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Conditions for in vitro Germination and Testing Method for Pollen Viability of Acacia auriculiformis

大叶相思花粉离体萌发适宜条件及活力检测方法



全 文 :第 52 卷 第 2 期
2 0 1 6 年 2 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52,No. 2
Feb.,2 0 1 6
doi:10.11707 / j.1001-7488.20160208
收稿日期: 2015 - 04 - 03; 修回日期: 2015 - 05 - 29。
基金项目: 国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD01B0402)。
* 黄烈健为通讯作者。
大叶相思花粉离体萌发适宜条件及活力检测方法*
詹 妮 黄烈健
(中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520)
摘 要: 【目的】对大叶相思花粉离体萌发适宜条件以及花粉活力不同检测方法进行研究,为今后进一步开展人
工控制授粉、选育优良的马大杂交新品种提供基础。【方法】采回花穗的次日 10:00 之后,使用毛笔刷法收集大叶
相思花粉; 通过不同培养温度、不同蔗糖浓度和不同硼酸浓度处理后进行花粉离体萌发,筛选适宜大叶相思花粉离
体萌发的条件; 采用过氧化物酶法、I2 -KI 法以及花粉管离体萌发法对大叶相思花粉进行活力测定,探讨大叶相思
花粉有效的活力测定方法。【结果】大叶相思花粉在 28 ℃下培养,其花粉平均萌发率为 71. 99%,花粉管平均长度
为 5. 3 D(1 D = 1 倍的花粉粒长度),花粉管平均条数为 6. 2 条,显著高于其他培养温度的处理。当培养基中含有
200 g·L - 1蔗糖时,大叶相思花粉萌发率为 84. 96%,其花粉管平均长度为 5. 8 D,花粉管平均条数为 6. 2 条,显著高
于含有其他蔗糖浓度的处理。在含有 300 mg·L - 1硼酸的培养基中培养大叶相思花粉,其平均萌发率为 75. 32%,花
粉管平均长度可达 4. 8 D,平均花粉管条数为 5. 4 条,显著高于在其他硼酸浓度下的处理。大叶相思花粉在培养温
度 30 ℃、200 g·L - 1蔗糖、300 mg·L - 1硼酸的培养基中萌发率为 98. 26%,花粉管长度均可达到 10 倍复合花粉粒的
长度,最多可萌发出 10 条花粉管,显著高于其他处理。培养 3 h 的大叶相思花粉,萌发率为 65. 74% ;培养 6 h 时,
其萌发率为 90. 55% ;培养 24 h 后,其萌发率趋于稳定,达到最高值 98. 26%。过氧化物酶法检测的花粉活力为
99. 67%,I2 -KI 法检测的花粉活力为 99. 00%,花粉管离体培养法检测的花粉活力为 98. 15%,3 种方法检测的花粉
活力无显著差异。【结论】大叶相思花粉在不同的离体培养处理下,其萌发情况均不相同且差异显著,最佳离体萌
发条件为 200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼酸,培养温度为 30 ℃,萌发率为 98. 26%。过氧化物酶法、I2 -KI 法以及花
粉管离体培养法检测的花粉活力无显著差异。研究结果可为今后开展大叶相思的花粉收集、贮藏及活力测定等研
究,以及开展人工控制授粉选育优良马大杂种相思新品种等研究提供重要依据。
关键词: 大叶相思; 花粉收集; 花粉离体萌发; 花粉活力测定
中图分类号: S718. 43 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2016)02 - 0067 - 07
Conditions for in vitro Germination and Testing Method for
Pollen Viability of Acacia auriculiformis
Zhan Ni Huang Liejian
(Research Institute of Tropical Forestry,CAF Guangzhou 510520)
Abstract: 【Objective】This study was aimed to studying the suitable conditions of in vitro pollen germination and the
methods of pollen viability test for Acacia auriculiformis in order to provide a basis for hybrid breeding of A. auriculiformis
and creating new breeding material by artificial pollination.【Methods】Pollen of A. auriculiformis was collected after
10:00 am on the next day of collection of flower clusters using the brush method. The pollen was germinated in vitro in
conditions with different temperatures,the different concentrations of sucrose and boric acid,and suitable conditions for in
vitro pollen germination of A. auriculiformis were chosen. Peroxidase method,I2 -KI method and in vitro pollen germination
method were used to detect the pollen viability of A. auriculiformis,and the effectiveness of these methods was assessed.
