)實率均最高，分別為95.00%和100.00%，不去雄套紙袋不結(jié)種子，不去雄套網(wǎng)袋結(jié)籽率較套紙袋提高5.0%，結(jié)實率提高6.7%，說明風(fēng)媒也有微弱傳粉作用。去雄套網(wǎng)袋較不去雄套網(wǎng)袋結(jié)籽率提高8.7%，結(jié)實率提高7.6%，進(jìn)一步說明菘藍(lán)存在風(fēng)媒傳粉概率。去雄套紙袋不結(jié)短角果和種子，說明菘藍(lán)不存在無融合生殖或孤雌生殖現(xiàn)象(parthenogenesis)。不去雄自然條件下，菘藍(lán)開花前套紙袋不結(jié)種子，結(jié)籽率和結(jié)實率均為0，揭示菘藍(lán)存在較強的自交不親和性。去雄套紙袋同株異花授粉結(jié)籽率和結(jié)實率均約4.0%，去雄套紙袋異株異花授粉結(jié)籽率較自然授粉顯著降低(P＜0.05)，結(jié)實率兩者間的差異性不顯著(P＞0.05)，但較同株異花結(jié)籽率提高68.0%(P＜0.01)，結(jié)實率提高93.0%以上(P＜0.01)，而去雄不套袋自然傳粉條件下結(jié)籽率和結(jié)實率均在53.3%以上(表3)，說明菘藍(lán)自花傳粉力極弱，同株異花結(jié)籽率很低，顯示出高度的自交不親和性，株間異交親和性更強，屬異花授粉，需傳粉者，昆蟲為主要傳粉媒介，風(fēng)媒也可輔助傳粉。

表2 2016年4月28日民樂縣菘藍(lán)開花期田間單株開花統(tǒng)計Table 2 Blooming statistics of single plant on April 28,2016 in I.indigotica field in Minle county

表3 花器操作對菘藍(lán)田間結(jié)實特性的影響Table 3 Effect of floral organ operations on seed set traits for I.indigotica

圖3顯示，菘藍(lán)自交不親和指數(shù)變幅為0.96～1.00，親和指數(shù)變幅為0.00～0.04，自然自交親和指數(shù)為0，人工去雄自交親和指數(shù)0.04，平均自交親和指數(shù)(SCI)極顯著小于0.5(P＜0.01)。菘藍(lán)自然自交不親和指數(shù)為1，人工自交不親和指數(shù)0.96，平均自交不親和指數(shù)(SII)接近1，極顯著大于0.5(P＜0.01)，按照王曉佳等[22]的標(biāo)準(zhǔn)判斷，屬于典型的自交不親和性植物。

圖3 菘藍(lán)自交親和指數(shù)與自交不親和指數(shù)比較Fig.3 Comparison of self-compatibility index and self-incompatibility index for I.indigotica

2.3 菘藍(lán)傳粉媒介觀察

田間觀察發(fā)現(xiàn)，菘藍(lán)在花蕾期訪花昆蟲數(shù)量多，活動頻繁，在花序間穿梭，這些昆蟲在菘藍(lán)植株上往返訪花采食花粉(圖4)，在植株花序上訪花停留時間隨植株和花序的不同而異。初步鑒定訪花昆蟲主要是食蚜蠅(Scaeva pyrastri)(圖4A，B)、黑蜂(Apis mellifer)(圖4C)。這些昆蟲的胸、腹、足等部位置顯微鏡下抖落觀察均粘有大量的花粉粒。田間試驗條件下，當(dāng)微風(fēng)吹過時，開放花朵的花冠中散落大量花粉粒，但遇大風(fēng)天氣時，花瓣幾乎處于閉合狀態(tài)，不利于風(fēng)力向外散布花粉，說明昆蟲是菘藍(lán)實現(xiàn)有性繁殖的主要傳粉媒介，風(fēng)媒只起到輔助傳粉的媒介作用。

圖4 菘藍(lán)花朵間傳粉昆蟲活動情況Fig.4 Activity conditions of pollination insects among I.indigotica flowers

