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贴梗海棠花粉生活力与贮藏性研究



全 文 :北方园艺2014(16):81~85 植物·园林花卉·
第一作者简介:马诗钰(1989-),女,硕士研究生,研究方向为林木
遗传育种。E-mail:melishery1989@163.com.
责任作者:周兰英(1960-),女,教授,博士生导师,现主要从事林木
遗传育种及园林植物与观赏园艺教学与科研工作。E-mail:
949460359@qq.com.
收稿日期:2014-03-13
贴梗海棠花粉生活力与贮藏性研究
马 诗 钰1,周 兰 英1,蒲 光 兰1,赖 腾 跃1,蔡 利 娟1,王   波1,2
(1.四川农业大学 林学院,四川 雅安625014;2.四川工程职业技术学院 建筑工程系,四川 德阳618000)
  摘 要:以贴梗海棠初开花朵为试材,研究了次甲基蓝、TTC、I2-KI、а?萘酚-联苯胺4种染色
剂测定花粉生活力的效果,3种贮藏条件下(-20、4、25℃)花粉生活力的变化规律及离体培养时
蔗糖、硼酸、温度对花粉萌发的影响和最佳培养基组合。结果表明:不同染色剂测定的花粉生活
力差异显著,次甲基蓝(84.94%)最适合贴梗海棠花粉染色,I2-KI(44.62%)不适合该种花粉染色。
贮藏温度对花粉生活力影响显著,温度越低,贮藏时间越长,各贮藏条件下,花粉活力降到50%以
下的时间分别为3d(25℃)、10d(4℃)、7d(-20℃),4℃贮藏条件最佳。在一定范围内,蔗糖、硼
酸和温度能促进花粉萌发,超过范围后抑制萌发,且高浓度硼酸对萌发的抑制作用比低浓度硼酸
强,单因素试验下最佳蔗糖、硼酸浓度和温度分别为10%、0.03%、20℃,正交实验花粉萌发的最
佳组合为8%(蔗糖)+0.03%(硼酸)+20℃(温度)。
关键词:贴梗海棠;花粉;生活力;贮藏;萌发
中图分类号:S 661.4 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)16-0081-05
  贴梗海棠(Chaenomeles speciosa(Sweet)Nakai)属蔷
薇科(Rosaceae)木瓜属(Chaenomeles)落叶灌木,果实也
称作皱皮木瓜,具有极高的药用价值[1],同时也是优良
的观花观果树种。以往对其研究多集中在组织培养、植
株繁殖栽培、中药化学成分、品种分类等方面[1-4],花粉
相关研究有郑林等[5]对花粉形态的描述,董美芳等[6]
对花粉超低温保存1周后不同的解冻方式与萌发率的
关系研究,但其试验中应用的是水培条件,且花粉来自
盛开2d的花朵,而花粉活力受开花程度影响显著[7]。
    
目前尚鲜见初开花朵贮藏和染色法及固体培养基法测
定生活力的报道。
花粉是植物的生殖单位,对其贮藏有利于解决授粉
时空和地域障碍问题[8],为基础领域研究,如低温休眠、
萌发、种质资源保存等提供试材[9]。花粉生活力测定可
以了解花粉的可育性,提高杂交、人工授粉效率,目前关
于各种植物花粉贮藏条件和萌发基质有大量报道[10-13]。
现以贴梗海棠初开花朵的花粉为试材,采用次甲基蓝、
а?萘酚-联苯胺、TTC、I2-KI 4种染色剂测定花粉活力,以
期找出适合贴梗海棠花粉生活力测定的有效试剂;在
-20℃(冷冻)、4℃(冷藏)、25℃(常温)条件下贮藏,定期
用选出的最优染色法测定花粉活力以期得出花粉有效
贮藏时间,为解决不同种亲本间杂交花期不遇的问题提
供数据支撑;固体培养基法测定花粉萌发率,以获得花
粉萌发的最适培养基浓度组合,为贴梗海棠杂交育种
    
Abstract:An investigation was conducted on species composition and distribution of epiphytic bryophytes on trucks,dead
woods and litters in Yushe National Forest Park of Guizhou province.Meanwhile,the species distribution and association
among trees and their debris were studied by using species diversity index and similarity index.The results showed that
56species of epiphytic bryophytes belonging to 26families and 35genera were recorded,with Hypnaceae,Lepidoziaceae,
Metzgeriaceae and Brachytheciaceae predominating.Host trunks had the largest number of species(40species)among
three substrate types.Shannon-Wiener species diversity index of epiphytic bryophytes order was trucks>dead woods>
litters,and species distribution of epiphytic bryophytes was the most widely including Brotherela henoni,Taxiphylum
subarcuatumand Ditrichum palidum.The most species of life-form was wefts taking up 44.64% of al epiphytic
bryophytes.The results had significant implications for clarifying distribution patterns of species diversity of epiphytic
bryophytes and indicative function of healthy vegetation in subtropical montane forest ecosystems.
