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中华槭花粉活力探究



全 文 :收稿日期:2014-07-04
基金项目:山东省农业良种工程项目槭属种质创新与观赏型品种选育(鲁科农字[2012]213号)。
作者简介:吕传青(1988-),女,山东济南人,硕士研究生,研究方向:园林植物遗传育种。
*通讯作者:丰震(1961-),男,副教授,研究方向:园林植物遗传育种。
文章编号:1002-2724(2014)05-0019-04
中华槭花粉活力探究
吕传青,丰 震*,郝雪英,李文芳
(山东农业大学林学院,山东 泰安271018)
摘要:以中华槭为研究对象,研究了中华槭花粉离体培养萌发最佳测定时间,中华槭花粉活力快速测定的方法,蔗糖、硼
酸、氯化钙浓度以及不同贮藏温度(室温、4℃、-20℃)对中华槭花粉活力的影响。试验结果表明:中华槭花粉离体培养16h
后,再进行其花粉活力的测定较为适宜;用离体培养萌发法测定的花粉活力,最接近于中华槭花粉的真实活力。适于中华槭
花粉萌发的蔗糖、硼酸、氯化钙浓度分别为:100g/L、50mg/L、50mg/L。中华槭花粉在4℃下可以存活60d,在-20℃下可以保
存120d,在室温下仅可以存活7d。
关键词:中华槭;花粉活力;花粉萌发;贮藏
中图分类号:Q944.42        文献标识码:A 
Studies on the Vitality of the Polen of the Acer sinense Pax
LV Chuanqing,FENG Zheng,HAO Xueying,LI Wenfang
(Colege of Forestry,Shandong Agricultural University,Taian 271018,Shandong)
Abstract:This experiment was conducted with the polens of the Acer sinense Pax.The best measurement time of the pol-
len germination in vitro culture,the rapid determination methodsof the polen vigor,different concentrations of sucrose,boric
acid,calcium chloride to the polen vitality as wel as the influence of different storage temperatures(eg.room temperature、
4℃,-20℃)impact on the Acer sinense Pax polen vitality were studied in this experimengt.The results showed that the suit-
able measurement time was in vitro culture after 16h;the most close to the real polen germination vigor was in vitro culture
method.The most suitable concentration of the sucrose,boric acid and CaCl2for the Acer sinense Pax polen were:100g/L,
50mg/L,50mg/L.The polen viabilities of three cultivars could be kept for 90dand for 120dat 4℃and-20℃,respectively.
However,at the room temperature,the ppolen viabilities only can be kept for 10d.
Key words:Acersinense Pax;Polen Viability;Polen Germination;Storage
  中华槭(Acer sinense Pax),槭树科槭属,落叶
乔木,枝条横展,树姿优美,叶形秀丽,掌状5裂,稀
7裂,,是风景林中表现秋色的重要中层树木,每到
秋季,“染得千秋林一色,还家只当是春天’’是历代
文人墨客对中华槭的赞美之情。中华槭在现代园林
绿化中有广泛应用前景。目前关于中华槭的相关研
究不多,其花粉活力以及新品种选育的相关研究更
