全 文 ：收稿日期:2008-01-10
基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAD01A1803);国家高技术研究发展“863”计划项目(2006AA100109);北京市花卉重点项目(ylhh2006001)
作者简介:栗艳龄(1981-),女,沈阳农业大学硕士研究生,从事花卉育种研究。*通讯作者Corespondingauthor:罗凤霞(1958-),女,金陵科技学院
教授,从事园林植物遗传育种研究。
植物生长调节物质对百合不同杂交组合花粉管
生长的影响
栗艳龄 1,罗凤霞 2*,沈向群 1,明 军 3,王春彦 2
(1.沈阳农业大学 园艺学院,沈阳110161;2.金陵科技学院 园艺学院,南京210038;3.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081)
摘要:为验证生长调节物质对克服百合杂交不亲和性的作用,以亚洲百合多安娜、普瑞头以及东方百合索蚌为试材,授粉后采用 5
种生长调节物质对子房伤口处理,利用荧光显微镜观察花粉管生长行为。结果表明:5种激素对花粉管生长的促进作用大小依次
为:BA>NAA>GA>IAA>IBA,对于系内杂交,使花粉管在授粉后48h提前达到生长高峰,且BA、NAA使每个蒴果的结实量从6粒增
加到 15粒,提高了结实率;对于系间杂交,促进了花粉管伸长,推迟了花粉管停滞生长时间,未刺激花粉管进入子房;激素对不同
组合花粉管生长情况不一致,多安娜×普瑞头、索蚌×多安娜花粉管在授粉后 24～96h急剧生长,而多安娜×索蚌花粉管处于缓慢生
长。生长调节物质对百合杂交花粉管生长的刺激作用因亲缘关系远近存在差异,亲缘关系近,刺激作用强;亲缘关系远,刺激作用
弱,同时对正反交花粉管生长的促进作用差异显著。
关键词:生长调节物质;百合;花粉管;生长速度
中图分类号:Q949.71.8.23 文献标识码:A 文章编号:1000-1700(2008)04-0404-04
InfluencesofGrowthRegulatingSubstancesonGrowth
ofPolenTubesinLily
LIYan-ling1,LUOFeng-xia2*,SHENXiang-qun1,MINGJun3,WANGChun-yan2
(1.ColegeofHorticulture,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110161,China;2.ColegeofHorticulture,JinlingInstituteofTechnology,Nanjing
210038,China;3.InstituteofVegetablesandFlowers,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China)
Abstract:Theefectofgrowthregulatingsubstancesonovercomingcrossincompabilitywasstudiedinlily.Inthisexperiment,Asi-
atichybridsPolyana,PratoandOrientalhybridsSorbonnewereusedasexperimentalmaterials,andovarycutsweretreatedby
fivegrowthregulatingsubstancesafterpolination,thenfluorescencemicroscopewasusedtoobservethepolentubegrowth.The
resultsshowedthattheefectsofGRSramkedas:BA>NAA>GA>IAA>IBA.Forintracultivarcross,polentubesreachedgrowth
peak48hafterpolination,andBA,NAAmadetheseednumberofeverycapculeincreasefrom6to17,soimprovingtherateof
fruitset;forintercultivarcross,BAandNAAstimulatedpolentubesgrowthandpostponedtheendtime,butdidnotstimulate
thepolentubeenteringintotheovary.ThepolentubegrowthvariedwithdiferentGRStreatments,thepolentubesof
Polyana×Prato,Sorbonne×Polyanagrowedrapidly,however,thepolentubeofPolyana×Sorbonnegrewslowlyduring24~96hofter
polination.ThestimulationefectofGRSturnedtostrongerasthekinskipgetscloser.Meanwhile,thestimulationofGRSinre-
ciprocalcrossexisteddistinctdiference.