【Results】When the pollen was cultured at 28 ℃,germination rate was 71. 99%,the average length of pollen tubes was
5. 3 D (1D = the length of pollen grain),the average number of pollen tubes was 6. 2,which were significantly higher
than those of the other culture temperatures. When the culture medium contained 200 g· L - 1 sucrose, the pollen
germination rate was 84. 96%,the average length of pollen tubes was 5. 8 D,the average number of pollen tubes was 6. 2,
which were significantly higher than those of the other sucrose concentrations. When the culture medium contained 300 mg
林 业 科 学 52 卷
·L - 1 boric acid,the pollen germination rate was 75. 32%,the average length of pollen tubes could reach 4. 8 D,the
average number of pollen tube was 5. 4,which were significantly higher than those of the other boric acid concentrations.
A. auriculiformis pollen in the culture medium at 30 ℃ culture temperature with 200 g·L - 1 sucrose and 300 mg·L - 1
boric acid had a germination rate of 98. 26%,and the length of pollen tubes could be up to 10 times of the composite
pollen length,and 10 pollen tubes could be produced at most,significantly higher than other treatments. When cultured
for 3 h,the pollen germination rate was 65. 74%,when cultured for 6 h,the pollen germination rate was 90. 5%,and for
24 h the pollen germination rate tends to be stabilized,reaching the maximum rate of 98. 26% . By peroxidase method,
pollen viability was 99. 67%,by I2 -KI method it was 99%,and by in vitro pollen germination it was 98. 15% . There
were no significant differences among the viabilities detected by the three methods. 【Conclusion】Among the different
treatments of A. auriculiformis pollen,the pollen germinations were significantly different. The most suitable conditions for
in vitro pollen germination of A. auriculiformis was 200 g·L - 1 sucrose and 100 mg·L - 1 boric acid and 30 ℃ culture
temperature,in which the pollen germination rate was 98. 26% . There were no significant difference among the pollen
viabilities detected by peroxidase,I2 -KI and in vitro pollen germination. The results provide a theoretical basis for
collection,storage,and viability test of pollen of A. auriculiformis,and also an important foundation for controlled
