全 文 :第37卷第3期
2 0 1 4年5月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI
Vol.37No.3
May.2 0 1 4
文章编号:1000-1573(2014)03-0024-05 DOI:10.13320/j.cnki.jauh.2014.0058
有斑百合花粉培养条件的研究
郭思佳1, 朱玉菲1, 刘冬云1, 贾宗锴2
(1.河北农业大学 园林与旅游学院,河北 保定071000;2.河北林业科学研究院,河北 石家庄051000)
摘要:以黑龙江、吉林、辽宁、山东、河北等5个居群的有斑百合(Lilium concolor var.pulchellum)花粉为材料,
采用了离体萌发法测定了花粉生活力,研究了不同光照条件,培养温度及不同浓度的蔗糖、硼酸以及含无机盐的
培养液对花粉萌发率的影响,确定花粉最佳培养条件。结果表明:花粉最佳光照条件为太阳光,最适培养温度为
25℃,最佳培养基配方为蔗糖100g/L+H3BO320mg/L+CaCl220mg/L。
关 键 词:有斑百合;花粉;生活力
中图分类号:S682.2 文献标志码:A
Determination on polen viability of some
Lilium concolor var.pulchellum
GUO Si-jia1,ZHU Yu-fei 1,LIU Dong-yun1,JIA Zong-kai 2
(1.Colege of Gardens and Tourism,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China;
2.Hebei Academy of Forestry Science,Shijiazhuang 051000,China)
Abstract:With the Lilium concolor var.pulchellumpolens which were colected from Hei-
longjiang,Jilin,Liaoning,Shandong and Hebei as materials,the experiment determained the
polen viability of L.concolor var.pulchellum with the method of in vitro germination.The
experiment studied the influence of the different light conditions,cultivate temperature,car-
ring methods and various concentration of the sucrose,boric acid and inorganic nutrient solu-
tion on polen germination,in order to get the best cultivate conditions of the L.concolor var.
pulchellumpolen.The results showed that the best light conditions was sunshine,the best
cultivate temperature was 25℃and that the optimum germination medium in the method of in
vitro germination of L .concolor var.pulchellumpolen was a medium supplemented with su-
crose 100g/L+boric acid 20mg/L+calcium chloride 20mg/L.
Keywords:Lilium concolor var.pulchellum;polen;viability
有斑百合(Lilium concolor var.pulchellum)
是渥丹的变种,为百合科百合属多年生球根草本植
物,花色鲜艳,花型直立向上,具有较高的观赏价值,
且耐寒、耐旱,适应性强,可以直接引种,或与切花百
合杂交培育百合新品种,是优良的野生花卉。
目前,有一些有关百合花粉培养条件的研究报
道,杨凤玲[1]对2种东方百合的最佳培养基进行了
研究,年玉欣等[2]也对百合花粉的液体培养基进行
收稿日期:2013-11-27
基金项目:河北省教育厅项目:河北省野生耐阴性地被植物资源的收集筛选及应用研究(2010253).
作者简介:郭思佳(1989-),女,河北省张家口人,在读硕士生,研究方向:园林植物资源与应用.
通讯作者:贾宗锴(1972-),男,河北省威县人,高级农艺师,研究方向:林木育种繁育推广技术研究.
E-mail:13503332550@163.com
第3期 郭思佳等:有斑百合花粉培养条件的研究 25
了研究。在有斑百合的研究方面,刘利等[3]进行了
形态学的研究,杨利平等[4]进行了抗寒性的研究,刘
冬云等[5]和关靓竹等[6]进行了有斑百合的核型分
析,姜雨等[7]和李玲玲等[8]则分别进行了繁殖培养
方面的研究。但是关于有斑百合花粉培养的研究却
鲜有报道,李晶等[9]曾研究了液体培养基对有斑百
合花粉管生长的影响。关于百合花粉培养的研究表
明,不同品种的百合花粉培养条件差异显著[10]。本
试验选取几个居群的有斑百合的花粉为试验材料,
对有斑百合花粉培养条件进行研究,旨在找出有斑
百合花粉培养的适宜条件,为今后有斑百合花粉的
有关研究展开提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
将不同居群有斑百合(Lilium concolor var.
