全 文 ：第 41 卷 第 7 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 41 No． 7
2013 年 7 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Jul． 2013
1)黑龙江省教育厅科学技术研究项目资助(12513020)。
第一作者简介:孙颖，女，1979 年 10 月生，东北林业大学园林学
院，副教授。
通信作者:卓丽环，女，上海农林职业技术学院园艺园林系，教
授。E－mail:zhuolihuan@ 263． net。
收稿日期:2012 年 11 月 7 日。
责任编辑:任 俐。
大花百子莲的花粉活力与柱头可授性1)
孙 颖 马翠青 严俊鑫 陈士惠 卓丽环
(东北林业大学，哈尔滨，150040) (上海农林职业技术学院)
摘 要 以引种植物大花百子莲为对象，对其在引种地的花粉活力、柱头可授性进行了研究，探讨了两者与授
粉成功的关系。结果表明:大花百子莲花粉萌发的最佳培养基为 10%蔗糖+0． 1% H3BO3 +0． 2 g·L
－1Ca(NO3)2;
随着开花进程的不断深入，花粉活力不断下降，始花期的花粉活力接近 80%，末花期花粉活力只有 3%左右;花粉
在 4 ℃条件下存活时间约为 7 d，25 ℃条件下存活时间为 5 d，而在 35 ℃条件下存活时间只有 2 d;大花百子莲花粉
在开花当天已具有萌发能力，而柱头在开花第 2 天具有可授性，因此大花百子莲存在雌雄异熟现象。
关键词 大花百子莲;花粉;活力;柱头;可授性
分类号 S682． 1;Q944． 42
Pollen Viability and Stigma Receptivity of Agapanthus praecox ssp． orientalis‘Big Blue’/Sun Ying，Ma Cuiqing，
Yan Junxin，Chen Shihui(Northeast Forestry University，Harbin 150040，P． R． China) ;Zhuo Lihuan(Shanghai Voca-
tional Technical College of Agriculture ＆ Forestry)/ / Journal of Northeast Forestry University． －2013，41(7)． －89 ～ 92
We investigated the pollen viability and stigma receptivity of A． praecox ssp． orientalis‘Big Blue’in Shanghai，Chi-
na，and analyzed the influence of pollen viability and stigma receptivity to reproduction． The best composition of medium is
10% sucrose+0． 1% H3BO3+0． 2 g·L
－1 Ca(NO3)2 ． Pollen viability gradually reduces with the flowering process． Pollen
viability is 80% at initial time of florescence and the value is 3% at the end of florescence． Survival time of pollen is seven
days in 4 ℃ ． The value is five days in 25 ℃ and two days in 35 ℃ ． Pollen has the germination ability at the first day of
flowering and stigma has receptivity ability at the next day of flowering． Therefore，A． praecox ssp． orientalis‘Big Blue’
is dichogamy．
Keywords A． praecox ssp． orientalis‘Big Blue’;Pollen;Viability;Stigma;Receptivity
百子莲属植物原产南非，是欧式庭园中栽种的
最为古老的南非花卉之一。近年来，百子莲在国际
花卉业发展中脱颖而出，广泛应用于切花生产、园林
观赏、药用成分提取上［1－7］。文中研究的为百子莲
属的一个开花效果十分优秀的品种———大花百子莲
(Agapanthus praecox ssp． orientalis‘Big Blue’)。它
的花期长，花朵繁茂，一个伞形花序成花在 50 ～ 130
朵，是一种具有极大发展、应用潜力的品种，在上海、
广西、广州、北京、南京、哈尔滨等地有栽培，目前对
其繁殖生物学特性及花期调控方面的研究较
多［8－12］。引种到上海的大花百子莲生长良好并能陆
地越冬，但授粉后植株结籽率不高。文中旨在通过
