全 文 ：林业科学研究　2007, 20 (2) : 209～212
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2007) 0220209204
西南桦花粉离体萌发的适宜条件与萌发特征
程　伟 1, 2 , 赵志刚 1 , 曾　杰 13 , 郭俊杰 1 , 赖家业 2 , 温远光 2
(1. 中国林业科学研究院热带林业研究所 ,广东 广州　510520; 2. 广西大学林学院 ,广西 南宁　530001)
摘要 :应用各种浓度蔗糖、蔗糖 +硼酸培养基于系列温度下开展西南桦花粉萌发对比试验 ,研究了蔗糖、硼酸浓度对
西南桦花粉离体萌发的影响 ,筛选出适合西南桦花粉萌发培养基的适宜组分和适宜培养温度 ,并应用 4个单株的花
粉对其萌发特征进行了初步研究。结果表明 :蔗糖基本培养基上添加硼酸能够显著促进西南桦花粉萌发 ;西南桦花
粉离体萌发的合适培养基为 15%蔗糖 + 200 mg·kg- 1硼酸 ,适宜培养温度为 30 ℃;在此条件下培养 3 h后花粉萌
发率基本稳定 ,培养 7 h后花粉管长度也趋于稳定。
关键词 :西南桦 ;花粉离体萌发 ;花粉管生长
中图分类号 : S722. 3 文献标识码 : A
收稿日期 : 2006209215
基金项目 : 国家“十一五”科技支撑专题“优质珍贵用材树种桦木、水曲柳新品种优育 ”( 2006BAD01A1605)的子专题“优质珍贵用材树
种西南桦新品种选育”、国家自然科学基金项目 (30400345)的部分内容
作者简介 : 程伟 (1981—) ,男 ,山东菏泽人 ,在读硕士研究生.3 通讯作者 :曾杰 (1969— ) ,男 ,副研究员 ,博士 ,主要从事森林培育与生态遗传研究 , Email: zengj69@pub. guangzhou. gd. cn
Prelim inary Report on in V itro Pollen Germ ina tion of B etu la a lnoides
CHENG W ei1, 2 , ZHAO Zhi2gang1 , ZENG J ie1 , GUO Jun2jie1 , LA I J ia2ye2 , W EN Yuan2guang2
(1. Research Institute of Trop ical Forestry, CAF, Guangzhou　510520, Guangdong, China;
2. Forestry School, Guangxi University, Nanning　530001, Guangxi, China)
Abstract: In this paper suitable germinating media and optimized temperature for pollens of B etula alnoides Buch. Ham. ex
D. Don were screened out through comparison tests using all sorts of germinating media with different concentrations of sugar
and boric acid under a series of temperature conditions, and its pollen germination processwas characterized with pollens col2
lected from four individuals. Itwas indicated that supplementing boric acid to sugarmedia could remarkably accelerate pollen
germination of B. alnoides, the suitable media for pollen germination consist of 15% sucrose and 200 mg. kg- 1 boric acid in
distilled water, and optimized temperature was 30 ℃ for this species. And under these good conditions, the pollen germina2
