全 文 ：收稿日期:2006-11-24
＊国家“ 948”项目(2003-Z36)资助
＊＊通讯作者.E-mai l:mzbao@mai l.hzau.edu.cn
叶要妹 ,女 , 1965年生 ,副教授.华中农业大学园艺林学学院在职博士研究生 ,武汉 430070
百日草自交系花粉萌发条件及花粉活力研究＊
叶要妹　张佳祺　张双凤　包满珠＊＊
(华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室 , 武汉 430070)
摘要　研究了不同培养基 、采集时间 、贮藏温度和湿度等因素对百日草花粉离体培养萌发效果的影响。结
果表明:花粉萌发较适宜的培养基为 ME3 + 16% PEG 4000 +12%蔗糖;上午 10:00 采集花粉萌发率要显著地高
于下午 3:00 采集的;在 4 ℃湿润条件下贮藏 18 h , J6 花粉生活力下降较小 ,而在室温干燥条件下几乎失去活力;
相对湿度在 66%以下时极不利于花粉保存;11 个百日草自交系花粉离体萌发率差异显著。
关键词　百日草;自交系;离体花粉;萌发;花粉生活力
中图法分类号　S 688.4　　文献标识码　A　　　文章编号　1000-2421(2007)05-0693-04
　　百日草(Zinnia elegans Jacq.)为菊科百日草属
一年生草花。20世纪 80 年代后 ,我国较大规模地
从美国 、日本和欧洲引种百日草新品种 。至今 ,百日
草杂种 F1代种子基本上被美国几家花卉种子公司
所垄断。因此 ,开展百日草花粉生活力的研究 ,可以
为杂交育种提供理论基础 ,对提高我国百日草的制
种效率具有一定的指导意义。
花粉生活力的测定方法常用的有:花粉萌发 、核
及原生质染色 、酶测试及荧光染色法[ 1-2] 。其中花粉
萌发法更接近自然实际情况 ,而且这种方法还为以
克服不亲和性为目的的试管受精和通过花粉进行基
因转移等新技术研究奠定了基础。常规的花粉萌发
试验在果树[ 3-5] 、观赏植物[ 6-10] 、水稻[ 11] 等许多植物
中得到了广泛的应用 。含有 Ca2+ 、硼酸和蔗糖的通
用培养基对许多二核花粉萌发的效果很好 ,但对三
核花粉(如菊科和十字花科)的萌发效果很差 , 有报
道用该种培养基培养的菊花花粉萌发率近于零[ 6] 。
聚乙二醇是一种渗透调节剂 ,在基本培养基中加入
聚乙二醇 ,可以提高菊花[ 6-8] 、荠菜[ 12] 的花粉萌发
率。由于百日草是菊科植物 ,具有三核花粉 ,因此通
用培养基不适用于百日草花粉生活力的测定 ,关于
百日草花粉离体萌发测定还未见报道。本文旨在通
过基本培养基 、蔗糖 、聚乙二醇的组合运用寻求较适
合百日草花粉萌发的培养基配方 ,优化花粉培养条
件 ,了解花粉特性 ,为百日草育种提供参考。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试材料由虹越公司从美国购入的梦境系列
A1 、A2 、A3种子 ,甘肃酒泉绿洲种子公司从荷兰
引入的 J5 、J6 、J7 、 J8 、J10 、J11 、J12 、J13 、J14 、J15
种子 , 2004 ～ 2005 年于华中农业大学基地花房春
播和夏播 ,花粉分别采集于不同的 S3 、S4代自交
系。
1.2　试验方法
1)不同离体培养基对花粉萌发率的影响试验 。
采用基本培养基(改良的 ME3 [ 12] 、MS 、FK 培养
基[ 13])、蔗糖浓度(8%、12%、16%)、PEG 4000(0%、
8%、16%)作 3 因素 3 水平 L9 (34)正交试验设
计[ 14] 。于晴天上午 9:00 ～ 10:00采生长健壮的百
日草 J6花粉。将配好的 9个组合培养液加到带凹