3 討論

3.1 菘藍(lán)株內(nèi)具有異向無限開花習(xí)性，以蟲媒傳粉為主

植物繁育系統(tǒng)是指能夠代表直接影響其后代遺傳組成的所有有性特征[23]，主要包括植物花部特征、花器官壽命、花開放式樣、自交親和程度和交配系統(tǒng)[24]。野生藥用植物高烏頭(Aconitum sinomontanum)主莖自下而上依次遞進(jìn)開花[25]。開花習(xí)性也是物種長期適應(yīng)環(huán)境的一種保護(hù)策略。本研究發(fā)現(xiàn)，二倍體菘藍(lán)生長第2年植株較大、群體開花期持續(xù)30 d，花小而密集，單株內(nèi)花序與同一花序軸上花朵開放次序異向，花序從株頂自上而下，而單花序內(nèi)自下而上依次開放，形成明顯反向開放次序，這種無限開花習(xí)性有利于吸引昆蟲，同時也可降低鳥類啄食，頂部花蕾可阻擋強光和大風(fēng)，在一定程度上保護(hù)開放花朵。初現(xiàn)綠色花蕾花藥尚未成熟開裂，說明閉花授粉受限?；ò晡⒙冻龌ㄝ嗪箝_花當(dāng)天，花粉量最多，雄蕊的長短不齊也反映出占據(jù)空間位置的效能?；ò?，雄蕊和花絲均呈鮮黃色，由于黃色能吸收紫外光，可避免花器受到強紫外傷害，黃色也可扮演花粉和花粉囊色，吸引昆蟲，提高傳粉效率，顯花植物為了吸引傳粉昆蟲而排斥食花害蟲訪花的決定，利用花特有的顏色和氣味行使信號功能[16]，貝母屬植物黃花(Fritillaria koidzuminia)可吸引蜜蜂和蠅類等傳粉者[26]，這也反映出菘藍(lán)蟲媒傳粉的實事。田間觀察也發(fā)現(xiàn)，菘藍(lán)盛花期，有許多蜂類、蠅類等昆蟲訪花，白天隨氣溫升高數(shù)量增多，從上午10:00至12:00和下午2:00至3:00，訪花者數(shù)量出現(xiàn)峰值，田間訪花活動最為頻繁的昆蟲主要是食蚜蠅和黑蜂，訪花者在某一株上采食花粉后，身體絨毛粘有大量花粉，又飛往另一株采食，大多數(shù)采食花朵花瓣微開，花粉鮮黃，進(jìn)一步印證了昆蟲傳粉的現(xiàn)實。但是并不能排除風(fēng)媒傳粉的可能，因為鮮黃的花粉多而散，隨風(fēng)散落花器四周，這一結(jié)果進(jìn)一步證明菘藍(lán)傳粉媒介以蟲媒為主，風(fēng)媒為輔。

