全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·研究报告· 2008年第 6期
收稿日期：2008-06-05
基金项目：黑龙江省攻关项目（GB06B303-8），东北林业大学青年科研基金（07028）
作者简介：钱晶晶（1982-），女，在读研究生，研究方向：植物基因工程
通讯作者：詹亚光，Tel：0451-82191752；Email：yaguangzhan@126.com
白桦（Betula platyphylla Suk.) 分布范围广，有耐瘠薄寒冷、生长快、材质优良等优点，是一个重要的工业
用材树种，是胶合板、造纸、家具和栲胶等工业的重要原材料来源。由于白桦是先锋树种，常形成纯林，易受
桦尺蠖和舞毒蛾等害虫的危害。 詹亚光等 [1]通过农杆菌介导法将蜘蛛杀虫肽与 Bt 基因 C 肽序列的嵌合基
因导入白桦基因组，通过分子生物学检测和喂虫试验表明白桦转基因植株有稳定的抗虫性。获得转抗虫基
因白桦栽植于温室内在自然光照下生长并已经开花结实。
转基因植物外源基因漂流是转基因生态风险评价中的一个重要指标。基因漂流可通过花粉、种子和无
性营养体等形式，对于有花植物，是最主要的花粉散布形式 [2，3]。 因此，转基因白桦花粉生命力的研究是进
行遗传改良和转基因生态风险评价的一项基础工作，既是保证杂交成功的关键，又与种子的产量与品质密
切相关。 目前，仅有应用荧光法快速检测白桦花粉生命力的报道 [4]，还没有针对培养基组分、激素及 pH 值
对白桦花粉萌发影响的研究报道。 关于转基因植物的花粉活力测定，则只局限于少数转基因草本植物中，
培养基组分、激素及 pH值对转基因白桦花粉萌发的影响
钱晶晶 1 曾凡锁 1 王晓凤 1 詹亚光 2
（1东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040；2林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室，哈尔滨 150040）
摘 要： 采用花粉离体培养法研究了培养基不同组分、激素及pH值对转基因白桦（Betula platyphyllaSuk.)花粉萌
发的影响。结果表明，培养基组分在一定范围内促进花粉萌发，转基因白桦花粉萌发对硼酸和Ca2+的反应敏感，培养基中
缺乏该物质时花粉不萌发。激素类物质低浓度时促进萌发，高浓度时抑制萌发。最适合培养基组分为蔗糖18%，硼酸
0.015%，Ca2+0.020％，pH6.0，NAA10mg/ml，6-BA1 。并对不同保存条件（4℃，-20℃）下转基因白桦花粉的萌发率进
行了比较，4℃下干燥保存更有利于保持转基因白桦花粉的活力。
关键词： 转基因白桦 花粉 萌发率
Effects of Medium Components and pH on Pollen Germination
of Transgenic Birch（Betula platyphylla Suk.)
Qian Jinging1 Zeng Fansuo1 Wang Xiaofeng1 Zha Yaguang2
（1College of Life Science，Northeast Forestry University，Harbin 150040；2Key Laboratory of Forest Tree Improvement and
Biotechnology of Ministry of Education，Northeast Forestry University，Harbin 150040）
Abstract： The effects of medium components，hormone and pH on pollen germination of transgenic birch by
cultivating pollens in solid medium were studied.The results showed that pollen germination was promoted by the
medium components and pH at certain values. Beyond values pollen germination was inhibited.Transgenic birch pollen
was susceptive to H3BO3 and Ca2+，but could not germinate without H3BO3 or Ca2+. Hormone stimulated pollen
