全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2008, 35 (10) : 1473 - 1478
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 05 - 12; 修回日期 : 2008 - 08 - 25
基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 30460080, 30260067) ; 内蒙古科技攻关项目 ( 20050305, 20060202) ; 内蒙古自然科学基
金项目 (2001108020501, 200308020513) ; 内蒙古人才基金项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: haolizhe@public1hh1nm1cn)
沙芥花粉萌发特性和柱头可授性的研究
黄修梅 1 , 郝丽珍 13 , 胡宁宝 1 , 赵清岩 1 , 张进文 1 , 王六英 2 , 田志来 1
(1 内蒙古农业大学农学院 , 呼和浩特 010019; 2 内蒙古农业大学生态环境学院 , 呼和浩特 010019)
摘 　要 : 用培养基发芽法研究沙芥花粉萌发特性 ; 用人工异株授粉法和联苯胺 —过氧化氢法测定柱头
可授期。结果表明 : 沙芥花粉萌发的最佳培养基是 20%蔗糖 + 01001%硼酸 + 015%琼脂 ; 花粉能够萌发的
温度范围为 15～38 ℃, 最适萌发温度为 25 ℃; 从花蕾充分膨大期至开花后 16 h花粉活力较强 , 开花后 48
h花粉基本无活力 ; 花粉储藏的适宜条件为低温 (4 ℃) , 储藏期为 7 d。柱头可授期为开花前 48 h至开花
后 96 h, 开花后 24～72 h可授性强。
关键词 : 沙芥 ; 花粉 ; 萌发特性 ; 柱头可授性 ; 温度 ; 培养基
中图分类号 : S 63　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2008) 1021473206
Pollen Germ ina tion Character istic and Stigma Receptiv ity of Pugion ium
cornu tum
HUANG Xiu2mei1 , HAO L i2zhen13 , HU N ing2bao1 , ZHAO Q ing2yan1 , ZHANG J in2wen1 , WANG L iu2ying2 ,
and TIAN Zhi2lai1
(1 College of A gronom y, InnerM ongolia A gricu ltura l U niversity, Hohhot 010019, Ch ina; 2 College of Ecology and Environm ent,
InnerM ongolia A gricu ltura l U niversity, Hohhot 010019, China)
Abstract: Pollen germ ination characteristic of Pugion ium cornu tum (L. ) Gaertner was evaluated by ger2
m ination method on culture medium, its stigma recep tivity was estimated by the hand cross2pollination and
benzidine - H2 O2method. The results showed the op timal pollen germ ination of P. cornu tum was on the cul2
ture medium added 20% sucrose, 01001% boric acid and 015% agar. The effective temperature of pollen
germ ination was from 15 ℃ to 38 ℃ and the op timal temperature was 25 ℃. The pollen germ ination rate was
very higher from the biggest bud stage to 16 h after bloom ing, and the pollen viability was disappeared 48 h af2
ter bloom ing. The suitable condition of storing pollen was low temperature (4 ℃) , and storing period was 7
d. The stigma of P. cornu tum had recep tivity from 48 h before bloom ing to 96 h after bloom ing, the strong
recep tivity in 24 - 72 h after bloom ing.