槽的载玻片上 ,撒播花粉后即放入垫有 1层湿润滤
纸的培养皿中 ,于室温(22 ～ 25 ℃)下培养 ,每组合
设 3次重复。1 h 后于倒置显微镜下测定其萌发
率 ,要求观察 5个不重叠视野 ,每视野花粉粒总数大
于 50个。萌发标准为花粉管长度大于花粉粒直径 。
2)花粉采集时间对花粉萌发率的影响试验。选
晴好天气分上午 10:00和下午 3:00两个时段分别
采集 J6和 J12 的花粉 ,采粉后立即测定其萌发率 ,
比较 2个采粉时段的花粉生活力。
第 26卷 第 5期
2007 年　10 月
华　中　农　业　大　学　学　报
Journal of H uazhong Ag ricultur al Univ ersity
Vo l.26　No.5
Oct.2007 , 693～ 696
DOI :10.13300/j.cnki.hnlkxb.2007.05.012
3)贮藏条件对花粉萌发率的影响试验。
①相对湿度对花粉生活力的影响试验。晴天采
集 J7百日草花粉 ,分装在 5 个 1 mL 的离心管里 。
取 4个 10 mL 的离心管 ,分别装入相对湿度为 15%
(LiCl)、 32%(CaCl2 )、 66%(NaNO 2 )、 81%
[(NH 4)2 SO 4 ] [ 15] 的溶液 ,溶液不超过离心管的2/3。
将 4个装有花粉的小离心管用绳子缠住后吊入溶液
中(溶液不要没过小离心管的上口),将大离心管的
盖子盖紧并密封 ,第 5个直接放于室内环境下做空
白对照。3 h 后在 ME3 +12%蔗糖+16% PEG 4000
培养基中测定其生活力。
②低温湿藏对花粉生活力的影响试验。4 ℃环
境下将 J6和 J8的花粉置于载玻片上放入垫有 1层
湿润滤纸培养皿中 ,以室温条件作对照 ,于 5 h 、
18 h 、24 h分别测定花粉生活力。
4)不同自交系对花粉萌发率的影响试验。每
自交系设置 3个重复 ,花粉离体培养基采用 ME3 +
12%蔗糖 +16%PEG 4000 ,比较 11 个不同自交系
的花粉生活力 。
花粉萌发率数据经反正弦转换后进行方差分
析 ,多重比较采用新复极差测验。
2　结果与分析
2.1　不同离体培养基对花粉萌发率的影响
方差分析结果表明:基本培养基 、蔗糖浓度 、
PEG40 00浓度对百日草花粉萌发率有显著的影响 。
进一步对各因素进行多重比较 ,结果见表 1。多重
比较结果表明:在 ME3 、FK 基本培养基中百日草花
粉萌发率分别为 26.4%、15.9%, 显著地高于 MS
基本培养基中的萌发率(9.3%),且它们两者之间萌
发率差异不显著;培养基中添加 12%、16%的蔗糖 ,
百日草花粉萌发率分别为 24.4%、18.8%,极显著
地高于蔗糖浓度为 8%的萌发率(8.4%);培养基中
添加 8%、16%的 PEG 4000 ,百日草花粉萌发率分别
为 17.9%、25.5%,它们之间差异不显著 ,但二者对
花粉的萌发效果显著地好于不加 PEG 4000的 。
表 1　不同因素对花粉萌发率影响
Table 1　The effect of different factors on pollen germination rate %
培养基 Basic m edium 萌发率 Germinat ion rate 蔗糖 Su crose 萌发率 Germinat ion rate PEG 4000 萌发率 Germination rate
FK 15.9 aAB 8 7.3 bB 0 8.2 bB
M E3 26.4 aA 12 24.4 aA 8 17.9 aAB
MS 9.3 bB 16 18.8 aA 16 25.3 aA
　　从理论上讲 , ME3 、FK ,12%、16%的蔗糖浓度 ,
