石斛属(Dendrobium Swartz)是兰科第二大属,具有较高的观赏价值和药用价值。近年来因自然环境恶化、人为采挖破坏等原因,其生存环境面临着极大的威胁。开展石斛属植物繁育、传粉和种子共生萌发的研究,对兰科植物种质资源保护和开发应用具有重要意义。本文通过对23种石斛的繁育系统及金沙江石斛(Dendrobium wangliangii)的传粉生物学和种子共生萌发的研究,旨在探究金沙江石斛的花部特征、繁育系统、传粉机制及种子萌发的特性,期望以繁殖和传粉的角度来研究兰科植物的保护策略。1.石斛属植物繁育系统的初步研究本研究初步研究了石斛属植物的繁育系统,为后续金沙江石斛传粉生物学研究工作奠定了基础。通过进行人工控制实验,证实了选取的23种石斛中14种为自交、异交均亲和的兼性繁育系统,9种石斛的繁育系统自交不亲和。石斛属植物的繁育系统以异交为主,异交结实率最高可达78.57±6.57%,显著高于自交结实率(P=0.032)。2.金沙江石斛的传粉生物学研究本研究在石斛属植物繁育系统研究的基础上,对金沙江石斛的传粉生物学进行了研究,为后续种子共生萌发研究奠定了基础。通过对金沙江石斛的自然居群进行野外观察和实验,描述了金沙江石斛花部形态和开花物候,探究了金沙江石斛的繁育系统,进行了访花者观察实验,阐明了自动自花授粉的传粉机制。主要结果如下:(1)通过对金沙江石斛的花部形态和开花物候进行观察,发现金沙江石斛花粉红色,唇瓣具两黄色斑块。花朵较小,长30.833±0.886 mm,宽23.971±0.408 mm。花序着生于茎结上,单个花序平均花数1.04±0.05朵,单株平均结果数2.038±0.116个。金沙江石斛6月上旬开花,居群花期持续约15 d,居群内的花朵42.26±13.34%完全开放,盛开的花朵平均单花寿命为2.33±0.15 d。金沙江石斛繁育系统兼具自交与异交,自交授粉结实率(65.36±9.68%)显著高于异交授粉(10.98±1.75%),自交在繁育系统中占有优势(P<0.05)。套袋处理能结实(33.33±4.71%),金沙江石斛存在自动自花授粉现象。去雄处理后不结实,金沙江石斛不存在孤雌生殖现象。盛开花朵自然结实率(53.37±9.54%)与未开放花朵的自然结实率(53.37±9.54%)无显著差异(P>0.05)。(2)通过解剖金沙江石斛花朵,阐明了金沙江石斛自动自花授粉机制。金沙江石斛花粉块发育过程中,在重力作用下花粉块滑出药帽到达柱头腔,完成自动自花授粉。传粉过程在花朵闭合状态和盛开状态下均能完成。这种传粉机制是金沙江石斛花部形态和生境进化适应的结果,可减少生殖过程中的能耗,保证授粉成功几率,保障自身繁衍。(3)通过访花者实验观察,发现金沙江石斛在原生境花期内缺乏有效传粉者为其传粉。昆虫仅在花朵外部漫爬,未进入花内部触及柱头或花粉块,未见有任何有效传粉的动物访花,也无花粉块输入和搬出。3.金沙江石斛种子共生萌发研究本研究采集金沙江石斛传粉后结实的种子进行迁地共生萌发,从得到的原球茎中分离出了共生真菌,并对菌株测序鉴定。通过种子和真菌在培养基上共生萌发,筛选出了能促进金沙江石斛种子萌发的有效共生真菌。主要结果如下:(1)利用迁地共生萌发技术得到金沙江石斛原球茎。将原球茎在PDA培养基上培养,分离得到11株纯菌落。利用分子测序鉴定出3属6种真菌。其中镰刀菌属4种,相对分离频率分别为18.75%、18.75%、12.5%、6.25%。毛壳菌属1种,链格孢属1种,相对分离频率均为6.25%。(2)通过金沙江石斛种子与真菌在培养基上共生萌发,发现能有效促进种子萌发的4株真菌均为镰刀菌属,表明金沙江石斛种子萌发在属的水平上与共生真菌有专一性。4个接菌处理种子萌发率最高可达47.04±4.74%,均显著高于对照组(P<0.05),表明镰刀菌为促进金沙江石斛种子萌发的有效共生真菌。本文通过研究了23种石斛的繁育系统以及金沙江石斛的传粉生物学和种子共生萌发,给金沙江石斛的保护提供了理论和实践依据,为金沙江石斛的以后的引种、驯化、繁殖和育种等工作奠定了必要的科学基础。