Key words: Pug ion ium cornu tum ; pollen; germ ination characteristic; stigma recep tivity; temperature;
medium
传粉是种子植物有性生殖的重要环节 , 其过程始于花药开裂及成熟花粉散出。携带着雄配子或其
前体的花粉粒暴露在干燥的条件下 , 必须在具有活力时到达适宜的接收柱头 , 才能确保受精过程顺利
进行 , 因此开花前后不同时间的花粉活力与柱头可授性变化已引起不少学者的关注 ( Kalinganire et
al. , 2000; 刘林德 等 , 2001, 2004; Reed, 2004; Manivel et al. , 2005; 马书荣 , 2005)。
园 　　艺 　　学 　　报 35卷
　　沙芥 〔Pug ion ium cornu tum (L. ) Gaertner〕为十字花科沙芥属二年生草本植物 , 生长在典型草原
气候带的半固定或流动沙地上 (马毓泉 , 1990; 赵一之 , 1999) , 一年生植株 (图版 , A) 生长旺盛 ,
组织柔嫩 , 营养丰富 , 处于产品主要收获期 (梅双喜 等 , 1999; 郝丽珍 等 , 2004) ; 二年生植株
(图版 , B ) 以收获种子为主 , 前期叶片也可采食 , 集菜用、药用、饲用和防风固沙多种功能为一体。
沙芥花期为 6月 25—7月 30日 , 正值沙漠高温季节 (黄修梅 , 2007)。因此研究其花粉萌发特性和柱
头可授性 , 不仅对掌握沙芥在高温、干旱的沙漠环境中正常开花结籽繁衍后代的生物学特性有重要的
意义 , 还可从生殖角度探讨其适应沙漠恶劣条件的自我保护机理 , 为今后沙芥的引种栽培、杂交育种
等研究提供理论依据。
1　材料与方法
111　研究地点
沙芥种株的培育地点选在内蒙古农业大学科技园区试验田 , 试验所用种子采自毛乌素沙漠自然生
境区 , 试验时间为 2005年和 2006年的 6—7月 (沙芥盛花期 )。
112　沙芥花粉萌发特性的研究
11211　不同培养基培养花粉萌发试验　
采用培养基发芽法 (邹琦 , 2000)。从 5株种株上采集即将开放的大花蕾或初放的花朵 , 分别剥
离花粉混匀后 , 播种在已经准备好的培养基上。
培养基采用蔗糖与硼酸组合 , 根据一般植物花粉萌发的需要 (蔗糖浓度为 5% ～20% , 硼酸浓度
为 01001% ～01015% ) 设计蔗糖浓度为 0、5%、10%、15%、20%和 25% , 硼酸浓度为 0101%和
01001% , 琼脂为 015%。每个处理重复 3次。
置于 25 ℃培养箱中培养 24 h后 , 在 O lymbus显微镜下分别统计 3个不同视野的花粉萌发率 , 并
用测微尺测量花粉管长度。
每个样本数量为 10, 随机取样 , 3次重复。
11212　不同温度下花粉萌发试验 　
将沙芥花粉播于筛选的最佳培养基 (20%蔗糖 + 01001%硼酸 ) 上 , 分别置于 12、15、20、25、
30、35、38和 40 ℃培养箱中 , 培养 2 h和 24 h后 , 在 O lymbus显微镜下统计花粉萌发率和花粉管长
度 , 筛选出花粉萌发的温度范围和最适温度。
11213　单花不同开放时间的花粉萌发试验 　
采集花蕾充分膨大期 , 开花后 1、3、6、16、24、36和 48 h的花朵 , 剥离花粉混匀后 , 播于最
佳培养基 (20%蔗糖 + 01001%硼酸 ) 上 , 置于最佳温度 ( 25 ℃, 培养箱 ) , 24 h后在 O lymbus显微
镜下统计花粉萌发率和花粉管长度。
11214　花粉储藏试验 　
采集经筛选确定活力最强时期的花粉 , 分别储于室内 (28 ℃左右 ) 和冰箱 (4 ℃)。每天取少量
花粉培养 , 播于最佳培养基 (20%蔗糖 + 01001%硼酸 ) 上 , 置于最佳温度 (25 ℃, 培养箱 ) , 24 h
后 O lymbus显微镜下统计花粉萌发率和花粉管长度。
113　沙芥柱头可授性的研究
11311　人工异株授粉法 　
将未散粉的大花蕾 , 去雄套袋 , 在开花后 1、16、24、48、72和 96 h, 进行人工异株授粉后套
袋 , 每个处理 3株 , 不少于 50个花朵 , 15 d后统计结实率。
11312　联苯胺 —过氧化氢法 　
采集开花前 48、24 h和开花后 1、16、24、48、72和 96 h的柱头 , 在凹面载玻片中放入体积比
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　10期 黄修梅等 : 沙芥花粉萌发特性和柱头可授性的研究 　
为 1%联苯胺 ∶3%过氧化氢 ∶水 = 4∶11∶22的反应液 (Dafnia, 1992) , 将柱头浸入其中 , 如具可授性 ,
则柱头周围呈现蓝色并有大量气泡出现。
2　结果与分析
211　沙芥花粉的萌发特性
21111　沙芥花粉萌发的适宜培养基 　
沙芥花粉在蔗糖与硼酸不同配比的培养基上
萌发率不同 (图 1)。
当硼酸浓度为 01001%和 0101%时 , 沙芥花
粉在无蔗糖和 5%蔗糖的培养基上不萌发 , 之后
