全 文 ：　 Ｇｕｉｈａｉａ　 Ａｐｒ. ２０１６ꎬ ３６(４):４７９－４８５
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ＤＯＩ: １０.１１９３１ / ｇｕｉｈａｉａ.ｇｘｚｗ２０１４０９０２９
方志荣ꎬ王胜华ꎬ 陈放ꎬ等. 响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究[Ｊ]. 广西植物ꎬ ２０１６ꎬ ３６(４):４７９－４８５
ＦＡＮＧ ＺＲꎬＷＡＮＧ ＳＨꎬＣＨＥＮ Ｆꎬｅｔ ａｌ. Ｏｐｔｉｍａｌ ｍｅｄｉｕｍ ｆｏｒ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｕｓｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ[Ｊ]. Ｇｕｉｈａｉａꎬ
２０１６ꎬ ３６(４):４７９－４８５
响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究
方志荣１ꎬ２ꎬ３ꎬ 王胜华１ꎬ 陈　 放１∗ꎬ 刘　 庆２
( １. 四川大学 生命科学学院ꎬ 成都 ６１００６４ꎻ ２. 中国科学院成都生物研究所ꎬ
成都 ６１００４１ꎻ ３. 西昌学院 动物科学学院ꎬ 西昌 ６１５０００ )
摘　 要: 麻疯树因其种子含油率较高ꎬ种子油提炼的生物柴油可部分替代汽油ꎬ而成为一种极具潜能的能源
作物ꎬ但由于产量低ꎬ麻疯树在热带、亚热带的发展受到极大限制ꎮ 杂交育种是提高产量的重要手段ꎬ杂交亲
本花粉生活力的高低直接影响到育种的成效ꎮ 因此ꎬ寻求麻疯树离体花粉萌发的最适培养基配方ꎬ探明花粉
萌发培养基中各主要培养基成分间的交互作用对生产上麻疯树杂交结实率和种子产量的提高具有重要意义ꎮ
该研究以麻疯树开花初期雄花上花药刚散粉时的成熟花粉粒为材料ꎬ采用 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ设计(Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅ￣
ｓｉｇｎꎬ ＢＢＤ)的响应面法ꎬ对麻疯树花粉离体萌发培养基中各主要培养基成分的浓度配比及各主要培养基成分
的交互作用进行了研究ꎮ 以花粉萌发率为响应指标ꎬ建立了 ４种营养成分(蔗糖、硼酸、硝酸钙、硝酸钾)与花
粉萌发率的响应面模型ꎬ并对各主要培养基成分的浓度配比进行了优化ꎮ 通过 Ｒ软件进行响应面分析的结果
表明: ４因素对花粉萌发率的影响顺序为蔗糖>硼酸>硝酸钙>硝酸钾ꎻ蔗糖与硼酸、蔗糖与硝酸钙、蔗糖与硝
酸钾之间的交互作用显著ꎮ 响应面建模优化后的最佳培养基为 １３.７７％蔗糖＋３２.１４ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硼酸＋２２.２１ ｍｇ􀅰
Ｌ￣１硝酸钙＋１９.９５ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硝酸钾＋２００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硫酸镁ꎬ在此条件下的理论萌发率为 ９９.７３％ꎮ 采用此培养基成
分配比得到麻疯树花粉离体试验萌发率为 ９８.９７％ꎬ与理论响应值相吻合ꎬ同时也表明利用 ＢＢＤ设计的响应面
模型进行麻疯树花粉离体萌发培养条件优化方法的有效性ꎮ
关键词: 麻疯树ꎬ Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ设计ꎬ 响应面法ꎬ 花粉活力ꎬ 离体花粉萌发ꎬ 传粉生态学
中图分类号: Ｑ８１３.１＋３　 　 文献标识码: Ａ　 　 文章编号: １０００￣３１４２(２０１６)０４￣０４７９￣０７
Ｏｐｔｉｍａｌ ｍｅｄｉｕｍ ｆｏｒ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｊａｔｒｏｐｈａ
ｃｕｒｃａｓ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｕｓｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
ＦＡＮＧ Ｚｈｉ￣Ｒｏｎｇ１ꎬ２ꎬ３ꎬ ＷＡＮＧ Ｓｈｅｎｇ￣Ｈｕａ１ꎬ ＣＨＥＮ Ｆａｎｇ１∗ꎬ ＬＩＵ Ｑｉｎｇ２
