全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (5) : 922～925
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 04 - 20; 修回日期 : 2005 - 06 - 23
基金项目 : 北京市重大农业技术攻关项目 (20040403)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: luofx@1261com)
测定百合花粉生命力的液体培养基研究
年玉欣 1 　罗凤霞 23 　张　颖 1 　孙晓梅 1 　张　丽 2
(1 沈阳农业大学林学院 , 沈阳 110161; 2 北京市农林科学院蔬菜研究中心 , 北京 100089)
摘 　要 : 以东方百合品种 ‘索蚌 ’的新鲜花粉为试材 , 利用单因子试验比较了液体培养基中蔗糖浓度
及硼、钙、镁、钾对其萌发的影响。在此基础上进行正交试验 , 比较蔗糖、H3BO3、CaCl2 对百合花粉萌发
的影响。试验结果表明 : 蔗糖和 H3BO3 对百合花粉萌发有极显著影响。适宜的花粉培养液为 : 蔗糖 100 g
·L - 1 + H3BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 20～30 mg·L - 1。纯水培养液会造成花粉原生质体破裂 , 内含物外流 ;
高浓度的蔗糖和盐会造成原生质体失水萎缩 , 质壁分离 , 这两种情况都抑制花粉萌发。
关键词 : 百合 ; 花粉 ; 液体培养基 ; 生命力
中图分类号 : S 68　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0520922204
Stud ies on the Culture Solution for L ily Pollen V ita lity Test
N ian Yuxin1 , Luo Fengxia23 , Zhang Ying1 , Sun Xiaomei1 , and Zhang L i2
(1 Forestry College, Shenyang A gricultural U niversity, Shenyang 110161, Ch ina; 2B eijing V egetable Research Cen ter, B eijing
100089, China)
Abstract: The fresh pollen of oriental hybrids‘Sorbonne’was emp loyed as experimental material to
carry on the studies on culture solution for the determ ination of lily pollen viability. Comparisons were made
among the effects of different concentration of sucrose, boron, calcium , magnesium and potassium on the ger2
m ination of lily pollen through simp le factorial experiment. And an orthogonal design was used on that basis to
compare the effects of sucrose, boron and calcium on the germ ination of lily pollen. Results showed that
sucrose and boron have great effects on the germ ination of lily pollen. The op timum culture solution was su2
crose 100 g·L - 1 + H3 BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 20 - 30 mg·L - 1. W hen cultured in pure water, the p roto2
p lasm of the pollen would sp lit, and the substance inside would flow out; when cultured in the solution with
high concentration of sucrose or salt, the p rotop lasm would dehydrate and separate from the cell wall. These
two would inhibit the germ ination of lily pollen.
Key words: L ily; Pollen; Culture solution; V itality
1　目的、材料与方法
在杂交育种之前 , 通常要对花粉的生命力进行测定。测定百合 (L ilium ) 花粉生命力的培养基国