随蔗糖浓度的升高萌发率升高 , 当蔗糖浓度达到
20% , 萌发率达到最高。
在能够萌发的蔗糖浓度范围内 , 当蔗糖浓度
相同时 , 01001%硼酸的培养基花粉萌发率比
0101%硼酸高。因此沙芥花粉萌发的最佳培养基
是 20%蔗糖 + 01001%硼酸。
21112　沙芥花粉萌发的适宜温度 　 图 1　不同蔗糖和硼酸配比的培养基对沙芥花粉萌发率的影响F ig. 1　Effect of the d ifferen t concen tra tion of sucrose andbor ic ac id on pollen germ ina tion ra te of P. cornu tum
　　沙芥花粉萌发率、花粉管长度与培养温度密切相关。
由图 2可见 , 当花粉培养 2 h时 , 12 ℃处理未见花粉萌发 ; 15～30 ℃, 随温度的升高花粉萌发
率升高 , 花粉管生长速度加快。
培养 24 h, 12 ℃花粉萌发率仅为 2%、花粉管长度为 11183μm; 40 ℃花粉萌发率为 7104% , 花
粉管长度仅为 3100μm, 说明高温促进花粉的萌发而不利于花粉管的伸长 , 低温不利于花粉的萌发却
利于花粉管的伸长。
结合花粉萌发率和花粉管长度两个指标 , 认为花粉萌发的温度范围为 15～38 ℃, 最适萌发温度
为 25 ℃。
图 2　不同温度下培养 2 h和 24 h沙芥花粉萌发率和花粉管长度的变化
F ig. 2　The pollen germ ina tion ra te and pollen tube length of P. cornu tum in the
d ifferen t tem pera ture after 2 h and 24 h
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园 　　艺 　　学 　　报 35卷
21113　沙芥花粉活力最旺盛的时期 　
不同开花时间的花粉萌发率不同 (图 3)。花
蕾充分膨大期 (11: 00—15: 00) 至开花后 16 h
(翌 日 8: 00 ) 花 粉 萌 发 率 较 高 ( 2912% ～
3118% ) , 之后迅速下 降 , 开花 后 24 h 降 至
1112% , 开花后 48 h仅为 212% , 开花 72 h已采集
不到花粉。这表明 , 从花蕾充分膨大到花后 16 h
是花粉生活力最强的时期。
21114　储藏温度和时间对沙芥花粉萌发的影响 　
沙芥花粉在 28 ℃条件下储藏 1 d, 萌发率从
4518%降至 1115% , 2 d降至 117% , 3 d萌发力
完全丧失 (图 4)。同一批花粉储藏在 4 ℃冰箱
中 , 2 d花粉萌发率变化不大 , 仍维持在 40%以
上 ; 7 d下降至 1114% ; 10 d降至 219%。储藏相
同天数 , 低温储藏的花粉管长度比室温储藏的长。
图 3　沙芥不同开花时间花粉萌发率与
花粉管长度的变化
F ig. 3　The pollen genm ina tion ra te and tube length of
P. cornu tum on the d ifferen t bloom ing tim e
图 4　不同储藏条件对沙芥花粉萌发率和花粉管长度的影响
F ig. 4　The pollen germ ina tion ra te and pollen tube length of P. cornu tum in the d ifferen t stor ing cond ition
212　柱头可授性
用人工异株授粉法研究沙芥株头可授性 , 开花后 1～96 h均有结实 , 但结实率以开花后 48 h最
高 , 24 h次之 , 72 h再次之 , 开花后 120 h柱头萎蔫 , 无法再授粉 (表 1; 图版 , C)。
表 1　沙芥柱头可授性检测结果
Table 1　Test for stigma receptiv ity of P. cornu tum
开花时期
B loom ing time
时间 / h
Time
人工异株授粉法结实率 /%
Emasculation, bagged, hand cross2pollination 联苯胺—过氧化氢法可授性The way of benzidine - H2O2 recep tivity
开花前 Before bloom ing 48 - +
24 - +
开花后 After bloom ing 　1 2215 +
12 2010 +
24 3617 + +
48 3817 + +
72 2613 + +
96 1318 +
120 - + / -
　　注 : +表示柱头具有可授性 ; + +表示柱头具有强可授性 ; + / -表示部分柱头具有可授性 , 部分柱头不具有可授性。
Note: + means tigmas have recep tivity; + + means stigmas have high recep tivity; + / - means some stigmas have recep tivity, some havenpit.
