全 文 ：竺麻花粉的人工萌发及花粉管的生长” ’
丘 荣 熙
(华中农学院 )
过去 , 不少学者对花粉的人工萌发进行
过许多工作 . 但对竺麻 〔 B o e h m e r i a n i v e a
( L
.
) G au d
. 〕花粉的人工萌发 , 未见报导 .
本试验从培养基的选择 、 花粉播种的密度 、
花粉不同的贮藏条件和时间等方面来探讨竺
麻花粉人工萌发及花粉管生长的适宜条件 ,
期望能为竺麻的杂交育种、 竺麻遗传学 、 生
理学及细胞学等的研究提供某些基础理论依
据 。
材 料 与 方 法
供试品种有大冶青麻 、 大叶绿 , 阳新细
叶绿 、 白杨选莞 , 沉江黄壳 早 、 万 载 铜 皮
青 。 将配好的培养基用玻棒均匀地在载玻片
上涂一薄层 , 在室温 26 一 28 ℃下播种花粉 ,
随即将载玻片放在具有湿润沪纸的大培养皿
内培养 . 固定采用 C al n o y 氏固定液 F 、 A 、
A 固定液及戍二醛固定浓 。 用棉兰染色制成
临时玻片和用苏木精染色制成永久玻片 . 我
们还跟踪 了 6 条正在生长的花粉管的生长情
况 . 所有花粉管长度 , 均用目镜测微尺进行
测量 。
用O L Y M P U S一 V A N O X 万能显微镜及
扫描 电子显微镜进行观察和照相 .
结 果 与 分 析
一 、 花粉的萌发
一些学者的研究指出 , 花粉正常的萌发
和花粉管的正常生长 , 除了决定于适宜的培
养基外 , 还决定于花粉采得后贮藏的时间、
花粉干燥的程度及播种于培养基上的密度等
方面的因素 . 从本试验 的结果来看 , 基本上
与上述意见相似 .
1
. 不同培养基及不同品种对花粉萌发率
及花粉管生长的影响 。
试验前 , 我们先后用不同浓度 的琼脂 、
表 1 不同品种在不同培养基下萌发情况及花粉管长度 (微米)不甭奋薰礁氛票氰霖霜不烹呱司霖黯三…一牛〔注 〕 ①萌发情况分别以 。 、 一卜 、 十 + 、 卜 + 」一 、 + + 十 + 等表示未萌发 、 极少数 、 部分 、 大部分 、 绝大部分 。
②每种培养基的第一横行系指生长 1 小时的情况 , 第二横行系指生长 4 小 时的情况 。
. 本文经杨曾盛教授审阅 , 特此致附 。
” 本 院中心 实验室王 绩 、 付丽霞 、 金晓萍 : 刘敏 、 张荆陵等同志帮助扫描电子显微镜 的照 相工作 , 谨表谢意 。
可溶性淀粉 、 蔗糖 、 明胶 、 马铃薯等原料配 长速最快 。 其次 , 白杨选莞在 4 种培养基上
成 14 种不同组合的培养基 , 分别播种了 8 个 都能萌发 , 但在 I 号培养基上播种的萌发率
品种的花粉 。 在此基础上 , 正式选定了 6 个品 最高 , 花粉管生长最快 。
种分别在 4 种培养基上播种 , 其结果如表 l 。 2 . 花粉干燥的程度对花粉萌发率及花粉
4 种培养基分别为 : 管生长的影响
I 号培养基 : 琼脂 2 崛 、 蔗糖 2 肠 、 马 我们以白杨选莞作试验 . 将从 田间采回
铃薯 20 肠 。 即将开放的雄花 (图 1 ) , 分别贮存在干燥
I 号培养基 : 琼琼 2 肠 , 蔗糖 2。肠 . 器内和暴露在室内空气中自然干燥 。 然后 ,
l 号培养基 : 琼脂 2 肠 , 蔗糖 15 肠 , 明 按贮存后 0 . 5、 1 . 2 、 3 , 4 、 6 小 时 的
胶 15 肠 . 时间间隔 , 依次在 I 号培养基 _上播种花粉 .
