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麻核桃及普通核桃花粉生理特性研究



全 文 :·研究简报· 北方园艺2015(23):42~44
第一作者简介:陈梦华(1990-),女,硕士研究生,研究方向为经济
林栽培生理。E-mail:839290035@qq.com.
责任作者:张雪梅(1980-),女,博士,副研究员,硕士生导师,现主要从
事经济林栽培生理等研究工作。E-mail:zhangxuemei888@163.com.
基金项目:国家“十二五”科技支撑资助项目(2013BAD14B0103)。
收稿日期:2015-06-26
DOI:10.11937/bfyy.201523012
麻核桃及普通核桃花粉生理特性研究
陈 梦 华1,靳 丽 鑫1,赵   丹1,李 保 国1,2,张 雪 梅1,2
(1.河北农业大学 林学院,河北 保定071000;2.河北省核桃工程技术研究中心,河北 邢台054000)
  摘 要:以涞水县郭各庄村4个麻核桃品种和2个普通核桃品种的新鲜花粉为试材,测定花
粉的生活力、可溶性蛋白质含量以及保护酶活性和丙二醛(MDA)含量。结果表明:麻核桃花粉的
生活力极低,平均为25.37%,普通核桃平均为97.58%,麻核桃极显著低于普通核桃;可溶性蛋白
质含量麻核桃平均为0.67%,普通核桃平均为2.55%,麻核桃显著低于普通核桃;超氧化物歧化
酶(SOD)活性麻核桃平均为29.12U/g FW,普通核桃平均为16.05U/g FW,麻核桃显著高于普
通核桃;过氧化物酶(POD)活性麻核桃平均为8.6U/g FW,普通核桃平均为12.13U/g FW,麻
核桃极显著低于普通核桃;过氧化氢酶(CAT)活性麻核桃平均为5.93U/g FW,普通核桃平均为
4.26U/g FW;MDA含量麻核桃平均为4.22μmol/g FW,普通核桃平均为0.91μmol/g FW,麻核
桃显著高于普通核桃。
关键词:麻核桃;普通核桃;花粉;生活力;蛋白质;酶活性
中图分类号:S 664.1 文献标识码:B 文章编号:1001-0009(2015)23-0042-03
  麻核桃(Juglans hopeiensis Hu)属胡桃科胡桃属植
物,是核桃与核桃揪的天然杂种,主要分布在河北、天
津、山西和北京的部分山区[1]。因麻核桃内果皮质地坚
硬,花纹多样,多被用于把玩,所以又名文玩核桃[2]。麻
核桃在自然状态下坐果率极低,仅为普通核桃的5%左
右[3]。花粉质量的好坏直接影响其能否进行正常受精,
从而影响麻核桃的坐果。花粉能否在柱头上正常萌发、
伸长生长是保证正常受精的关键因素,关于麻核桃花粉
与普通核桃花粉生理特性差异的研究尚鲜见报道,因
此,以4个麻核桃品种和2个普通核桃品种(授粉品种)
的新鲜花粉为试材,研究了花粉生活力,并测定可溶性
蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量,
以期为提高麻核桃坐果率提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于河北省保定市涞水县郭各庄村,地处北
纬39°33′55″,东经115°38′52″,海拔123~130m,属暖温
带半干旱区大陆性气候,年平均气温12℃,无霜期约
194d,年降水量550mm。土壤为砂壤土。
1.2 试验材料
供试材料为涞水县郭各庄村不同麻核桃品种(“百
花山”、“麦穗虎头”、“鸡心”、“白狮子头”)和普通核桃品
种(“上宋6号”、“中林1号”)的新鲜花粉。
1.3 试验方法
于盛花期(2014年4—5月)在涞水县郭各庄村从生
长健壮的树上采集将要散粉(花序由绿变黄)或刚刚散
粉的雄花序,在室内阴干后将花粉收集于洁净的小玻璃
瓶内,置于-80℃的冰箱中保存备用,用于指标测定,各
指标测定重复3次。
1.4 项目测定
花粉生活力的测定采用TTC染色法[4],花粉可溶
性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[5],SOD活
性测定采用NBT(氮蓝四唑)光化还原法[6];POD活性测
定愈创木酚法[6];CAT活性测定参照KMnO4 滴定法[7];
MDA含量测定采用TBA(硫代巴比妥酸)法[8]。
1.5 数据分析
采用邓肯新复极差法进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 麻核桃和普通核桃的花粉生活力
由表1可知,麻核桃的花粉生活力极低,平均仅为
25.37%,其中“百花山”的花粉生活力最高为28.52%,
“麦穗虎头”的花粉生活力最低为23.25%,而普通核桃
花粉的平均生活力为97.58%。麻核桃品种间以及普通核
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北方园艺2015(23):42~44 ·研究简报·
  表1    麻核桃和普通核桃的花粉生活力 %
类别 品种 生活力 平均生活力 比值(麻核桃/普通核桃)
普通核桃
“上宋6号”
“中林1号”
98.61±1.21aA
96.55±3.45aA
97.58±1.19aA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
28.52±1.62bB
23.25±1.21cB
25.87±1.50bcB
23.83±1.75cB
25.37±2.38bB
26.00
  注:同列数字后不同大写和小写字母分别表示0.05和0.01的显著水平。下同。
Note:Diferent capital and lowercase letters with the same column show significant
diference on the levels of 0.01and 0.05.The same below.