Keywords:growthregulatingsubstances(GRS);lily;polentube;growthspeed
百合是百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)植物的总称,种间杂交存在明显不亲和现象,可概括为受精前和受
精后两大障碍。用生理活性物质处理雌蕊可以促进异源花粉粒萌发和花粉管生长,提高受精频率[1]。研究结果
表明,NAA、BA、IGA、和GA3等激素可以克服矮牵牛、万寿菊、三叶草、芸苔属及百合的自交和杂交不亲和性。
在百合杂交育种研究方面,前人通过在花柱、花柱基部或除去花瓣后的子房伤口处应用植物生长调节物质,发
现含1%NAA、0.1%BA、1.0%或0.1%激动素的羊毛脂软膏克服了部分百合种间杂交组合不亲和性得到种子[2-4]。
罗凤霞研究发现BA对杂交结籽的影响因供试亲本组合的不同而不同[5],可见,生长调节物质对克服百合不亲
和存在一定积极作用,但前人多是从结实角度进行研究。本试验首次用荧光显微镜观察生长调节物质处理后花
粉管的生长行为,以期为筛选适宜的生长调节物质来克服百合种间不亲和性。
沈阳农业大学学报,2008-08,39(4):404-407
JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2008-08,39(4):404-407
第4期
1 材料与方法
1.1 材料
试验于2007年在北京市农林科学院蔬菜研究中心日光温室内进行,以亚洲百合杂交种多安娜(Polyana)、
普瑞头(Prato),东方百合杂交种索蚌(Sorbonne)为试材,设计了亚百系内杂交组合多安娜×普瑞头,以及亚百与
东百的系间杂交组合多安娜×索蚌、索蚌×多安娜;供试生长调节物质为0.1%的NAA、BA、GA、IBA和IAA。
1.2 方法
开花前1天对授粉母株进行去雄套袋,开花当天上午8:00～10:00进行常规柱头授粉,同时对除去花瓣后的
子房伤口进行激素处理(以清水为对照),处理方法为:将棉花拧成条状,浸入5种激素中沾湿,将花瓣去除,把
浸有激素的棉条缠在去掉花瓣的伤口处,并用保鲜膜缠住,保持湿润。每个处理50朵花。授粉后1,2,3,4,5d
每天上午8:00～9:00用注射器将与上次处理相同浓度的激素注射在棉条上,直到湿润为止。授粉后套袋,待柱头
干瘪萎缩后去除羊皮纸袋,加强对母株的养护管理,观察子房生长情况。60d后采摘果实,调查蒴果结实数。
授粉后4,24,48,72,96,144h,取下花柱和子房放入 FAA固定液[甲醛∶冰乙酸∶70%酒精(v/v/v)=1∶1∶18]中,每
个处理5次重复,固定24h后,放入75%酒精保存备用,然后将样品放于1mol·L-1NaOH溶液中,60℃下进行软
化至全透明状,再用蒸馏水清洗3次去除NaOH,放入0.1%水溶性苯胺蓝(0.1mol·L-1K3PO4)溶液中染色24h,用
BH-2型Olympus荧光显微镜观测、记录、拍照,用Excel和DPS软件进行数据处理。
生长速度(mm·h-1)=生长长度/时间
2 结果与分析
2.1 不同激素对亚百×亚百杂交花粉管生长的影响
由图1可知,授粉后4h,BA对花粉萌发的促进作用最大,且花粉管生长长度远远超过对照(图版Ⅰ-1、图
版Ⅰ-2);授粉后24～96h,在BA、NAA、GA、IAA激素处理下,花粉管急剧生长,其中在授粉后48h,花粉管生长速
度达最大值,提前进入生长高峰,且BA和NAA的刺激作用优于其余3种激素,在授粉后96h,BA处理下花粉
管已与胚珠结合(图版Ⅰ-3),GA处理花粉管刚穿子房口(图版Ⅰ-4);授粉后96～144h,对照和所有处理下花粉
管生长速度呈下降趋势,且在授粉96h前后,对照中花粉管生长速度明显优于处理,说明系内杂交后期无需注
射激素,在授粉后144h,花粉管均进入子房与胚珠结合,NAA处理花粉管进入子房最长,且BA和NAA处理后
花粉管与胚珠结合的数量要明显高于对照(图版Ⅰ-5、图版Ⅰ-6),BA和NAA处理后平均每个蒴果的结实数
约17粒,而对照和其他处理后平均每个蒴果仅6粒,说明BA和NAA对提高系内杂交结实有促进作用。
2.2 不同激素对亚百×东百杂交花粉管生长的影响
由图2可知,授粉后4h,BA、NAA、GA对花粉管萌发有促进作用,且BA作用最大;授粉后24～48h,所有处
理下花粉管生长呈下降趋势,授粉后 48h花粉管生长最慢,生长速度小于对照;授粉后48～96h,激素处理后的
花粉管出现反弹生长,BA刺激作用最大,生长速度达到0.15mm·h-1,NAA次之,生长速度达0.1mm·h-1,且所有
