Vol.36 No.3ChineseJournalofGrasslandMa2014 y
()文章编号:50016730212014030166---披碱草幼穗分化的观察
*,李造哲1,马青枝2,李培龙3谢 菲1,
(内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 0内蒙古农业大学生命科学学院,10019;2.1.
)内蒙古 呼和浩特 0内蒙古大学生命科学学院,内蒙古 呼和浩特 010018;3.10021
摘要:对披碱草幼穗分化和发育过程进行解剖观察,结果表明披碱草幼穗经历了初生期、伸长期、结节期、小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期、抽穗期共8个不间断的分化时期。在披碱草分蘖期,幼穗分化经历了初生期、伸长期和结节期3个时期;在拔节期,幼穗分化经历了小穗突起期和颖片突起期2个时期;小花突起期和雌雄蕊形成期集中于孕穗期,幼穗分化结束于抽穗期。分化过程中,穗中上部的小穗先发育,后向上下两个方向发育,穗基部的小穗发育较晚;小穗基部的小花先发育,然后由基部向上逐渐发育。
关键词:披碱草;幼穗;分化
中图分类号:S543.9;Q94 文献标识码:A
)又称直穗大麦EdTlmusahuricusurcz. 披碱草( y)旱中生多年草、青穗大麦草,是披碱草属(ELlmus. y生疏丛型牧草。披碱草野生种主要分布于北寒温带,在我国分布于东北、华北和西南地区,常作为伴生种分布于草甸草原、典型草原和高山草原地带。披碱草的适应能力很强,抗旱、抗寒、耐盐碱、耐瘠薄、抗风沙,是
]1
。我国禾我国披碱草属中分布最广、最为常见的种[
其茎尖生长锥的形态变化,确定其幼穗分化的时期,测量幼穗长度,并在解剖镜下进行拍照。同时,在田间测量株高和叶长,记载生育期。用Excel和SAS9.0软件处理数据。
2 结果与分析
2.1 幼穗分化时期划分
披碱草幼穗分化过程发生于5月中旬至7月初,这段时期经历了分蘖期至抽穗期等几个植物生长物候期。根据幼穗分化过程中的主要特征,大体上按照穗轴、小穗、小花和雌雄蕊分化等过程有序的
3]
对植物结实器官形成规律的进行,按照库别尔曼[
本科植物幼穗分化观察和研究起步于20世纪50年代初期,但研究对象主要为粮食作物,披碱草幼穗分化过程的研究未见报道。幼穗发育的状况直接影响到许多重要经济性状的形成,如花序的小穗数、小花数、籽粒
]2
。本研究以披碱的饱满度和整齐度以及种子产量等[
草为研究对象,对其幼穗分化发育过程进行观察,并在田间测量幼穗长度、植株高度和叶长,探索其生长发育规律,为提高披碱草种子产量、降低种子和小花败育率提供理论证据。
划分原则将其分化时期划分为初生期、伸长期、结节期、小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期、抽穗期8个连续时期。2.1.1 初生期
在披碱草幼穗分化的初生期,茎尖顶端的生长点细胞不断分裂形成半圆形球状突起的生长锥,生长锥被外层的幼叶包裹,其底部的叶原基交互排列,生长锥突起略高于最内层的叶原基。此时,植株生长期处于分蘖始期,属于营养生长时期,生殖生长尚未开始,生长锥尚未开始分化,植株平均高度为10cm,)。表1幼穗长度不足0生长极缓慢(图1.1mm,-A,
:ailzaozheliotmail.comE-m*通讯作者,@h;收稿日期:修回日期:0132701424221002----;)基金项目:内蒙古自然科学国家自然科学基金项目(31260575)基金项目(012MS04062
,作者简介:女,内蒙古阿拉善人,硕士研究生,谢菲(研9881-):究方向为野生植物繁育与资源利用,E-mailxf880904@126.com.
