免费文献传递   相关文献

大花三色堇花粉生活力测定及贮藏方法



全 文 :西北农业学报 2013,22(9):158-162
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2013.09.026
大花三色堇花粉生活力测定及贮藏方法
收稿日期:2012-12-12  修回日期:2013-01-25
基金项目:河南省创新人才工程资助项目(2005-126-49)。
第一作者:穆金艳,女,硕士研究生,研究方向为花卉遗传育种。E-mail:mujinyan135@126.com
通信作者:刘会超,男,教授,研究方向为观赏植物生物技术。E-mail:liuhc918@yahoo.com.cn
穆金艳,杜晓华,贾文庆,刘会超,黄伶俐
(河南科技学院 园艺园林学院,河南新乡 453003)
摘 要 为解决大花三色堇杂交育种过程中的时空障碍,提高育种效率,以纯黄大花三色堇品种EYO花粉
为试材,采用离体萌发法、碘-碘化钾染色法、醋酸洋红染色法和TTC(氯化三苯基四氮唑)染色法对新鲜花粉
生活力进行测定,并研究不同贮藏条件对花粉萌发的影响。结果表明:培养基中添加蔗糖和硼酸对花粉的萌
发有促进作用,且二者之间具有互作效应,当培养基中添加200g/L蔗糖 +150mg/L硼酸,萌发率较高,达
35.04%。与离体萌发法相比较,碘-碘化钾染色法、醋酸洋红染色法测定的花粉活力值偏高,分别为50.80%、
71.41%,TTC染色法不能使大花三色堇花粉着色。花粉在不同贮藏条件下,生活力变化存在显著差异,常温
贮藏3d后花粉活力降为零,而4℃、-80℃不干燥贮藏26d后花粉仍有活力,萌发率分别为6.26%和
10.31%。
关键词 大花三色堇;花粉萌发;生活力;贮藏
中图分类号 S681.9   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2013)09-0158-05
Pansy Polen Viability Determination and Its Storage Method
MU Jinyan,DU Xiaohua,JIA Wenqing,LIU Huichao and HUANG Lingli
(School of Horticulture and Landscape Architecture,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang Henan 453003,China)
Abstract In order to solve the spatio-temporal obstacle in the cross breeding process,and improve the
breeding efficiency of pansy,the fresh polen ability was determined in vitro,I2-KI staining,carmine
acetate dyeing and TTC staining methods,and effects of different storage on the polen germination
were studied too.The results showed that culture media with different concentration of sucrose and
boric had good effects on the polen germination.The polen germinating percentage reached the high-
est after incubated on the media supplemented with 200g/L sucrose and 150mg/L Boric acid,the ger-
mination of polen reached 35.04%.The rates of polen germination were 50.80%and 71.41%detec-
ted with the methods of staining by I2-KI solution and aceto carmine respectively,these measured val-
ues were higher than the rates of germination in vitro.The fresh polen of pansy was not colored by
TTC solution.Different storage methods had significantly effected on polen viability.The germina-
tion rate of polen reached zero at the normal temperature for 3days.The fresh polen stil had viabili-
ty when it was stored at 4℃and-80℃for 26d,and the germination rates were 6.26%and 10.31%
respectively.