germination when pollen was cultivated in lower concentration media，and would be inhibited in higher concentrations.
The most suitable concentrations that stimulated transgenic birch pollen germination were H3BO3 0.015%，CaCl2·2H2O
0.020％，sucrose 10%，pH 6.5，NAA 10mg/ml，6-BA 1mg/ml，thus pollen germination rate reached to 59.2%. Vitality of
pollen could be kept at 4℃，dry store.
Key words： Transgenic birch Medium components Pollen germination
2008年第 6期
如转基因水稻等。 转基因木本植物尤其关于转基因白桦花粉生命力的研究尚无报道。 基于此目的，来探讨
培养基中不同组分、激素及 pH 值对转基因白桦花粉萌发的影响，进一步优化花粉培养基 ，旨在为生产上
人工授粉和转基因生态风险评价等研究提供参考。
1 材料和方法
1.1 植物材料
通过农杆菌介导法首次获得转抗虫基因白桦并栽植于东北林业大学强化育种温室内， 部分植株已开
花。本研究于 2008 年 4 月末采集花枝，室内水培。散粉时，收集花粉立即测定或干燥后密封分别保存于 4℃
和-20℃冰箱中备用。
1.2 花粉培养法
花粉采用固体培养法，将配制好的培养基滴在凹面载玻片的凹槽里，待培养基冷却、凝固后再将花粉
分别平铺在各培养基上，载玻片放在培养皿中，下面铺一层用水浸湿的脱脂棉花，以保持培养基的湿润。用
转基因白桦花粉在不同浓度梯度培养基上做萌发试验，25℃条件下培养 36h 后观察记数， 每个视野约有
200 个花粉，共观察 3 个视野。
1.3 试验处理
试验分别设下列处理对各因子进行探讨。以适宜培养基为对照，即先以 16%的蔗糖、5%的琼脂、0.01%
的尿素、0.02%硼酸、0.01%硝酸钾、10mg·L -1 的 NAA、1mg·L-1 的 6-BA，pH6.5 左右为最适值。在探讨以下每
种影响因子时，以不加该物质为对照；探讨加入不同量的影响，其余因子均取假设的最适值，探讨花粉萌发
的最佳组合。 分别按以下浓度调配几种关键成分，观察花粉萌发。 各培养基组分梯度如下：
蔗糖：12%，14%，16%，18%，20%
硼酸：0，0.005%，0.010%，0.015%，0.020%，0.025%
CaCl2·2H2O（%）：0，0.01%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%
pH：5.5，，6.0，6.5，7.0
6-BA：0，0.5，1.0，1.5，2.0mg/ml
NAA：0，5，10，15，20mg/ml
1.4 保存方法对转基因白桦花粉生命力的影响
将转基因白桦的花粉分别采用 2 种方法保存，包括-20℃密封法（将花粉干燥后密封，保存在-20℃的冰
箱）和 4℃保存（将花粉放在指形管中，用棉团轻塞管口，放在干燥皿中于 4℃冰箱里保存）。 花粉保存 10d
后，用培养基萌发法对 2 种方法保存的花粉的生命力进行测定，统计萌发率。
2 结果分析
2.1 蔗糖浓度对转基因白桦花粉萌发的影响
在一定范围内，花粉萌发率随着蔗糖浓度的增加而增加；超过一定浓度时，蔗糖对花粉萌发的抑制作
用开始出现，花粉萌发率下降。 结果显示，花粉萌发的最适宜蔗糖浓度为 18%，此时的花粉萌发率最高，可
达到 43.34%（图 1）。
2.2 硼酸对转基因白桦花粉萌发的影响
白桦花粉对硼酸敏感。培养基中缺乏硼酸时花粉不萌发，但当超过一定浓度时，花粉萌发率下降，当硼
酸浓度为 0.015%时，花粉萌发率达到最大 28.66%（图 2）。
2.3 Ca2+对转基因白桦花粉萌发的影响
Ca2+对花粉萌发的影响与硼酸具有相同的趋势。缺乏时花粉不萌发，超过一定浓度时抑制花粉萌发。实
验中可以看出，Ca2+的最适宜浓度为 0.020%，该浓度下萌发率为 22.34%（图 3）。
2.4 pH 对转基因白桦花粉萌发的影响
钱晶晶等：培养基组分、激素及 pH值对转基因白桦花粉萌发的影响 107
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2008年第 6期
培养基的 pH 值对花粉萌发影响较为显著。 pH 值为 6.0~6.5 之间时，萌发率较高；高于或者低于这个
区域，花粉萌发率迅速下降。 研究表明，花粉萌发率的最适条件为 6.0，花粉萌发率为 36.30%（图 4）。
