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　10期 黄修梅等 : 沙芥花粉萌发特性和柱头可授性的研究 　
用联苯胺 —过氧化氢法检测沙芥柱头可授性 , 从开花前 48 h至开花后 96 h柱头均有可授性 , 开
花后 120 h部分柱头具有可授性 , 部分柱头变黄 , 已无可授性。开花后 24～72 h可授性最强 , 具有较
强的过氧化物酶活性 , 与人工异株授粉法检测结果基本一致。表明沙芥柱头具有强可授性时期为开花
后 24～72 h。
图版说明 : A. 一年生自然生境沙芥 ; B. 二年生自然生境沙芥种群 ; C. 沙芥开花不同时间的花朵 (从左至右 , 第一排依次为 : 开
花、花后 1 h、24 h, 第二排依次为花后 48 h、72 h、96 h、120 h)。
Explana tion of pla tes: A. One2year old P. cornutum in the natural habitat; B. Two2year old P. cornutum in the natural habitat; C. The P.
cornutum flower in different bloom ing time ( from left to right, the first line: bloom ing, after bloom ing 1 h, after bloom ing 24 h; the second line:
after bloom ing 48 h, 72 h, 96 h, 120 h) .
3　讨论
311　沙芥花粉萌发特性的生态学意义
沙芥花粉最适萌发温度为 25 ℃, 而在 35 ℃和 38 ℃的萌发率分别为最适萌发温度下的 75%和
50% , 说明沙芥对高温适应性较强。沙芥花期在 7月中旬 , 正值沙漠高温季节 , 在毛乌素沙漠野生沙
芥种群盛花期观测到 , 12: 00—14: 00, 沙芥花蕾处于充分膨大期 , 地表温度为 40 ～45 ℃;
16: 00—20: 00, 开始开花并于 20: 00之前开放完毕 , 地表温度为 2618～3612 ℃ (黄修梅 , 2007) ,
即从沙芥花粉散出到开花后 16 h花粉活力最高时期是沙漠温度偏低时期 , 因此沙芥在高温 ( 35～
38 ℃) 下花粉萌发率较高 , 自花蕾充分膨大期至开花后 16 h花粉生活力较强 , 是沙芥适应沙漠恶劣
高温条件、繁衍后代、自身保护的机理之一。
312　沙芥花粉萌发特性和柱头可授性与授粉的关系
沙芥从花蕾充分膨大期 (当日 12: 00) 到开花后 16 h (翌日 8: 00) 花粉活力一直较高 , 随后
急剧下降 ; 花粉在室温下可储藏 1 d, 在低温下 (4 ℃) 可储藏 7 d。所以人工授粉应选用开花后 16 h
之内的花粉 ; 结合沙芥开花日动态 , 采集花粉应该选择下午 ; 需要短期保存花粉时应选用低温
(4 ℃) , 储期不超过 7 d。
柱头可授期是花朵成熟过程中的一个重要时期 , 它能在很大程度上影响开花不同阶段的传粉成功
率等。不同植物的柱头可授期所持续的时间从几小时到十几天不等。对沙芥来说 , 柱头在开花前 48 h
到开花后 96 h均有可授性 , 以开花后 24～72 h较强 , 另外沙芥在下午开放的花朵 , 中午以后就开始
闭花散粉 , 所以去雄应该选择上午 , 授粉应该选择在开花后第 2～3天的下午。
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