8%、16%的 PEG4000浓度 3个因素中任选 1个水平的
组合都有利于百日草花粉的萌发 。本试验目的之一
是找出百日草花粉培养基的最佳组合。从试验结果
看 ,组合 2 、3 、4 、5花粉萌发率相差达 36.9%,说明各
因素之间可能存在交互作用。因此 ,需进一步作组合
间的多重比较(见表 2)。结果表明 ,各处理组合对花
粉萌发的影响差异显著 , 第 5 组合的萌发率为
52.1%,极显著地高于其它组合。即 ME3 + 16%
PEG4000 +12%蔗糖组合对花粉的萌发效果最好。
表 2　组合间的多重比较表
Table 2　The table of Duncan s multi-compare among combinations %
组合 Combination 1 2 3 4 5 6 7 8 9
培养基 Medium FK FK FK M E3 ME 3 ME3 MS MS MS
蔗糖 Sucrose 8 12 16 8 12 16 8 12 16
PEG 4000 0 8 16 8 16 0 16 0 8
萌发率
Germination rate
8.6±3.8
CD
16.5±3.4
BC
22.7±6.3
B
15.2±4.5
BC
52.1±10.1
A
11.7±4.0
C
1.3±1.5
D
4.5±3.1
D
22.0±7.4
B
2.2　不同采集时间对花粉萌发率的影响
上午 10:00采集的 J6 、J12花粉的萌发率分别
为 56.5%、46.6%,显著地高于下午 3:00采集的花
粉萌发率(39.9%、32.9%)。在晴天 ,百日草一般开
花散粉主要集中在上午 10:00左右 ,试验结果表明 ,
花粉的萌发率与集中散粉的时间有关。在育种实践
中 ,为了提高授粉的效率 ,最好以上午 10:00授粉为
好。
2.3　不同贮藏条件对花粉萌发率的影响
1)相对湿度对百日草花粉萌发生长的影响。方
差分析表明 ,相对湿度对花粉萌发率有显著的影响 ,
从表 3 可以看出 ,相对湿度为 81%时 ,花粉萌发率
为 32.7%,显著地高于其它湿度下的花粉萌发率 。
相对湿度为66%时 ,因与对照相对湿度接近 ,它们
694 　　 华 中 农 业 大 学 学 报 第 26 卷　
表 3　相对湿度对百日草花粉萌发生长的影响
Table 3　The effect of relative humidity on pollen germination of Zinnia elegans %
溶液 Solu tion LiCl CaC l2· 2H 2O NaNO 2 (NH 4)2 SO 4 对照CK
相对湿度 Relative h umidity 15 32 66 81 60
萌发率 Germination rate 0.0±0.0 c 1.3±0.2 c 18.4±2.3 b 32.7±3.8 a 17.8±2.9 b
的花粉萌发率无显著差异。相对湿度为 32%时 ,花
粉萌发率急剧下降到1.3 %,仅为最高萌发率的
1/25 。相对湿度为 15%时 ,花粉失去活力 。说明相
对湿度在 66%以下时极不利于花粉保存。
2)贮藏时的温湿度对花粉生活力的影响 。观测
结果显示:常温(23 ℃)干燥条件下贮藏 6 h后 ,百日
草 J8 、J6花粉生活力由开始的 53.5%、54.3%分别
下降到 28.7%、17.2%, 18 h 后全部失活 。在4 ℃、
湿润条件下贮藏 6 h 后 ,百日草 J8 、J6花粉生活力
分别为 48.1%、51.3%, 18 h 后分别为 19.8%、
44.0%,24 h 后 J8花粉全部失活 , J6为 7.6%。可
见 ,低温湿润的贮藏条件 ,比较有利于保持百日草的
花粉生活力。
2.4　不同自交系对花粉萌发率的影响