artificial pollination and breeding new hybrid varieties of Acacia in the future.
Key words: Acacia auriculiformis; pollen collection; in vitro pollen germination; pollen viability test
金合欢属(Acacia)树种,因其速生丰产、固氮改
土、材质优良等特点,从 20 世纪 60 年代我国开始引
进,已有 20 多种引种成功,主要分布在我国广东、海
南、广西、云南以及福建等地(陆道调等,2004)。大
叶相思( Acacia auriculiformis)原产于澳大利亚昆士
兰、巴布亚新几内亚南部和西部、伊里安岛、印度尼
西亚基岛 ( Turnbull et al.,1986),具有生物量大、速
生丰产、材质优良、适应性强、抗逆性强、根瘤发达、
固氮能力强、纤维较长等特点(潘志刚等,1994),是
在我国北回归线以南地区具有广阔发展前景的环境
保护、荒山造林及薪炭材树种(黄世能等,1992)。作
为速生抗风优良杂种马大相思 ( Acacia mangium ×
A. auriculiformis)的父本,其生殖生物学研究受到许
多研究者的重视(Nor Asmah et al.,2012)。
花粉是开展人工授粉及杂交育种最基本也是最
重要的材料,开展其相关研究对人工授粉及杂交育
种工作具有重要意义。在进行大叶相思控制授粉
时,为解决其花期不遇以及跨地区的授粉等问题,因
此有大量收集及贮藏花粉的需求。大叶相思是 16
合花粉粒,其直径为 30 ~ 40 μm,花粉极小、不易收
集(李军等,2010)。Kato 等(2012a)采用聚乙烯试
管(直径 0. 5 cm,长度 7 cm)收集大叶相思花粉,但
其采用的收集方法受雄蕊散粉时间的限制使得收集
花粉的时间十分短暂,收集的花粉数量较少,且不利
于后期大量授粉等研究的用途。
花粉活力对育种工作影响很大,授粉前对花粉
活力检测至关重要。尽管 Kato 等 ( 2012b) 采用
200 g·L - 1蔗糖 + 10 g·L - 1琼脂,在 23 ℃ 下培养
48 h,研究大叶相思花粉的萌发率,但其并没有经过
系统试验设计来深入探讨不同的培养基处理对大叶
相思花粉萌发率的影响,其花粉活力的检测方法是
否最佳、是否能广泛应用,不能确定。因此,开展花
粉离体萌发培养以及确定适宜的花粉活力测定方
法,对开展大叶相思的育种研究具有重要意义。
本研究在成功收集大叶相思花粉的基础上,采
用花粉离体萌发法、I2 -KI 染色法(张志良,2000)以
及过氧化物酶染色法(姜雪婷等,2006),对其新鲜
花粉活力进行较为系统的研究,建立了有效、快速的
花粉活力检测方法,旨在为今后开展相思杂交育种
等研究奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试材料取自大叶相思种子园,该种子园位于
广东省江门市新会区国家重点相思良种基地,该地
区属亚热带海洋性气候。该种子园是 1998 年 1 月
通过嫁接建立的大叶相思无性系种子园,面积
2 hm2,株行距为 5 m × 8 m。
1. 2 方法
1. 2. 1 大叶相思花粉收集方法 选择 1 株生长状
况良好、开花旺盛的大叶相思植株,在 9:00 以前采
集当天开放的花穗装入硫酸纸袋中,放入 25 ~ 30 ℃
的室内阴干,待次日 10:00 花药大量爆裂之后收集
花粉,用毛笔反复轻刷大叶相思花穗,并用 200 目筛
子过筛,然后装入加有干燥硅胶的小玻璃瓶中,盖上
盖抽真空待用。用此方法可以收集到较多的、较纯
86
第 2 期 詹 妮等: 大叶相思花粉离体萌发适宜条件及活力检测方法
净的大叶相思花粉,用来检测以及保存研究。
1. 2. 2 大叶相思花粉活力测定方法 1) I2 -KI 染
色法 将 1 g KI 溶于 10 mL 蒸馏水中,加入 0. 5 g I2
待其全部溶解后,加蒸馏水至 200 mL,配好试剂后,
贮于棕色瓶中备用。取收集好待用的大叶相思花粉
置于载玻片上,滴加 1 ~ 2 滴配好的 I2 -KI 溶液,1 ~
2 min后,在显微镜下观察统计。每个载玻片分别取
3 个视野,被染成蓝紫色的为活力较强的花粉粒,呈
黄褐色为发育不良的花粉粒,无色的为死亡花粉粒。
2) 过氧化物酶染色法 取 0. 5 g 联苯胺溶于 100
mL 50% 乙醇中,配成 0. 5% 联苯胺溶液; 取 0. 5 g
α -萘酚溶于 100 mL 50%乙醇中,配成 0. 5% α -
萘酚溶液; 取 0. 25 g Na2CO3 溶于 100 mL 蒸馏水
中,配 0. 25% Na2CO3 溶液。将上述溶液各取10 mL
混合均匀配成试剂 1,放于棕色瓶中。载玻片上放
少量大叶相思花粉,加试剂 1 和 0. 3% H2O2 各 1
滴,搅匀后盖上盖玻片,放入 30 ℃恒温箱中 30 min
后,在显微镜下观察统计。每个载玻片分别取 3 个
视野,花粉粒为深红色则表示有活力,无色则表示已
失去活力。
3) 花粉管离体萌发法 为筛选出大叶相思花粉
离体萌发的最佳培养条件,蔗糖浓度设 4 个水平:
50,100,150,200 g·L - 1; 硼酸浓度设 3 个水平:
100,200,300 mg·L - 1; 培养温度设 3 个水平: 28,