处理花柱中均出现花粉管扭曲生长(图版Ⅰ-7)和停滞现象(图版Ⅰ-8),伴随一系列胼胝质反应,不同的是BA
图1不同激素对亚百×亚百杂交花粉管生长速度的影响
Figure1TheinfluenceofdiferentGRSonpolen
tubegrowthspeedofAsiatichybrids
图2不同激素对亚百×东百杂交花粉管生长速度的影响
Figure2TheinfluenceofdiferentGRSonpolentube
growthspeedofAsiatic×Orientalhybrids
栗艳龄等:植物生长调节物质对百合不同杂交组合花粉管生长的影响 405· ·
第39卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
和NAA处理下类似现象发生的少;授粉后 144h,BA和
GA处理下花粉管仍在生长,BA刺激作用强于GA,而其
余处理与对照一样花粉管处于零增长状态,且出现花粉
管折叠或先端膨大(图版Ⅰ-9)现象。在授粉后 144h内,
BA处理后花粉管最长也只到达花柱 1/3处,没有进入子
房,与亚百系内杂交花粉管生长趋势相比,整体呈下降趋
势,说明激素仅能刺激花粉管延伸,不能完全克服亚百×
东百的花柱不亲和。60d后果实只是略显膨大,剥胚没有
得到种子,全是干瘪种皮。
2.3 不同激素对东百×亚百杂交花粉管生长的影响
由图3可知,授粉后 4～24h,BA和 NAA处理对花粉
萌发及花粉管生长不起作用,但透亮和待萌发花粉粒增
加,其余3种激素处理表现出轻微的抑制作用;授粉后24～96h,对照中花粉管生长程下降趋势,而激素处理后
花粉管急剧生长,在授粉后 48h花粉管生长速度达到顶峰,刺激强度依次为 BA>NAA>GA>IAA>IBA;授粉后
144h,对照中花粉管已停止生长,BA、NAA、GA处理下花粉管长势呈上升趋势,且 NAA刺激强度最大,使花粉
管达到花柱3/4处,推测后期花粉管会进入子房(试验设计没继续取样),因为发现东百花柱在子房上保留时间
要长于亚百。60d后,不同激素处理后的子房膨大程度明显超过对照(图版Ⅰ-10),且BA处理后东百×亚百正交
蒴果比反交蒴果膨大的大(图版Ⅰ-11),但剥胚仍是干瘪种皮。
图3不同激素对东百×亚百杂交花粉管生长速度的影响
Figure3TheinfluenceofdiferentGRSonpolen
tubegrowthspeedofOriental×Asiatichybrids
图版Ⅰ1.BA处理4h后亚百系内杂交花粉萌发;2.对照授粉4h后花粉萌发;3.BA处理96h后花粉管进子房遇胚珠就结合;4.GA处理96h后花粉管
刚穿子房口;5.常规授粉144h后子房中花粉管与胚珠结合;6.BA、NAA处理144h后子房中花粉管与胚珠结合;7.多安娜×索蚌花粉管扭曲生长;8.
多安娜×索蚌部分花粉管处于停滞状态;9.多安娜×索蚌花粉管先端膨大、折叠现象;10.不同激素处理对索蚌×多安娜蒴果膨大的影响;11.BA和对
照对远缘杂交索蚌×多安娜正反交蒴果膨大的比较。
PlateⅠ1.ThepolengermedafterusingBA4h;2.Polengermedafterpolination4h;3.Polentubesarivedatovuleassoonastheyenteredovaryafter
usingBA96h;4.PolentubeswentthroughthecombiningpartofstyleandovaryafterusingGA96h;5.Polentubesarivedatovuleafterstigmapolina-
tion144h;6.PolentubesarivedatovuleafterusingBA,NAA144h;7.PolentubestwistedgrowthinPolyana×Sorbonne;8.Somepolentubesstopped
growthinPolyana×Sorbonne;9.PolentubeswereflodedandtheirheadssweledinPolyana×Sorbonne;10.Theinfluenceofdiferentgrowthregulating
substancesoncapsuleswelinginSorbonne×Polyana;11.ComparisonwiththecapsuleswelingofBAandCKtoreciprocalcrossesofSorbonne×Polyana.