Key words Pansy;Polen;Germination;Viability;Storage
  花粉生活力测定和贮存条件的研究,对于解
决杂交育种过程中的时空障碍,提高植物育种效
率具有较高的应用价值[1]。大花三色堇(Viola
wittrockiana Gams.)别名人面花、猫脸花、蝴蝶
花、鬼脸花,为堇菜科堇菜属植物,其花色丰富艳
丽,花期长且耐寒,在园林绿化上有广泛用途,有
“花坛皇后”的美称[2]。目前,有关大花三色堇花
粉生活力测定方法及贮藏特性的研究鲜见报道,
本试验采用花粉离体萌发法、花粉染色法测定大
花三色堇花粉的生活力,研究适合大花三色堇花
粉萌发的最佳培养基,筛选出适宜大花三色堇花
粉生活力测定的方法,并对其贮藏特性进行研究,
以期为大花三色堇新品种培育及品种改良提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 花粉的采集
试验材料为纯黄大花三色堇品种EYO,选择
盛花期晴天9:00-10:00取含苞欲放的花朵,带
回实验室后去除花瓣取花药于培养皿内,置于
(25±1)℃的培养箱散粉12h后,收集花粉,备用。
1.2 花粉生活力的测定
1.2.1 花粉萌发率 采用二因素(蔗糖、硼酸)完
全随机试验,蔗糖质量浓度分别为0、100、150、
200、250、300g/L,硼酸质量浓度分别为0、100、
150、200、250mg/L。培养基均添加琼脂8g/L,用
0.2mol/L的 NaOH、1mol/L的 HCl调节pH
至5.8。
取少许刚熬制好的培养基于凹玻片的凹处,
待培养基冷却后,用干净的毛笔蘸取少量花粉均
匀散于培养基上,将凹玻片置于铺有两层湿滤纸
的培养皿中,在(25±1)℃的培养箱中培养8h
后,统计出萌发的花粉粒数和未萌发的花粉粒数。
计算萌发率,每处理重复3次,每重复统计花粉数
不少于50粒。以花粉管长度大于花粉粒直径为
萌发标准。
萌发率=观察视野中萌发花粉粒数/观察视
野中总花粉粒数×100%。
1.2.2 花粉生活力 采用碘-碘化钾法[1]、TTC
(氯化三苯基四氮唑)染色法[1]、醋酸洋红染色
法[3]3种染色法测定大花三色堇花粉生活力。每
种染色法均观察3张片子,每片取3个视野,计算
有生活力花粉百分率的平均值。
1.3 花粉的贮藏
将采集的花粉,分别装入离心管中,放在以下
6种环境条件下贮存:室温(A)、室温干燥(B)、
4℃(C)、4℃干燥(D)、-80℃(E)、-80℃干燥
(F)。干燥方法为:将花粉置于硅胶干燥器中干
燥10h,用50目标准检验筛过筛,并分装于2mL
离心管中,加入2粒硅胶粒干燥剂[4]。贮藏1、3、
6、10、15、26d后,取出花粉置于“1.2.1”所得最
佳培养基上培养,8h后观察统计花粉萌发率。
花粉耐贮藏力是以待测花粉活力保持时间即待测
样品活力降为零的时间长度来表示[4]。
1.4 数据分析
使用DPS 7.05版数据处理软件进行方差分
析和 多 重 比 较,不 同 处 理 之 间 的 差 异 采 用
Duncan’s新复极差法进行比较。
2 结果与分析
2.1 培养基成分对大花三色堇花粉萌发的影响
由表1看出,在不含有蔗糖和硼酸的培养基
中,花粉萌发率极低,8h时花粉萌发率仅为
1.41%。当培养基中加入蔗糖后,花粉萌发率显
著提高,在蔗糖质量浓度为250g/L时达到最大
值(13.51%);但当蔗糖质量浓度为300g/L时,
花粉萌发率反而下降,只有12.52%。在仅含硼
酸条件下,花粉萌发率随硼酸质量浓度的升高呈
现先升后降的趋势,当硼酸质量浓度为200mg/L
时,花粉的萌发率最高,达到5.87%。硼酸质量
表1 不同质量浓度蔗糖、硼酸下花粉萌发率
Table 1 The polen germination in the different concentration of sucrose and boric %
蔗糖质量浓度/(g/L)
Mass concentration
of sucrose
硼酸质量浓度/(mg/L)Mass concentration of boric acid
0  100  150  200  250
0  1.41±0.03Ef  2.93±0.04Df  4.94±0.02Bf  5.87±0.03Ae  4.22±0.04Cf
100  5.84±0.03Ee  6.13±0.02De  8.12±0.02Ce  10.13±0.03Ad  9.54±0.02Be
150  8.52±0.02Ed  12.35±0.04Dd  18.16±0.01Bd  22.15±0.01Ab  13.47±0.02Cc
200  10.12±0.07Ec  26.37±0.02Ca  35.04±0.02Aa  30.33±0.03Ba  19.27±0.02Da
250  13.51±0.02Ea  20.06±0.03Cb  31.04±0.01Ab  30.28±0.01Ba  15.54±0.05Db
300  12.52±0.01Db  15.22±0.07Cc  19.25±0.02Bc  20.06±0.03Ac  10.51±0.01Ed
注:大写字母为不同蔗糖质量浓度在0.01水平上的差异显著性比较,小写字母为不同硼酸质量浓度在0.01水平上的差异显著性比较。
Note:Different capital letters denote significantly different at 0.01level in different mass concentration of sucrose,different lowercase
letters denote significantly different at 0.01level in different mass concentration of boric acid.