30,32 ℃。每个载玻片上取 2 个视野,取平均值计
算,3 个重复。在显微镜下观察统计培养 3,6,9,12,
24 h(试验中发现,培养超过 24 h 有真菌污染,不便
于显微镜观察检测,故本试验确定最终培养时间为
24 h)时花粉萌发数量,萌发的花粉以萌发的花粉管
长度超过 1 倍复合花粉粒的长度为标准。花粉管长
度计数单位: 1 D = 1 倍的花粉粒长度。
1. 2. 3 数据分析 统计每个视野大叶相思花粉萌
发率、最长花粉管长度以及最多花粉管萌发条数,使
用 Excel,SPSS19. 0 软件对数据进行处理和方差分
析,以最小显著差数法(LSD)以及邓肯(Duncan)多
重比较评价差异的显著性。
染色法的花粉活力计算公式: 花粉活力(% ) =
平均每视野染色的花粉数 /平均每视野花粉数 ×
100; 离体萌发法的花粉活力计算公式: 花粉活力
(% ) =平均每视野萌发的花粉数 /平均每视野花粉
数 × 100。
2 结果与分析
2. 1 不同培养温度对大叶相思花粉离体萌发的
影响
从表 1 可以看出,大叶相思花粉在 28 ℃的培养
温度下平均萌发率为 71. 99%,显著(P < 0. 05)高于
其他培养温度下的平均萌发率; 花粉管平均长度可
达 5. 3 D,平均花粉管条数为 6. 2 条,显著 ( P <
0. 05)高于其他培养温度下的处理。
2. 2 不同蔗糖浓度对大叶相思花粉离体萌发的
影响
从表 2 可以看出,在含有不同浓度蔗糖的培养
基中培养的大叶相思花粉,其平均萌发率具有显著
差异。当培养基中含有 200 g·L - 1蔗糖时,大叶相思
花粉平均萌发率最高 (84. 96% ),花粉管平均长度
可达 5. 8 D,平均花粉管条数为 6. 2 条,显著 ( P <
0. 05)高于在其他蔗糖浓度下培养的大叶相思
花粉。
2. 3 不同硼酸浓度对大叶相思花粉离体萌发的
影响
表 3 表明培养基中硼酸浓度不同时,大叶相思
花粉管平均长度存在显著差异,在含有 300 mg·L - 1
硼酸的培养基中培养大叶相思花粉,其平均萌发率
为 75. 32%,花粉管平均长度可达 4. 8 D,显著(P <
0. 05)高于其他硼酸浓度的处理。在此硼酸浓度
下,其花粉管平均为 5. 4 条,高于其他硼酸浓度下培
养的大叶相思花粉。
表 1 不同培养温度下大叶相思花粉离体萌发状况①
Tab. 1 The in vitro germination status of Acacia auriculiformis pollens in the different culture temperature
花粉培养温度
Culture temperature
of pollen / ℃
花粉平均萌发率
Average germination
percentage of pollen(% )
花粉管平均长度
Average length of pollen tubes /D
花粉管平均条数
Average number of
pollen tubes
28 71. 99a 5. 3a 6. 2a
30 66. 65b 2. 9b 4. 5b
32 63. 28c 2. 8b 3. 7c
①每列中不同小写字母表示差异显著 ( P < 0. 05 )。1D = 1 倍的花粉粒长度。下同。Different lowercases in the same column indicate
significant differences among treatments at 0. 05 level. 1D = the length of pollen grain. The same below.
96
林 业 科 学 52 卷
表 2 不同蔗糖浓度下大叶相思花粉离体萌发状况
Tab. 2 The in vitro germination status of Acacia auriculiformis pollens in the different sucrose concentrations
蔗糖浓度
Concentration of
sucrose /( g·L - 1 )
花粉平均萌发率
Average germination
percentage of pollen(% )
花粉管平均长度
Average length of
pollen tubes /D
花粉管平均条数
Average number
of pollen tubes
50 36. 59d 2. 3d 3. 0c
100 67. 61c 3. 7c 4. 9b
150 80. 06b 4. 2b 5. 1b
200 84. 96a 5. 8a 6. 2a
表 3 不同硼酸浓度下大叶相思花粉离体萌发状况
Tab. 3 The in vitro germination status of Acacia auriculiformis pollens in the different boric acid concentrations
硼酸浓度
Concentration of boric
acid /(mg·L - 1 )
花粉平均萌发率
Average germination
percentage of pollen(% )
花粉管平均长度
Average length of
pollen tubes /D
花粉管平均条数