外已有研究 , 如 David B. D ickison〔1, 2〕的液体培养基和 Long Bao Xiong等〔3〕的固体培养基 , 前者易使
百合花粉管破裂 , 后者在培养前用汽油洗涤花粉 3次 , 以去除花粉壁上的色素层和油脂 , 应用时较繁
琐。国内仅见车代弟等〔4〕的研究 , 用的是加 1%琼脂的固体培养基。由于百合花粉表面附有一层油状
物质 , 使花粉粒彼此粘连 , 很难将其均匀地铺散于固体培养基表面 , 不便于观察和需要较长的培养时
间 , 因此本试验采用液体培养基 , 对蔗糖、硼、钙、镁和钾对其发芽的影响进行了探讨 , 旨在找出更
适宜生命力测定的培养液 , 为百合杂交育种提供方便。
试材为北京市农林科学院蔬菜研究中心温室种植的东方百合品种 ‘索蚌 ’开放当天的花粉。在
　5期 年玉欣等 : 测定百合花粉生命力的液体培养基研究 　
单因子试验的基础上 , 采用正交试验设计 (表 1) , 培养液 pH 518。具体试验方法是 : 收集新鲜花粉 ,
使其充分混合 (避免个体植株和花药不同引起的花粉生命力差异 ) ; 将花粉和培养液混合 , 每种培养液
称量 3 mL, 加入 12 mg花粉 , 装入离心管内 , 用小镊子将花粉在离心管壁上轻轻摩擦 , 使花粉粒充分混
入培养液。用移液器分装培养物在双孔凹玻片上 , 每孔 200～250μL, 每种培养液重复 5～6次。将玻片
放入保湿的培养皿内 , 在 25℃的光照培养箱内培养。每隔 1 h观测 1次 , 直至两次测定萌发率基本相同
时为止。每种培养液观测 5个玻片 10个凹孔 , 每个凹孔观察 100粒花粉 , 共观测 1 000粒花粉。以花粉
管长度超过花粉粒直径作为发芽标准 , 发芽率 =已发芽的花粉粒数 /花粉粒总数 ×100%。
2　结果与分析
211　蔗糖、硼、钙、镁和钾单因子对百合花粉发
芽的影响
以 0、50、100、150、200和 250 g·L - 1浓度
的蔗糖溶液培养花粉 , 发芽结果表明 , 100 g·
L - 1的蔗糖花粉发芽率最高 , 达 816%。在水中培
养的花粉出现原生质体脱离花粉粒外壳和内含物
外流的现象 (图版 , 1)。
分别用 5、10、20、30、40、50、100、200 和
300 mg·L - 1的 H3BO3、CaCl2、Ca (NO3 ) 2 ·4H2O、
MgSO4、KNO3 溶液培养花粉 , 发现硼离子和钙离
子对花粉的萌发影响较大 , 镁和钾的影响较小。
H3 BO3 单独应用时以 20 mg·L - 1最好 , 萌发率为
1918% ; CaCl2 单独应用时以 40 mg·L - 1最好 ,
萌发率为 1414% ; Ca (NO3 ) 2 ·4H2 O 在 100 mg
·L - 1时最好 , 萌发率为 1211%。
212　蔗糖、硼、钙 3因子正交试验对花粉发芽的
影响
在单因子试验的基础上 , 选取对百合花粉萌
发影响较大的蔗糖、H3 BO3 和 CaCl2 , 各设 5水
平 , 采用正交试验设计 , 寻找 3因子的最佳组合
(表 1)。
对表 1中数据进行方差分析 , 差异极显著的
因子依次为 : 蔗糖、H3 BO3、蔗糖 ×H3 BO3、蔗
糖 ×CaCl2 , 钙因子在正交试验中的作用并不显
著 , 而是在蔗糖和硼的主导作用下起辅助作用。
表 1　‘索蚌’百合花粉在正交试验中的发芽情况
Table 1　Germ ination rate of lily‘Sorbonne’pollen in experiments
试验号
Serial
number
蔗糖
Sucrose
( g·L - 1 )
H3BO3
(mg·L - 1 )
CaCl2
(mg·L - 1 )
萌发花粉数
Germ inating
pollen
amounts
萌发率
Germ ination
percentage
( % )
1 　0 　0 0 　0 010
2 　0 10 10 32 312
3 　0 20 20 188 1818
4 　0 30 30 212 2112
5 　0 40 40 151 1511
6 50 　0 20 42 412
7 50 10 30 201 2011
8 50 20 40 254 2514
9 50 30 0 238 2318
10 50 40 10 152 1512
11 100 　0 40 65 615
12 100 10 0 204 2014
13 100 20 10 389 3819
14 100 30 20 301 3011
15 100 40 30 157 1517
16 150 　0 10 32 312
17 150 10 20 129 1219
18 150 20 30 187 1817
19 150 30 40 86 816
20 150 40 0 99 919
21 200 　0 30 26 216
22 200 10 40 81 811
23 200 20 0 102 1012
24 200 30 10 28 218
25 200 40 20 12 112
M S 224176 252191 7195
F 721943 3 821073 3 2158
　　注 : 每处理测定的花粉数均为 1 000。α = 0101。
Note: the pollen amounts in each treatment are 1 000.