·951·9期 穆金艳等:大花三色堇花粉生活力测定及贮藏方法
浓度超过200mg/L时,花粉的萌发率随之下降,
当培养基中的硼酸质量浓度增加到250mg/L
时,花粉的萌发率下降为4.22%。表2显示,不
同质量浓度的蔗糖、硼酸对花粉萌发影响差异极
显著,蔗糖和硼酸对花粉萌发具有互作效应。当
培养基中同时添加不同质量浓度的蔗糖和硼酸时得
出最佳的培养基为:200g/L蔗糖+150mg/L硼酸,
花粉萌发率最高,萌发率达35.04%(图1)。
2.2 3种染色方法测定花粉生活力
用碘-碘化钾染色有活力的花粉会呈深蓝
色[5](图2-a),本试验研究结果显示,用碘-碘化钾
对大花三色堇花粉进行染色,染成深蓝色的花粉
有50.80%;用醋酸洋红染色有生活力的花粉会
图1 大花三色堇离体培养下花粉萌发(×100)
Fig.1 Photos of polen germination in vitro(×100)
呈深红色[5](图2-b),本试验研究结果显示,被醋
酸洋红染成深红色的花粉粒达71.41%。用TTC
染色能使有生活力的花粉呈红色[6],本试验研究
结果显示,用TTC染色后,所观察的视野中大花
三色堇的花粉粒均未被染色(图2-c)。
2.3 不同贮藏条件下花粉生活力的变化
表3表明,在同一贮藏条件下,随着贮藏时间
的增加花粉萌发率呈逐渐下降趋势。表4结果显
示,贮藏时间、贮藏温度及花粉干燥与否对花粉生
活力的影响差异显著。贮藏温度影响花粉萌发率
下降速度,常温贮藏花粉萌发率下降速度最快,干
燥与不干燥处理间差异不显著,贮藏3d后花粉
萌发率降为零,贮藏时间最短。与室温贮藏相比,
4℃、-80℃不干燥贮藏能够明显延长花粉贮藏
时间,贮藏26d后花粉仍有萌发,-80℃不干燥
贮藏比4℃贮藏花粉萌发率高。4℃适用于大花
三色堇短期(<10d)贮藏,且干燥贮藏比不干燥
贮藏处理效果好,贮藏10d后花粉萌发率分别为
34.93%、28.56%。-80℃条件下干燥处理与不
干燥处理贮藏1d后花粉萌发率没有差异,但贮
藏3d后花粉萌发率差异很大,分别为8.40%、
33.18%,干燥贮藏6d后花粉不再萌发,不干燥
贮藏26d后花粉萌发率为10.31%。6种贮藏方
法比较,-80℃不干燥为大花三色堇花粉长期贮
藏最适宜方法,耐贮藏力可超过26d。
表2  培养基成分对花粉萌发率影响的方差分析
Table 2 Effect of medium components on polen germination rate
变异来源
Source of variation
平方和
Squares
自由度
Degree of freedom
均 方
Mean square
F 值
Fvalue
蔗糖Sucrose  3 520.39  5  704.08  34.58**
硼酸Boric acid  1 064.16  4  266.04  13.07**
蔗糖×硼酸Sucrose×Boric acid  407.26  20  20.36  18 479.72**
误 差 Deviation  0.07  60  0.00
总变异 Total variation  4 991.88  89
注:**表示差异极显著(P<0.01)。
Note:**denote significant difference(P<0.01).