是较少。花粉是植物重要的种质材料,花粉活力的
高低直接影响到杂交育种的成败。人工授粉和杂交
育种前对亲本的花粉活力进行鉴定具有重要意义。
因此,研究中华槭花粉特性对中华槭相关研究以及
中华槭与其他槭科树种杂交育种具有重要指导意
义。
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料采自山东农业大学本部校园内的中华
槭,于开花期的晴天上午9:00~11:00采集新鲜花
药,将采集的新鲜花药放在硫酸纸上于室内通风处
晾干备用。
1.2 花粉萌发时间测定
花粉萌发采用液体培养法,通过预实验确定用
15%蔗糖,0.05%硼酸和10%氯化钙配制培养基。
取中华槭的花粉,充分混匀于液体培养基中,25℃光
照条件下培养,2h后在显微镜下进行观察并统计中
华槭花粉的萌发率,以萌发的花粉管长度超过其本
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山东林业科技  2014年第5期  总214期  SHANDONG FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY  2014.No.5
身花粉粒直径即可作为萌发的标准。每间隔2h进
行一次统计,每个处理设置3次重复,每个重复观察
3个视野,然后记算其平均值。
1.3 花粉活力快速测定方法的选择
根据前人研究方法,中华槭花粉活力的测定采
用I2—KI法、TTC法和醋酸洋红三种方法,以花粉
萌发作为有活力的依据,从而筛选出适于中华槭花
粉活力快速测定的方法。具体操作步骤如下:I2—
KI法是用毛笔蘸取少量花粉,置于载玻片上,用滴
管滴加2%的I2—KI溶液与花粉混匀,放于室温下
静置5min,统计蓝色花粉粒所占的比率;TTC法则
是滴加0.5%的TTC溶液与花粉充分混匀,然后在
35℃条件下水浴,温浴20min后,在显微镜下观察
萌发的情况,统计视野中红色花粉粒所占的百分率;
醋酸洋红法则是滴加1%的醋酸洋红溶液与花粉充
分混匀,放于室温下静置5min,然后统计视野中红
色花粉粒所占的百分率[1]。每片观察3个视野,然
后计算其平均值。
1.4 花粉萌发培养条件筛选
设置不同质量浓度的蔗糖(50、100、150、200g/
L)4个梯度;硼酸浓度设置0、10、30、50mg/L 4个
梯度;氯化钙浓度设置0、5、10、20mg/L 4个梯度,
研究适合中华槭花粉萌发的最适培养条件。具体做
法是:取2.0mL液体培养基于3mL灭菌EP管中,
分别加入1mg中华槭花粉,与液体培养基充分混
匀,放于25℃光照培养箱中培养12h后观察。
1.5 花粉贮藏条件筛选
根据前人研究,分别设置室温、4℃、-20℃3种
条件下贮藏花粉。花粉耐贮藏力是以待测花粉活力
保持时间即待测样自收集到花粉活力降为零的时间
长度来表示花粉活力[2]。测-20℃温度条件下贮藏
的花粉活力时先要将其在4℃温度条件下平衡
15min后再测花粉活力[2]。采用液体培养基,即
15%蔗糖 +0.05% 硼酸 +10% 氯化钙 +15%
PEG4000,用玻璃棒蘸少许花粉于液体培养基中,培
养0、1、3、5、7、10、14、30、60、90d、120d后测定中华
槭花粉的活力。中华槭花粉萌发标准是以花粉管萌
发的长度超过其自身花粉粒直径。每处理重复3
次,每个重复再取3个视野观测,然后计算平均值。
2 结果与分析
2.1 中华槭花粉离体萌发时间
经观测,培养2h后,中华槭花粉开始萌发(见图
1)。6~16h之间萌发率快速增长,16h时花粉管长
度已经超过其直径10~20倍,在显微镜下影响观
测,所以培养16h后,统计萌发率比较合适。
图1 不同的离体培养时间对
中华槭花粉活力的影响
2.2 花粉活力的4种测定方法
由表1可看出,在4种不同的测定方法中,离体
培养法的花粉平均萌发率最高,TTC法的则最低,
最接近离体萌发法测定结果的是I2—KI法。I2—
KI法与离体萌发法差异不显著,可以用于中华槭花
粉活力的测定;而醋酸洋红法、TTC法与离体萌发
法测定结果差异显著,因此,不能用于中华槭花粉活
力的测定。
表1 中华槭花粉活力的4种测定方法比较
测定方法
花粉萌发
率/%
花粉平均萌
发率/%
5%显著谁水
平(α=0.05)
1%显著水
平(α=0.01)
离体萌发法
88.32
85.41
82.53
85.42 a A
I2-KI
78.14
68.96
80.23
75.78 a A
醋酸洋红法
59.64
44.18
51.69
51.84 b B