1 材料和方法
1.1 材料
试验材料为2012年种植于内蒙古农业大学牧草实验基地的披碱草植株。试验地位于呼和浩特、,北纬4属典型大市,地理坐标为东经111°41′0°49′陆性气候,年平均气温变化较大,年降水量多集中在土壤肥力适7~9月。试验地土壤为沙质栗钙土,
中,具备灌溉条件。1.2 方法
试验于2从每年分蘖期开始012~2013年进行,至抽穗期截止,每隔2~3每次随机取d取样一次,观察0个披碱草枝条在Olmus解剖镜下解剖,2yp—16—
谢 菲 李造哲 马青枝 李培龙 披碱草幼穗分化的观察
;;;;;:初生期(伸长期(结节期(小穗突起期(颖片突起期(小14×)14×)14×)00×,100×)14×,100×)B:C:D~E:F~G:H~I11111 A:
;;花突起期(雌雄蕊形成期(抽穗期00×,114×)14×,114×,140×,140×,140×,80×,100×,100×)JR:11~Q:
((((;;;;eetativestae114×)lonationstae114×)inleridestae114×)keletrotuberancesstae100×,100×)B:EC:SD~E:SiA:V gggggggpgp((;:;lumerotuberancesstae114×,100×)loretdifferentiationstae100×,114×)oeciumandstamenformationF~G:GH~IFJ~Q:Gn pggy(;stae114×,114×,140×,140×,140×,80×,100×,100×)eadinstaeR:Hggg
图1 披碱草幼穗分化过程
FEdTi.1 Theounsikedifferentiationstaesoflmusahuricusurcz. gygpgy
2.1.2 伸长期
在披碱草幼穗分化的伸长期,生长锥由半圆形球状突起很快生长为圆锥体,锥体的体积逐渐增大,长度逐渐大于宽度,突破叶原基的包裹暴露于茎叶
原始体中。此时,植株生长期处于分蘖期,植株平均幼穗平均长度不足1生长较为缓高度约20cm,mm,)。表1慢(图1B,-—17—
中国草地学报 2014年 第36卷 第3期表1 幼穗分化与植株形态的关系(2013年)
()sikedifferentiationandlantcharacter2013Table1 Relationshisbetweentheoun pygpp
分化时期
ifferentiationstaeD g
初伸结
生长节
期期期
物候期
henohasePp分蘖始期分蘖中期分蘖末期拔节期拔节期孕穗期孕穗期抽穗期
幼穗长度(mm)
Theounsikelenth ygpg
10. 3870. 8870. 5415. 9.8231 2.8738 39.41 95.31
株高(m)c
Plantheiht g
10.7 19.9 29.8 42.3 57.5 70.1 80.7 88.4
叶长(m)c
Leaflenth g
4.6 4.6 10.7 18.1 29.2 36.6 42.7 45.2
时间(日/月)
(/imedm)T
/514//155~215//225~315//16~96//106~186//196~276//286~27/73
小穗突起期颖片突起期小花突起期雌雄蕊形成期抽
穗
期
2.1.3 结节期
在披碱草幼穗分化的结节期,生长锥表面有棱状突起,突起的结构为苞叶原基,苞叶原基的分化使生长锥略呈扁平状。此时,植株生长期处于分蘖末期,生长锥由营养生长进入生殖生长阶段,植株的平幼穗平均长度仍然不足1生长均高度约30cm,mm,)。表1较为缓慢(图1C,-2.1.4 小穗突起期
在披碱草幼穗分化的小穗突起期,植株生长进入拔节期,生长锥的长度在一定程度上有所增加,棱状突起的苞叶原基交叉纵向排成两列,在苞叶原基突起的腋部形成新的突起结构,即小穗原基。小穗原基首先发生于生长锥的中上部,后逐渐向上下两个方向分化。小穗原基的分化,使整个幼穗呈明显的扁平状,可以区分出生长锥的正面和侧面。此时幼穗平均长度约为5植株平均高度约为42cm,mm,图而生长速度相较之前几个时期逐渐加快(图1-D、)。表11E,-2.1.5 颖片突起期