Key words:epiphytic bryophytes;species diversity;trunk;dead wood;Yushe National Forest Park
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·园林花卉·植物 北方园艺2014(16):81~85
的顺利开展提供条件。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试贴梗海棠花粉采自四川农业大学植物园,为保
证花朵为初开,于采集前1d先标记好即将开放花朵的
位置,采集当天时间为上午10:00,将花朵迅速带回实验
室,取下花药,混匀后装在4个干燥的花粉瓶中,用棉花
塞住瓶口分别放在25、4、-20℃中备用。
1.2 试验方法
1.2.1 快速测定染色剂的筛选 用镊子和解剖针将花
药划开,花粉均匀洒在洁净的载玻片上,分别滴0.5%
TTC、0.025%次甲基蓝、а?萘酚-联苯胺、I2-KI 4种染色
剂,待充分反应后,盖上盖玻片,每种染色法重复3张片,
每张片选取3个分散均匀的视野,每个视野花粉数不少
于100粒,记录并统计结果。
1.2.2 不同贮藏条件对花粉生活力的影响 取分别放
在25、4、-20℃下的花粉,选用а?萘酚-联苯胺染色,最初
每24h测定1次,1周后每3~5d测1次,直到花粉完
全失去生活力,方法和操作如1.2.1。
1.2.3 花粉萌发单因素试验筛选 蔗糖对萌发率的影
响:1g琼脂+100mL蒸馏水,pH 5.8,20℃,蔗糖浓度分
别为0、5%、10%、15%、20%;硼酸对萌发率的影响:1g琼
脂+100mL蒸馏水+蔗糖10g,pH 5.8,20℃,H3BO3浓
度分别为0、0.01%、0.03%、0.05%、0.07%;温度对萌发
率的影响:1g琼脂+100mL蒸馏水+蔗糖10g,pH
5.8,温度分别为5、15、20、25、30℃。
1.2.4 花粉萌发正交实验 单因素试验选出各组分浓度
后,采用L9(33)正交实验设计选出三者最佳组合浓度。
1.2.5 花粉萌发试验操作方法 将配置好的培养基趁
热用玻璃棒薄薄的涂一层在盖玻片上,凝固后将花粉轻
轻粘在培养基上,盖玻片盖在双凹孔上(孔中滴2滴蒸
馏水保湿),有培养基的一面朝向凹孔,每处理3次重复。
观察时选取同1张盖玻片上均匀分散的3个不同视野,
每视野花粉数不少于100粒,以花粉管长度超过花粉
粒直径的1/2作为萌发标准,用Nikon55i显微镜每24h
镜检,用AI Cytovision软件对花粉萌发情况照相并保
存。萌发率=(萌发花粉粒数/花粉粒总数)×100%。
1.3 数据分析
试验数据采用Excel和SPSS 17.0进行分析处理。
2 结果与分析
2.1 不同试剂测定生活力的比较
染色法是快速测定花粉生活力且比较有效的方法,
不同的染色试剂对花粉的染色效果不同。从表1可以
看出,次甲基蓝和а?萘酚-联苯胺染色效果较好,二者差
异不显著,但均与TTC和I2-KI染色法差异极显著,测
出的生活力均高于80%,与新采集花粉的生活力接近
(89.02%)。TTC染色法显著优于I2-KI染色法,生活力
达77.00%,I2-KI染色法测定结果最低,生活力低于
50%,由此可见,I2-KI染色法不适合用于贴梗海棠花粉
快速测定,最佳选用试剂为次甲基蓝和а?萘酚-联苯胺。
  表1 不同染色剂测定花粉生活力结果
  Table 1 The result of polen viability which measured by diferent coloring agents
试剂
Reagent
生活力
Viability/%
5%显著水平
5%Significant level
1%显著水平
1%Significant level
次甲基蓝 Methylene blue  84.94 a A
а?萘酚-联苯胺а?naphthol-benzidine  83.81 a A
TTC  77.00 b B
I2-KI  44.62 c C
  注:表中大小写字母分别表示P=0.01和P=0.05显著差异水平。下同。
Note:Capital and lowercase letters in the table represent P=0.01and P=0.05significant level respectively.The same below.