( １. Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６４ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｘｉｃｈａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅꎬ Ｘｉｃｈａｎｇ ６１５０１３ꎬ Ｃｈｉｎａ )
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ ｉｓ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｎｅｒｇｙ ｃｒｏｐｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｏｉｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ
ｓｅｅｄ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｉｎｅｄ ｉｎｔｏ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ. Ｊ. ｃｕｒｃａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｔｒｏｐｉｃｓ ａｎｄ ｓｕｂ￣
ｔｒｏｐｉｃｓ ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ. Ｄｕｅ ｔｏ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎬ Ｊ. ｃｕｒｃａｓ ｗａｓ ａ ｗｉｌｄ ｏｒ ｓｅｍｉ￣ｗｉｌｄ ｔｒｅｅ ｆｏｒ
ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ. Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅ ｆｏｒ ｆｒｕｉｔ￣ｓｅｔ ａｎｄ ｓｅｅｄ￣ｓｅｔ ｏｆ Ｊ. ｃｕｒｃａｓ. Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ
ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ Ｂ￣Ｋ ｍｅｄｉｕｍ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｏｌｌｅｎ ｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｆｏｒ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｉｎａｃｔｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｓｅｅｄ ｓｅｔ ａｎｄ ｓｅｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ. Ｇａｔｈｅｒｅｄ ｍａｔｕｒｅ
收稿日期: ２０１４￣１１￣１５　 　 修回日期: ２０１５￣０３￣３１
基金项目: 国家科技支撑计划项目(２０１１ＢＡＤ２２Ｂ０８)ꎻ四川省科技计划项目(２０１１ＨＨ０００６)[Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒ ＆ Ｄ Ｐｒｏｇｒａｍ
ｏｆ Ｃｈｉｎａ(２０１１ＢＡＤ２２Ｂ０８)ꎻ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｌａｎ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ(２０１１ＢＡＤ２２Ｂ０８)]ꎮ
作者简介: 方志荣(１９８１￣)ꎬ女ꎬ四川冕宁人ꎬ在读博士ꎬ研究方向为植物生理学ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)１７２５８０１１０＠ ｑｑ.ｃｏｍꎮ
∗通讯作者: 陈放ꎬ博士ꎬ教授ꎬ研究方向为植物学ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｃｆａｎｇ＠ ２６３.ｎｅｔꎮ
ｐｏｌｌｅｎ ｇｒａｉｎｓ ｗｈｅｎ ｐｅｔａｌｓ ｏｐｅｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｈｅｒ ｊｕｓｔ ｂｅｇａｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐｏｌｌｅｎ ｉｎ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ ｔｉｍｅ ｔｏ ｄｏ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉ￣
ｎａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ. Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ (ＲＳＭ) ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｂｏｘ￣Ｂｅ￣
ｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ (ＢＢＤ) . Ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｃｈｏｓｅｎ ｗｅｒｅ ｓｕｃｒｏｓｅꎬ Ｈ３ＢＯ３ꎬ Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰４Ｈ２Ｏ ａｎｄ ＫＮＯ３ . Ａ ｔｏｔａｌ ｎｕｍ￣
ｂｅｒ ｏｆ ３０ ｒｕｎｓ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ. Ｗｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｉｎｇｒｅ￣
ｄｉｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｂｙ Ｒ ３.０ ｓｏｆｔｗａｒｅ. Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ４ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ:
ｓｕｃｒｏｓｅ > Ｈ３ＢＯ３>Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰４Ｈ２Ｏ>ＫＮＯ３ . Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｕｃｒｏｓｅ
ａｎｄ Ｈ３ＢＯ３ꎬ ｓｕｃｒｏｓｅ ａｎｄ Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰４Ｈ２Ｏꎬ ｓｕｃｒｏｓｅ ａｎｄ ＫＮＯ３ . Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｗｈｉｃｈ ｓｕｐ￣
ｐｏｒｔｅｄ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｔｕｂｅｓ ｗａｓ １３.７７％ ｓｕｃｒｏｓｅ ＋ ３２.１４ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ Ｈ３ＢＯ３＋ ２２.２１ ｍｇ􀅰
Ｌ￣１ Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰４Ｈ２Ｏ ＋ １９.９５ ｍｇ􀅰Ｌ
￣１ ＫＮＯ３＋ ２００ ｍｇ􀅰Ｌ
￣１ Ｍｇ(ＳＯ４) ２􀅰４Ｈ２Ｏ. Ｕｎｄｅｒ ｔｈｉｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ａｃｈｉｅｖｅｄ ９９.７３％. Ｔｈｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｒａｔｉｏꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ９８. ９７％ꎬ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
ｍａｔｃｈｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｌｕｅ ｗｅｌｌ. Ｉｔ ｃａｎ ａｌｓｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＢＤ￣ｂａｓｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｏｐｔｉｍａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｆｏｒ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓꎬ Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎꎬ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙꎬ ｐｏｌｌｅｎ ｖｉａｂｉｌｉｔｙꎬ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉ￣
ｎａｔｉｏｎꎬ ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎ ｅｃｏｌｏｇｙ
　 　 麻疯树(Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ)别名羔桐、臭油桐、黄
肿树、小桐子、假白榄、假花生ꎬ为大戟科( Ｅｕｐｈｏｒｂｉ￣
ａｃｅａｅ)麻疯树属( Ｊａｔｒｏｐｈａ)植物ꎬ多年生落叶灌木
或小乔木ꎮ 麻疯树的种子含油率为 ６０％ ~ ７０％ꎬ种
子油可以提炼高级生物柴油ꎬ所提炼的生物柴油可
部分替代汽油ꎬ是一种极具潜能的能源作物(Ｂｅｃｋｅｒ
＆ Ｍａｋｋａｒꎬ ２００８)ꎮ 它具有很强的抗旱、耐贫瘠、生
长速度快的特性ꎬ在我国热带、亚热带有较大面积的
种植和野生分布ꎬ主要生长在云南、四川、广西、海南
(林娟等ꎬ２００４)ꎮ 然而由于产量低等原因ꎬ现存的
麻疯树处于野生或半野生状态ꎬ麻疯树的发展遇到
了瓶颈(Ｂｅｃｋｅｒ ＆ Ｍａｋｋａｒꎬ ２００８)ꎮ 而杂交育种是提
高产量的重要手段ꎬ杂交亲本花粉生活力的高低直
接影响到育种的成效ꎮ 花粉离体萌发是测定花粉活
力的有效方法之一ꎬ而探索麻疯树花粉离体萌发的
最佳条件ꎬ可为花粉活力测定提供有效方法ꎬ也可为
促进杂交结实、制定提高麻疯树产量措施提供理论
依据ꎮ Ｂ￣Ｋ试液(Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ ꎬ１９６３)被广泛
用于花粉的离体培养ꎬ但这一培养基成分并不完全
适合麻疯树离体花粉的培养ꎮ 不同学者对这一培养
基进行了优化ꎬ优化后的效果并不十分理想(Ｌｉ ｅｔ
ａｌꎬ ２０１０ꎻ Ａｂｄｅｌｇａｄｉｒ ｅｔ ａｌꎬ ２０１２ꎻ刘波洋等ꎬ２０１３)ꎮ
因此ꎬ优化培养基成分中蔗糖、硼酸、硝酸钙、硝酸钾
等的浓度配比ꎬ对提高麻疯树离体花粉的萌发率具
有重要意义ꎮ
Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ 试验设计 ( Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎꎬ
ＢＢＤ) 是一种三水平的部分因子设计为响应面法
(Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙꎬ ＲＳＭ)的一种ꎻ其最
大的优点是能将多个变量与响应值建立二次多项回
归分析模型ꎬ并对模型进行分析ꎬ最终优化该响应值
(Ａｎｎａｄｕｒａｉꎬ ２０００)ꎮ 李淑娟等(２００９)利用响应面
法优化了白蜡属花粉离体萌发培养基ꎬ通过响应面
试验与正交试验的结果比较ꎬ证实利用 ＢＢＤ 响应面
模型是一种行之有效的优化花粉离体萌发培养基的
方法ꎮ 该方法除了能得到花粉离体培养基各营养元
素的极值浓度外ꎬ还能确定各因素间的交互作用ꎮ
本研究以 Ｂ￣Ｋ试液(Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋꎬ１９６３)为基
础培养基ꎬ对影响离体花粉萌发的不同成分进行单
因素试验ꎬ试验结果通过 ＳＰＳＳ 软件比较各因素不
同浓度下花粉萌发率和花粉管长度ꎬ进而筛选出影
响麻疯树花粉离体萌发的主要因素ꎮ 采用 Ｂｏｘ￣Ｂｅ￣
ｈｎｋｅｎ试验设计ꎬ不同培养基成分作为自变量ꎬ以花
粉萌发率为响应值将试验结果进行响应面分析和培
养基配方的优化ꎻ旨在寻求麻疯树花粉萌发的最适
培养基配方ꎬ以期探明花粉萌发培养基中各主要培
养基成分的最佳浓度及各主要培养基成分间的交互
作用ꎻ提高杂交结实率ꎬ为确定麻疯树科学管理措施
提供一定理论依据ꎻ为其它试验中各参数的优化提
供参考ꎮ
１　 材料与方法
１.１ 材料
于西昌市黄水乡洼垴村(海拔为 １ ４７３ ｍꎻ ２７°
３２′５１″ Ｎꎬ １０２°１１′４４″ Ｅ)采集带有处于开花初期的
麻疯树花苞的枝条(王洁等ꎬ２０１３)ꎬ置于有冰袋的
０８４ 广　 西　 植　 物　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ３６卷
冰盒中ꎬ带回实验室ꎮ 在室温下水培ꎬ收集刚开裂花