TTC法
39.62
34.21
45.74
39.86 c C
2.3 不同浓度的蔗糖对中华槭花粉离体萌发的影

蔗糖可以为花粉萌发提供碳源,并能维持一定
渗透压,是花粉离体萌发的必要条件。随着蔗糖浓
度增加,中华槭花粉萌发率显著增加,当蔗糖浓度达
100g/L时,中华槭花粉萌发率最高,当蔗糖浓度高
于100g/L时,花粉萌发率开始下降(图2)。可能过
高的蔗糖浓度导致花粉脱水,影响了花粉萌发。因
此蔗糖浓度为100g/L时,进行中华槭花粉离体培
养,可获得较高的花粉萌发率。
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山东林业科技 2014年第5期
图2 不同浓度的蔗糖对中华槭花粉离体培养萌发率的影响
2.4 不同的硼酸浓度对中华槭花粉离体培养萌发
率的影响
从图3中可看出,硼酸浓度为0时,中华槭花粉
萌发率都在5%以下;加入一定量硼酸后,中华槭花
粉的萌发率快速升高。随着加入的硼酸浓度介于
10~50mg/L之间时,中华槭花粉的萌发率较高。
但当硼酸浓度超过50mg/L时,中华槭花粉萌发率
开始下降,可见一定浓度的硼酸是中华槭花粉离体
萌发所必需的,超过一定浓度时,中华槭花粉离体萌
发就会下降。所以适宜中华槭花粉萌发的硼酸浓度
为50mg/L。
图3 不同浓度的硼酸对中华槭花粉离体萌发率的影响
2.5 不同浓度的氯化钙对中华槭花粉离体培养萌
发率的影响
从图4中可看出,在一定浓度范围(10~30mg/
L)内中华槭花粉的萌发率随着氯化钙浓度的升高
而升高,但超过30mg/L时,中华槭花粉的萌发就会
快速下降,在没有氯化钙时中华槭的花粉也能萌发,
但萌发率很低。由此,适合中华槭花粉萌发的氯化
钙浓度为30mg/L。
图4 不同浓度氯化钙对中华槭花粉活力的影响
2.6 不同贮藏时间对中华槭花粉活力的影响
经观测,在室温(15℃~25℃)条件下存放的花
粉,花粉活力随贮藏时间延长下降较快,,原因是室
温下花粉代谢较快,随着温度的降低,呼吸代谢减
慢,活力维持时间增加[3]。采集后的前7天内花粉
活力由最初的90.52%快速下降到10.08%,到第
10天花粉活力就基本失去利用价值了。
在4℃条件下贮藏的花粉,最初10d内,花粉活
力由88.96%逐渐下降到32.54%。随着贮藏时间
的延长,花粉活力下降较快,到60d的时候,花粉活
力下降到4.57%,花粉就基本上没有利用价值了。
在-20℃条件下贮藏的花粉,刚开始第1天,由
于温度骤降,花粉失水较快,营养消耗加快,花粉活
力下降较快。在花粉适应了低温冷冻条件后,呼吸
作用减弱,代谢速度下降,营养物质消耗少,花粉活
力下降较缓慢,但随着贮藏时间的延长,到90d时,
花粉活力基本丧失。
图5 不同贮藏时间对中华槭花粉活力的影响
3 结论与讨论
花粉生活力的高低直接关系到杂交育种工作的
成败,所以进行花粉活力的测定就显得十分重要。
测定花粉活力的方法很多,一般主要有萌发测定法
和不萌发测定法,经过大量试验可知,离体培养萌发
法是最近似于花粉本身真实活力的一种较好的测定
方法,这种测定方法的优势是可以直接在显微镜下
观察到花粉的萌发情况。而不萌发测定有I2-KI
法、TTC法和醋酸洋红法等。从本实验数据可以看
出,I2-KI法的测定结果与离体萌发法测定的结果
较为接近,分析其原因可能是中华槭花粉本身含淀
粉含量比较高,使得I2-KI较易渗入花粉壁,从而
使得中华槭花粉粒染色比较容易。
通过本次实验研究,分析其结果,可知蔗糖可以
为中华槭花粉离体萌发提供所必需的能源,同时也
是中华槭生长和其花粉萌发不可缺少的渗透调节物
质[1]。在一定范围内,随着添加的蔗糖浓度的升高,
中华槭花粉萌发率也随之升高,但当添加的蔗糖浓
度超过100g/L以后,中华槭花粉萌发率则迅速显
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山东林业科技 吕传青等:中华槭花粉活力探究 2014年第5期
著下降,这与贾文庆等前人的研究结果相似[4]。分
析其原因可能是,适宜浓度的蔗糖,较好的维持了中
华槭花粉和培养基之间的渗透平衡,而较高浓度的
蔗糖,则会严重导致中华槭花粉管的破裂,从而产生
质壁分离、造成原生质体的脱水,进而影响中华槭花
粉的萌发,抑制其花粉管的伸长[5]。
不同浓度的硼酸、氯化钙则是影响中华槭花粉
萌发的重要因素。通过研究可知,一定浓度内的硼
酸,能较好的促进中华槭花粉对糖的吸收、运转和代
谢[6],从而有利于中华槭花粉萌发、花粉管的伸长。
自然生长状况下,植物的花粉会通过吸收从柱头上