2.2 贮藏温度对花粉生活力的影响
从图1不同贮藏条件下花粉生活力的变化趋势可
以看出,贴梗海棠新鲜花粉生活力达89.02%,在3种不
同温度下的保存时间差异显著。25℃条件下保存时间
最短,生活力下降速度最快,3d后花粉活力降到50%以
下,7d后降为0%。在贮藏初期,即1~10d之间,4℃贮
藏下的花粉生活力下降速度比-20℃的缓慢,分别降到
56.07%、49.79%。之后-20℃下花粉生活力降速减缓,
而4℃下的花粉生活力迅速降低,15d时间内由46.38%
降为0%。因此,远程杂交的花粉保存无需在冷冻条件
进行,可采用冷藏温度保存,降低设备需求,并尽可能在
采粉后1周完成。
图1 不同贮藏条件下贴梗海棠花粉生活力
随时间的变化趋势
Fig.1 Variation tendency of polen viability under
diferent storage temperatures
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北方园艺2014(16):81~85 植物·园林花卉·
2.3 单因素试验结果
2.3.1 蔗糖对萌发率的影响 蔗糖在花粉萌发过程中
除了为花粉提供碳源外,还能起到调节渗透压的作用。
由表2可知,当蔗糖浓度为0%时,花粉也能萌发,只是
萌发率偏低,仅为6.46%。蔗糖浓度为10%时的萌发率
最高,达到14.93%,与其余4个浓度下的萌发率差异显
著。当浓度为5%、15%、20%时,萌发率均低于10%,三
者差异不显著,但均高于对照(6.46%),分别为8.31%、
9.73%、7.42%,说明贴梗海棠花粉对蔗糖浓度敏感,仅
适宜浓度蔗糖才能促进萌发率显著增加。花粉萌发过
程见图2。
2.3.2 硼酸对萌发率的影响 硼参与花粉管膜果胶物
质的合成,一般情况下,花粉中硼酸含量较低,需要由柱
头和花柱内的硼酸进行补偿,其次糖与硼酸形成糖-硼复
合体,促进植物对糖的吸收和代谢[14]。贴梗海棠花粉萌
发对硼酸浓度较为敏感,从表2可以看出,当硼酸浓度
为0.03%时,花粉萌发率最高,达到17.89%,极显著高
于其余4个浓度。0%和0.01%2个低浓度条件下的萌
发率虽然较低,分别为13.40%、13.67%,但均极显著高
于0.05%(10.25%)和0.07%(8.39%)条件下的萌发率,
表明高浓度硼酸对花粉萌发的抑制程度较低浓度下大,
因此适宜的硼酸浓度对贴梗海棠花粉萌发尤为重要。
图2 花粉管萌发过程
注:a.刚接种到培养基上的花粉;b.萌发孔张开;c,d.花粉管开始长出;e.花粉管完全伸长;f.花粉管顶端破裂。
Fig.2 Germination process pictures of polen tube
Note:a.The polen that just has been inoculated on nutrient medium;b.Germinal aperture open;c,d.Polen tube start to be grown;e.Polen tube extened
totaly;f.The top of polen tube break up.
