全 文 ：第 41 卷 第 4 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol． 41 No． 4
2013 年 4 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Apr． 2013
1)国家林业局林业公益性行业科研专项(201004031)。
第一作者简介:刘艳萍，女，1982 年 2 月生，河南省林业科学研
究院，工程师。
通信作者:朱延林，河南省林业科学研究院，研究员。Email:
ylzhu198@ yahoo． com． cn。
收稿日期:2012 年 6 月 26 日。
责任编辑:潘 华。
不同贮藏条件对紫玉兰花粉保护酶活性及萌发率的影响1)
刘艳萍 朱延林 马永涛 张江涛 翟晓巧 罗晓雅
(河南省林业科学研究院，郑州，450008)
摘 要 研究了室温、4、－ 20 和 － 70 ℃ 4 种贮藏温度和 0、10、20、30 和 40 d 5 种贮藏时间对紫玉兰花粉生活
力及过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性的影响。结果表明:紫玉兰花粉的最佳温度为 － 20 和 － 70 ℃，
贮藏时间为 40 d，此时花粉保持较高的萌发率和较强的自我保护机制;在贮藏过程中，3 种保护酶的变化趋势不
同，且其作用机制也不同，超氧化物歧化酶活性对花粉萌发率的影响作用大于过氧化物酶和过氧化氢酶，过氧化物
酶活性的作用大于过氧化氢酶活性的。
关键词 紫玉兰;花粉;萌发率;过氧化物酶;过氧化氢酶;超氧化物歧化酶
分类号 S567． 19
Effects of Different Storage Conditions on Germination Rate and Protective Enzymes Activity of Magnolia liliflora
Desr． Pollen /Liu Yanping，Zhu Yanlin，Ma Yongtao，Zhang Jiangtao，Zhai Xiaoqiao，Luo Xiaoya(Henan Academy of
Forestry，Zhengzhou 450008，P． R． China)/ / Journal of Northeast Forestry University． － 2013，41(4)． － 59 ～ 61
The research was conducted to investigate the effects of four storage temperatures (room temperature，4 ℃，－ 20 ℃
and － 70 ℃)and five storage times (0，10 days，20 days，30 days and 40 days)on Magnolia liliflora Desr． pollen ger-
mination and activities of peroxidase (POD) ，catalase (CAT)and superoxide dismutase (SOD)． The results showed that
Magnolia liliflora Desr． pollen can remain a high germination proportion and strong self protection mechanism for 40 days
at － 20 ℃ and － 70 ℃ ． During storage period，the change trend and the mechanism of three protective enzymes are dif-
ferent． SOD enzyme has greater effect on pollen germination rate than POD and CAT enzyme，and POD enzyme has greater