桃品种间均无显著差异,但不同麻核桃品种的花粉生活
力极显著低于普通核桃,平均仅为普通核桃的26.00%。
2.2 麻核桃和普通核桃花粉的可溶性蛋白质含量
由表2可知,麻核桃花粉的可溶性蛋白质含量较
低,平均仅为0.67%,其中“白狮子头”花粉的可溶性蛋
白质含量最高为1.03%,“百花山”花粉的可溶性蛋白质
含量最低为0.41%。不同麻核桃品种之间,“百花山”与
“麦穗虎头”极显著低于“鸡心”与“白狮子头”;普通核桃
花粉的可溶性蛋白质含量平均为2.55%,“上宋6号”花
粉的可溶性蛋白质含量极显著高于“中林1号”。麻核
桃花粉的可溶性蛋白质含量极显著低于普通核桃,平均
仅为普通核桃的26.27%。 
表2 麻核桃和普通核桃花粉可溶性蛋白质含量 %
类别 品种 可溶性蛋白质含量 平均含量 比值(麻核桃/普通核桃)
普通
核桃
“上宋6号”
“中林1号”
2.99±0.10aA
2.11±0.16bB
2.55±0.51aA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
0.41±0.02dD
0.43±0.06dD
0.82±0.02cC
1.03±0.10cC
0.67±0.30bA
26.27
2.3 麻核桃和普通核桃花粉的保护酶活性及MDA含量
2.3.1 花粉SOD活性 由表3可知,麻核桃花粉的
SOD活性较强,平均为29.12U/g FW,其中“百花山”花
粉的SOD活性最强为32.18U/g FW,“麦穗虎头”花粉
的SOD活性最弱为26.18U/g FW。不同麻核桃品种
之间,除“百花山”极显著高于“麦穗虎头”、显著高于“白
狮子头”,“鸡心”显著高于“麦穗虎头”外,其它麻核桃品
种间无显著差异;普通核桃花粉的SOD活性平均为
16.05U/g FW,“上宋6号”花粉的SOD活性极显著高
于“中林1号”。麻核桃花粉的SOD活性显著高于普
通核桃,平均为普通核桃的1.81倍。
  表3 麻核桃和普通核桃的花粉SOD活性 U/g FW
类别 品种 SOD活性 SOD平均活性 比值(麻核桃/普通核桃)
普通
核桃
“上宋6号”
“中林1号”
21.11±1.7dC
10.99±3.63eD
16.05±5.84bA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
32.18±0.13aA
26.18±0.14cBC
31.00±0.28abAB
27.11±0.21bcAB
29.12±2.92aA
181.43
2.3.2 花粉POD活性 由表4可知,麻核桃花粉的
POD活性较弱,平均为8.60U/g FW,其中“鸡心”花
粉的POD活性最强为9.84U/g FW,“白狮子头”花粉
的POD活性最弱为7.15U/g FW。不同麻核桃品种
之间,“百花山”与“鸡心”无显著差异,且均极显著高于
“白狮子头”、显著高于“麦穗虎头”;普通核桃花粉的
POD活性平均为12.13U/g FW,不同普通核桃品种之
间无显著差异。麻核桃花粉的POD活性极显著低于普
通核桃,平均为普通核桃的70.89U/g FW。
表4 麻核桃和普通核桃的花粉POD活性 U/g FW
类别 品种 POD活性 POD平均活性 比值(麻核桃/普通核桃)
普通
核桃
“上宋6号”
“中林1号”
12.33±1.19aA
11.92±1.11aAB
12.13±0.23aA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
9.64±0.33bBC
7.79±0.40cCD
9.84±0.26bBC
7.15±0.42cD
8.60±1.34bB
70.89
2.3.3 花粉CAT活性 由表5可知,麻核桃花粉的
CAT活性平均为5.93U/g FW,不同麻核桃品种之间,
除“百花山”极显著高于“白狮子头”外,其它麻核桃品种
间无显著差异;普通核桃花粉的CAT 活性平均为4.26
U/g FW,不同普通核桃品种之间无显著差异。麻核桃
花粉的CAT平均活性与普通核桃无显著差异,但其平
均活性为普通核桃的1.39倍。
表5 麻核桃和普通核桃的花粉CAT活性 U/g FW
类别 品种 CAT活性 CAT平均活性 比值(麻核桃/普通核桃)
普通
核桃
“上宋6号”
“中林1号”
4.54±0.45bcB
3.97±0.32cB
4.26±0.33aA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
7.50±1.33aA
5.53±0.51abcAB
6.37±0.88abAB
4.30±0.22bcB
5.93±1.35aA
139.20
2.3.4 花粉 MDA含量 由表6可知,麻核桃花粉的
MDA含量较高,平均为4.22μmol/g FW,其中“白狮子
头”花粉的 MDA含量最高为7.16μmol/g FW,“鸡心”
花粉的MDA含量最低为2.49μmol/g FW。不同麻核
桃品种之间,除“百花山”与“麦穗虎头”无显著差异外,与
其它麻核桃品种间均有显著差异;普通核桃花粉的
MDA含量平均为0.91μmol/g FW,不同普通核桃品种
之间无显著差异。麻核桃花粉的MDA含量显著高于普
通核桃,平均为普通核桃的4.64倍。
表6 麻核桃和普通核桃的花粉MDA含量
μmol/g FW
类别 品种 MDA含量 MDA平均含量 比值(麻核桃/普通核桃)
普通
核桃
“上宋6号”
“中林1号”
0.91±0.08dD
0.90±0.16dD
0.91±0.01bA
麻核桃
“百花山”
“麦穗虎头”
“鸡心”
“白狮子头”
3.40±0.12bBC
3.81±0.22bB
2.49±0.15cC
7.16±0.64aA
4.22±2.04aA
464.00
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·研究简报· 北方园艺2015(23):42~44
3 结论与讨论
花粉是遗传信息的载体,是自然条件下种子植物遗