披碱草幼穗分化进入颖片突起期,植株生长仍处于拔节期,随着小穗原基的分化,在小穗原基的基部分化形成新的突起,即颖片原基。外侧的颖片原基较内侧的颖片原基发育速度快,生长长度略长。此时生长锥仍在生长分化,但分化速度较慢,植株平均高度幼穗平均长度达到2生长速度相约为60cm,0mm,)。图1表1较之前几个时期稍有加快(图1F、--G,2.1.6 小花突起期
披碱草幼穗分化进入小花突起期,植株生长进入孕穗始期,小穗外侧包裹着颖片,在小穗轴方向分化形成小花原基。此时,在小穗基部小花原基外侧开始分化发育形成第一外稃原基,随后外稃生长速度加快,其长度大于颖片的长度,小花则由底部向顶—18—
部依次发育。生长锥的顶端此时已停止苞叶原基突起的分化,而开始分化形成一小穗原基,进而分化形幼穗平均长度约成一小穗,植株平均高度约70cm,幼穗生长速度达到顶峰,伸长生长较快(图3mm,8
,)。图1表1I1-H、-2.1.7 雌雄蕊形成期
披碱草幼穗分化进入雌雄蕊形成期,植株生长仍然处于孕穗期,此时已达到孕穗末期。小花突起逐渐分化形成4个半球形突起,有1个雌蕊原基和此时芒生长速度较快。之后,雌蕊原3个雄蕊原基,
基的突起分化成一个凹陷的圆球形,雄蕊原基突起发育成四棱形的花药雏体,在靠近外稃的一侧分化出浆片原基,包裹于雌雄蕊原基外侧。随着雌雄蕊原基的不断分化,雌蕊分化出柱头、花柱和子房,柱头呈羽毛状,子房发育成基部凹陷的圆锥型,雄蕊分化出花药和花丝,随着花药的分化成熟,花药由绿色幼穗长度变为紫红色。此时植株平均高度约80cm,伸长生长的速度仍然较快(达到1图1J4cm,--~图1)。表1Q,
2.1.8 抽穗期
披碱草幼穗分化结束,植株生长进入抽穗期,雌幼穗长雄蕊分化基本完成,植株平均高度约90cm,。已达到成熟长度,开始抽穗(度达到2图10cm,-R)
从观察的结果来看,披碱草幼穗的分化速度有快有慢,但又具有极明显的规律性。从整体来看,位于穗中上部的小穗先发育,发育速度相对较快,之后依次向上下两个方向逐渐分化;位于穗基部的小穗后发育,发育速度较慢。从每个小穗来看,位于小穗基部的小花先发育,然后由基部向上逐渐发育。观察结果表明,披碱草与冰草[Arcoronristatum gpy()G]、诺丹冰草(L.Ardaertn.oronesertorum gpy、中间偃麦草[cEiv.Nordan)ltriiantermedia yg谢 菲 李造哲 马青枝 李培龙 披碱草幼穗分化的观察
()N]、加拿大披碱草(EcHostevskilmusanaden -y)幼穗的发育具有类似的规律24~6。L.sis 2.2 幼穗长度与植株高度及叶片长度变化的关系
通过数据分析结果表明,披碱草的幼穗生长变。从返青期开始化呈现缓“型的生长趋势(图2)S”到5月1初生期的幼穗伸长速度极缓慢。4日期间,但仍然8日到5月31日幼穗伸长速度稍快,5月1
生长缓慢,此时幼穗分化阶段为伸长期和结节期。6幼穗伸长速度加快,幼穗分化处于月3日至18日,小穗突起期和颖片突起期两个时期。6月21日至7月3日,幼穗伸长的速度达到生长速率的顶峰,分化处于小花突起期。当幼穗分化到达7月3日时,幼穗长度同发育成熟时期的长度基本相同,幼穗平均
[,
]
植株高度长度为23.8cm。从返青期到5月31日,和叶片长度变化较为缓慢,1日至6月30日,5月3植株和叶片生长速度加快,0日抽穗期以后植6月3株的高度基本不再变化。相较于幼穗生长的趋势,植株高度和叶片长度变化沿较为平缓的递增型直线方向发展。通过对幼穗长度和植株高度、叶片长度分别进行回归分析,得出幼穗长度与植株高度变化的相关性二次模型为y=69.46019-4.52803x+
22
(),与叶片长度变=0.P=0.0001,r98520.06619x
化的相关性二次模型为y=33.31313-6.26891x+222(。从r的数值P=0.=0.0.21491x0001,r9389)可以看出,幼穗长度和植株高度、叶片长度之间存在着极显著的相关关系。
图2 幼穗长度与植株高度及叶片长度变化
Fsikelenth,i.2 Chanesoftheounlantheihtandleaflenth ggygpgpgg
3 讨论
3.1 幼穗分化时期划分和分化规律的研究