Average number
of pollen tubes
100 64. 18b 3. 8b 4. 5a
200 62. 42c 3. 3c 4. 5a
300 75. 32a 4. 8a 5. 4a
2. 4 培养基及培养温度对大叶相思花粉离体萌发
的影响
不同培养温度、不同蔗糖和硼酸浓度下花粉萌
发状况的多重比较结果(表 4)表明,大叶相思花粉
在培养温度 30 ℃、200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼
酸的培养基中萌发率最高,为 98. 26%,显著 ( P <
0. 05)高于其他处理(表 4)。在 28 ℃与 30 ℃下培
养时,大叶相思花粉萌发率呈现随蔗糖浓度增加而
增加的趋势; 在蔗糖浓度为 200 g·L - 1时,其花粉萌
发率随硼酸浓度增加而增加。
从表 4 可以看出: 大叶相思花粉在培养温度为
30 ℃、200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼酸的培养基
中,在培养温度为 28 ℃、150 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·
L - 1硼酸的培养基中,在培养温度为 28 ℃、200 g·
L - 1蔗糖 + 100 mg·L - 1硼酸的培养基中,花粉管长度
均可达到 10 D,显著(P < 0. 05)高于其他处理。
表 4 表明,大叶相思花粉在培养温度为 30 ℃、
200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼酸的培养基中,在培
养温度为 28 ℃、100 g·L - 1蔗糖 + 100 mg·L - 1硼酸
的培养基中,在培养温度为 28 ℃、150 g·L - 1蔗糖 +
300 mg·L - 1硼酸的培养基中,花粉最多可萌发出 10
条花粉管,显著(P < 0. 05)高于其他处理。总体来
看,大叶相思花粉管萌发的条数亦有随硼酸浓度增
加而增加的趋势。
2. 5 大叶相思花粉萌发过程
大叶相思花粉在筛选出的最佳培养温度
(30 ℃ )、最适培养基(200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1
硼酸)中培养 24 h 的萌发状况见图 1。大叶相思花
粉在培养 3 h 时,观察统计其萌发率为 65. 74%,培
养 6 h 时,其萌发率为 90. 55%,大叶相思花粉在前
6 h 的培养中大量萌发。大叶相思花粉在培养 6 h
后,花粉萌发速率减慢; 在之后的 18 h 培养中,其萌
发率仅增加了 7. 71% ;在培养了 24 h 后,其花粉萌
发率趋于稳定,达到最高值 98. 26%。
2. 6 不同方法检测的大叶相思花粉活力的比较
采用 3 种方法检测当天收集的大叶相思花粉活
力 ( 表 5 )。过 氧 化 物 酶 法 检 测 花 粉 活 力 为
99. 67%,I2 -KI 法检测花粉活力为 99. 00%,花粉管
离体培养法检测花粉活力为 98. 15%。3 种方法检
测的花粉活力无显著差异(P > 0. 05)。
3 讨论
在对竹子花粉的研究中,发现鹅毛竹( Shibataea
chinensis)的花粉在 15% 的蔗糖营养液中培养 4 h
后,其 萌 发 率 最 高 为 18. 4%,福 建 茶 杆 竹
(Arundinaria amabilis var. convexa)的花粉在 20%蔗
糖营养液中培养 3 h 后,其萌发率最高为 60% (林树
燕 等, 2008 )。 研 究 表 明,刺 槐 ( Robinia
pseudoacacia)花粉适宜的培养基配比为蔗糖 150
g·L - 1、硼酸 20 mg·L - 1、硝酸钙 0. 50 mg·L - 1 (戴丽
等,2012)。桉树(Eucalyptus)花粉在 25% 麦芽糖、
150 mg·L - 1硼酸的基础培养基中加入一定量的钙离
子、镁离子等,培养 24 h 或者 48 h,其花粉萌发率最
高 可 达 59. 3% ( Wheeler et al., 2006 )。芒 果
(Mangifera indica)花粉在液体培养基中培养,其最大
萌发 率 为 50. 14% ( Dutta et al.,2013 )。Kato 等
07
第 2 期 詹 妮等: 大叶相思花粉离体萌发适宜条件及活力检测方法
表 4 大叶相思花粉在不同培养温度、不同培养基中的萌发状况
Tab. 4 The in vitro germination status of Acacia auriculiformis pollens in different culture medium and
different temperatures
花粉培养温度
Culture temperature
of pollen / ℃
蔗糖浓度
Concentration of
sucrose /( g·L - 1 )
硼酸浓度
Concentration of
boric acid /
(mg·L - 1 )
花粉萌发率
Average germination
percentage of
pollen(% )
花粉管长度
Average length of