pulchellum)引种到河北农业大学农林教学试验基
地苗圃,采集花粉作为试验材料。本试验于2011年
在河北农大园林与旅游学院实验室进行。
1.2 试验方法
1.2.1 不同光照条件对花粉萌发的影响 采集同
一花朵上尚未散开的花药分别用日光灯,散射光,太
阳光处理4h,使其花粉完全散开后分别培养并测
定花粉的发芽率。
1.2.2 不同培养温度对花粉萌发的影响 将采集
的新鲜花粉分别放入15,25,35℃的光照箱内培养
4h,测定其萌发率,观测温度对花粉萌发的影响。
1.2.3 蔗糖浓度对花粉萌发的影响 在滴加7种
浓度(0,5%,10%,15%,20%,25%,30%)蔗糖溶液
于载玻片凹槽内,每个处理重复3次,测定出最适于
花粉萌发的蔗糖溶液浓度。
1.2.4 硼、钙、镁、钾对花粉萌发的影响 将各居群
花粉萌发的最适蔗糖溶液作为基本培养基,分别配
制浓度为0,5,10,20,40,80,160mg/L的H3BO3、
CaCl2、Ca(NO3)2·4H2O、MgSO4、KNO3 溶液,按
照蔗糖溶液培养方法,分别制备并培养有斑百合花
粉,比较试验结果,测定各因子对有斑百合花粉萌发
率的影响,并测定出最适于有斑百合花粉萌发的各
溶液浓度。
1.2.5 不同组合培养基对花粉萌发的影响 在以
上试验基础上选取对有斑百合花粉萌发有较大影响
的蔗糖、H3BO3、CaCl2 等,进一步进行多因子比较试
验,分别测定2种组合培养基:A:蔗糖溶液100g/L
+H3BO320mg/L+CaCl220mg/L;B:蔗糖溶液100
g/L+H3BO320mg/L+Ca(NO3)2·4H2O 80mg/L
对有斑百合花粉萌发的影响并对试验结果进行比较
分析,确定最佳组合培养基。
1.3 数据处理
数据处理采用微软EXCEL软件和DPS 7.05
数据处理软件。
2 结果与分析
2.1 光照条件对花粉萌发率的影响
不同的光照条件下对花药散粉后的萌发率影响
不同,结果如图1。由图1可知,各居群有斑百合均
在太阳光下散粉萌发率最高,在日光灯下散粉萌发
率降低近一半,在室内散射光散粉花粉的萌发率最
低。所以有斑百合在太阳光下散粉最佳。
图1 光照条件对花粉萌发率的影响
Fig.1 The effect of light conditions on polen germination
of L.concolor var.pulchellum
2.2 培养温度对花粉萌发的影响
温度是影响花粉萌发的重要因子之一。为了更
准确的测定有斑百合花粉的萌发率,找到花粉萌发
的最适温度,本试验采用了3种不同的萌发温度,以
测定花粉萌发的最适温度。由图2可以看出,各居
群有斑百合均在25℃培养条件下花粉萌发率最高,
而在15℃和35℃条件下培养,花粉萌发率均显著
降低。因此,有斑百合适宜的培养温度为25℃。
图2 培养温度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.2 The effect of cultivate temperature on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
2.3 蔗糖浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
在不同浓度蔗糖溶液的培养下,有斑百合花粉
的萌发情况见图3。如图3所示,有斑百合花粉在
不含蔗糖的蒸馏水中培养,花粉萌发率均不高。随
蔗糖浓度升高,有斑百合花粉萌发率先上升后下降,
且不同居群有斑百合花粉萌发的最适蔗糖溶液浓度
26 河 北 农 业 大 学 学 报 第37卷
不尽相同。其中黑龙江居群和河北居群的有斑百合
在蔗糖浓度为15%时,花粉萌发率最高;而吉林、辽
宁和山东居群则均在蔗糖浓度为10%时,花粉萌发
率最高。当蔗糖浓度大于15%时,各居群有斑百合
花粉萌发又受到抑制,萌发率逐渐下降。在蔗糖浓
度为30%时只有山东居群和辽宁居群还有少量的
萌发率,其他居群均为0。因此可以得出,适宜有斑
百合花粉萌发的蔗糖浓度为10%~15%。