药中的成熟花粉粒用于离体花粉的萌发试验(权秋
梅等ꎬ２００７)ꎮ
１.２ 方法
１.２.１ 试验设计　 单因素试验作以下设置ꎬ其余因子
均取 Ｂ￣Ｋ 试液中的最适值( Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ ꎬ
１９６３)ꎮ 蔗糖浓度梯度分别为 ０、５％、１０％、１５％、
２０％、３０％ꎻ硼酸(Ｈ３ＢＯ３)浓度梯度分别为 ０、５、１０、２０、
３０、４０、５０、１００、１５０ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ꎬ硝酸钙[(Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰
４Ｈ２Ｏ[浓度梯度分别为 ０、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、
２００、３００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ꎻ硫酸镁(ＭｇＳＯ４􀅰７Ｈ２Ｏ)浓度梯度
分别为 ０、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ꎻ
硝酸钾(ＫＮＯ３)浓度梯度分别为 ０、５、１０、２０、３０、４０、
５０、１００、１５０ ｍｇ / Ｌꎬ记录各处理条件下离体花粉的萌
发率和花粉管长度ꎮ 用 ＳＰＳＳ１９.０ 软件进行多重比
较分析后确定在 ｐＨ 值为 ５.５、黑暗培养温度为 ２５
℃的条件下ꎬ蔗糖、硼酸、硝酸钙、硝酸钾 ４因素为影
响麻疯树花粉萌发率的主要因素ꎮ 自变量蔗糖
(Ｘ１)、硼酸(Ｘ２)、硝酸钙(Ｘ３)、硝酸钾(Ｘ４)的试验
水平以－１、１ 进行编码ꎬ采用 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ 方法进行
设计ꎬ共 ３０ 个试验点ꎮ 试验因素、水平编码如表 １
所示ꎬＢｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计方案与结果见表 ２ꎮ
表 １　 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计分析因素与水平编码
Ｔａｂｌｅ １　 Ｄｅｓｉｇｎ ｆａｃｔｏｒｓꎬ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ
ｌｅｖｅｌｓ ａｎｄ ｃｏｄｅｓ ｆｏｒ Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ
因子
Ｆａｃｔｏｒ
代码
Ｃｏｄｅ
水平 Ｌｅｖｅｌ
－１ ０ １
蔗糖 (％)
Ｓｕｃｒｏｓｅ
Ｘ１ １０ １５ ２０
硼酸 (ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
Ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ
Ｘ２ ２０ ３０ ４０
硝酸钙 (ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
Ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ
Ｘ３ １０ ２０ ３０
硝酸钾 (ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ
Ｘ４ １０ ２０ ３０
１.２.２ 试验方法　 用液体培养法培养花粉ꎬ液体培养
基中 ＭｇＳＯ４􀅰７Ｈ２Ｏ 的浓度参照 ＢＫ 试液[１０％ 蔗
糖ꎬ１００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ Ｈ３ ＢＯ３ꎬ３００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ Ｃａ(ＮＯ３) ２􀅰
４Ｈ２Ｏꎬ２００ ｍｇ􀅰 Ｌ￣１ ＭｇＳＯ４ 􀅰７Ｈ２ Ｏꎬ １００ ｍｇ􀅰 Ｌ￣１
ＫＮＯ３](Ｂｒｅｗｂａｋｅｒ ＆ Ｋｗａｃｋ ꎬ１９６３)ꎬ其余成分及浓
度见表 ２ꎬ并在液体培养基中加入 ２％的琼脂粉ꎮ 用
玻璃棒蘸取少量预热的培养基ꎬ将其滴在盖玻片上ꎬ
约 １ ｃｍ２ꎬ要求培养基均匀而平坦地分布在盖玻片
上ꎬ 将少量花粉粒均匀地撒在培养基上ꎮ 在凹形载
表 ２　 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ试验方案与结果 (Ｎ＝ ３)