　　利用表 1的正交试验结果做进一步的平方和比较分析 , 结果表明 : 蔗糖各种浓度下的百合花粉萌
发率平方和以 100 g·L - 1最高 , 硼酸各种浓度以 20 mg·L - 1最高 , CaCl2 各种浓度以 30 mg·L - 1最
高 , 因此推论 3因子最佳组合培养液应为 : 蔗糖 100 g·L - 1 + H3 BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 30 mg·L - 1。
但该组合并未在正交试验中出现 , 表 1中的最佳组合为 13号 , 蔗糖 100 g·L - 1 + H3 BO3 20 mg·L - 1
+ CaCl2 10 mg·L - 1。为了验证正交试验的结论 , 再次利用蔗糖 100 g·L - 1 + H3 BO3 20 mg·L - 1分别
加入 CaCl2 10、20和 30 mg·L - 1的 3种培养液 , 进行切花百合 ‘索蚌 ’、‘西伯利亚 ’和 ‘伯尼尼 ’
的花粉生命力测定 , 试验结果为 : 加 CaCl2 10与 20和 30 mg·L - 1之间有显著差异 , 而 CaCl2 20与 30
mg·L - 1之间差异不显著。‘索蚌 ’、‘西伯利亚 ’和 ‘伯尼尼 ’的花粉生命力在蔗糖 100 g·L - 1 +
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
H3 BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 30 mg·L - 1中分别为 4115%、5213%和 3611% ; 在含 CaCl2 20 mg·L - 1的
培养液中 , 依次为 4117%、5119%和 3710% ; 而在含 CaCl2 10 mg·L - 1的培养液中 , 依次为 3817%、
4811%和 3218% , 明显低于前两种培养液。因此 , 蔗糖、H3BO3 和 CaCl2 最佳组合的培养液应为 : 蔗
糖 100 g·L - 1 + H3BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 20～30 mg·L - 1。用该液体培养基培养时 , 花粉管生长良
好 , 无异常现象 (图版 , 2)。高浓度蔗糖和高浓度盐会使花粉原生质失水萎缩 , 质壁分离 , 花粉不
能萌发 (图版 , 3)。
3　讨论
蔗糖在花粉萌发过程中 , 除了能够为花粉提供能源外 , 还能够起到调节渗透压的作用 , 蔗糖浓度
适宜 , 可以在一定程度上缓解花粉破裂 , 但若浓度过高 , 则造成原生质体脱水 , 抑制花粉萌发。用
0129 mol·L - 1葡萄糖或季戊四醇可以替代 100 g·L - 1蔗糖的作用〔2〕。
硼在植物体内含量很低 , 并且分布不均匀 , 以花中含量最高 , 花中又以柱头和子房为最多〔5〕,
硼与糖的结合 , 能极大提高供试百合花粉的萌发率 , 这可能是由于硼离子能与蔗糖形成络合物 , 使糖
易于通过质膜在组织中运输 , 从而促进了糖的吸收与代谢 , 加之硼能参与果胶物质的合成 , 利于花粉
管壁的建造〔6〕。本试验表明 , H3BO3 浓度以 20 mg·L - 1为百合花粉萌发的适宜浓度 , 高于 David B
D ickinson〔1, 2〕报道的 10 mg·L - 1 , 低于其他报道〔3, 4〕。
前人研究结果表明 , 花柱组织中存在着 Ca2 + 浓度梯度 , 它是指引花粉管生长的基本因素〔5〕,
Ca2 +是花粉萌发和花粉管生长的关键因子〔4〕, 前人在离体培养百合花粉时 , 应用的 Ca2 +浓度为 1～
1127 mmol·L - 1〔1～4〕。本试验结果表明 : Ca2 +单独应用于百合花粉萌发时 , 作用比较明显 , 以 CaCl2
40 mg·L - 1 (折合 Ca2 +浓度 0136 mmol·L - 1 ) 为佳 , 可使百合花粉从完全不能萌发状态到萌发率
1414% , 但高于 40 mg·L - 1的浓度 , 则表现出抑制作用。当钙与糖和硼酸共同存在时 , 钙处于附属
地位 , 并且是以 CaCl2 20～30 mg·L - 1 (折合 Ca2 +浓度 0118～0127 mmol·L - 1 ) 为佳。这同前人的
百合花粉萌发需要高浓度 Ca2 +的报道并不一致 , 其原因有待进一步探讨。
花粉培养浓度影响花粉萌发力〔4, 5〕, David B D ickison〔1, 2〕在利用液体培养基培养百合花粉时 , 培
养比例为 1 mL培养液加 215 mg花粉 , 本试验采用的为 1 mL培养液加 410 mg花粉 , 二者萌发率并无
显著差异 , 而后者更利于观测计数。
本试验还观察到 : 不同季节生长的同一品种百合花粉生命力不同 , 2004年 5月中旬利用蔗糖 100
g·L - 1 + H3 BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 10 mg·L - 1测定的索蚌、西伯利亚和伯尼尼的花粉生命力分别为
44159%、58182%和 41118% , 比 11月上旬平均高出 5%左右。同时 , 不同季节的花粉在同一条件下
培养 , 萌发时间也有很大差异 , 5月中旬培养 , 适宜的观测时间为 4 h, 11月上旬为 8 h。这可能是由
于 11月份低温和低光照引起的。