tion rate and pollen tube length became stabilized after three hours and seven hours, respectively.
Key words:B etu la a lnoides; in vitro pollen germ ination; pollen tube growth
西南桦 (B etu la a lnoides Buch. - Ham. exD. Don)
是我国热带、南亚热带地区的一个优良乡土阔叶树
种 ,具有重要的生态和经济价值。自 20世纪 70年
代末以来 ,我国林业科技工作者已对西南桦的生物
学和生态学特征、良种选育以及栽培技术进行了细
致而深入的研究 ,有力地推动了西南桦人工林的大
面积发展 [ 1 ]。目前 ,西南桦已成为我国西南和华南
地区的一个主要造林树种。培育新品种将为西南桦
人工林的推广注入新的活力 ,也是保证西南桦种植
业持续健康发展的重要措施之一。
人工辅助授粉或杂交授粉是常规育种研究中培
育新品种的重要途径 ,而花粉采集、贮藏以及生活力
检测是人工授粉的重要环节。花粉离体培养作为检
测花粉生活力的简便且可靠方法 ,已在农业和林业育
种研究中得到广泛应用 [ 2～5 ]。在以往的研究中 ,国内
外关于桦木属花粉离体萌发的报道相对较少 ,仅见对
垂枝桦 (B. pendula Roth. ) [ 6 ]和白桦 (B. pla typhylla
Suk. ) [ 7 ]等树种开展过研究 ,尚未见西南桦的相关报
道。本文旨在掌握西南桦花粉离体萌发的合适培养
基和适宜温度 ,揭示西南桦花粉萌发特征 ,为开展西
南桦的人工授粉、新品种培育奠定基础。
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
1　材料与方法
1. 1　材料
2005年 11月在广西壮族自治区靖西县西南桦天
然林内选择 4株优树 ,其间距在 100 m以上 ,取即将成
熟的雄花枝带回室内水培。待花序开始散粉时 ,摘取
花序于硫酸纸上铺开 ,待花粉散落、阴干 24 h后 ,用 100
目网筛过筛 ,医用小瓶抽真空 , 3 ℃保存。
1. 2　方法
1. 2. 1　试验设计 　采用 1个单株的花粉 ,设计 3个
试验探讨西南桦花粉离体萌发的合适培养基和适宜
温度 ,并进一步研究了 4个单株花粉的萌发过程。
试验溶液均用蒸馏水 (pH值为 5. 82)配制 ,其浓度
均为终浓度。各试验均设 3次重复 ,即 3个载玻片。
由于本研究与花粉贮藏试验同时进行 ,试验花粉的
贮藏方式并不是最佳的 ,造成各试验之间相同条件
下花粉萌发率不一致 ,但并不影响花粉离体萌发培
养基和培养温度的研究。
试验 1:设置 0%、5%、10%、12%、14%、15%、
16%、18%、20%、25%、30% 11个蔗糖浓度处理 ,筛
选适合西南桦花粉萌发的基本培养基。
试验 2:蔗糖浓度设置 10%、15%、20% 3个水
平 ,硼酸浓度设置 0、100、200、300、400、500、600 mg
·kg- 1 7个水平 ,研究硼酸浓度对西南桦花粉萌发
的影响 ,筛选合适培养基。
试验 3:应用最佳培养基 ,设置 20、25、30、35、40
℃ 5个处理 ,研究温度对西南桦花粉萌发的影响。
试验 4:在最适温度下 ,应用最佳培养基研究 4
个西南桦单株花粉的萌发过程。
1. 2. 2　培养方法 　在凹槽载玻片中滴一小滴液体
培养基 ,用解剖针尖沾取少许花粉 ,轻拍手腕 ,将花
粉抖落在培养基表面 ,当其表面呈现微黄色时即可。
在凹槽周围涂抹少许凡士林 ,加盖 1个体积约 2 mL
的塑料盖密封 ,将载玻片放入铺有湿滤纸的培养皿
内 ,然后置于恒温箱内培养。试验 1、2的培养温度
为 30 ℃,其余试验均视具体情况而定。
1. 2. 3　观测　试验 1～3,培养 3 h后用显微镜 (Olym2
pus BH22,日本生产 )观察花粉萌发情况 ,放大倍数为
200,用测微尺量测花粉管长度。试验 4,第 1次观察时
间为培养后 1 h,以后每 2 h观测 1次萌发率、花粉管长
度 ,直到花粉的萌发率和花粉管长度稳定 ,即停止观察。
每个载玻片随机抽取 3个视野 (每个视野花粉在
100粒以上 )进行观察 ,统计每个视野的萌发花粉数量
和花粉粒总数 ,花粉管长度大于花粉粒直径视为萌
发 ;每个视野随机抽取 10粒花粉 ,测定花粉管长度。
1. 2. 4　数据处理 　计算每个视野的花粉萌发率和
花粉管平均长度 ,进而求算每次重复的平均值。对
