授粉
授粉是一种植物结成果实必经的过程。花朵中通常都有一些黄色的粉,这叫做花粉。这些花粉需要被传给同类植物某些花朵。花粉从花药到柱头的移动过程叫做授粉。
1、简介
根据植物的授粉对象不同,可分为自花授粉(self-pollination)和异花授粉(cross-pollination)两类。
自花传粉
植物成熟的花粉粒传到同一朵花的柱头上,并能正常地受精结实的过程称自花传粉。生产上常把同株异花间和同品种异株间的传粉也认为是自花传粉。
能进行自花传粉的植物称自花传粉植物,如水稻、小麦、棉花和桃等,豌豆和花生在花尚未开放,花蕾中的成熟花粉粒就直接在花粉囊中萌发形成花粉管,把精子送入胚囊中受精,这种传粉方式是典型的自花传粉,称闭花受精。
异花传粉
一般情况下即使是两性花,同一朵花的雌雄蕊也不会一起成熟,因而,一般花的雌蕊接受的花粉是另一朵花的花粉,这就是异花传粉。当然,雌雄异株植物,雌雄同株中开单性花的,就只有进行异花传粉了。
油菜、向日葵、苹果等是异花传粉的植物。
2、授粉方式
根据植物的授粉方式不同,可分为自然授粉和人工辅助授粉两类。把雄花的花粉授给雌花的花柱。
自然授粉
又分为风媒、虫媒、水媒、鸟媒等。
风媒:靠风力传送花粉的传粉方式称风媒(Wind-pollinated),借助这类方式传粉的花,称风媒花(Wind-pollinatedflowers)。大部分禾本科植物和木本植物中的栎、杨、桦木等都是风媒植物。
虫媒:靠昆虫为媒介进行传粉方式的称虫媒(Entomophilous),借助这类方式传粉的花,称虫媒花(Entomophilousflower)。多数有花植物是依靠昆虫传粉的,常见的传粉昆虫有蜂类、蝶类、蛾类、蝇类等。虫媒花多具一下特点:
(1)多具特殊气味以吸引昆虫;
(2)多半能产蜜汁;
(3)花大而显着,并有各种鲜艳颜色;
(4)结构上常和传粉的昆虫形成互为适应的关系。
如马兜铃和鼠尾草。
水媒:水生被子植物中的金鱼藻、黑藻、水鳖等都是借水力来传粉的,这类传粉方式称水媒(Water-borne)。
鸟媒:其他如借鸟类传粉的称鸟媒(BirdMedia),传粉的是一些小形的蜂鸟(Hummingbird),头部有长喙,在摄取花蜜时把花粉传开。蜗牛、蝙蝠等小动物也能传粉,但不常见。
人工辅助授粉
也简称人式授粉。农业生产上常采用人工辅助授粉的方法,以克服因条件不足而使传粉得不到保证的缺陷,以达到预期的产量。在品种复壮的工作中,也需要采取人工辅助授粉,以达到预期的目的。人工辅助授粉可以大量增加柱头上的花粉粒,使花粉粒所含的激素相对总量有所增加,酶的反应也相应有了加强,起到促进花粉萌发和花粉管生长的作用,受精率可以得到很大提高。
授粉后,花粉粒在柱头上萌发。随着花粉管的伸长,营养核与精核进入胚囊内。随后1个精核与卵细胞受精结合成合子,将来发育为胚(2n)。另1个精核与2个极核受精结合为胚乳核(3n),将来发育成胚乳(3n),故这一过程被称为双受精(Doublefertilization)。通过随后双受精最后发育成种子。
3、花粉
种子植物特有的结构,相当于一个小孢子和由它发育的前期雄配子体。
在被子植物成熟花粉粒中包含2个或3个细胞,即一个营养细胞和一个生殖细胞或由其分裂产生的两个精子。在两个细胞的花粉粒中,两个精子是在传粉后在花粉管中由生殖细胞分裂形成的。在裸子植物的成熟花粉粒中包含的细胞数目变化较大,从1~5个或更多个细胞,其中有1~2个原叶细胞,是雄配子体中残留的几个营养细胞,形成后往往随即退化,在被子植物的雄配子体中已完全消失。