W号培养基 : 琼脂 2 肠 , 蔗糖 20 肠 , 淀 在室温 ( 26 一 28 ℃ ) 培养 5 小时后 , 放入冰
粉 4 肠 。 箱 ( 5 ℃ ) 冷藏 (不用固定液固定 , 以避免
从 表 1 看出 , 4 种培养基中 , 以 I 号培 固定液冲刷花粉 , 影响萌发率的计算 ) 。 随
养基 (琼脂— 马铃薯— 蔗糖 ) 最适宜 , 后 , 在每一个不 同处理的载玻片上取 10 个播所有供试的 6 个品种均萌发 良好 。 在其贪 3 种较密 、 l o x 4 o的视野 , 计算其萌发率的平
种培养基 上 , 只有个别花粉萌发 , 花粉管生 均值 ; 又在各个处理中各取 10 个最长的花粉
长极慢或停滞 。 6 个品种中以白杨选莞萌发 管 , 测量其长度 , 并计算平均值 。
率最高 , 而阳新细叶绿和大叶绿的花粉管生
表 2 不同千澡处理下的花粉萌发率 ( % )及花粉管的长皮 (橄米 )
毕一 小 ’泳一 } . ’几 小 `亩一 : }一 ’ : 小 时 ’ :丫 云一不时 }: 、 小 时 { 。 小 时二不空 …干 { 空 … 干 } 空 { 干 } 空 { 千 …空 { 干 { 空 …
花粉管平均长度刻|引|一.川到1.花粉管平均长度花粉管平均长花 度粉管平长均度,翻|到引一l剐叫.花粉均长度平管花均粉管平长度均花粉管平长度萌率发花粉管均平长度花粉平管均长度一四州圈曰花粉管均平长度朋川一问回é花粉管平均长度发萌率花粉管均平长萌 度发率
鼠 ! 。 {介 ! 卜 } 日
143
.
2103
.
1143
.
5
84
.
6
12
.
910
.
5
一70.2一73
〔注〕 表中 “ 空 ” 表示在空气中干燥 , “ 干 ” 表示在干燥器中干燥 。 各种干燥处理的花粉管生长时间均为 5 小时 。
结果 (表 2 ) 表明 : 花粉的萌发率 , 从 燥 4 小时和 6 小时的则因干燥时间过长 , 使
干燥半小时到 4 小时的都较高 , 尤其干燥器 花粉内水分散失过多 , 对花粉的 萌 发 亦 不
干燥 2 小时和空气中干燥 4 小时的最高` 在 利 。 综上所述 , 竺麻花粉经过 1— 3 小时千燥器中保存的萌发率一般 比暴露在空气中 的千燥处理 , 然后播种 , 较为合宜 .
干燥的要高 。 我们也在液体培养基上或把载 花粉管的长度 , 保存在干燥 器 内的 花
玻片放温箱中 (会有水珠滴在载玻片上 ) 作 粉 , 除 1 小时和 3 小时的比暴露空气中干燥
过培养试验 , 都很少收到效果 。 说明竺麻花 的生长慢外 , 其余的处理 , 前者比后者生长
粉宜在稍为干燥而不能在湿度过高的条件下 快 , 而且差异显著 。 花粉管生长最快的为 2
萌发 。 表中干燥半小时、 4 小时 及 6 小 时 小时和 4 小时的 , 平均每小时生 长 分别 为
的 , 干燥器内保存的花粉萌发率反比暴露空 28 . 7微米及 30 微米 。 然而 , 不论萌发率或花
气中的低 , 可能是由于保存半小时的 , 时间 粉管长度 , 干燥 3 小时的都不及干燥 2 小时
嫌短 , 干燥对花粉尚未起作用的缘故 。 而干 和 4 小时的 。 可能是由于花粉本身的质量 、
成熟度等的影响所致 。 但干燥 3小时的仍比
6小时的高得多 , 说明干燥 6 小时后 , 大大
降低了花粉的生活力 。
3
. 播种密度对花粉萌发率及花粉管生长
的影响
根据前人报道 , 花粉播种的密度对其萌
发率及花粉管生长有重大影响 . 在我们的试
验中播种密度对萌发率未发现有 明 显 的 区
别 ,但对花粉管的生长 , 却表现出不同影响 ,
即花粉播种成大堆的生长较快 , 单个生长的
总是生长较慢 , 体现了一定的 “ 群体效应 ” 。
表3 不同密度下的花粉萌发率及花粉管长度 (微米 )
万汗嚓粤不甲扩
!