effect on pollen germination rate than CAT enzyme．
Keywords Magnolia liliflora Desr．;Pollen;Germination rate;Peroxidase (POD) ;Catalase (CAT) ;Superoxide
dismutase (SOD)
紫玉兰(Magnolia liliflora Desr．)属木兰科(Mag-
noliaceae)木兰属(Magnolia L．) ，花色呈紫色或紫红
色，十分娇艳;无论花蕾或盛开的花朵，其形状优美;
3—4月开花，先花后叶，点缀了残冬的景象。广玉兰
(Magnolia grandiflora L．)属木兰科(Magnoliaceae)木
兰属(Magnolia L．) ，5—6 月开花，花大如荷花，是优
良的城市绿化及园林观赏树种，但其花色为白色，较
为单调。将广玉兰花粉与紫玉兰花粉进行杂交，以期
获得彩色的广玉兰花朵。二者花期不遇是杂交授粉
工作的制约因素，希望通过有效地花粉贮藏解决这一
问题。因此，如何对花粉进行有效贮藏成为杂交育种
和人工辅助授粉中亟待解决的关键问题。前人关于
花粉的研究多集中在不同贮藏条件与萌发率的关
系［1 － 3］。有研究表明:花粉进入成熟期，内部发生一
系列的生理生化代谢反应，活力逐渐下降，而花粉中
的保护酶类能够清除氧自由基，延缓衰老，因此，保护
酶活性的高低能够直接反映花粉的活力［4 － 5］。笔者
研究了不同贮藏温度和贮藏时间对紫玉兰花粉保护
酶活性和花粉生活力的影响，旨在花粉的酶活性方面
对花粉贮藏期间生理生化反应进行探索，为紫玉兰花
粉的有效贮藏提供科学依据。
1 材料与方法
花粉采自河南鄢陵县某苗木基地内的 10 年生
紫玉兰植株。于 2012 年 4 月 6 日采集树冠外围中
部含苞待放的花蕾，带回后及时在室内摘下花药放
于硫酸纸上，置于室内干燥 2 ～ 3 d，待花粉散出后收
集于 2． 5 或 5 mL离心管里备用。
花粉的贮藏:本试验分室温(变色硅胶内)、4、
－ 20 和 － 70 ℃ 4 种贮藏温度;0、10、20、30 和 40 d 5
种贮藏时间。将处理好的花粉分成 4 份，每份 7 瓶，
共 28 瓶，分别放在室内盛有变色硅胶的干燥器(室
温)、冰箱冷藏室(4 ℃)、冰箱冷冻室(－ 20 ℃)和超
低温冰箱(－ 70 ℃)内。达到设定贮藏时间时从 4
种温度下各取出 1 瓶花粉，取出少量用于花粉生活
力测定，余下花粉取一定量测定酶活性。
花粉萌发率测定:采用液体培养基法，培养基为
100 g·L －1蔗糖 + 150 mg·L －1 H3BO3 + 200 mg·
L －1CaCl2·2H2O，pH值 5． 8。培养条件为室温培养 5
h。利用 XSP － BM －2CA型生物显微镜进行观察，每
个样品取 5 个视野，每视野约 100 粒花粉，花粉管伸
长的长度大于花粉粒直径时为具生活力花粉，计算萌
发率，萌发率 =(具生活力的花粉数 /总花粉数)×
100%。
花粉酶活性测定: (1)酶液的提取。称取花粉
约 0． 500 0 g于预冷的研钵中，加入 2 mL 0． 05 mol·
L －1磷酸缓冲液(pH值 7． 0)、适量的 PVP 和石英砂
研磨 30 s，于 10 000 r 冷冻离心机里离心 20 min，上
清液即为酶液［6］。(2)过氧化物酶(POD)活性测
定。反应液为 4 mL 0． 3%愈创木酚 + 50 μL 0． 3%
H2O2，酶液 50 μL，以 0． 3%愈创木酚 + 0． 3% H2O2
作为空白，混合后摇匀静置 1 min，在 TU －1810 型紫
外可见分光光度计下测定 OD470值，每 1 min 读数 1
次，共读数 5 次。POD 酶活性单位为 mg· g －1·
min －1［7］。(3)过氧化氢酶(CAT)活性测定。反应
液为 3 mL 0． 05 mol·L －1磷酸缓冲液(pH值 7． 0)+
200 μL 0． 3% H2O2，酶液 50 μL，以 3 mL 0． 05 mol·