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｎｓ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ
执行
顺序
Ｒｕｎ
ｏｒｄｅｒ
区组
Ｂｌｏｃｋ
蔗糖
Ｓｕｃｒｏｓｅ
Ｘ１
(％)
硼酸
Ｂｏｒｉｃ
ａｃｉｄ
Ｘ２
(ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
硝酸钙
Ｃａｌｃｉｕｍ
ｎｉｔｒａｔｅ
Ｘ３
(ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
硝酸钾
Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ｎｉｔｒａｔｅ
Ｘ４
(ｍｇ􀅰Ｌ￣１)
花粉
萌发率
Ｐｏｌｌｅｎ
ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
Ｙ
(％)
１ １ １５ ３０ ２０ ２０ ９５.５
２ １ ２０ ４０ ２０ ２０ ４４.６
３ １ １５ ３０ ３０ ３０ ８４.８
４ １ １５ ３０ ２０ ２０ ９６.５
５ １ １０ ２０ ２０ ２０ ４７.４
６ １ １５ ３０ １０ １０ ８０.７
７ １ ２０ ２０ ２０ ２０ ３１
８ １ １０ ４０ ２０ ２０ ７０.７
９ １ １５ ３０ １０ ３０ ７２.３
１０ １ １５ ３０ ３０ １０ ８５.１
１１ ２ １５ ３０ ２０ ２０ ９７.６
１２ ２ １５ ３０ ２０ ２０ ９５.５
１３ ２ ２０ ３０ ２０ ３０ ５３.６
１４ ２ １５ ２０ ３０ ２０ ５７.１
１５ ２ １５ ４０ １０ ２０ ６９.９
１６ ２ ２０ ３０ ２０ １０ ５６.５
１７ ２ １５ ４０ ３０ ２０ ７９.４
１８ ２ １０ ３０ ２０ １０ ７１.１
１９ ２ １０ ３０ ２０ ３０ ７２.１
２０ ２ １５ ２０ １０ ２０ ５０
２１ ３ １５ ２０ ２０ １０ ６３.６
２２ ３ １５ ２０ ２０ ３０ ６０.６
２３ ３ １０ ３０ １０ ２０ ６５.７
２４ ３ １５ ４０ ２０ ３０ ７７.５
２５ ３ １５ ４０ ２０ １０ ７４.３
２６ ３ ２０ ３０ １０ ２０ ４９.７
２７ ３ １０ ３０ ３０ ２０ ７７.３
２８ ３ １５ ３０ ２０ ２０ ９７.５
２９ ３ ２０ ３０ ３０ ２０ ５１.９
３０ ３ １５ ３０ ２０ ２０ ９８.３
玻片中央滴一滴纯水ꎬ滴管吸取少量培养基加在凹
孔边缘使成一圈ꎬ将盖玻片盖在凹孔上(有花粉粒
的一面朝下)ꎬ让凹孔边缘的培养基把盖玻片固定、
密封(秦家顺ꎬ１９９４)ꎮ 将制作好的载玻片放入预先
１８４４期　 　 　 　 　 　 　 方志荣等: 响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究
放有湿润滤纸的有盖培养皿中ꎬ于 ２５ ℃生化培养箱
中黑暗培养 １ ｈ(花粉萌发率和花粉管长度达到最
大的最短时间ꎬ此后萌发率和花粉管长度不再增
加)ꎬ保持培养皿滤纸湿润ꎮ 取出载玻片置于显微
镜下观察ꎬ每块载玻片观察 ６个以上的视野ꎬ以花粉
管长度大于或等于花粉直径为花粉萌发的标准ꎬ统
计每个视野萌发花粉粒数和花粉粒总数ꎮ 花粉萌发
率的计算:花粉萌发率(％)＝萌发花粉粒数 /花粉总
粒数×１００％ꎮ 每处理 ３ 次重复ꎬ求其平均值作为后
面响应面分析和培养基优化的依据ꎮ
１.２.３ 建模、优化和验证　 采用 Ｒ软件中的 ｌｍ函数
对表 ２的结果进行二次多项回归拟合和方差分析ꎮ
利用 ＲＳＭ 函数进行响应面的分析和作图ꎮ 用 ｃａ￣
ｎｏｎｉｃａｌ.ｐａｔｈ函数对响应面模型进行优化可得到最
佳的离体萌发培养基配方ꎮ 采用此培养基配方进行
麻疯树离体萌发试验ꎬ得到的结果与响应面法优化
所得的理论值进行比较以验证配方的可行性ꎮ
２　 结果与分析
２.１ 模型的建立与分析
基于 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ试验设计及结果见表 ２ꎮ 应
用 ｌｍ 函数ꎬ将表 ２ 的试验数据用 Ｒ 软件进行二次
多项回归拟合ꎬ分析结果见表 ３ꎮ
回归分析结果表明ꎬ回归方程的检验统计量 Ｆ
估计值为 １２８.３ꎬ对应的 Ｐ 值为 ５.３１７×１０￣１３ꎬ说明该
回归方程是显著的ꎮ 可决系数 Ｒ２ ＝ ０.９９１７ꎬ修正系
数的可决系数为 Ｒ２ａｄｊ ＝ ０.９８４ꎬ说明方程的拟合效果
较好ꎮ 由表 ３的 Ｐｒ(> ｜ ｔ ｜ )可知ꎬ在显著性水平上常