图3 蔗糖浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.3 The effect of suger concentration on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
2.4 硼酸浓度对花粉萌发率的影响
硼酸浓度对有斑百合花粉萌发的影响见图4。
由图4可知,在15%蔗糖溶液中添加硼酸后,均能
有效提高各居群有斑百合花粉的萌发率。
在硼离子浓度为5~20mg/L范围内,各居群
有斑百合花粉萌发率随硼酸浓度增加而提高。当硼
离子浓度为20mg/L时,除河北居群外,其他各居
群花粉萌发率均达到最大值;河北居群在硼离子浓
度为10mg/L时达到最高,但河北居群在硼离子浓
度为20mg/L时的花粉萌发率与硼离子浓度为10
mg/L时相比差异不大。当硼离子浓度高于20
mg/L时,各居群花粉萌发率开始下降。当硼酸浓
度为160mg/L时,萌发率仍然比只含10%蔗糖溶
液时的花粉萌发率要高。所以可以确定在适宜蔗糖
浓度时添加离子浓度在20mg/L的硼酸,能够显著
提高有斑百合花粉的萌发率。
图4 硼酸浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.4 The effect of boric acid concentration on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
2.5 钙离子浓度对花粉萌发率的影响
试验采用CaCl2 和Ca(NO3)2·4H2O两种含钙溶
液探讨钙离子对花粉萌发的影响,试验结果如图5,
图6。从图5可看出,CaCl2 浓度为10~80mg/L的
钙离子均对有斑百合花粉的萌发率有促进作用。各
居群除河北居群外均在CaCl2 浓度为20mg/L时萌
发率达到最高,而河北居群在CaCl2 浓度为10mg/L
时萌发率最高。
图5 CaCl2 浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.5 The effect of CaCl2concentration on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
由图6可知,各居群均在Ca(NO3)2·4H2O浓度
为80mg/L时萌发率最高,吉林居群则在Ca(NO3)2·
4H2O浓度为40mg/L时萌发率最高。可以看出钙
离子的浓度对不同居群间花粉的萌发率有不同的影
响。分析表明,20mg/L CaCl2或80mg/L Ca(NO3)2·
4H2O对有斑百合的萌发均有很好的促进作用,同时也
说明不同的钙源对花粉萌发的影响也不同。
图6 Ca(NO3)2·4H2O浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.6 The effect of Ca(NO3)2·4H2O concentration on
polen germination of L.concolor var.pulchellum
2.6 钾离子浓度对花粉萌发率的影响
钾离子浓度对各居群有斑百合花粉萌发率的影
响如图7。
图7 钾离子浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.7 The effect of potassium ion concentration on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
图7表明,钾离子对有斑百合花粉萌发的促进
第3期 郭思佳等:有斑百合花粉培养条件的研究 27
作用不如硼、钙明显,和只含10%蔗糖溶液时的萌
发率基本相似。其当钾离子浓度为40mg/L时,各
居群有斑百合花粉萌发率均达到最高。
2.7 镁离子浓度对花粉萌发率的影响
花粉在不同镁离子浓度条件下均能萌发,但是
萌发率无明显的规律性变化,且镁离子溶液对有斑
百合花粉萌发的促进作用较小,当镁离子浓度超过