L －1磷酸缓冲液(pH 值 7． 0)+ 200 μL 0． 3% H2O2
作为空白，混合液充分摇匀后静置 1 min，在 TU －
1810 型紫外可见分光光度计下测定 OD240值，每 1
min读数 1 次，共读数 5 次。CAT 酶活性单位为 mg
·g －1·min －1［7］。(4)超氧化物歧化酶(SOD)活性
测定。取 0． 1 mL 酶液加入试管中，再取 2 支对照
管，分别加入 0． 05 mol·L －1磷酸缓冲液(pH 值 7．
8)3． 1 mL、130 mmol·L －1甲硫氨酸 0． 2 mL、750
μmol·L －1氮蓝四唑溶液 0． 2 mL、100 μmol·L －1乙
二胺四乙酸二钠溶液 0． 2 mL 和 20 μmol·L －1核黄
素溶液 0． 2 mL，混匀后将 1 支对照管置于暗处，其
他各试管于 4 000 lx日光灯下反应 20 min，以不照光
的对照管作为空白，分别测定 560 nm波长下的吸光
值，SOD酶活性单位 U·g －1［7］。以上指标的测定均
重复 3 次。
2 结果与分析
2． 1 贮藏条件对花粉萌发率的影响
不同贮藏时间和贮藏温度条件下，紫玉兰花粉
萌发率及方差分析结果如表 1 所示。方差分析结果
表明，贮藏时间和贮藏温度对花粉萌发率影响极显
著(P ＜ 0． 01)。由表 1 可以看出，花粉萌发率下降
最快的时期分别为室温 10 ～ 30 d、室温条件下贮藏
至 40 d时花粉几乎无生活力，4 ℃的 20 ～ 40 d，－ 20
℃的 30 ～ 40 d，－ 70 ℃的 40 d。 － 20 和 － 70 ℃条件
下贮藏 40 d的紫玉兰花粉萌发率仍有 19%和 38%，
此时正值广玉兰的盛花期，为杂交育种的较佳时期。
表 1 不同贮藏条件下花粉萌发率多重比较 %
贮藏时
间 /d
贮藏温度 /℃
室温 4 － 20 － 70
0 67Aα 67Aα 67Aα 67Aα
10 56Aα 61ABα 64Aα 65Aα
20 23Bβ 49Bα 57ABα 60Aα
30 4Cγ 28Cβ 43Bα 55Aα
40 0Cγ 7Dβ 19Cβ 38Bα
注:A ～ D表示相同贮藏温度下不同时间的差异水平(P ＜ 0． 05) ;
α ～ γ表示相同贮藏时间下不同温度的差异水平(P ＜ 0． 05) ，字母相
同表示差异不显著。
2． 2 贮藏条件对花粉保护酶活性的影响
2． 2． 1 对花粉过氧化物酶活性的影响
不同贮藏条件下，紫玉兰花粉的过氧化物酶活
性变化情况见表 2，方差分析结果表明贮藏时间和
贮藏温度对过氧化物酶活性有显著影响(P ＜ 0．
05)。由表 2 可知，室温条件下，随着贮藏时间的延
长，紫玉兰花粉的过氧化物酶活性呈下降趋势，尤其
是保存至 20 d 时，过氧化物酶活性急剧降低，降至
原来的 38． 5%，继续延长保存时间，过氧化物酶活
性继续降低，但其下降速度较慢，30 和 40 d 时分别
为原来的 25． 2%和 14． 4%;4 ℃条件下，紫玉兰花
粉的过氧化物酶活性呈升高—下降的变化趋势，最
高峰出现在 10 d 时，之后 POD 活性开始降低，但降
低的幅度较小，到 40 d时，POD活性急剧下降，降至
0． 13 mg·g －1·min －1，为原来的 23． 9%;－ 20 ℃贮
藏条件下，过氧化物酶活性呈升高—下降的趋势，最
高峰出现在 20 d，此时过氧化物酶活性为原来的 1．
29 倍，之后过氧化物酶活性缓慢下降，40 d 时过氧
化物酶活性为原来的 73． 5%;－ 70 ℃贮藏条件下，
过氧化物酶活性呈升高—下降的变化趋势，但其变
化曲线起伏较小，保存至 40 d 时过氧化物酶活性仍
为原来的 96． 1%，保持较高的活性。
表 2 贮藏条件对紫玉兰花粉保护酶活性的影响
贮藏时
间 /d
过氧化物酶活性 /mg·g － 1·min －1
室温 4 ℃ －20 ℃ －70 ℃
过氧化氢酶活性 /mg·g － 1·min －1
室温 4 ℃ －20 ℃ －70 ℃
超氧化物歧化酶活性 /U·g － 1
室温 4 ℃ －20 ℃ －70 ℃