百分数类型数据进行方差齐性检验 ,凡不符合方差
齐性要求的数据需进行反正弦转换 ;对数据进行方
差分析和 Duncan多重比较 ,所有数据分析均应用
Excel和 SPSS12. 0软件进行。
2　结果与分析
2. 1　西南桦花粉离体萌发的合适培养基
2. 1. 1　蔗糖浓度对西南桦花粉萌发的影响　不同蔗糖
浓度处理间西南桦花粉萌发率和花粉管长度均呈现极
显著差异 ( P < 0. 01,下同 )。由表 1可知 ,蔗糖浓度较
小时 ,花粉萌发率随蔗糖浓度升高而增大 ,至最大值后
随蔗糖浓度升高而减小 ,花粉萌发率在蔗糖浓度 15%
时达最大 ,且显著高于其它处理 ;花粉管长度随蔗糖浓
度的变化亦呈现相似的变化规律 ,在蔗糖浓度 15%时
达最大 ,但与 10%、12%、14%、16%、18%、20%各处理
间差异不显著 ,蔗糖浓度为 30%时 ,仍可见花粉管伸
出 ,但其长度未达到花粉粒直径大小。综合考虑花粉
萌发率和花粉管长度 2个指标 ,西南桦花粉离体萌发的
基本培养基的最佳蔗糖浓度为 15%。
表 1　蔗糖浓度对西南桦花粉萌发的影响
项目
蔗糖浓度 /%
0 5 10 12 14 15 16 18 20 25 30
萌发率 /% 8. 40 d 8. 02 d 13. 42 c 16. 84 b 18. 07 b 22. 81 a 18. 81 b 17. 65 b 16. 55 b 4. 18 e 0. 00 f
花粉管长度 /μm 22. 9 b 24. 8 b 35. 9 a 33. 6 a 34. 2 a 37. 3 a 33. 6 a 32. 7 a 35. 2 a 13. 2 c 1. 0 d
　　注 :表中字母为 Duncan多重比较结果 ,每行中两两间含相同字母表示差异不显著 ,字母不同表示差异显著 (0. 05显著性水平 ) ,下同。
2. 1. 2　硼酸浓度对西南桦花粉萌发的影响 　
在 10 %、15 %、20 %等 3种蔗糖浓度培养基中加
入硼酸后 ,西南桦花粉的萌发率和花粉管长度
随着硼酸浓度的增加均呈现先增加后降低的变
化趋势 (图 1 ) 。花粉萌发率在硼酸浓度为 300
m g·kg - 1或 400 m g·kg - 1时达最大值 ,但 200
～500 m g·kg - 1各浓度间差异不显著 ,它们均
显著高于 0、600 m g·kg - 1水平。花粉管长度在
012
第 2期 程 　伟等 :西南桦花粉离体萌发的适宜条件与萌发特征
硼酸浓度为 100 m g·kg - 1或 200 m g·kg - 1时达
最大值 ,且两浓度间差异不显著 ,而与其它水平
间差异显著。对于各种硼酸浓度 , 10 %、15 %、
20 %蔗糖浓度间花粉萌发率和花粉管长度差异
不显著。在未加入硼酸的 3种蔗糖浓度 ( 10 %、
15 %、20 % )培养基上 ,贮藏一段时间后西南桦
花 粉 的 平 均 萌 发 率 和 花 粉 管 长 度 分 别 由
17. 59 %和 36. 1 μm (表 1 ) 降至 16. 54 %和
32. 4μm (图 1 ) ,而加入硼酸后各处理的花粉萌
发率均超过 44 % ,最高达 6510 % ,花粉管长度 均在 40μm 以上 ,最高达 71. 5 μm。然而双因素方差分析表明 ,对于花粉萌发率而言 ,蔗糖与硼酸浓度间交互作用不明显 ;而对于花粉管长度而言 ,两者交互作用极显著。可见 ,加入硼酸后显著促进了西南桦花粉萌发 ,缩小了各蔗糖浓度间花粉萌发率的差异。从花粉萌发率和花粉管长度 2 个方面考虑 ,进行西南桦花粉离体萌发的培养基宜采用蔗糖浓度 10 % ～20 %、硼酸浓度 200 m g·kg - 1 ,以 15 %蔗糖 + 200 m g·kg - 1硼酸培养基的效果最佳。
图 1　硼酸浓度对西南桦花粉离体萌发的影响
2. 2　西南桦花粉离体萌发的适宜温度
在不同温度条件下西南桦花粉萌发率和花粉管长
度均呈现极显著差异 ( P < 0. 01)。从表 2可知 ,在 20
℃时 ,西南桦花粉萌发率和花粉管长度均显著低于 25、
35 ℃,在 30 ℃时均达最大值 ,而且显著高于 25、35 ℃,
温度超过 40 ℃以后 ,西南桦花粉不能萌发。可见 ,西南
桦花粉离体萌发的最适温度为 30 ℃。
表 2　培养温度对西南桦花粉萌发的影响
项目
培养温度 /℃
20 25 30 35 40
萌发率 /% 9. 37 c 16. 82 b 34. 01 a 16. 89 b 0 d
花粉管长度 /μm 22. 8 c 29. 5 b 41. 3 a 30. 5 b 0 d