对大花百子莲花粉活力及柱头可授性等相关研究，
了解环境因子对花粉育性的影响，找到其最适合的
生长条件，为通过设施栽培条件的控制实现百子莲
的正常结实，提高繁殖效率制定相应对策。
1 材料与方法
试验材料为大花百子莲 A． praecox ssp． orien-
talis‘Big Blue’。试材露天栽植于上海农林职业技
术学院五厍实习基地。以正常生长一致的 3 年生的
300 株大花百子莲为研究对象进行各项试验。
1． 1 花粉活力测定方法的选择
对比 TTC法、I2－KI 法和离体萌发法的试验结
果，确定了离体萌发培养作为花粉活力的测定方法。
采用 3 因素 3 水平 L9(3
4)正交设计(表 1)。此外，
其他元素的配制用量为 KNO30． 2 g·L
－1、MgSO40． 1
g·L－1、琼脂 9． 0 g·L－1。本试验共 9 个处理，每个
处理 3 次重复。根据试验结果确定各成分加入量。
表 1 L9(3
4)正交设计的因素与水平
水平
因素 / g·L－1
蔗糖 H3BO3 Ca(NO3)2
1 50 0． 01 0． 05
2 100 0． 05 0． 10
3 150 0． 10 0． 20
1． 2 花粉活力及花粉寿命检测
在种群的始花期、盛花期、末花期分别采集盛开
的花 50 朵，检测不同开花进程的花粉萌发率。具体
方法为:将同一时期的单花花粉洒落在硫酸纸上，混
合均匀，用毛笔轻蘸少量花粉洒入盛有最适培养基
的培养皿中，盖盖。每处理 2 个重复，放置在 30 ℃
恒温箱中黑暗培养。24 h后统计培养皿中 5 个视野
中萌发花粉所占的比例。
将采集的花粉干燥 2 h后，直接放置在 4、25、30
℃条件下保存。每日进行花粉活力测定。
萌发率的计算:在显微镜下观察花粉萌发情况。
以花粉管的长度大于花粉粒的直径为萌发标准，计
数一个视野中花粉的总数和萌发花粉数。按下式计
算萌发率:
萌发率=已萌发花粉数
观测花粉总数
×100%。
1． 3 柱头可授性检测
借助显微镜观察同一单花不同开花天数柱头分
泌黏液的情况。用联苯胺—过氧化氢法测定柱头可
授性。具体方法是:从单花开放前 1 d 开始采集柱
头，将其浸入凹面载玻片中含有联苯胺—过氧化氢
反应液(V(1%联苯胺)∶ V(3%过氧化氢)∶ V(水)=
4 ∶ 11 ∶ 22)的凹陷处。若柱头具可授性，则柱头周
围呈现蓝色、紫黑色或具有大量气泡出现。供检测
单花 100 朵。
人工授粉:在开花前 1 d，开花第 1 天，开花第 2
天，开花第 3 天分别对 100 朵单花进行去雄、套袋的
人工授粉试验。花粉选择异花花粉。检测授粉后座
果率情况。
2 结果与分析
2． 1 花粉活力测定方法的选择结果
通过不同营养液的花粉萌发对比试验发现，不
同蔗糖、H3BO3、Ca(NO3)2 水平对大花百子莲花粉
萌发有影响。3 个蔗糖水平下的花粉萌发率分别为
19． 98%、65． 65%、24． 33%;3 个 H3BO3 水平下的花
粉萌发率分别为 25． 90%、34． 93%、49． 14%;3 个
Ca(NO3)2 水平下的花粉萌发率分别为 33． 60%、
35． 63%、40． 73%。通过极差计算，蔗糖影响最大，
H3BO3 次之，影响最小的为 Ca(NO3)2。不同蔗糖
质量分数对花粉萌发率影响达到显著水平(P ＜
0． 05) (表 2)。3 个蔗糖水平中，100 g·L－1 蔗糖最
有利于花粉萌发;H3BO3 和 Ca(NO3)2 对花粉萌发
率影响均未达到显著水平(表 2)。以 0． 1 g·
L－1H3BO3 和 0． 2 g·L
－1Ca(NO3)2 水平的作用最
佳。因此，确定大花百子莲花粉萌发的适宜培养液
为 10%蔗糖+0． 1% H3BO3 +0． 2 g·L
－1Ca(NO3)2。
其他成分为 9 g·L－1 琼脂、0． 1 g·L－1MgSO4、0． 2 g
·L－1KNO3。
2． 2 花粉活力检测结果
试验结果表明(表 3) ，大花百子莲花粉活力在
不同年度间差异不显著(P＞0． 05) ，而在不同花期间
差异极显著(P＜0． 01)。这说明大花百子莲的花粉
活力随花期的推进产生了活力的极大变化。随着开
花进程的不断深入，百子莲的花粉活力不断下降，始
花期的花粉活力接近 80%，至盛花期只达到 35%左
右，花粉活力降低了 50%以上，而到了末花期，花粉
活力只为 3%左右，可以判断其失活。
表 2 不同蔗糖、H3BO3、Ca(NO3)2 水平下花粉萌发率的显
著性分析
方差来源 偏差平方和 自由度 F值 显著性
蔗糖 3 812． 714 2 3． 199 显 著
H3BO3 823． 709 2 0． 691 不显著
Ca(NO3)2 81． 129 2 0． 068 不显著
表 3 不同花期大花百子莲花粉活力 %
时间 始花期 盛花期 末花期
2007 年 77． 6±4． 9 33． 8±7． 1 4． 4±3． 3
2008 年 74． 0±8． 9 36． 8±4． 2 1． 8±1． 6
注:表中数据为平均值±标准差。
以花粉萌发率低于 5%为失活标准，大花百子莲
花粉在 4 ℃条件下存活时间较长，约为 7 d;25 ℃条件