 








 
图 2 硼酸对花粉萌发的影响
图 3 Ca2+对花粉萌发的影响
2.5 植物激素类物质对转基因白桦花粉萌发的影响
NAA 和 6-BA 的浓度对花粉萌发的影响大致相同，即在较低的情况下，随着浓度的升高花粉萌发率不
断升高，当达到一定浓度时，花粉萌发率开始下降低。 最适宜花粉萌发的激素浓度为 NAA 10mg/ml，萌发率
为 26.00%；6-BA 浓度为 1mg/ml，萌发率为 28.17%（图 5）。
图 1 蔗糖浓度对转基因白桦花粉萌发的影响









 
 











图 4 pH 对花粉萌发的影响









 
 

  




















 
 
  





 



图 5 植物激素类物质对花粉萌发的影响
2.6 保存方法对转基因白桦花粉生命力的影响
将转基因白桦的花粉分别采用 2 种方法保存 ，包
括-20℃密封法 （将花粉干燥后密封， 保存在-20℃的冰
箱）和 4℃保存（将花粉放在指形管中，用棉团轻塞管口，
放在干燥皿中于 4℃冰箱里保存）。 花粉保存 10d 后，用
表 1 保存方法对转基因白桦花粉生命力的影响

  
 4 -20
 19.6% 11.8%

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培养基萌发法对 2 种方法保存的花粉的生命力进行测定，统计萌发率（表 1）。
研究发现，花粉的萌发率不但随贮藏时间的延长而下降，而且与贮藏温度也有密切关系，不同贮藏温
度对花粉萌发率有不同的影响。花粉在自然条件下很快就会失去活性，但低温下保存可以减缓其生命力降
低的速度。 其原因有 2 个：花粉含水量是影响其贮藏的重要因素之一，如果干燥不到位就进行低温或超低
温保存，花粉很容易结冰晶而受到伤害，只有控制好花粉的含水量才可以延长花粉的寿命；同时花粉贮藏
期生活力逐渐降低，可能是由于营养物质消耗过多和酶活性下降所致。低温密封保存正是从呼吸的角度出
发，降低花粉自身的呼吸作用，保证花粉有足够的营养物供其萌发，从而延长花粉的寿命。
3 讨论
花粉活力是杂交成功的先决因子，不仅与品种有关，同时与开花时外界环境因素（温度、湿度等 )密切
相关 [5]。 由于仅与淀粉有关，I2-KI 染色法很难判断花粉活力，而有研究表明花粉离体萌发率与结实率显著
相关 [6，7]，是一个直观的花粉活力指标。 因此，针对培养基不同组分、不同浓度、激素及 pH 值等条件对转基
因白桦花粉萌发率的影响进行研究， 选择适宜转基因白桦花粉萌发并能够准确反映花粉杂交结实能力及
保存条件。
培养基组分及其浓度对白桦花粉萌发率有很大影响。花粉正常萌发时需要有足够的糖、矿物质等组分
和适宜的 pH 值，且一些组分不宜过高，过高时，对花粉萌发抑制作用明显。 选择合适培养基组分及浓度对
检测花粉萌发率至关重要。 研究中得出碳源、硼酸及 Ca2+是离体转基因白桦花粉萌发的基本条件。 有研究
发现硼酸可以增加糖的吸收、转运和代谢，也可作为诱导剂引导胞外 Ca2+进入细胞内，形成花粉管顶端生
长依赖的 Ca2+梯度 [8]。 这些组分的相互作用为转基因白桦花粉的萌发提供了必要的前提。
本研究阐明了生长激素对花粉萌发的影响具有双重作用， 即在较低浓度的激素作用下， 促进花粉萌
发；在高浓度作用下，抑制花粉萌发。 这些现象的产生，可以认为花粉萌发是个复杂的过程，不仅受激素类
物质调解，而且还有许多酶的参与。 低浓度激素可以加速花粉萌发的生理代谢，而过量的激素破坏了生理
代谢平衡，不利于花粉萌发 [9，10]。 并且首次详细研究了培养基组分、激素及 pH 值对转基因白桦花粉萌发的
影响，所得的转基因白桦花粉最适培养基为蔗糖 18%，硼酸 0.015%，Ca2+0.02%，pH6.0，NAA 10mg/ml，6-BA
1mg/ml。
参考文献
1 詹亚光，王玉成，王志英，等.植物生理与分子生物学报，2003，29（5)：380~386.
2 Schreiber DN，Dresselhaus T.Plant Moleacular Biology Reporter，2003，21：31~41.
3 魏兴华，袁筱萍，余汉勇，王一平，汤圣祥，廖西元.应用生态学报，2005，16（1)：115~118.
4 詹亚光，陈艳，赵文，刘玉喜.东北林业大学学报，1998，26（2）：77~79.
5 李训贞，梁满中，周广洽，陈良碧.作物学报，2002，28：417~420.
6 Sun Y，Sun DY.Acta Botanica，2001，43（12)：1211~1217.
7 徐海波，王光明，隗溟，周文彪.西南农业大学学报，2001，23：205~207.
8 田翠婷.北京林业大学学报，2007，29（1）：47~51.
9 张绍铃，高付永，陈迪新，顾志新.西北植物学报，2003，23（4）：586~591.
10 张绍铃，陈迪新，康琅，汪玲.西北植物学报，2005，25（2）：225~230.
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