  a.碘-碘化钾染色(×40) Photos of polen dyed by I2-KI(×40);b.醋酸洋红染色 (×100) Carmine acetate(×100);c.TTC染
色 (×100)  TTC(×100)
图2 3种染色方法下的大花三色堇花粉
Fig.2 The parly polen of three kinds of staining methods
·061· 西 北 农 业 学 报 22卷
表3 不同贮藏环境条件下花粉萌发率
Table 3 The polen germination under different storage conditions %
贮藏时间/d
Storage
time
常温 Normal temperature
不干燥 Undried 干燥 Dried
4℃
不干燥 Undried 干燥 Dried
-80℃
不干燥 Undried 干燥 Dried
平 均
Mean
1  9.14±1.41c 11.11±1.5c 25.31±5.23a 19.29±2.56b 24.78±3.67a 24.6±0.41a 19.04A
3  2.13±1.28d 6.78±1.28cd  19.65±3.09b 17.53±3.80b 33.18±5.03a 8.40±0.71c 14.61B
6  0.00±0.00d 0.00±0.00d 23.67±0.33b 21.61±0.09c 28.65±0.21a 0.00±0.00d 12.32C
10  0.00±0.00d 0.00±0.00d 28.56±0.82b 34.93±3.19a 22.04±0.16c 0.00±0.00d 14.26B
15  0.00±0.00d 0.00±0.00d 5.27±0.14c 12.46±0.38b 17.44±1.34a 0.00±0.00d 5.86D
26  0.00±0.00c 0.00±0.00c 6.05±0.87b 6.47±0.47b 10.31±0.98a 0.00±0.00c 3.81E
注:同行不同小写字母表示在0.05水平上存在差异,同列不同大写字母表示在0.01水平上存在差异。
Note:Different lowercase letters denote significantly different at 0.05level in the same row and capital letters denote significantly differ-
ent at 0.01level in the same column.
表4 不同贮藏条件对花粉生活力影响的方差分析
Table 4 Variance Analysis of effect on dissimilarities store on polen germination rate
变异来源
Source of variation
平方和
Squares
自由度
Degree of freedom
均 方
Mean square
F 值
Fvalue
贮藏时间Storage time  3 947.86  5.00  789.57  434.52**
温度 Temperature  7 145.88  2.00  3 572.94  1 966.29**
水分 Moisture  982.68  1.00  982.68  540.79**
贮藏时间×温度Storage time×Temperature  1 664.89  10.00  166.49  91.62**
贮藏时间×水分Storage time×Moisture  279.07  5.00  55.81  30.72**
温度×水分 Temperature×Moisture  2 770.87  2.00  1 385.43  762.44**
贮藏时间×温度×水分Storage time×Temperature×Moisture  869.96  10.00  87.00  47.88**
误差 Deviation  130.83  72.00  1.82
总和 Total variaton  17 792.04  107.00
注:**表示差异极显著(P<0.01)。
Note:**denote significant difference(P<0.01).