_ _ 一 } _ _ } 单个 : 59 . 54 2 一 8 一 2 8 }— -一— 一 「— 一— 一— 」 小堆 : 6了` 11 17 { 56 1 4 7 . 8 」一 一— — — 一 大堆 : 701 9 8 } ? 5 { 3 7 . 8 1“ 6 4 { ’ 2 0 ! ` 5 · 4 」〔注 〕 播种粒数及萌发粒数系取 5个 2 90 平方微米视 野的平均数 , 花粉长度分单个 (花 粉分散生长 ) 、 小堆 (每 3一 5 拉花粉聚在一起 ) 和大堆 ( 10 0粒以上的花粉 聚 在 一
起 ) , 各测量其中生长最快的 5个花粉管长度的平均值 。
二 、 花粉管的生长及生长速度
成熟花粉通常具有 3 个萌发孔 , 在扫描
电子显微镜下 , 可看到花粉外壁具颗粒状雕
纹 ( 图 2 ) . 花粉粒内具有一个营养核和一
个梭形的生殖细胞 (图 5 ) 。 在室温 26 一 28
℃培养时 , 10 分钟以后 , 花粉便陆续开始萌
发 , 花粉管从萌发孔伸出 (图 3 、 4 ) 。 花
粉管长度达到花粉直径一倍左右时 , 生殖细
胞便开始进入花粉管 (图 6 ) 。 随着花粉管
的进一步生长 , 生殖细胞在花粉管中进行分
裂 (图 7 ) , 最后形成两个精子 (图 8 ) .
营养核在花粉管中始终是模糊不清的 。 (图
1一 8 排在封三 ) 。
为了观察花粉管生长的速度 , 我们用 4台
显微镜 , 在 10 x 40 的视野下 , 分别跟踪 了最先
萌发的 6条花粉管的生长情况 。 从播种后半小
时开始 , 每隔半小时测量一次花粉的长度 。
从表 4 看到 , 6 条花粉管一般都在 半小
时至 1 小时的时间内 , 有最大的生长速度 ,
约在 0 . 25 微米 /分— 。 . 45 微米 /分之间 ; 生长 2 小时以后 , 生长速度下降很 快 ; 2 . 5 小
时以后 , 除一条花粉管外 , 都停止了生长 。
这时 , 花粉管生长最长的只有 51 微米 。 但载
表 4 活休测定的花粉管生长速度口冲井〔注〕 时间单位 : 小时 , 长度单位 : 微米 , 速度单位 : 微米 /分。玻片在保湿条件下的培养试验中 , 花粉管生
长 3 小时 , 其长度可达 108 微米 , 而且 7 小
时仍可继续生长 。 可见保湿条件对花粉管的
生长是非常重要的 。 前半小时生长速度一致
的两条花粉管 , 到了后来 , 生长速度和花粉
管最终长度相差较大 , 可能是由于花粉粒本
身质量就有差异的缘故 。
小结与讨论
根据本试验的结果 , 竺麻花粉人工萌发
最适宜的培养基是 : 马铃薯 20 肠、 蔗糖 2 肠
琼脂 2 肠 。 在试验的 6 个品种中 , 以 白杨选
莞萌发率最高 , 而以阳新细叶绿和大叶绿的
花粉管生长速度最快 . 可见 , 竺麻花粉的萌
发 , 对培养基的选择是相当严格的 , 不同品
种之间的萌发率亦有显著的差异 .
G o
、 o h ( 1 9 3 1 ) (据钱迎倩 ) 认为在本
科植物花粉在播入前的干燥程度 , 在人工萌
发中起着重要作用 。 他认为可能是花粉内壁
及细胞质层的胶体为干燥所改变了 , 因此就
适于人工培养 . 我们的试验结果 , 亦说明花
粉采得后经过适当的干燥处理后 萌 发 率 较
高 . 例如我们贮存在千燥器内 2 小时或空气
中干燥 4 小时的花粉荫发率最高 .