传信息交流的工具,其生活力直接影响植物授粉受精乃
至坐果[9-10]。花粉生活力是评估花粉细胞活性的依据之
一,是检验花粉质量的重要指标[11]。徐颖等[12]的研究
表明,普通核桃花粉的生活力在80%以上,自然授粉坐
果率在65%~78%,而麻核桃的坐果率极低,仅为普通
核桃的5%左右。该研究表明麻核桃花粉生活力平均为
25.37%,普通核桃平均为97.58%,麻核桃极显著低于普
通核桃,说明麻核桃的坐果受花粉生活力影响很大。
可溶性蛋白质大多是参与各种代谢的酶类,包括蛋
白激酶、受体激酶相互作用蛋白、GDP解聚抑制因子等,
主要参与信号转导、细胞壁代谢、胁迫防御和糖代谢过程。
戴绍军[13]的研究表明钙网蛋白和含有C2结构域的蛋白
可能参与了花粉-柱头的信号识别过程,而富含半胱氨酸
蛋白是花粉体外水合、萌发和体内花粉管生长所必备的,
它在体内与LePRK2相互作用,这暗示着LAT52和
LePRK可能参与调节和保持花粉管的生长。该研究结果
表明,麻核桃花粉的可溶性蛋白质含量显著低于普通核桃,
这可能导致作用于花粉-柱头的信号识别与花粉管生长的蛋
白量不足,从而影响麻核桃的受精,导致麻核桃坐果率极低。
但具体分子机制尚不明确,还有待于进一步研究。
SOD是一种生物内源性自由基清除剂,属于酸性蛋
白酶,活性中心均含金属离子[14],通过催化反应把有害
的超氧自由基转化为过氧化氢,POD和CAT立即将过
氧化氢分解为水,3种酶组成完整的防氧化链条。该研
究表明,麻核桃花粉的SOD活性较强,而POD活性较
弱,使花粉中的超氧自由基被分解为过氧化氢后不能立
即分解为完全无害的水;麻核桃花粉中 MDA含量高于
普通核桃,可能是因为过氧化氢无法立即分解为水,致
使细胞膜质过氧化程度高,也可能是麻核桃花粉的生活
力低,衰老速度很快,使MDA在体内积累所致。
参考文献
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Study on Polen Physiological Characteristics in Juglans hopeiensis Hu and Juglans regia
CHEN Menghua1,JIN Lixin1,ZHAO Dan1,LI Baoguo1,2,ZHANG Xuemei 1,2
(1.Colege of Forestry,Agricultural University of Hebei,Baoding,Hebei 071000;2.Research Center for Walnut Engineering and Technology of
Hebei,Xingtai,Hebei 054000)
Abstract:The fresh polen of four cultivars of J.hopeiensis Hu and two cultivars of J.regia were used as materials.The
polen viability,soluble protein content,the activities of SOD,POD,CAT and MDA content were analyzed.The results
showed that,the polen viability of J.hopeiensis Hu was extremely low,and the average value was 25.37%,however,the
average value of J.regia was 97.58%,J.hopeiensis Hu was very significantly lower than J.regia;the average value of
the soluble protein content in J.hopeiensis Hu polen was 0.67%,the average value in J.regiapolen was 2.55%,J.
hopeiensis Hu was significantly lower than J.regia;the average value of the SOD activity in J.hopeiensis Hu polen was
29.12%,the average value in J.regiapolen was 16.05%,J.hopeiensis Hu was significantly higher than J.regia;the
average value of the POD activity in J.hopeiensis Hu polen was 8.6%,the average value in J.regia polen was
12.13%,J.hopeiensis Hu was very significantly lower than J.regia;the average value of the CAT activity in J.
hopeiensis Hu polen was 5.93%,the average value in J.regiapolen was 4.26%;the average value of the MDA content
in J.hopeiensis Hu polen was 4.22%,the average value in J.regiapolen was 0.91%,J.hopeiensis Hu was significantly
higher than J.regia.
Keywords:Juglans hopeiensis Hu;Juglans regia;polen;viability;protein;enzyme activity
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