不同自交系花粉萌发率结果见表 4。结果表
明 ,百日草的 11个不同自交系间花粉萌发率差异显
著 ,其中 , J6 、J8 、J11 、J12 、A2的花粉萌发率较高 ,都
在 41%以上 ,显著地高于 A3 、A1的花粉萌发率。
表 4　11 个百日草自交系花粉的萌发率
Table 4　Pol len germination of 11 inbred lines on Zinnia elegans %
自交系 Inbred lines J14 J13 J12 J11 J8 J7 J6 J5 A3 A2 A1
萌发率
Germination rate
25.9±
5.8 bc
21.8±
6.6 b c
46.6±
6.8 a
48.5±
8.9 a
53.5±
10.5 a
28.8±
7.8 bc
54.3±
9.1 a
21.0±
8.1 b c
15.7±
5.6 d
41.5±
7.8 ab
16.0±
6.7 d
3　结论与讨论
3.1　不同离体培养基对百日草花粉萌发有显著影
响
　　供试基本培养基中 ME3比 MS效果好 ,它们的
差别主要是 ME3中钙离子浓度 、硼酸 、B1 、B6 分别
是 MS 的 2 倍 、8 倍 、10 倍 、2 倍 , 另加 KCl 175
mg/L等;据报道 PEG 4000有软化质膜 、改变膜表面电
荷的作用 ,使花粉粒内膜发生改变 ,提高其柔软度及
通透性 ,在 PEG 产生的高渗透压下 ,花粉管变得较
易萌发和生长 。试验中加 PEG40 00能显著地提高百
日草的花粉萌发率 ,这与菊花[ 6-8] 的试验结果相同 。
糖类物质在花粉萌发和花粉管生长上起着重要的作
用 ,蔗糖起着维持花粉与培养基之间渗透平衡的作
用 ,也是花粉萌发的营养物质和能量来源。从本次
试验可以看出 ,当蔗糖浓度为 12%时 ,可使百日草
花粉萌发率达到 24.4%。在含 16% PEG4000 的
ME3培养基中加 12%蔗糖 ,花粉萌发率则大幅度提
高 ,达 52.1%。由此看来 ,在百日草花粉萌发中蔗
糖有其独特作用 ,不能被 PEG 所取代。有利于百日
草花粉离体萌发的最佳组合为 ME3 +16%
PEG4000 +12%蔗糖 。
3.2　常温 、干燥条件不适合百日草花粉的贮藏
百日草花粉属于三核型的花粉 ,其生活力较弱 ,
易受环境因子的影响 ,常温条件下 ,三核花粉代谢活
跃 ,营养物质消耗快 ,因此 ,常温 、干燥条件下百日草
花粉不耐贮藏 。笔者的试验结果表明 ,低温湿润条
件下花粉生活力可达 1 d ,供试相对湿度为 81%时
对百日草花粉的保存效果较好 ,低温高湿有利于保
持百日草花粉生活力的机理有待进一步探索 。
3.3　不同自交系花粉萌发率有较大差异
自交系间花粉萌发率有显著的不同 , A 系列为
矮秆 、多重瓣或者半重瓣 ,花粉生活力较低(除 A2
的生活力达 41.5%外);J6 、J8 、J11 、J12等为高秆 、
多为大露心 ,近单瓣和复瓣 ,花粉生活力较高 。百日
草花粉萌发还受其它因素如不同采集花粉时间 、栽
培状况等影响 ,笔者试验结果表明 ,上午 10:00采集
花粉比下午 3:00要获得较高的萌发率 ,这种差别在
晴天表现尤其明显 ,这可能是百日草花期主要是
6 ～ 9月 ,下午采集的花粉经历了中午的高温 ,其含水
量会发生变化 ,而温度和花粉含水量对花粉的萌发
有很大影响[ 6] 。
参 考 文 献
[ 1] 　王钦丽 ,卢龙斗 ,吴小琴 ,等.花粉的保存及其生活力测定[ J] .
植物学通报 , 2002 , 19(3):365-373.
[ 2] 　胡适宜.植物胚胎学实验方法.(一)花粉生活力的测定[ J] .植
物学通报 , 1993 , 10(2):60-62.