0 0． 53 0． 53 0． 53 0． 53 0． 50 0． 50 0． 50 0． 50 0． 80 0． 80 0． 80 0． 80
10 0． 43 0． 61 0． 56 0． 58 0． 33 0． 42 0． 45 0． 47 0． 60 0． 67 0． 73 0． 80
20 0． 20 0． 49 0． 68 0． 61 0． 21 0． 69 0． 58 0． 56 0． 40 0． 72 0． 67 0． 69
30 0． 13 0． 42 0． 52 0． 68 0． 13 0． 50 0． 61 0． 64 0． 33 0． 86 0． 52 0． 63
40 0． 08 0． 13 0． 39 0． 51 0． 10 0． 12 0． 65 0． 74 0． 30 0． 33 0． 40 0． 58
2． 2． 2 对花粉过氧化氢酶活性的影响
不同贮藏条件下，紫玉兰花粉的过氧化氢酶活
性变化情况如表 2 所示，方差分析结果表明贮藏温
度对过氧化氢酶活性有显著影响(P ＜ 0． 05) ，而贮
藏时间的影响不显著。表 2 表明，室温条件下，在整
个贮藏期间内紫玉兰花粉的过氧化氢酶活性呈下降
06 东 北 林 业 大 学 学 报 第 41 卷
趋势，保存至 40 d 时，过氧化氢酶活性下降至原来
的 19． 7%;4 ℃条件下，紫玉兰花粉的 CAT 活性呈
下降—升高—下降的变化趋势，高低起伏较大，最高
峰出现在 20 d时，为原来的 1． 38 倍，之后过氧化氢
酶活性快速下降，到 40 d时，降至 12． 4%，为原来的
24． 8%;－ 20 和 － 70 ℃贮藏条件下，过氧化氢酶活
性的变化规律一致，均呈下降—升高的趋势，且其
变化幅度也较小，最高峰均出现在 40 d 时，分别达
到 0． 65 和 0． 74 mg·g － 1·min － 1，为原来 CAT 活
性的 1． 30 倍和 1． 48 倍。
2． 2． 3 对花粉超氧化物歧化酶活性的影响
不同贮藏条件下，紫玉兰花粉的超氧化物歧化
酶活性变化情况见表 2，方差分析结果表明贮藏时
间和贮藏温度对超氧化物歧化酶活性有显著影响
(P ＜ 0． 05)。室温条件下，随着贮藏时间的延长，
紫玉兰花粉的超氧化物歧化酶活性呈下降趋势，
保存至 40d 时，超氧化物歧化酶活性仅为原来的
37． 5%;4 ℃条件下，紫玉兰花粉的超氧化物歧化酶
活性呈下降—升高—下降的变化趋势，高低起伏变
化较大，最高峰出现在 30 d，最低峰出现在 40 d，且
最高峰为最低峰的 2． 60 倍;－ 20 ℃贮藏条件下，超
氧化物歧化酶活性呈下降的变化趋势，但下降的幅
度较室温条件下的小很多，40 d 时 SOD活性为原来
的 50． 6%;－ 70 ℃条件下，随着贮藏时间的延长，超
氧化物歧化酶活性的变化曲线较平缓，保存至 40 d
时超氧化物歧化酶活性仍为原来的 72． 7%。
2． 3 花粉萌发率与过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧
化物歧化酶活性的关系
紫玉兰花粉萌发率与花粉的过氧化物酶、过氧
化氢酶、超氧化物歧化酶活性之间均呈正相关关
系，且萌发率与过氧化物酶活性的正相关显著(P
＜ 0． 05) ，与超氧化物歧化酶活性的正相关极显著
(P ＜ 0． 01) ，说明在紫玉兰花粉的贮藏过程中，过氧
化物酶活性和超氧化物歧化酶活性对花粉萌发率起
着主导作用，即超氧化物歧化酶活性对花粉萌发率
的影响作用大于过氧化物酶和过氧化氢酶活性的，
过氧化物酶活性的作用大于过氧化氢酶活性的。
3 结论与讨论
紫玉兰花粉贮藏对实现与广玉兰的杂交育种具
有重要意义。贮藏后的花粉保持较高的萌发率和较
强的生活力是评价花粉贮藏成败的两个指标［4，8］。
在本试验条件下，紫玉兰花粉的最佳贮藏温度是
－ 20 和 － 70 ℃，且贮藏 40 d 时紫玉兰花粉萌发率
仍有 19%和 38%，此时正值广玉兰的盛花期，为杂
交育种的较佳时期。利用 － 20 和 － 70 ℃条件下贮