  表2 单因素试验各组分浓度下花粉离体萌发率
  Table 2 The rate of polen germination in vitro under diferent single factors
蔗糖浓度
Sucrose concentration/%
萌发率
Germination rate/%
硼酸浓度
Boric acid concentration/%
萌发率
Germination rate/%
温度
Temperature/℃
萌发率
Germination rate/%
10  14.93aA  0.03  17.89aA  20  12.47aA
15  9.73bB  0.01  13.67bB  15  11.32abAB
5  8.31bcBC  0  13.4bB  25  10.76bAB
20  7.42cdBC  0.05  10.25cC  30  10.44bB
0  6.46dC  0.07  8.39dD  5  4.94cC
2.3.3 温度对萌发率的影响 温度影响体内酶活性,一
定范围内,随着温度升高花粉萌发数可能减少,但可促
进花粉管的生长速度。由表2可知,当温度在15~30℃
之间时,萌发率均在10%以上,20℃时,萌发率最大,为
12.47%,与 15℃ (11.32%)差 异 不 显 著,与 25℃
(10.76%)在0.05水平上差异显著,与30℃(10.44%)差
异极显著。15、25、30℃之间差异均不显著。当温度为
5℃时,萌发率极显著低于其它4个温度,仅为4.94%,
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·园林花卉·植物 北方园艺2014(16):81~85
说明低温花粉活力受影响较大,不利于其生长繁殖。
2.4 蔗糖、硼酸、温度三因素正交实验结果
从表3可以看出,9个组合平均萌发率为11.11%,
其中高于平均值的组合有2、4、5,萌发率最高的为组合2
(8%蔗糖+0.03%硼酸+20℃),萌发率为均值的2倍,
达到22.23%,极显著高于其它组合,组合4、5萌发率分
别为13.00%、13.82%,极显著高于其它6个组合。萌发
率最低是组合9(12%蔗糖+0.05%硼酸+20℃),萌发
率仅为5.52%。蔗糖浓度为8%、10%、12%时,平均萌
发率分别为14.05%、11.19%、8.09%,其中8%、10%条
件下的萌发率较总体均值高,浓度为12%的平均萌发率
低于总体平均值。当硼酸浓度分别为0.01%、0.03%、
0.05%时,平均萌发率分别为10.64%、14.96%、7.72%,
仅在硼酸浓度为0.03%时的平均萌发率高于总体平均
值(11.11%),说明硼酸浓度过高与过低对萌发的影响较
大,与单因素情况一致。当温度分别为15、20、25℃时,
平均萌发率分别为8.19%、13.58%、11.55%,20℃仍然
是萌发率最高的温度。
  表3 花粉萌发L9(33)正交实验结果
  Table 3 Results of orthogonal experiment about polen germination
序号
Number
蔗糖浓度
Sucrose concentration/%
硼酸浓度
Boric acid concentration/%
温度
Temperature/℃
花粉萌发率
Germination rate/%
1  8  0.01  15  9.00CDd
2  8  0.03  20  22.23Aa
3  8  0.05  25  10.91Cc
4  10  0.01  20  13.00Bb
5  10  0.03  25  13.82Bb
6  10  0.05  15  6.74Ee
7  12  0.01  25  9.93CDcd
8  12  0.03  15  8.82Dd
9  12  0.05  20  5.52Ff
均值AVG  11.11
3 讨论
花粉生活力的测定方法较多,其中染色法是一种相
对简单快捷的方法。不同植物花粉内含物不同,适用的
染色剂也不同,如该试验中I2-KI测定效果最差,不适用
于贴梗海棠花粉生活力的快速测定,这与管雨等[15]对木
瓜(Chaenomeles sinensis)研究结果相似,可能是因为花粉
中淀粉含量较低所致,而李刚等[16]认为I2-KI能准确测
定芍药(Paeonia lactiflora Pal)花粉的生活力。甲基蓝
和а?萘酚-联苯胺染色效果均较好,二者无显著差异,均
可用于贴梗海棠花粉生活力的快速测定。染色法虽使
用方便,受花粉自身条件(花粉壁厚度、组成物特性、花
粉内酶活性等)影响较大[15],在一定程度上与主观判断
染色程度相关,可结合离体萌发以达到更准确的判断。
花粉生活力的强弱受遗传因素和环境因素影响。
贮藏过程中温度越低,花粉保存时间越长,但在贮藏初
期(10d),-20℃花粉活力比4℃下降低速度更快,这可
能是在贮藏初期冷冻温度对花粉细胞伤害较大,短时间
内出现-20℃的花粉生活力比4℃降低较快的现象,一
段时间后,短期休眠现象逐渐解除[17],温度越低,呼吸作
用越弱,可溶性糖类、有机酸的消耗减少[18],使得-20℃
花粉生活力逐渐高于4℃。花粉在25℃保存条件下仅
3d生活力就降到50%以下,4℃及-20℃也仅能保存
10、7d,表明贴梗海棠花粉具有不耐贮藏性,这与杜仲
(Eucommia ulmoides Oliv)花粉贮藏6个月后生活力仍
可达52.4%不同[19]。因此,贴梗海棠的授粉及杂交等工
作应尽可能在采粉后冷藏条件下1周内完成。
不同植物及同一植物不同品种花粉离体培养时所
需培养基组分、浓度差异及萌发率均差异较大,如程伟
等[20]研究表明,西南桦(Betula alnoides Buch.-Ham.