[ 3] 　龚榜初 ,洪月明 ,吴士元 ,等.柿花粉生活力及雌花可授期[ J] .
经济林研究 , 2000 , 18(1):26-28.
695　第 5 期 叶要妹等:百日草自交系花粉萌发条件及花粉活力研究 　
[ 4] 　赵春香 ,彭乃容 ,李新福 ,等.龙眼花粉生活力的研究[ J] .福建
果树 , 2002(4):8-10.
[ 5] 　钟晓红.李树授粉试验及其花粉生活力测定[ J] .湖南农学院学
报 , 1994 , 20(2):138-142.
[ 6] 　王四清 , 陈俊愉.菊花和几种其他菊科植物花粉的试管萌发
[ J] .北京林业大学学报 , 1993 , 15(4):56-60.
[ 7] 　唐岱 ,李明扬 ,徐淳.菊花花粉萌发及花粉生活力的测定[ J] .西
南农业大学学报 , 1993 , 15(4):359-361.
[ 8] 　代光明.菊花花粉离体萌发培养基的研究[ J] .福建热作科技 ,
1995 , 20(2):21-25.
[ 9] 　许桂芳 ,张朝阳.红檵木的花器构造与花粉生活力的研究[ J] .
吉林农业大学学报 , 2003 , 25(5):520-522.
[ 10] 李红星 ,王卿 ,王飞 ,等.几种园林植物花粉生活力的鉴定[ J] .
陕西林业科技 , 2004(6):5-9.
[ 11] 王胜华 ,陈放 , 周开达.水稻花粉的离体萌发[ J] .作物学报 ,
2000 , 26(5):609-613.
[ 12] LEDUC N ,MONNIER M , DOUGLAS G C.Germination of t rinu-
cleated pollen:f ormulat ion of a new medium for Capsel la bursapas-
tori s[ J] .Sex Plant Report , 1990(3):228-235.
[ 13] FUKUDA H , KOMAMINE A.Establishment of an experimental
system for the study of t racheary element diff erentiation f rom sin-
gle cell i solated f rom the mesophyll of Zinnia elegans [ J] .Plant
Physiol , 1980 , 65:5.
[ 14] 南京农业大学.田间试验统计[ M] .北京:农业出版社 , 1999.
[ 15] SEIKI S , NORIO K ,SUMIO I , et al.Es tabili shment of reliable
m ethods of in vit ro pollen germination and pol len p reservat ion
of B rassica ra pa(syn.B.campestr is)[ J] .E uphyt ica , 1998 ,
103:29-33.
In vitro Pollen Germination of the Inbred Lines of Zinnia elegans Jacq.
YE Yao-mei　ZHANG Jia-qi　ZHANG Shuang-feng　BAO M an-zhu
(College of Horticul ture and Forestry S ciences/Key Laboratory o f Hort icul tural P lant Biology ,
Ministry of Education , Huaz hong Agricultural Universi ty ,Wuhan 430070 ,China)
Abstract　The factor s on different cul ture medium , collecting time , storage tempe ra ture and relative
humidi ty af fecting po llen ge rmination o f Zinnia elegans we re studied.The results are as fo llow s:The op-
timum germination medium in v it ro pollen germination of Zinnia elegans is a basic medium ME3 supple-
mented w ith 16% PEG 4000 and 12% sucrose.The pollens germination rate w hich pollens is col lected at
10:00 am is significant ly dif fe rent to that at 3:00 pm.The pollen germination rate of J6 reduced mo re li t-
tle at 4 ℃ and moist fo r 18 h ,but it almost lo st all at room temperature and dry.Pollen sto red ve ry bad
below 66% of relat ive humidi ty.Po llens germina tion of 11 Zinnia elegans cultiv ars cultured on the medi-
um are significantly dif ferent.
Key words　Zinnia elegans Jacq.;inbred lines;in vi tro pollen;germination;pollen vitali ty
(责任编辑:杨锦莲)
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