3.2 菘藍(lán)屬異花授粉類型，并具有較強的自交不親和性

植物傳粉受精過程與種子的形成和質(zhì)量具有重要的關(guān)系，是高等植物傳宗接代過程中最主要的環(huán)節(jié)，在植物繁殖、遺傳、變異、進(jìn)化等方面具有重要的作用[23-24]。在自然界中植物開花后成熟花粉在傳粉媒介作用下從雄蕊花藥或小包子囊中散出后傳送到雌蕊柱頭或胚珠上的過程稱為傳粉，傳粉媒介主要有蜜蜂、甲蟲、蠅類等和風(fēng)，此外蝙蝠、蝸牛也能傳粉，有些植物還通過水進(jìn)行傳粉[23]。藥用植物育種中，根據(jù)花部結(jié)構(gòu)、開花習(xí)性和傳粉特性等方面分為3種類型:異交率＜5%為自花授粉，異交率＞50%為異花授粉，異交率介于5%～50% 為常異花授粉[16，27]。測定植物親和指數(shù)一般在花期采取密網(wǎng)阻隔飛行昆蟲、用化學(xué)藥劑阻隔爬行類昆蟲、套袋隔離和增大株距等措施，結(jié)籽還受植株營養(yǎng)狀況、花粉活力、柱頭可授性、花枝部位和氣候(光照、溫度和水分)等生育差異帶來的影響[27]。菘藍(lán)是十字花科藥用植物，解決菘藍(lán)制種的技術(shù)問題是雜種優(yōu)勢利用的關(guān)鍵。本研究2016年在民樂縣大田采用兩年生的菘藍(lán)進(jìn)行套袋隔離花器操作處理方法，為了減少誤差，通過在授粉前對花粉活力和柱頭可授性預(yù)檢測，選擇花枝部位分枝和花期一致的花蕾，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在4月中旬菘藍(lán)現(xiàn)蕾開始柱頭已具有可授性，但花藥未開裂，不能閉花授粉，此期去雄套紙袋處理不結(jié)實，說明本研究選蕾恰當(dāng)，也說明菘藍(lán)不存在無融合生殖現(xiàn)象，這與胡春等[28]對青藏高原優(yōu)勢毒雜草鈍裂銀蓮花(Anemone obtusiloba)研究的結(jié)論相反，反映出毒草自繁能力更強，因為郭鳳霞等[16]研究也發(fā)現(xiàn)，瀕危珍稀藥用植物暗紫貝母不存在無融合生殖現(xiàn)象。本研究還揭示，菘藍(lán)自然授粉結(jié)籽率為95.0%，去雄套紙袋異株異花人工授粉結(jié)籽率72.0%，去雄不套袋結(jié)籽率53.3%，不去雄套網(wǎng)袋結(jié)籽率5.0%，去雄后套網(wǎng)袋提高至13.7%，說明菘藍(lán)屬于典型異花授粉類型，去雄套紙袋異花人工授粉低于自然授粉，可能是由于菘藍(lán)花朵小，紙袋隔絕風(fēng)媒傳粉概率，也可能是套紙袋對雌蕊還有遮陰擾動對去雄后花器受損的補償效應(yīng)在一定程度上損耗了雌蕊營養(yǎng)。套網(wǎng)袋條件下，去雄結(jié)籽率較不去雄后提高8.7%，說明雄蕊還具有一定的傳粉物理隔離作用。菘藍(lán)不去雄和去雄套紙袋均不結(jié)實，去雄套紙袋人工同株異花授粉結(jié)籽率和結(jié)實率僅4%左右，既反映出菘藍(lán)風(fēng)媒傳粉的可能，也反映出菘藍(lán)較強的自交不親和性，這與高延輝等[6，17]對吉林長春市二年生菘藍(lán)顯微鏡檢得出的結(jié)論相一致，即菘藍(lán)在花期套袋天然授粉的自交親和指數(shù)為0.078，花期人工授粉的自交親和指數(shù)為0.110，不同的是本研究在民樂縣自然氣候條件下套袋天然授粉的自交親和指數(shù)為0，花期人工授粉的自交親和指數(shù)僅0.040，揭示菘藍(lán)在該區(qū)自然氣候條件下自交不親和性表現(xiàn)更強，這種特性可能是適宜環(huán)境條件下菘藍(lán)回避自交退化的一種本能的應(yīng)激反應(yīng)，因為高寒區(qū)瀕危藥用植物暗紫貝母具有弱的自交親和性，通過部分自交親和提高極端環(huán)境條件下花粉傳遞效率，才使得稀有物種得以繁衍生息[16]，但民樂縣屬于河西走廊地區(qū)，光、溫和水資源豐富，長期溫濕度適宜的生態(tài)壓力下不利于菘藍(lán)自花傳粉行為的完成，而有助于株間花粉競爭傳粉行為的驅(qū)動。

4 結(jié)論

菘藍(lán)株內(nèi)具有異向無限開花習(xí)性，不存在無融合生殖，具有較強的自交不親和性，異花傳粉效率高，訪花者主要有蜂類、蠅類等，具有培育優(yōu)良自交不親和系進(jìn)行雜種優(yōu)勢利用的巨大潛力，甘肅省河西走廊地區(qū)民樂縣一帶是菘藍(lán)制種的優(yōu)勢生態(tài)區(qū)，對菘藍(lán)傳粉蜜蜂種類及訪花頻率的研究、菘藍(lán)自交不親和系的選育和雜交種的配置將是下一步研究的重點，菘藍(lán)開花期長，可在開發(fā)菘藍(lán)花蜂蜜產(chǎn)業(yè)中引起關(guān)注，以期促進(jìn)菘藍(lán)的產(chǎn)業(yè)化健康發(fā)展。

致謝:甘肅省民樂縣誠泰藥業(yè)有限公司韓大雷提供試驗地和幫助，成都天地網(wǎng)信息科技有限公司的張斌參與田間管理。本科生張藎鳳、徐博瓊、王柏林、王雪琴、張旭鵬、周艷參與試驗指標(biāo)測定，在此一并致謝。