3 讨 论
3.1 蔗糖质量浓度是影响花粉萌发的重要因素
之一。蔗糖不仅可调节花粉的渗透势,使其不会
过分吸水胀破,还可用作呼吸底物和合成淀粉的
原料,促进花粉管的生长[7-8]。供试大花三色堇花
粉萌发率随蔗糖质量浓度的增加而升高,当质量
浓度为250g/L时,萌发率最高,大于250g/L
时,萌发率随蔗糖质量浓度的增大而降低,这可能
是因为蔗糖在培养基中起着维持花粉与培养液之
间渗透平衡的作用,质量浓度过低时,花粉壁就会
破裂,内容物散出;质量浓度过高,会造成花粉的
质壁分离,抑制花粉萌发生长。硼能够促进糖的
吸收与代谢,与糖结合能极大地提高花粉的萌发
率,增加氧气的含量和吸收,参与果胶物质合成,
对于花粉的萌发和花粉管的伸长有一定的促进作
用,因此硼是花粉离体萌发培养基的主要成分之
一[8-9]。综上所述,适宜的蔗糖、硼酸组合是萌发
率高低的关键。本试验表明,最适合大花三色堇
花粉萌发的培养基为:200g/L蔗糖+150mg/L
硼酸,萌发率最高,为35.04%。而李春燕等[10]对
大花三色堇离体萌发培养基的研究结果显示:蔗
糖质量浓度为300g/L时花粉萌发率最高,添加
硼酸对花粉萌发有促进作用,但不同硼酸质量浓
度下花粉萌发率差异不大,花粉萌发率最高为
6.58%。造成这种差异的原因可能是由于基因型
的差异引起的。
3.2 利用染色法进行花粉生活力测定具有快速
简便的特点,但由于受花粉自身特性(如花粉壁的
厚薄,花粉外壁的组成物质,花粉内各种酶活性的
强弱等)的影响,不同的染色方法对花粉生活力的
测定结果差异较大[7]。碘-碘化钾染色法是检测
花粉生活力常用的方法,其原理是新鲜的花粉有
淀粉积累,遇碘呈蓝色反应[5]。本试验发现,碘-
·161·9期 穆金艳等:大花三色堇花粉生活力测定及贮藏方法
碘化钾染色法测定大花三色堇花粉生活力结果较
离体萌发法明显偏高,这可能是因为大花三色堇
花粉内含物中淀粉含量较多。TTC染色法能使
TTC渗入细胞,可被呼吸代谢中的还原酶所还
原,并由无色的氧化型变成红色的还原型,由此来
判断花粉的生活力[6],但本试验的结果表明,
TTC无法使大花三色堇花粉着色,这可能是由于
大花三色堇花粉外壁太厚,TTC溶液进入花粉内
受到限制的原故。醋酸洋红法的染色主要靠花粉
中的脱氢辅酶而染色[5],而当花粉失去活力时,该
酶的活性可能仍然存在,因此该方法的测定结果
偏高。综合3种染色方法,都不适用于测定大花
三色堇花粉生活力。
3.3 花粉在低温和比较干燥的环境下(相对湿度
30%~40%),代谢过程减弱,呼吸作用降低,能够
较长时间保持花粉的生活力[11-12]。本研究结果表
明,4℃、-80℃不干燥贮藏比室温贮藏能明显
延长花粉贮藏时间,室温贮藏3d后花粉不再萌
发,4℃、-80℃不干燥贮藏26d后仍有花粉萌
发。从节约成本角度考虑,4℃适用于大花三色
堇短期(<10d)贮藏,且干燥贮藏比不干燥贮藏
处理效果好。-80℃贮藏条件下不干燥处理比
干燥处理花粉生活力保持时间长,这与周楠楠
等[13]对红桤木花粉进行-20℃保存的研究结果
相似,这可能是大花三色堇花粉在超低温贮藏时
不耐湿度剧烈变化的原因。本试验发现,大花三
色堇花粉经4℃、-80℃不干燥保存后出现萌发
率先升后降的“冷刺激”现象。贾文庆等[4]对红花
矮牡丹花粉以及张玉进等[14]在对魔芋花粉的超
低温保存研究中都发现这种“冷刺激”现象,但该
现象出现的机理目前尚不明确,有待进一步研究。
Reference(参考文献):
[1] ZUO Dandan(左丹丹),MING Jun(明 军),LIU Chun(刘
 春),et al.Advance in Technique of Plant Polen Viability
[J].Journal of Anhui Agri Sci(安徽农业科学),2007,
35(16):4742-4745(in Chinese with English abstract).