学者对禾本科植株幼穗分化时期的划分有不同的划分方法。由于圆锥花序和穗状花序在结构上有所不同,因此对具有不同特征的花序进行幼穗分化时期的划分采用不同的方法。在已进行的研究当
7]
将多花黑麦草(中,章崇玲等[Lmolium ultilorumf6]
将加拿大披碱原基分化期等5个时期;许圣德等[
)幼穗分化划分为初生草(L.Eclmusanadensis y期、伸长期、结节期等8个时期。本研究中披碱草是禾本科披碱草属植物,花序类型为穗状花序,因此根据其幼穗分化过程的形态特征,按照库别尔曼的划分原则,将分化总结为初生期、伸长期、结节期、小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期、抽穗期8个连续时期。
披碱草幼穗分化虽速度不一致,但是具有很强的规律性。披碱草幼穗分化从整体来看,位于穗中上部的小穗先发育,之后依次向上下两个方向逐渐分化,位于穗基部的小穗发育较晚。从每个小穗的发育观察到,位于小穗基部的小花发育较早,之后由
2]
对冰草生基部向上逐渐发育。这一规律与云锦凤[
)幼穗分化过程划分为伸长期、单棱期、二棱Lam.
8]
将老芒麦期、药隔分化期等8个时期;贺晓等[(幼穗分化过程划分为单棱L.)Eslmusibiricus y9]
划分期、双棱期、小穗分化期等5个时期;刘露等[)幼穗分化过程为第草地早熟禾(PL.roaatensis p一苞原基分化期、一次枝梗原基分化期、二三次枝梗
—19—
中国草地学报 2014年 第36卷 第3期
长锥分化的结果相一致。3.2 幼穗分化与物候期的关系
禾本科植物生长旺盛而发育迅速,幼穗分化过程不仅影响到植物营养生长,更重要的是其对生殖生长产生的影响。幼穗发育时期是很难判断的,通常状况下都会借助显微镜和解剖镜进行镜检,这一复杂的过程在生产实践中是难以实现的。披碱草幼穗分化过程与物候期也有着密切的联系。初生期和伸长期发生于分蘖始期,此时植株生长缓慢;在植物分蘖末期时幼穗分化到结节期,此时植株生长速度和上一时期相比稍有增大;小穗突起期和颖片突起期主要发生在拔节期,这一时期植物生长速度加快,明显快于前几个时期;小花突起期和雌雄蕊形成期主要集中于孕穗期,小花突起期发生于孕穗始期,对小花的发育及数量的多少起到了决定性的作用。有学者研究表明,冰草幼穗分化的初生期、伸长期和结节期发生在返青期,小穗突起期发生在分蘖期,颖片突起期和小花突起期发生在拔节期
[2]
小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期、抽穗期8个连续时期。
伸长期和结节期发生4.2 披碱草幼穗分化初生期、
于植物分蘖期,小穗突起期和颖片突起期主要发生于拔节期,小花突起期和雌雄蕊形成期主要集中于孕穗期,分化至抽穗期时幼穗分化过程结束。4.3 披碱草幼穗分化具有很强的规律性。从整体来看,位于穗中上部的小穗先发育,之后依次向上下两个方向逐渐分化,位于穗基部的小穗后发育。从每个小穗来看,位于小穗基部的小花先发育,然后由基部向上逐渐发育。):参考文献(eferencesR
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幼穗生长锥分化的小穗突起期发生在分蘖期,小花
5]
。本研究发现,突起期发生在拔节期[披碱草幼穗
分化过程与物候期之间的关系和以上学者的研究结果有所不同。
3.3 幼穗分化对种子产量的影响
幼穗分化是披碱草生殖生长的重要时期,对种子的质量和数量具有显著的影响。Rahaman等
[10]
认为,决定小穗数目的主要因素是幼穗长度与小穗
11]
通过研究多花黑麦草幼分化的速率。章崇玲等[
穗分化过程发现,穗部性状对种子产量的影响极其明显,幼穗分化的天数与每穗种子粒数呈极显著正相关;可以通过提前播期,加强水肥管理来确保产量。高翔等
[12]
ournalnner onolia ormalniversitaturalciJoIMNUNS -gy(f
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][]李青丰,陆海平.老芒麦花序分化过程的观察[内蒙古J.8 贺晓,
)认为,幼小麦(Tariticum estivmL.