40mg/L时,花粉的萌发和花粉管生长受到抑制(如
图8)。其中吉林、辽宁、山东居群在镁离子浓度为
10mg/L时花粉萌发率最高;而黑龙江居群和河北
居群则在镁离子浓度为20mg/L时花粉萌发率最
高。可见,培养有斑百合花粉在镁离子浓度为10~
20mg/L时效果较好。
图8 镁离子浓度对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.8 The effect of magnesium ion concentration on polen
germination of L.concolor var.pulchellum
图9 2种组合培养基对有斑百合花粉萌发率的影响
Fig.9 The effect of two culture media on polen germination
of L.concolor var.pulchellum
2.8 不同组合培养基对花粉萌发率的影响
根据前面试验结论设计了2种组合培养基,观测
其对有斑百合花粉萌发率的影响。由图9可知,除山
东居群外,其他居群均在培养基A(蔗糖100g/L+
H3BO320mg/L+CaCl220mg/L)上培养萌发率达到
最高,其中辽宁居群达到了97%。而山东居群则在B
(蔗糖100g/L+H3BO320mg/L+Ca(NO3)2·4H2O
80mg/L)培养基上萌发率较高,但与A培养基上培
养相差不大,因此可以得出,培养基A对有斑百合花
粉萌发较适宜。
3 讨论与结论
3.1 讨论
研究表明,蔗糖对花粉萌发起着积极的促进作
用,不仅能为花粉萌发提供所需的营养物质,而且还
可以调节外界环境渗透压[11]。本试验结果表明,蔗
糖对各居群有斑百合花粉的萌发均有促进作用。随
着蔗糖浓度升高,供试有斑百合花粉萌发率也提高
了,当超过最适浓度时,萌发率开始下降,这是因为
在高浓度的蔗糖溶液中,花粉管壁透性被改变了,所
以花粉的萌发就被抑制了[12]。
研究表明,硼离子可有效促进花粉萌发和花粉
管生长[13]。本试验结果证明,添加硼酸后,各居群
有斑百合花粉萌发率均显著提高。研究还表明,硼
能与糖形成络合物,使糖易于被花粉吸收,转运和代
谢,而且硼还能促进花粉管壁组成成分果胶质的形
成[14]。本试验结果也可证明这一结论,在达到花粉
萌发最适浓度后,随着硼酸浓度增加,各居群有斑百
合花粉萌发率均有所下降,但与只含最适蔗糖浓度
溶液时相比,萌发率仍然有所提高。
大多数研究结果表明,钙离子也对花粉的萌发
和花粉管的生长有影响[15],适宜浓度的钙离子对花
粉的萌发有促进作用,这是因为如果浓度较低,花粉
管的生长就没有得到足够的钙刺激,花粉管顶端就
会膨大,极易造成破裂,因而生长缓慢甚至会停止,
且呈畸形;如果浓度过高,花粉管生长会因为钙离子
通道受到伤害而受到抑制[16]。本试验的研究结果
与此结论一致,即只有当钙离子浓度适当时,花粉萌
发率才会提高,过高或过低都会抑制花粉的萌发。
本研究还发现,Ca2+来源不同,花粉萌发受到的影
响也不同,具体原因有待进一步研究探讨。
研究发现,钾和镁与植物生理生化密切相关。
钾离子通道的活性对花粉萌发有一定的促进作
用[16],镁则是多种酶类的必需元素。本试验证明,
与硼和钙相比,钾和镁对于花粉萌发的促进作用就
不是很显著了。由此可知,几种矿质元素对于花粉
萌发的促进作用显著程度依次为硼>钙>钾>镁,
这与大多数研究结果一致。
3.2 结论
(1)有斑百合应在在太阳光下散粉最佳,适宜的
培养温度为25℃。
(2)有斑百合的最佳培养基配方为蔗糖100g/
L+H3BO320mg/L+CaCl220mg/L,单因素试验
证明,蔗糖浓度对各居群有斑百合花粉萌发率有显
著影响,以10%~15%的蔗糖最为适宜;硼酸浓度
28 河 北 农 业 大 学 学 报 第37卷
为20mg/L时能够显著提高有斑百合花粉的萌发
率;钙离子中以CaCl220mg/L效果较好,而钾离
子、镁离子对有斑百合花粉萌发影响不大。
参考文献:
[1] 杨凤玲.东方百合花萌发最佳培养基筛选[J].北方
园艺,2011(21):113-114.