数项(Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ)、一次项 Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３ꎬ二次项 Ｘ１ ２、Ｘ２ ２、
Ｘ３ ２、Ｘ４ ２表现为差异极显著ꎬ交互项 Ｘ１Ｘ２表现为高度
显著ꎬ一次项 Ｘ４表现为差异显著ꎬ交互项 Ｘ１Ｘ３、Ｘ１Ｘ４
表现为差异显著ꎬ交互项 Ｘ２Ｘ３、Ｘ２Ｘ４、Ｘ３Ｘ４表现为差
异不显著ꎮ 因此应去掉交互项 Ｘ２Ｘ３、Ｘ２Ｘ４、Ｘ３Ｘ４以
优化回归模型ꎮ 去掉 Ｘ２Ｘ３、Ｘ２Ｘ４、Ｘ３Ｘ４交互项后ꎬ回
归方程的检验统计量 Ｆ的估计值为 １５２.５ꎬ对应的 ｐ
值为 １.９９×１０￣１５ꎬ可见去掉交互项 Ｘ２Ｘ３、Ｘ２Ｘ４、Ｘ３Ｘ４
后ꎬ新方程获得了更好的拟合效果ꎮ 最后所得的回
归方程:
Ｙ＝ ９６.８２－１３.０９Ｘ１＋８.３２Ｘ２＋３.６９Ｘ３－１.７Ｘ４－４.１５
Ｘ１Ｘ２ － ３. １０ Ｘ１ Ｘ３ － ３. ４８ Ｘ１ Ｘ４ － ２９. ７５Ｘ２２ － ２２. ０６Ｘ２２ －
１０.３３Ｘ２３－５.９２Ｘ２４ꎮ 该回归方程用于萌发率的理论预
测ꎮ 同时ꎬ从表 ３可以看出ꎬ各因素对萌发率的影响
表 ３　 二次多项回归模型的方差分析
Ｔａｂｌｅ ３　 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｆｏｒ ｑｕａｄｒａｔｉｃ
ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
项目
Ｉｔｅｍ
估计值
Ｅｓｔｉｍａｔｅ
标准差
Ｓｔａｎｄａｒｄ ｅｒｒｏｒ
ｔ值
ｔ ｖａｌｕｅ
Ｐｒ
>｜ ｔ ｜
截距
Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ
９６.８１６７ １.０４０７ ９３.０２８ <２ｅ￣１６∗∗∗
Ｘ１ －１３.０９１７ ０.７３５９ －１７.７９０ １.７１ｅ￣１１∗∗∗
Ｘ２ ８.３１６７ ０.７３５９ １１.３０１ ９.７７ｅ￣０９∗∗∗
Ｘ３ ３.６９１７ ０.７３５９ ５.０１７ ０.０００１５３∗∗∗
Ｘ４ －１.７０００ ０.７３５９ －２.３１０ ０.０３５５２４∗
Ｉ(Ｘ１
２) －２９.７５４２ ０.９７３５ －３０.５６４ ６.３１ｅ￣１５∗∗∗
Ｉ(Ｘ２
２) －２２.０６６７ ０.９７３５ －２２.６６７ ５.１１ｅ￣１３∗∗∗
Ｉ(Ｘ３
２) －１０.３２９２ ０.９７３５ －１０.６１０ ２.２８ｅ￣０８∗∗∗
Ｉ(Ｘ４
２) －５.９１６７ ０.９７３５ －６.０７８ ２.１２ｅ￣０５∗∗∗
Ｘ１Ｘ２ －４.１５００ １.２７４６ －３.２５６ ０.００５３１９∗∗
Ｘ１Ｘ３ －３.１０００ １.２７４６ －２.４３２ ０.０２８００８∗
Ｘ１Ｘ４ －３.４７５０ １.２７４６ －２.７２６ ０.０１５６１２∗
Ｘ２Ｘ３ ０.６０００ １.２７４６ ０.４７１ ０.６４４６０７
Ｘ２Ｘ４ １.５５００ １.２７４６ １.２１６ ０.２４２７５７
Ｘ３Ｘ４ ２.０２５０ １.２７４６ １.５８９ ０.１３２９７７
残差标准误差: ２.５４９
Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｅｒｒｏｒ: ２.５４９
可决系数 Ｒ２ ＝０.９９１７ꎻ修正的可决系数 Ｒ２ａｄｊ ＝０.９８４
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒ２ ＝０.９９１７ꎻ Ａｄｊｕｓｔｅｄ Ｒ２ａｄｊ ＝０.９８４
Ｆ值: １２８.３ꎻ Ｐ值: ５.３１７×１０￣１３
Ｆ￣ｖａｌｕｅ: １２８.３ꎻ Ｐ￣ｖａｌｕｅ: ５.３１７×１０￣１３
　 注: ∗∗∗表示差异显著性水平(Ｐ<０.００１)ꎬ∗∗表示差异显著性水平(０.００１≤Ｐ<
０.０１)ꎬ∗表示差异显著性水平(０.０１≤Ｐ<０.０５)ꎮ
　 Ｎｏｔｅ:∗∗∗ ｍｅａｎｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｔ Ｐ<０.００１ꎬ∗∗ ｍｅａｎｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒ￣
ｅｎｃｅｓ ａｔ ０.００１≤Ｐ<０.０１ꎬ ∗ ｍｅａｎｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｔ ０.０１≤Ｐ<０.０５.