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第4期
3 结论与讨论
5种激素对杂交花粉管均有不同程度促进作用,作用大小依次为:BA>NAA>GA>IAA>IBA,使亚百×亚百和
东百×亚百两杂交组合花粉管在授粉后 24～96h急剧生长,减少了花粉管畸形生长,其中,BA使系内杂交花粉
管提前进入子房与胚珠结合,提高了系内杂交结实数,使系间亚百×东百杂交花粉管延伸到花柱1/3处,推迟了
花粉管停滞生长时间,减少了花粉管生长过程中胼胝质现象发生;NAA促使系内杂交花粉管进入子房最长,后
期对东百×亚百杂交花粉管仍表现为促进作用;GA对亚百×东百杂交花粉管在授粉后144h仍有促进作用,可
见,BA、NAA、GA对花粉管生长有明显促进作用。激素处理后亚百与东百的正交花粉管在授粉后48h前后生长
最慢,而反交与系内杂交一样,花粉管在授粉后48h前后达到生长高峰期。此外,BA、NAA在授粉后4～24h对反
交花粉管生长无促进作用,而使反交花粉管在授粉后96～144h的生长呈上升趋势,但是在其余两个组合中,
BA、NAA在授粉后4～24h对花粉管有促进作用,而在授粉后 96～144h,花粉管的生长却呈下降趋势,说明激素
处理后不同组合花粉管生长情况不一致。可见,激素对花粉管的作用因亲缘关系远近存在差异,系内杂交亲缘
关系近,刺激作用强;系间杂交亲缘关系远,刺激作用弱,同时对正反交花粉管生长的促进作用差异明显。
生长调节物质的作用在于吸引花柱中促进花粉管生长的物质,间接促进花粉管生长,使其能够及时到达子
房完成受精作用。本研究首次报道激素处理后花粉管的生长行为,发现激素处理24h后促进花粉管生长作用开
始增强,不同激素在同一时间的作用强度不一样,且在试验后期观测到激素对系内杂交花粉管生长的作用弱于
对照,而对系间杂交花粉管生长作用远远强于对照,推测系内和系间后期花粉管生长与对照相比存在的差异是
由于内源和外源激素相互作用的结果。王文和[6]曾报道东亚杂交组合Bernini×Polyanna花粉管生长由快到慢,授
粉后48～51h停止生长,而本试验发现索蚌×多安娜的花粉管在授粉后96～144h停止生长,也许是由于不同亲本
杂交造成的差异,要想进一步得出东亚杂交花粉管生长规律,还需进一步研究。刘春等[7]、LI等[8]、ROGGEN等[9]、
李守丽等[10]曾报道存在花粉管先端膨大、扭曲、胼胝质沉积等异常形态,本试验发现激素能够减少此类现象的
发生,提高花粉管的有效性,建议在百合远缘杂交花粉管前期生长过程中对其花柱或子房伤口施用激素,从而
使更多的花粉管成簇向子房生长,提高受精频率。关于激素对百合结实的影响,EMSWELLER[2]发现1%NAA的
应用仅克服了部分百合种间杂交组合不亲和性得到种子,降低了其他种间杂交结实率;VANCREIJ等[4]用0.1%
BA成功获得铁亚杂交种;罗凤霞等[5]研究表明 0.1%BA处理能促进东百系内杂交结籽,未能促进东亚杂交结
籽,仅得到果实;本试验发现0.1%BA、NAA能够提高系内结实率,不能彻底克服系间不亲和促进其结实,说明
激素对亲缘关系近的组合作用明显,但是孙晓梅等[11]研究认为 NAA处理对亚百系内新中心×俄维侬杂交结实
无影响,可见,百合各组合亲本不亲和程度差异较大,无法运用一定规律描述,仍需配置大量组合做探讨。为
此,在今后百合不亲和性研究中,应在授粉后24～96h交替使用不同激素处理,远缘杂交仍需在使用激素处理
的同时结合切割花柱等方法来彻底克服百合杂交不亲和性。
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[责任编辑 马迎杰]
栗艳龄等:植物生长调节物质对百合不同杂交组合花粉管生长的影响 407· ·