pollen tubes /D
花粉管条数
Average number of
pollen tubes
28
50
100
150
200
100 19. 97no 2fg 2gh
200 22. 97mno 1g 2gh
300 32. 75m 4ef 4ef
100 87. 11abcd 5de 10a
200 76. 12defgh 4ef 5de
300 90. 89abc 6cd 8b
100 93. 32ab 4ef 7bc
200 94. 86ab 8b 8b
300 92. 80ab 10a 10a
100 75. 37defgh 10a 6cd
200 86. 89abcd 4ef 6cd
300 90. 78abc 6cd 7bc
30
50
100
150
200
100 28. 93mn 2fg 3fg
200 12. 91o 1g 2gh
300 27. 43mn 2fg 2gh
100 89. 41abc 5de 5de
200 32. 22mn 2fg 2gh
300 88. 90abc 4ef 6cd
100 83. 83bcde 3efg 5de
200 89. 47abc 3efg 5de
300 79. 63cdef 3efg 3fg
100 78. 35cdefg 5de 5de
200 90. 51abc 7bc 6cd
300 98. 26a 10a 10a
32
50
100
150
200
100 57. 78jkl 3efg 2gh
200 60. 52ijk 3efg 7bc
300 66. 07ghijk 3efg 3fg
100 20. 71mno 1g 1h
200 55. 32kl 3efg 4ef
300 67. 82fghij 3efg 3fg
100 63. 85hijk 3efg 3fg
200 48. 52l 1g 2gh
300 74. 26efgh 3efg 3fg
100 71. 59efghi 3efg 5de
200 78. 70cdef 3efg 5de
300 94. 19ab 4ef 6cd
图 1 大叶相思花粉萌发率随培养时间的变化情况
Fig. 1 The pollen germination rates of Acacia auriculiformis
changing with culture time
表 5 3 种方法检测的大叶相思花粉活力
Tab. 5 Testing the pollen viability of Acacia
auriculiformis with three methods
花粉检测方法
Pollen detection method
花粉活力
Pollen vigor(% )
离体培养 Culture in vitro 98. 15a
碘 -碘化钾 I2 -KI 99. 00a
过氧化物酶 Peroxidase 99. 67a
(2012b) 的研究结果表明: 在 23 ℃,200 g·L - 1
蔗糖 + 10 g·L - 1琼脂培养基上,培养 48 h,大叶相思
花粉的最高萌发率为 95%。大量前人的研究结果
均表明,不同材料的花粉,其萌发需要的适宜条件不
17
林 业 科 学 52 卷
同,因此有必要对不同的研究对象建立其相应的花
粉适宜萌发条件。本研究对影响大叶相思花粉离体
萌发的培养温度进行单因素分析时,在 28 ℃下进行
培养,效果较佳。但对培养温度、蔗糖浓度、硼酸浓
度三因素进行综合分析时,得出的最佳离体萌发体
系为: 200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼酸、培养温度
30 ℃,花粉在该条件下的萌发率最高,为 98. 26%。
大叶相思花粉在最佳处理下,观察其培养过程可发
现,培养 6 h 之后,90%以上的花粉均萌发,随后的
花粉萌发率增加缓慢; 培养 24 h 之后,其花粉萌发
率趋于稳定,并达到最大值。
Kato 等(2012b)对大叶相思花粉活力进行研究
时,采用的是固体培养基,添加 200 g·L - 1 蔗糖,
23 ℃培养 48 h,花粉的最高萌发率为 95%。本研究
中,采用的是液体培养基,添加了 200 g·L - 1蔗糖 +
300 mg·L - 1硼酸,30 ℃培养 24 h,花粉萌发率更高,
为 98. 26%。2 个研究的结果稍有不同,有可能是因
为 2 种方法使用的培养基类型以及成分含量不同,
本试验中加入了适量的硼酸; 也可能因为选择了不
同的无性系,具体问题在今后的试验中还有待研究。
2 种方法的培养温度不同,可能是因为采用的培养
基类型不同,花粉对培养温度的需求也不同; 也可
能是大叶相思在不同生境条件[Kato 等(2012b)研
究所采用的花粉来源于种植在日本西南部的冲绳县
林木育种中心,本研究的花粉来源于种植在中国广
东省江门市新会区的大叶相思种子园的 16 年生植
株]的胁迫下,其适应性发生了不同的变化而造成
花粉萌发对不同温度的需求。因此,建议在不同的
地方收集大叶相思离体花粉进行各项研究时,需要
根据实际情况研究选取其相应的检测方法。
选择性状优良且花粉活力和萌发能力较高的亲
本,是开展杂交育种的重要前提。本研究所筛选出
的大叶相思花粉离体萌发适宜条件,能有效地对亲
本的花粉活力和花粉萌发能力进行评价,为相思杂