[2] ZHANG Qisheng(张其生),BAO Manzhu(包满珠),HU
Huirong(胡惠蓉).Research Advances in Breeding of Pansy
(Viola wittrockiana)[J].Chinese Buletin of Botany(植物
学报),2010,45(1):128-133(in Chinese with English ab-
stract).
[3] LIU Xuanxia(刘绚霞).Determination of polen viability by
acetic red dyeing in rape[J].Shaanxi Journal of Agricultural
Sciences(陕西农业科学),1998(1):23-24(in Chinese).
[4] JIA Wenqing(贾文庆),LIU Huichao(刘会超),LIU Luying
(刘露颖).Studies on the Polen Germination and Storage
Characteristics of Paeonia suffruticosa var.spontanea[J].
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis(江西农业大学
学报),2012,34(3):460-463(in Chinese with English ab-
stract).
[5] ZOU Qi(邹 琦).Plant physiology experiment guidance(植
物生理学试验指导)[M].Beijing:China Agriculture Press,
2000(in Chinese).
[6] ZHAO Hongbo(赵宏波),CHEN Fali(陈发棣),FANG We-
imin(房伟民).Detection methods of polen viability of Den-
dranthema[J].Journal of Zhejiang Forestry Colege(浙江林
学院学报),2006,23(4):406-409(in Chinese with Englisht
abstract).
[7] LI Yongsheng(李永生),GENG Shuyan(耿淑艳),WANG
Yonghe(王永和).The effect of sucrose and boric acid on
the polen germination of Populus×beijingensis[J].Jour-
nal of Jilin Forestry Science and Technology(吉林林业科
技),2012,41(5):1-4(in Chinese).
[8] Bach A,Cecot A.Application of double-phase culture media
in micropropagation of Hyacinthus orientalis cv.Carnegie.
Ⅱ.Effect of auxins on growth and development[J].Acta
Horticulture,1989,251:215-221.
[9] JIANG Chuang(姜 闯),WANG Chong(王 冲),LEI Jia-
jun(雷家军).Determination of Polen Viability and Screen-
ing of Storage Methods in Clivia minata Regel[J].Acta
Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica(西北农业学报),
2010,19(5):157-161(in Chinese with English abstract).
[10] LI Chunyan(李春燕),LI Qingbin(李清斌),CHENG Zhen
(程 振),et al.Study on Culture Midium for in vitro Pol-
len Germination of Viola wittrockiana Gams.and Villa
tricolor L.[J].Northern Horticulture(北方园艺),2011
(3):54-56(in Chinese with English abstract).
[11] Barnabas B,Kovacs G,Abranyi A,et al.Effect of polen
storage by drying and freezing on the expression of differ-
ent agonomictaits in maiz(Zamays L.)[J].Euphytica,
1989,39(3):221-221.
[12] Sukhvibul N,Hetherington S E,Whiley A W,et al.Effect
of temperature on polen germination,polen tube growth
and seed development in mango(Mangifera indica L.)
[J].Acta Hort,2000,509:609-616.
[13] ZHOU Nanna(周楠楠),FANG Yanming(方炎明),MA
Chengtao(马成涛).Red alder polen viability and the
effects of different storage methods[J].Journal of Nanjing
Forestry University:Natural Science Edition(南京林业大
学学报:自然科学版),2010,34(5):34-38(in Chinese with
English abstract).
[14] ZHANG Yujin(张玉进),ZHANG Xingguo(张兴国),LIU
Peiying(刘佩英).Conservation of Amorphalus Polen at
Low Temperature and in Liquid Nitrogen[J].Acta Horti-
culturae Sinica(园艺学报),2000,27(2):139-140(in Chi-
nese with English abstract).
·261· 西 北 农 业 学 报 22卷