以蔗糖 100 g·L - 1 + H3BO3 20 mg·L - 1 + CaCl2 30 mg·L - 1培养液与 David B D ickison的蔗糖 100 g·
L - 1 +Ca (NO3 ) 2 ·4H2O 300 mg·L - 1 + KNO3 100 mg·L - 1 + H3BO3 10 mg·L - 1培养液进行了 ‘索蚌 ’
花粉培养比较 , 2 h时二者均无萌发现象 , 4 h时 , D ickison培养液萌发率稍高 , 但 5 h后 , 前者发芽率
较高 , 6 h后 D ickison培养液中部分花粉管先端开始卷缩破裂 (图版 , 4)。D ickison培养液原应用 pH值
为 512, 当把其 pH值也调整为 518时 , 仍有花粉管先端破裂现象发生。其原因有待进一步探讨。
参考文献 :
1　David B D ickinson. Rap id starch synthesis associated with increased resp iration in germ inating lily pollen. Plant physiol. , 1968, 43: 1
2　David B D ickinson. Influnence of borate and pentaerythritol concentration on germ ination and tube growth of L ilium longif lorum pollen. J. A2
mer. Soc. Hort. Sci. , 1978, 103 (3) : 413～416
3　Long Bao Xiong, J iro Sekiya, Noboru Shimose. Stimulation of L ilium pollen germ ination by pyrroloquinoline quinone. Agricultural and B iologi2
cal Chem istry, 1988, 52 (4) : 1065～1066
429
　5期 年玉欣等 : 测定百合花粉生命力的液体培养基研究 　
4　车代弟 , 樊金萍 , 王金刚. 东方百合萌发培养基组分的优化. 植物研究 , 2003, 23 (2) : 178～181
Che D D, Fan J P, W ang J G. Study on op tim ization of the culture medium for oriental hybrids pollen germ ination. Bulletin of Botanical Re2
search, 2003, 23 (2) : 178～181 ( in Chinese)
5　潘瑞炽. 植物生理学. 北京 : 高等教育出版社 , 2001. 31, 260
Pan R C. Plant physiology. Beijing: H igher Education Press, 2001. 31, 260 ( in Chinese)
6　加藤幸雄 , 志佐诚. 植物生殖生理学. 周永春 , 刘瑞征译. 北京 : 科学出版社 , 1987. 176～180
图版说明 : 1. 原生质体脱离花粉粒外壳和内含物外流 ; 2. 生长正常的百合花粉管 ; 3. 花粉粒的质壁分离 ; 4. 花粉管先端的卷曲和
破裂现象。
Explana tion of pla tes: 1. The p rotop lasm separated from the pollen shell and the substance inside flowed out; 2. Natural pollen tube of lily;
3. The separation of the p rotop lasm and the cell wall of pollen; 4. The curliness and fracture of the forepart of pollen tube.
“中国园艺学会第十届会员代表大会暨学术讨论会 ”
中国园艺学会第九届第 9次常务理事扩大会议讨论决定 , “中国园艺学会第十届会员代表大会暨学术讨论会 ”于
2005年 11月中旬在湖南长沙市召开。现征集近年来未公开发表的论文。
论文内容包括 : 1. 园艺作物 (果树、蔬菜、西甜瓜、观赏园艺 , 下同 ) 的种质资源、遗传育种 (含繁种技术、
生物技术育种等 )。2. 园艺作物的栽培技术及生理 (露地及设施栽培、无土栽培等 )。3. 园艺作物产品的采后处理
(贮运、保鲜、加工等 )。4. 综述类文章 (种植业结构调整、种子业、营销等 )。论文请参照 《园艺学报 》格式要求 ,
字数 (含图表 ) 不超过 5 000字。通过专家评审的论文将在会前编印内部论文集 , 供会议交流。会议期间评选优秀论
文 , 并颁发优秀论文证书。部分论文经审查合格由 《园艺学报 》发表。
论文通过电子邮件 ( yuanyixh@2631net) 发送到中国园艺学会办公室 , 并寄文字稿 1份 , 截止日期 2005年 9月 30
日。联系人 : 张彦 ; 电话、传真 : 010 - 68919528; 地址 : 北京市中关村南大街 12号中国园艺学会办公室 (100081)。
中国园艺学会
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