穗分化过程中加快单棱期的分化速率及延长二棱期的分化时间是影响小麦产量的基础。Hamtonp
13]
利用植物生长调节剂对正在分化的多年生黑等[
麦草幼穗进行处理,发现在二棱期进行处理可以在单位面积上产生最大数目的种子。披碱草作为禾本科牧草,穗长、每穗小穗数、每穗小花数和结实率均是影响植株种子产量的重要因素,影响这些因素生长的时期主要集中于孕穗期,因此要加强孕穗期管理,提高孕穗期水肥质量来提高种子的质量和数量。
4 结论
伸长期、结节期、4.1 披碱草幼穗分化分为初生期、—20—
谢 菲 李造哲 马青枝 李培龙 披碱草幼穗分化的观察
():农业大学学报,2004,25469.22-,,HeXiaoLiQinfenLuHaiin.Observationsoninflores- ggpg]L[J.cEsJoIencedifferentiationoflmusibiricusournaln- fy ():nMArU22er onolia iculturalniversit004,25469.2 -ggy,[]胡玉咏,王兆龙.草地早熟禾幼穗分化过程及开花习性的9 刘露,
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EdTlmusahuricusurcz y1123
,MA ,LLXzzlIEFeiIZaoheQinhiIPeion--- , gg
(CoEaESIMArU1.olleecolond nvironmentalcience,nner onolia iculturalniversit f gggygy,
HCCoLSIMArU02.ohhot10019,hina;olleeiecience,nner onolia iculturalniversit f ggfgy,
HCCoLSIMUC003.ohhot10018,hina;olleeiecience,nner onolia niversitohhot10021,hina) f gfgy,H:EdTAounsikesofbstractThedifferentiationanddevelomentoflmusahuricusurcz.weredis - ygppy sEdTounsikedifferentiationofectedandobserved.Theresultsshowedthatthelmusahuricusurcz. ygpy
,:,,wasaconsecutiverocesswhichcanbedividedintoeihtstaesveetativestaeelonationstaesin- pgggggg,,,,lrotuberancesstaefloretdifferentiationstaenoeeridestaesikerotuberancesstaelume- gpgggyggppgg
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,rotuberancesstaeoccurredinelonationstae.Floretdifferentiationstaenoeciumandstamenfor- pgggggymationstaesoccurredinbootinstae.Theounsikedifferentiationwasendedinheadinstae.Dur- gggygpgg
,,intherocessofdifferentiationthesikeletsinthemiddleanduerartsofsikedeveloedfirstand gppppppp ,,thendeveloedradualluwardanddownwardthesikeletsinbaseartofthesikedeveloedlater pgyppppp
,thefloretsinbaseartofsikeletsdeveloedfirstthendeveloedfrombasetotoraduall. pppppgy
;;:EdTlmusahuricusurcz.YounsikeDifferentiationKewords gpyy
—21—
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