渗出的一定量的硼,来维持其自身生长所必须的的
硼含量[7],因此,在离体培养中华槭花粉时,需要人
工给其补充一定含量的硼来维系其正常的生长。通
过本次试验,可知加入的硼酸浓度为10~50mg/L
时,中华槭花粉萌发率较高,但高于50mg/L时,则
会明显抑制中华槭花粉的萌发,因此可知,中华槭花
粉萌发时添加的最适硼酸浓度约为50mg/L。
除了蔗糖、硼酸会对中华槭花粉萌发有影响外,
不同浓度的Ca2+,也会对中华槭花粉萌发,以及花
粉管的伸长等过程也会有较为重要的影响[8]。本试
验结果表明,在一定浓度范围内,中华槭花粉萌发率
及花粉管长度均会随着CaCl2 浓度的升高而升高,
但超过了这个范围,则会明显抑制中华槭花粉萌发。
研究表明,细胞内游离钙的含量,会影响中华槭花粉
萌发对外源Ca2+的吸收,当胞内游离钙较少时,从
外界添加一定量的Ca2+,则会有效促进花粉的萌发
和花粉管生长,但过高的Ca2+,则会造成细胞Ca2+
中毒,则会抑制花粉的萌发。通过研究发现,植物花
粉内一般是有较多的钙离子,而硼离子含量较少,因
此离体培养时需要从外界添加一定量的硼离子[9],
本试验研究结果也验证实了这一观点,通过加入合
适浓度的硼酸和Ca2+的辅助液,在一定程度上会促
进中华槭花粉萌发和花粉管生长,因此,在将来杂交
育种工作中,添加合适浓度的含硼、Ca2+的辅助液,
授粉时涂抹于亲本柱头上,或许能够有效促进中华
槭花粉在柱头上面的快速萌发,并使得花粉管能够
快速伸长到子房,完成受精,从而提高杂交结实率,
但其具体效果,还需要今后更深入的相关试验的研
究来证实。
贮藏温度对中华槭花粉活力的影响,本试验结
果表明,中华槭花粉在不同的贮藏温度下,会表现出
不同的耐贮藏力。但从总体上看,低温条件下花粉
活力保持时间较室温条件下保持时间要长,这一结
论与以往的研究结果相似。已知花粉在低温、干燥、
真空环境中贮藏,可以有效延长花粉活力的保存时
间[10]。此外,也可以在超低温(-80℃、-196℃)条
件下贮藏花粉,从而有效延长花粉活力保存时
间[11]。对于大多数植物的花粉来讲,适宜的温度、
湿度、大气成分[12]是贮藏花粉的三个重要条件,其
中温度的影响更为重要,原因是低温降低了花粉的
呼吸强度,花粉的代谢速度减小,从而使得花粉活力
保持时间延长。所以用低温来贮藏中华槭花粉,从
而延长其维持活力的天数是有效的。因此本试验主
要研究了温度对中华槭花粉活力贮藏影响的研究。
另外,花粉水分含量的多少及花粉所含有的其他化
学成分是否也从一定程度上影响着代谢速度[2],这
还需要今后进一步的相关研究来证明。
参考文献:
[1]韩成刚,盖树鹏.芍药花粉活力测定方法的研究[J].江苏
农业科学,2012,40(5):124-126
[2]张照坤,丰震,戴庆敏,等.紫薇花粉贮藏及花粉活力的分
析[J].2008,22(2):43-44
[3]王燕,张黎明.贮藏温度对银杏花粉生活力的影响[J].湖
北农学院学报,2002,22(3):213-214
[4]贾文庆,刘宇,李占明,等.牡丹花粉活力测定[J].安徽农
业科学,2006,34(17):4294-4296
[5]朱展望,张改生,牛娜.小麦花粉的离体萌发研究[J].麦
类作物学报,2007,27(1):12-15
[6]B H Graaf,J W Derksen,C Mariani.Polen and pistil in
the programic phase[J].Sex Plant Report,2001,14∶
41-55
[7]张超仪,耿兴敏.六种杜鹃花属植物花粉活力测定方法的
比较研究[J].植物科学学报,2012,30(1):94-98
[8]Tian H Q,Zhang S D.Russel.Isolation of the male
germ unit organization and function in tobacco(Nicotiana
tabacum L.)[J].Plant Cel Reports,1998,18(12):
143-147
[9]沈捷,祝晨辰,徐进,等.硼、钙离子对杉木花粉萌发和花
粉管生长影响[J].林业科技开发,2010,24(6):57-60
[10]徐翠莲.玉米花粉的采集、干燥和贮藏的初步研究[J].
河南农业科学,1996,(8):8-9
[11]魏庆莒.胡杨[M].北京:中国林业出版社,1990
[12]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
·22·
山东林业科技 2014年第5期