交育种工作中对亲本的评价提供技术支撑。对于花
粉活力和花粉萌发能力均较低但性状非常优良的杂
交亲本,在开展杂交授粉前,如先通过一段时间的培
养,使其花粉活力和花粉萌发能力得到提升,可以提
高授粉成功率。
林木花粉活力检测的方法有很多,黄烈健等
(2014)对其进行了详细的阐述。Beck-Pay (2012)
研究也表明,黑荆( A. mearnsii)花粉活力的活体染
色法检测结果与花粉离体萌发法检测结果差异不
大。针对各种花粉活力检测的优缺点(王钦丽等,
2002),本研究采用过氧化物酶检测法、I2 -KI 检测法
以及离体花粉培养法对大叶相思花粉活力进行检
测,测得的花粉活力依次为 99. 67%,99. 00%,
98. 15%,3 种检测法所测得的花粉活力差异不显
著; I2 -KI 法染色快、染色清晰,简单快捷,在实际育
种工作中,可用于快速检测新鲜花粉活力,但有时活
力弱的花粉也会被染色,其检测结果有可能略高于
花粉管体外离体萌发法(赵鸿杰等,2012),对于贮
藏的花粉进行检测时不建议采用此法。
赵元杰等(2009)研究表明,花粉离体萌发法能
够较准确有效地测定花粉活力,而一般染色法适用
于测定花粉的初始活力。Smith-Huerta 等(1984)则
认为,测定花粉活力比较精确的方法是测定花粉受
精有效性和种子形成的比率。因此,在测定花粉活
力的时候,应结合研究目的选择合适的测定方法。
4 结论
采摘新鲜开放的大叶相思花穗,置于室内,于次
日 10:00 之后,使用毛笔刷法并过 200 目花粉筛,可
以成功收集大量大叶相思花粉。通过开展不同培养
温度、不同蔗糖浓度和不同硼酸浓度对大叶相思花
粉离体萌发的影响,以及使用过氧化物酶法、I2 -KI
法以及花粉管离体萌发法对大叶相思花粉进行活力
测定等研究,成功建立大叶相思花粉离体萌发体系:
培养温度 30 ℃、200 g·L - 1蔗糖 + 300 mg·L - 1硼酸
的液体培养基,萌发率为 98. 26%,花粉管长度均可
达到 10 倍复合花粉粒的长度,最多可萌发出 10 条
花粉管,显著高于其他处理。过氧化物酶法检测的
花粉活力为 99. 67%,I2 -KI 法检测的花粉活力为
99. 00%,花粉管离体培养法检测的花粉活力为
98. 15%,3 种方法检测的花粉活力无显著差异。研
究结果为今后开展大叶相思的花粉收集、贮藏及活
力测定等研究,以及开展人工控制授粉选育优良马
大杂种相思新品种等研究提供了重要依据。
参 考 文 献
戴 丽,孙 鹏,蒋晋豫,等 . 2012. 刺槐、红花刺槐、四倍体刺槐花
粉体外萌发对比 . 东北林业大学学报,40(1) :1 - 5.
(Dai L,Sun P,Jiang J Y,et al. 2012. Comparative analysis of pollen
germination between different Black Locusts. Journal of Northeast
Forestry University,40(1) :1 - 5. [in Chinese])
黄世能,郑海水 . 1992. 不同伐桩高度和林分密度对大叶相思萌芽
更新的影响 . 林业科学研究,5(5) :611 - 615.
(Huang S N,Zheng H S. 1992. Impact of stump height and stand
density on updating of Acacia auriculiformis budding. Forest
Research,5(5) : 611 - 615.[in Chinese])
黄烈健,詹 妮 . 2014. 林木花粉采集、保存及活力检测的研究进
展 . 广东林业科技,30(6) :77 - 80.
27
第 2 期 詹 妮等: 大叶相思花粉离体萌发适宜条件及活力检测方法
(Huang L J,Zhan N. 2014. Research progress of pollen collection,
preservation and viability testing in trees. Guangdong Forestry
Science and Technology,30(6) :77 - 80. [in Chinese])
姜雪婷,杜玉虎,张绍铃,等 . 2006. 梨 43 个品种花粉生活力及 4
种测定方法的比较 . 果树学报,23(2) : 178 - 181.
( Jiang X T,Du Y H,Zhang S L,et al. 2006. Pollen viability of 43 pear
cultivars and comparison of testing methods. Journal of Fruit
Science,23(2) :178 - 181. [in Chinese])
李 军,黄烈健,陈祖旭,等 . 2010. 大叶相思花部形态与开花生物
学研究 . 热带亚热带植物学报,18(4) :379 - 385.
(Li J,Huang L J,Chen Z X,et al. 2010. Floral morphology,anthesis
and pistil receptivity of Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth.