关于花粉播种密度对萌发率及花粉管生
长的影响 , 国内外一些学者的研究指出 , 在
较 密的情况下 , 花粉荫发率高 , 花粉管生长
较快 , 花粉有相互刺激的作用 , 认为这种现
象是由于花粉粒本身分泌出 某 些 “ 刺 激 物
质 ” 。 杨弘远在水稻花粉的人工萌发中 , 强
调接种花粉必须高度密集 , 少而稀疏 , 总难
成功 , 并认为是人工萌发成 败 的 关 键 。 然
而 , 在我们的试验中 , 播种密度对竺麻花粉
萌发率的影响 , 似乎没有明显的不同 , 但对
花粉管的生长速度是有影响的 . 花粉密集成
堆的总比单粒分散的花粉管生长要快些 , 而
且可以 长得很长 ; 而单粒分散的花粉管生长
到一定程度便停止伸长 。
就跟踪正在生长的花粉管的生长速度而
言 , 在生长 l 小时以内 , 花粉管有最大的生
长速度 。 生长 2 . 5小时后 , 基本上都停 止 了
生长 。 花粉人工萌发培养过程中 的 保 湿 条
件 , 对花粉管的生长有十分重要的作用 。
主要参考文献
〔 l 〕 钱迎倩 , ] 9 65 : 玉米花粉的人工萌发及花粉管的生
长 , 植物学报 , 2 3 ( 4 ) : 3 8 3一 3 8 7 。
〔 2 〕 原田 , 19 6 2 : 关于禾本科植物花粉在人工培养基上
萌发的问题 。 生物学 文摘 , 第一分册 , 19 6 5年第 6 期 , 6
1
.
1 9 6
。
〔 8 〕 A r i y a s u , T . , 1 9 5 9 ; D e n s i t y E f t e e t o 上 P o l l e n
P u t
o n A r t i f i e i a l C u l t u r e M e d ia
, u P o n 五t
G e r m i n a t i o n a n d P o l l e n T u b e G r o w i h
.
B o t
.
M a g
.
( T o k y o 、 7 2 : 4 73一 4 7 6。
〔 4 〕 K u b o , A . , 1 9 5 8 : o n t h e A r t i f i e i a l P o l l e n
G r a i n G e r m i n a t i o n o f z e a M a y s L
.
B o t
.
M
a g
.
( T o k y o ) 7 1 : 2 8 2一 2 8 5 .
(上接29 页 ) 钾离子 ( K 十 ) 30 . 0毫克当量 ,
按离子 ( N H ` 十 ) 9 . 。毫克当量 , 磷酸二氢根
( H
Z
p o
。 一
) 3
.
0毫克当量 , 钙离子 ( C a 十 伞 ) 3 . 0
毫克当量 , 镁离子 (M g 十 十 ) 3 . 5毫克当量 。 微量
元素以M S 培养基为主 , 部分变更 。 激素有激
动素 ( K . T及 6一 BA )各 1 . 5毫克 , 2 , 4一 D 0 . 4
毫克 ,蔡乙酸及引噪乙酸 ( N A A及 IA A )各。 . 1
毫克 。 其他附加成分与一般分化培养基 同.
以上培养基 , 在 1 . I k g c/ m Z压力下 消毒
2 。分钟 。 另外 , 在 与上面基本培养基相同条
件下 , 激素用量改为每升含有激动素 (K . T )
2 毫克 , 2 , 4一 D O . 1毫克 , 蔡乙酸 ( N A A )
。 . 5毫克 , 也能正常分化绿苗 .
(上接 41 页 ) 1 . 选育和推广抗病品种。
2
. 在扩种竺麻时选用无病种根 、 种苗 。
3
. 初发轻病麻地 、 发现 病 莞 , 立 即 挖
毁 , 清除病土 ; 并用石灰 (或 1 呱升汞 ) 进
行土壤消毒 。
4
. 冬季墩土 (托土 ) 能减轻病害 。 南屏
公社东湾大队 139 亩麻地 , 有病麻地加 起 来
不过 2 亩左右 , 发病莞率 。 . 1一 4肠 。 该大队
的汤岭脚 至岩山湾一带有 30 一50 年无病老麻
地 。在调查 1 个大队中 , 数东湾大队麻地发病
最轻 ,他们一条主要经验是 : 自 19 58 年以来每
年冬季墩土 , 每亩加客土 4 0 担 , 客土 种 类
为塘泥 、 坎边土 、 砂土 、 河砂土等 。 19 58 年前该
大队麻地青枯病发生也是比较重的 , 自冬季
墟土以来逐年减轻 。 青年试验地 (地名方排
面积 l 亩 ) 1 9 5 8年前原病莞率30 肠左右 , 现
在降低到。 . 1肠 。
5
. 轮作防病 。 东湾大队第三生产队六十
门一块麻地 (0 . 7亩 ) , 因青枯病 严 重 , 麻
莞挖毁 , 改种大豆、 小麦、 玉米 , 连种 4 年
多 , 19日2年又种上竺麻 , 至今未发病 .