各类植物的花粉各不相同。根据花粉形状大小,对称性和极性,萌发孔的数目、结构和位置,壁的结构以及表面雕纹等,往往可以鉴定到科和属,甚至可以鉴定到植物的种。花粉形态的研究可为分类鉴定和花粉分析中鉴定化石花粉提供依据,同时也为植物系统发育的研究提供有价值的资料。
大多数花粉成熟时分散,成为单粒花粉。但也有两粒以上花粉粘合在一起的,称为复合花粉粒。许多花粉结合在一起,在一个药室中至少有两块以上的,称为花粉小块。在一个或几个药室中全部花粉粒粘合在一起的,称为花粉块。花粉小块和花粉块主要见于兰科和萝藦科植物。
花粉粒在四分体中朝内的部分,称为近极面。朝外的部分称为远极面。连接花粉近极面中心点与远极面中心的假想中的一条线,称为极轴,与极轴成直角相交的一条线称为赤道轴,沿花粉两极之间表面的中线为赤道。在有极性的花粉中,可以分为等极的,亚等极的和异极的3个类型。花粉通常是对称的,有两种不同的对称性:辐射对称和左右对称。
花粉多为球形,赤道轴长于极轴的称为扁球形;特别扁的称为超扁球形;相反地,极轴长于赤道轴的称为长球形,特别长的称为超长球形。花粉在极面观所见赤道轮廓,可呈圆形,具角状,具裂片状等等。在赤道面观,花粉轮廓可呈圆形、椭圆形、菱形、方形等等。
花粉大小因种而不同,变化很大。最小的花粉见于紫草科的勿忘草,约(4~8)微米×(2~4)微米。大型花粉直径为100~200微米〔姜属〕,120~150微米〔锦葵科的许多属种,以及牵牛,芭蕉属等〕。大多数花粉最大直径约为20~50微米。水生植物大叶藻花粉细长,约为(1200~2900)微米×(3.5~9.5)微米。
萌发孔为花粉壁上变薄的区域,花粉萌发时花粉管往往由萌发孔伸出。萌发孔按其长和宽的比例,通常分为沟、孔两类。凡长与宽之比大于2的为沟,不到2的为孔。有时短沟和长孔之间不易区分。只具沟或孔的为简单萌发孔,沟和孔共同组成的为复合萌发孔。萌发孔分布在极面,赤道面或散布于球面。分布于远极面上的单沟,又称为槽。萌发孔有许多变异,也有没有萌发孔的花粉。
花粉壁通常分为两层,即外壁和内壁。内壁的成分主要是果胶纤维素,抗性较差、在地表容易腐烂,经酸碱处理则分解;而外壁主要成分是孢粉素,抗腐蚀及抗酸碱性能强,在地层中经千百万年仍保持完好,所以研究花粉形态,主要依据外壁的结构。外壁又可分两层,即外层和内层。外层一般由3层组成,最外层为覆盖层,其上或具穿孔,发育不完全时,为具半覆盖层的或无覆盖层的花粉。下面一层为柱状层,具有柱状(或棒状)结构。再下面一层为基层。
花粉表面光滑或具各种各样的纹饰(雕纹)。纹饰的类型因种属而不同。主要的雕纹有颗粒状,瘤状,棍棒状,刺状,条纹状,皱波状,网状,脑皱状等等。
成分
蜂花粉以营养全面着称,被称为“全天然营养食品”、“浓缩营养库”。其主要食疗成分是:蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素、活性酶、黄酮类化合物、脂类、核酸、芸苔素、植酸等。其中氨基酸含量及比例是最接近联合国粮农组织(FAO)推荐的氨基酸模式,这在天然食品中极其少见。蜂花粉富含蛋白质、氨基酸,其含量超过鸡蛋、牛奶的5-7倍,在营养学上被称为“浓缩营养库”。花粉中的不饱和脂肪酸有几种是人体不能合成的必需脂肪酸。同时也是一种天然维生素的浓缩物,含量很高,B族维生素丰富,而且对人体养颜有明显作用的元素也较为丰富。
古食谱《山堂肆考饮食卷二》中记载,女皇武曌(则天)正因为常食花粉,年过八旬尚红光满面,仍能精神饱满地料理朝政,由此可见花粉的妙用所在。