Journal of Tropical and Subtropical Botany,18(4) :379 - 385. [in
Chinese])
林树燕,丁雨龙,张 昊 . 2008. 5 种竹子花粉萌发率及开花特性 .
林业科学,44(10) :159 - 163.
(Lin S Y,Ding Y L,Zhang H. 2008. Pollen germination percentage
and floral character of five bamboo species. Scientia Silvae Sinicae,
44(10) :159 - 163. [in Chinese])
陆道调,关保国,王希群,等 . 2004. 相思树种研究发展综述 . 福建
林学院学报,24(1) : 92 - 96.
( Lu D D,Guan B G,Wang X Q,et al. 2004. A general review on the
research development of Acacia spp. . Journal of Fujian College of
Forestry,24(1) : 92 - 96.[in Chinese])
潘志刚,游应天 . 1994. 中国外来树种引种栽培 . 北京: 科学技术出
版社,378 - 406.
(Pan Z G,You Y T. 1994. Introduction and cultivation of exotic tree
species. Beijing: Science and Technology Press,378 - 406. [in
Chinese])
王钦丽,卢龙斗,吴小琴,等 . 2002. 花粉的保存及其生活力测定 .
植物学通报,19(3) :365 - 373.
(Wang Q L,Lu L D,Wu X Q,et al. 2002. Pollen preservation and its
viability test. Chinese Bulletin of Botany,19(3) : 365 - 373. [in
Chinese])
张志良 . 2000. 植物生理学实验指导 . 北京: 高等教育出版社 .
(Zhang Z L. 2000. Experimental guide of physiology of plant. Beijing:
Higher Education Press. [in Chinese])
赵元杰,蒋建雄,刘明稀,等 . 2009. 芒(Miscanthus sinensis Anderss)
花粉生活力测定方法比较 . 中国农学通报,25(24) :147 - 150.
(Zhao Y J,Jiang J X,Liu M X,et al. 2009. Comparison of pollen
viability determining methods for Miscanthus sinensis Anderss.
Chinese Agricultural Science Bulletin,25 ( 24 ) : 147 - 150. [in
Chinese])
赵鸿杰,乔龙巴图,殷爱华,等 . 2012. 3 种山茶属植物花粉活力测
定方法的比较 . 中南林业科技大学学报,30(3) :105 - 107.
(Zhao H J,Qiaolong B T,Yin A H, et al. 2012. Comparison of
detection methods for pollen viability of three kinds of Camellia
plants. Journal of Central South University of Forestry &
Technology,30(3) :105 - 107. [in Chinese])
Beck-Pay S L. 2012. Optimization of pollen viability tests for Acacia
podalyriifolia and two ploidys of Acacia mearnsii. South African
Journal of Botany,78:285 - 289.
Dutta S K,Srivastav M,Chaudhary R,et al. 2013. Low temperature
storage of mango ( Mangifera indica L. ) pollen. Scientia
Horticulturae,161:193 - 197.
Kato K,Yamaguchi S,Chigira O,et al. 2012a. Tube pollination using
stored pollen for creating Acacia auriculiformis hybrids. Journal of
Tropical Forest Science,24(2) :209 - 216.
Kato K,Yamaguchi S,Chigira O,et al. 2012b. Flowering phenology
and germination ability of pollens for Acacia mangium and A.
auriculiformis. Silvea Genetica,61(6) :228 - 236.
Nor Asmah H,Nor Hasnida H,Noraliza A, et al. 2012. In vitro
propagation of Acacia hybrid through alginate-encapsulated shoots
and axillary buds. African Journal of Biotechnology,11 ( 65 ) :
12814 - 12817.
Smith-Huerta N L,Vasek F C. 1984. Pollen longevity and stigma-pre-
emption in Clarkia. American Journal of Botany,71 ( 9 ) :1183 -
1191.
Turnbull J W,Martensz P N,Hall N. 1986. Notes on lesser-known
Australian trees and shrubs with potential for fuelwood and
agroforestry∥ Turnbull J W. Multipurpose Australian trees and
shrubs: Lesser-known species for fuelwood and agroforestry. No. 14.
Canberra: Australian Centre for International Agricultural Research,
81 - 313.
Wheeler M A,McComb J A. 2006. In vitro pollen viability and pollen
storage in Eucalyptus marginata (Myrtaceae) . Australian Forestry,
69(1) : 32 - 37.
(责任编辑 徐 红)
37