2. 3　西南桦花粉萌发特征的初步研究
应用 15%蔗糖 + 200 mg·kg- 1硼酸培养基于
30 ℃条件下进行西南桦花粉离体萌发 ,由图 2可
见 , 4个单株的花粉均呈现相似的萌发过程 ,即培养
后 1 h未见西南桦花粉管伸出 , 3 h后花粉萌发率趋
于稳定 ,单株 3的萌发率最高 ,为 30. 3% ,单株 2的
萌发率最低 ,为 20. 3%。花粉管长度在培养 7 h后
亦趋于稳定 ,长度达 89～100μm。在萌发后各检测
时间 , 4个单株间花粉萌发率均呈现显著差异 ,而其
花粉管长度却差异不显著。
图 2　西南桦花粉的萌发过程
112
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
3　结论与讨论
花粉离体萌发大多采用蔗糖作为基本培养基 ,
添加硼等微量元素或生长调节剂。蔗糖除了为花粉
萌发提供营养 ,还可以调节花粉的渗透压 ;硼的主要
作用是参与花粉管顶端细胞壁的形成 ,而花粉大多
缺硼 ,因此 ,在基本培养基中添加硼一般能够促进花
粉萌发和花粉管生长 [ 8 ]。适合花粉萌发的蔗糖和硼
酸浓度因植物种类乃至无性系而异 [ 3, 9, 10 ]。如 :海棠
(M alus spectabilis (A it. ) Borkh. )和榆叶梅 ( P runus
triloba L indl. )的花粉在蔗糖浓度为 10%时萌发率
最高 [ 11 ] ,丁香属 (Syringa L. )植物花粉萌发的最适
蔗糖浓度为 15% [ 12 ] ,台湾青枣 ( Z iziphus m au ritiana
Lam. )花粉萌发的适宜蔗糖和硼酸浓度分别为 15%
和 0. 02% (本文作者注 : 200 mg·kg- 1 ) [ 13 ]。本研究
与台湾青枣相似 ,应用 10% ～20%的蔗糖作为基本
培养基 ,均显著地促进了西南桦花粉萌发 ,以 15%
蔗糖效果最佳 ,其花粉萌发率和花粉管长度分别比
未加蔗糖的高 171. 5%和 62. 9% ;在基本培养基中
添加 100～600 mg·kg- 1硼酸 ,均能促进西南桦花粉
萌发和花粉管生长 ,但以 200 mg·kg- 1效果最为显
著 ,其花粉萌发率和花粉管长度分别为基本培养基
上的约 3倍和 2倍。
温度亦显著影响花粉萌发 ,花粉萌发的适宜温度
因植物种类而异。椎栗 (Castanea henryi ( Skan) Rehd
etW ils. ) [ 14 ]、柿 (D iospyros kaki L. f. ) [15 ]以及榆叶梅 [ 11 ]
花粉离体萌发的最适培养温度分别为 35、25、20 ℃,而
在本研究中 ,西南桦花粉的最适培养温度为 30 ℃,这种
差异除了与物种特性有关之外 ,可能与其花期气温不
同有关 ,可视为对环境的一种适应。
在以往关于桦木属花粉离体萌发试验的报道
中 , Pasonen等 [ 6 ]应用 0. 5 mol·L - 1 (本文作者注 :
14. 6% )蔗糖 + 0. 01% (本文作者注 : 100 mg·kg- 1 )
硼酸 + 1%琼脂培养基在室温 ( 22 ℃)条件下培养
24 h,检测垂枝桦花粉萌发率 ;詹亚光等 [ 7 ]应用 20%
蔗糖 +授粉前雌花研磨液 + 1%琼脂培养基在
25 ℃下培养 48 h,检测白桦的花粉萌发 ;本研究表
明 ,西南桦花粉离体萌发合适培养基为 15%蔗糖 +
200 mg·kg- 1硼酸 ,摸索出最佳培养温度为 30 ℃,
仅需 3 h即可检测其花粉萌发力。以上这些种的适
宜培养基中蔗糖和硼酸浓度的差异以及花粉管生长
速度差异可能与其花粉生物学特征不同有关。
尽管花粉管生长速度等花粉萌发特征是否影响子
代表现尚存在争论 [16 ] ,但是 Pasonen等 [6, 17 ]通过垂枝桦
种子园内人工授粉试验以及模拟自然授粉的花粉萌发
试验证实 ,不同无性系花粉的萌发速度差异显著 ,花粉
间存在相互竞争和相互促进作用 ,研究花粉离体萌发
特征有助于揭示天然群体或种子园内植物的授粉机
制。本文研究了 4个西南桦单株的花粉萌发特征 ,发现
其萌发率差异显著 ,而花粉管生长速度差异不显著 ,可
能与其来自同一片天然林分有关 ,有待从更大范围内
收集花粉开展西南桦花粉萌发特征变异研究 ,从而为
揭示西南桦自然授粉机制奠定基础。
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