[2] 年玉欣,罗凤霞,张颖,等.测定百合花粉生命力的
液体培养基研究[J].园艺学报,2005,32(5):922-
925.
[3] 刘利,李太允,闰胜勇,等.长白山野生百合栽培技
术[J].吉林林业科技,2002,31(1):59-60.
[4] 杨利平,张晶,孙晓玉.高寒地区百合的栽培与繁
育[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,2001.
[5] 刘冬云,张利娟,郭廷杰.有斑百合的核型分析[J].
辽宁农业科学,2009(2):22-24.
[6] 关婧竹,雷家军,李雨,等.毛百合×有斑百合种间
杂种的核型研究[J].吉林农业大学学报,2009,31
(1):32-36,44.
[7] 姜雨,刘佳,孙超,等.有斑百合的组织培养及无性
系建立的研究[J].辽宁农业科学,2008(4):13-15.
[8] 李玲玲,雷家军.有斑百合鳞片离体培养研究[J].
北方园艺,2010(4):135-137.
[9] 李晶,刘冬云,张灿.液体培养基对有斑百合花粉
管生长的影响[J].河北农业大学学报,2011(11):
51-55.
[10] Yoshiji N,Shiokawa Y.A study on the storage of
Liliumpolen[J].J Japan Soc Hort Sci,1992,61
(2):399-403.
[11] 潘瑞炽.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,
2001:260.
[12] 田翠婷,吕洪飞,王锋,等.培养基组分对离体花粉萌
发和花粉管生长的影响[J].北京林业大学学报,
2005,25(2):225-230.
[13] 李春燕,李青斌,程振,等 大花三色堇和三色堇花
粉离体萌发的培养基研究[J].北方园艺,2011(3):
54-56.
[14] 加藤幸雄,志佐诚.植物生殖生理学[M].周永春,
刘瑞征,译.北京:科学出版社,1987:176-180.
[15] 贾文庆,刘会超,郭丽娟,等.外源钙对木槿花粉萌
发的影响[J].山西农业科学,2007,35(6):56-58.
[16] 孙颖,孙大业.花粉萌发和花粉管生长发育的信号转
导[J].植物学报,2001,43(12):1211-1217
(编辑:宗淑萍
櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗
)
(上接第23页)
[14] 葛体达,隋方功,白莉萍,等.长期水分协迫对夏玉米
根叶保护酶活性及膜脂过氧化作用的影响[J].干旱
地区农业研究,2005,23(3):18-23.
[15] 颜华,贾良辉,王根轩.植物水分胁迫诱导蛋白的研究
进展[J].生命的化学,2002,22(2):165-168.
[16] 白宝璋,金锦子,白崧,等.玉米根系活力TTC测定
法的改良[J].玉米科学,1994,2(4):44-47.
[17] 王启明.干旱胁迫对大豆苗期叶片保护酶活性和膜脂
过氧化作用的影响[J].农业环境科学学报,2006,25
(4):918-921.
[18] 王玉凤,王庆祥,商丽威.钙对NaCl胁迫下玉米幼苗
根系活力和有机渗透调节物质含量的影响[J].玉米
科学,2008,16(2):66-70.
[19] 王俊刚,陈国仓,张承烈.水分胁迫对2种生态型芦
苇(Phragmites communis)的可溶性蛋白含量、SOD、
POD、CAT活性的影响[J].西北植物学报,2002,
22(3):561-565.
(编辑:梁 虹)