藏的紫玉兰花粉与广玉兰杂交，成功率还是较高的。
自由基学说认为植物体内活性氧的产生和清除
处于一种动态的平衡状态，而一旦平衡被打破，就会
出现逆境胁迫［5，9］。贮藏花粉，首先要进行花粉贮
藏前的预处理，即将花粉的含水率降至 10%左右，
形成水分胁迫。在这种条件下，花粉动员其体内的
过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等保护酶
系统清除由水分胁迫产生的活性氧自由基，维护细
胞膜的稳定，保护细胞免遭膜脂氧化的伤害，这是细
胞对胁迫产生的自我保护机制，是一种保护性适
应［4］;随着贮藏时间的延长，花粉细胞不断失水，水
分胁迫加重，同时活性氧代谢失调不断累积，花粉细
胞不断衰老，出现氧化胁迫，在水分、低温和氧化三
重胁迫下，紫玉兰花粉的过氧化物酶、过氧化氢酶、
超氧化物歧化酶酶活性不足以补偿因胁迫而造成的
伤害，致使细胞逐渐失活、死亡。本试验表明，在紫
玉兰花粉的贮藏过程中，室温条件下花粉的过氧化
物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性均呈下降趋
势，且花粉萌发率也是急剧下降，贮藏至 30 ～ 40 d
时，萌发率接近零，这可能是室温条件对花粉的胁迫
过于严重，花粉自身的保护酶系统来不及启动，花粉
细胞就死亡了，因此说要中长期贮藏花粉，室温条件
是不可行的;4 ℃条件下花粉的过氧化物酶首先启
动，即在花粉贮藏至 10 d 时就有升高的趋势，单一
的过氧化物酶酶的抗氧化能力有限，随着胁迫的加
剧，过氧化氢酶和超氧化物歧化酶酶也先后启动，分
别在 20 和 30 d 时达到高峰，此时也是花粉萌发率
快速下降的时期，之后 3 种酶活性又下降，4 ℃条件
适合 10 ～ 20 d 的短期花粉贮藏;－ 20 和 － 70 ℃条
件下的花粉过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化
酶酶变化趋势较一致，只是 － 70 ℃条件下的花粉酶
活性变化幅度较小、高峰值出现的较晚，且其花粉萌
发率也较高，40 d 时还有 38%的花粉具有生活力，
－ 70 ℃更适合进行长期的花粉保存，具体到何时花
粉失活，有待进一步研究。
参 考 文 献
［1］ Parton E，Vervaeke I，Delen R，et al． Viability and storage of
bromeliad pollen［J］． Euphytica，2002，125:1552 － 1661．
［2］ 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．
［3］ 孙爱芹，常伟光，韩斌，等．不同枣品种花粉生活力及贮藏方法
研究［J］．中国农学通报，2010，26(1) :166 － 168．
［4］ 赵文飞，邢世岩，姜永旭．贮藏时间对银杏花粉保护酶活性和
萌发率的影响［J］．武汉植物学研究，2004，22(3) :259 － 263．
［5］ 谭健晖．贮藏温度和时间对马尾松花粉保护酶活性及萌发率
的影响［J］．林业科学，2011，47(9) :28 － 32．
［6］ 李合生，孙群，赵世杰，等． 植物生理生化试验原理和技术
［M］．北京:高等教育出版社，2000．
［7］ 赵世杰，刘华山，董新纯． 植物生理学试验指导［M］． 北京:中
国农业科技出版社，1998．
［8］ 孙霞，邢世岩，路冬，等．银杏花粉生活力研究［J］． 果树科学，
1998，15(1) :58 － 64．
［9］ Kanazaw S，Sano S，Koshiba T，et al． Changes in antioxidative in cu-
cumber cotyledons during naturalsence:comparison with those during
dark induced senescence［J］． Plant Physiol，2000，109:211 －216．
16第 4 期 刘艳萍等:不同贮藏条件对紫玉兰花粉保护酶活性及萌发率的影响