exD.Don)花粉离体培养最佳培养基为15%蔗糖+200
mg/kg硼酸+30℃,此时萌发率为30.3%,该试验中萌
发率最高的浓度组合为蔗糖8%+硼酸0.03%+温度
20℃,萌发率为22.23%,高于任一单因素结果,但远远
低于染色法测定的花粉活力,与此相反,贾文庆等[21]研
究发现,离体萌发表现良好的紫薇(Lagerstroemia indi-
ca)花粉在染色反应里表现并不好,这可能是因为离体条
件虽然能提供模拟环境,但无法提供花粉在自然生长情
况下植株体内提供的所有营养物质,因此不能完全符合
贴梗海棠自然生长发育条件。董美芳等[6]对皱皮木瓜
花粉采用水培法,并在培养基中增加CaCl2一项,获得最
适浓度为温度20℃+蔗糖150g/L+硼酸20mg/L+
CaCl250mg/L,萌发率为35.4%,造成此差异的原因也
可能是试验材料品种不同,其取材为皱皮木瓜,该试验
中为贴梗海棠。据张茜等[3]对木瓜分类表明,目前木瓜
属分类较混乱,皱皮木瓜与贴梗海棠均属于皱皮木瓜种
下的不同品种,如李玉萍等[22]对20个风信子(Hya-
cinthus orientalis)品种萌发特性研究表萌发率高的品种
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北方园艺2014(16):81~85 植物·园林花卉·
可达84.67%,而低的仅为10.71%。在后续研究中,可
以扩大选材范围,比较不同种源地贴梗海棠花粉生活力
和贮藏性差异。
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Study on Polen Viability and Storage Characters of
Chaenomeles speciosa
MA Shi-yu1,ZHOU Lan-ying1,PU Guang-lan1,LAI Teng-yue1,CAI Li-juan1,WANG Bo1,2
(1.Colege of Forestry,Sichuan Agricultural University,Ya’an,Sichuan 625014;2.Department of Architectural Engineering,Sichuan
Engineering Technical Colege,Deyang,Sichuan 618000)
Abstract:Taking young bloomChaenomeles speciosa as experimental materials,four coloring agents(Methylene Blue,
TTC,I2-KI and alpha-naphthol benzidine)were used to measure polen viability.Storage characters under three diferent
temperature conditions(-20,4and 25℃)and germination percentage under diferent concentrations of sucrose,boric
acid and temperature were studied respectively.The results showed that polen viability measured by diferent coloring
agents showed significantly diferences.Methylene Blue(84.94%)was the best choices for rapid determination,while the
worst was I2-KI(44.62%).Storage temperatures had remarkable efects on polen viability,that was the lower the
temperature,the longer the storage time.The storage time of polen viability percentage under 50%were 3days(25℃),
10days(4℃)and 7days(-25℃),the optimum temperature for polen storage was 4℃.Within certain limits,sucrose,
boric acid and temperature could promote polen to germinate easily.If the concentration exceeded optimum capacity,
germination rate of polen would be restrained.Moreover,high concentration of boric acid gave a severe inhibition on
germination by contrast with low boric acid concentration.The optimal sucrose,boric acid concentration and temperature
were 10%,0.03%,20℃respectively during single factor experiment.The optimal portfolio of solid medium verified by
orthogonal test was 8%(sucrose)+0.03%(boric acid)+20℃(temperature).
Key words:Chaenomeles speciosa(Sweet)Nakai;polen;viability;storage;germination
58