下存活时间为 5 d;而在 35 ℃条件下存活时间只有 2
d(表 4)。显微镜观察发现，35 ℃保存的花粉在萌发
后，常常会发生花粉管前端爆裂，释放溶物的现象。
说明高温、高氧条件加速了花粉的衰老与死亡。
表 4 不同时间经不同温度处理的大花百子莲花粉活力 %
温度 /℃ 1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 8d
4 52． 9±9． 2 43． 9±3． 4 43． 0±7． 8 39． 4±2． 0 25． 1±1． 1 6． 9±0． 8 1． 3±0． 8 0
25 45． 0±3． 2 37． 0±4． 4 28． 2±5． 3 21． 3±4． 2 7． 2±0． 3 0 — —
35 42． 3±4． 5 41． 8±9． 8 0． 5±0． 5 0． 2±0． 4 0 — — —
注:表中数据为平均值±标准差。
2． 3 柱头可授性检测结果
用联苯胺—过氧化氢法检测大花百子莲的柱头
可授性(表 5)。植株开花前 1 d 以及开花后 1 h≤T
(时间)＜6 h(散粉前期和散粉期) ，柱头不具可授
性;6 h≤T＜12 h(散粉期) ，有少量柱头具可授性，但
可授性很弱。直至开花第 2 天，柱头可授性增强，开
花第 3 天，柱头可授性最强，此后可授性逐渐减弱。
表 5 大花百子莲柱头可授性检测结果
开花后时间 可授性结果 开花后时间 可授性结果
1 h≤T＜6 h — 3 d +++
6 h≤T＜12 h － /+ 4 d ++
12 h≤T＜24 h + 5 d － /+
2 d ++ 6 d —
注:—示柱头不具可授性;－ /+示部分柱头具可授性;+示柱头具
可授性;++示柱头可授性较强;+++示柱头可授性最强。
09 东 北 林 业 大 学 学 报 第 41 卷
体视显微镜下观察发现，大花百子莲散粉前及
散粉期柱头极短，用目镜测微尺进行测量，发现此时
柱头的长度为(0． 16±0． 08)mm，在联苯胺—过氧化
氢溶液检测下不具可授性;开花第 2 天，柱头伸长，
可见大量的乳突细胞出现(图 1a、b、d、f) ，此时，柱
头长度为(0． 41±0． 10)mm。柱头上开始分泌肉眼
可见的黏液，联苯胺—过氧化氢溶液检测其已具有
可授性。开花第 3 天，可在柱头顶端看见大量乳突
细胞(图 1c、e) ，表面分泌大量黏液，联苯胺—过氧
化氢溶液检测此时可授性最强。开花第 4 天，花瓣
已经开始合拢，但柱头可授性仍然很强，此后，花瓣
开始萎蔫，柱头变软，颜色变黑，至开花第 6 天，柱头
不再具可授性。
a ～ b．开花第 1 天柱头形态(扫描电镜) ;c．开花第 2 天柱头形态(扫描电镜) ;d．开花第 2 天柱头形态(体式显微镜) ;e．开花第 3 天柱头形态
(体式显微镜) ;f．开花第 2 天联苯胺—过氧化氢溶液检测柱头可授性情况。
图 1 大花百子莲柱头显微形态
通过对大花百子莲进行不同开花时间的授粉
检测发现(表 6) ，在开花前 1 d 进行授粉的植株没
有成功座果。开花第 1 天的座果率很低，100 朵授
粉单花只有 6 朵成功座果。开花第 2 天和第 3 天
的座果率则达到 45%以上。这个结果与上述的联
苯胺—过氧化氢检测结果一致。证明大花百子莲
在开花第 2 天的柱头可授性开始加强，可以成功
授粉。
表 6 大花百子莲不同开花时间人工授粉座果率
授粉时间 授粉单花数 /个 座果率 /%
开花前 1 天(大花蕾) 100 0
开花第 1 天 100 6
开花第 2 天 100 54
开花第 3 天 100 47
3 结论与讨论
分析大花百子莲花粉活力在不同花期变化显著
的原因主要有两点，大花百子莲在上海的花期主要
集中在 6—8月份，正值上海的夏季。花期进程伴随
着环境温度的不断升高，在 7 月份环境温度能达到
34 ℃以上。此时花粉的代谢活动、营养物质消耗、
酶活性衰退、有害物质积累以及病菌感染等都加快，
从而极大影响了花粉质量。由此推断，极端高温是
导致花粉生活力在末花期迅速下降的原因;植株长
势在不同花期也有所不同。观察发现，能够在始花
期开花的植株个体相对较大，根系粗壮，花葶强健，
且整个花序饱满，单花冠幅也较大。而末花期开花
的植株则个体长势弱，花葶常有扭曲、下垂现象发
生，单花冠幅较小，花序也较小。综合分析，个体的
强弱差异也导致了其开花时间的差异，弱小的植株
其花粉质量不高，推测这也是不同花期花粉活力有
显著变化的原因。
大花百子莲的花粉在开花当天已具有萌发能
力，而柱头在开花第 2 天才具有可授性，因此，认为
其雄蕊先熟。雌蕊和雄蕊发育时间上的不同步是一
种较为常见的限制自花传粉的机制［12］。然而一个
植株的自交率不仅取决于自体授粉的花粉量，而且
取决于它从种群内其他个体那里接受了多少外来花
粉、接受外来花粉的时机以及自交花粉和异交花粉
在获得受精机会上的相对竞争能力［13－16］。因此，并
不完全排除大花百子莲自交亲和的可能性。
19第 7 期 孙 颖等:大花百子莲的花粉活力与柱头可授性
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