的顺序为蔗糖(Ｘ１)>硼酸(Ｘ２)>>硝酸钙(Ｘ３)>硝酸
钾(Ｘ４)ꎮ
２.２ 花粉萌发影响因素交互作用分析
利用 ＲＳＭ 函数ꎬ将上述结果用 Ｒ 软件进行分
析ꎬ并绘制响应面图ꎬ以直观的反应在固定两个因素
的情况下ꎬ另两个因素对麻疯树花粉萌发率的影响ꎮ
结果见图 １ꎮ 由图 １、图 ２ 和图 ３ 可知ꎬ当蔗糖浓度
在 １０％~２０％时ꎬ麻疯树花粉的萌发率随蔗糖浓度
的增加均表现为低－高－低的变化趋势ꎬ而且这种趋
势不随硼酸、硝酸钙和硝酸钾浓度的变化而改变ꎬ可
见 ４个因素中蔗糖对花粉萌发的作用最显著ꎮ 另一
方面ꎬ蔗糖与硼酸、蔗糖与硝酸钙、蔗糖与硝酸钾浓
度都高或都低时ꎬ花粉萌发率较低ꎻ但是二者处于中
间浓度时却表现出较高萌发率ꎮ 这表明蔗糖与硼
２８４ 广　 西　 植　 物　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ３６卷
酸、蔗糖与硝酸钙、蔗糖与硝酸钾之间都存在明显的
交互作用ꎬ表现为互补效应ꎮ 由图 ４、图 ５ 可知ꎬ当
蔗糖浓度一定时ꎬ麻疯树离体花粉萌发率随硼酸浓
度的增加而增加ꎬ但是硼酸与硝酸钙、硼酸与硝酸钾
的交互作用不明显ꎬ具体表现为ꎬ当二者浓度达到最
大时ꎬ萌发率不会显著下降ꎮ 这进一步说明硼酸也
是决定麻疯树离体花粉萌发率的另一种主要因素ꎮ
由图 ６可知ꎬ当蔗糖和硼酸浓度一定时ꎬ硝酸钙与硝
酸钾的交互作用不明显ꎬ具体表现在二者浓度都高
或都低时萌发率不会显著下降ꎮ
图 １　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面　 Ｘ１ . 蔗糖浓度(％)ꎻ
Ｘ２ . 硼酸浓度(ｍｇ􀅰Ｌ
￣１)ꎻ Ｙ. 花粉萌发率(％)ꎮ 下同ꎮ
Ｆｉｇ. １　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)　
Ｘ１ . Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｃｒｏｓｅ(％)ꎻ Ｘ２ . Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｒｉｃ ａｃｉｄ (ｍｇ􀅰
Ｌ￣１)ꎻ Ｙ. Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ(％). Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ.
２.３ 反应条件的优化与模型验证
用 ｃａｎｏｎｉｃａｌ.ｐａｔｈ 函数对上述响应面模型进行
优化ꎬ得到萌发率最高时的培养基组合为蔗糖
１３.７７％＋硼酸 ３２.１４ ｍｇ􀅰Ｌ￣１＋硝酸钙 ２２.２１ ｍｇ􀅰Ｌ￣１＋
硝酸钾 １９.９５ ｍｇ􀅰Ｌ￣１＋硫酸镁 ２００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１ꎬ在此条
件下的理论萌发率为 ９９.７３％ꎮ 用此培养基配方进
行离体花粉培养ꎬ重复 ３次ꎬ实际测得的 ３次萌发率
为 ９９.３％ꎬ９８.７％ꎬ９８.９％ꎬ平均萌发率为 ９８.９７％ꎬ试
验萌发率与理论萌发率的相对误差 ＲＳＤ％ 为
０.７６％ꎬ验证了应用 Ｂｏｘ￣Ｂｅｎｈｎｋｅｎ 响应面设计优化
花粉离体萌发培养基的方法是可行的ꎮ
３　 讨论与结论
采用优化后的离体花粉培养基获得高的萌发率
图 ２　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面　
Ｘ３ . 硝酸钙浓度(ｍｇ􀅰Ｌ
￣１)ꎮ 下同ꎮ
Ｆｉｇ. ２　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)　
Ｘ３ . Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ (ｍｇ􀅰Ｌ
￣１). Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ.
图 ３　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面　
Ｘ４ . 硝酸钾浓度(ｍｇ􀅰Ｌ
￣１)ꎮ 下同ꎮ
Ｆｉｇ. ３　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)　 Ｘ４ . Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ (ｍｇ􀅰Ｌ￣１). Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ.
的前提条件是获得高生活力的花粉ꎮ 通过 Ｉ２￣ＫＩ 检
测法(孙爱芹等ꎬ２０１０)检测不同发育时期花粉的活
力ꎬ结果表明花药刚散粉时的花粉活力最高ꎬ接近
１００％ꎮ 这一结果与李昆等(２００７)证实麻疯树雄花
的花药刚散粉时花粉活力最高为 ５４.３５％存在显著
差异ꎬ这可能与麻疯树的品种有关ꎮ 这种花粉萌发
率的差异在不同的梨品种中间(杨磊ꎬ２００９ꎻ赵纪
伟ꎬ２０１２)和新疆野苹果不同的单株之间也表现出
来ꎮ 西昌市黄水乡处于野生状态的麻疯树较高的离
３８４４期　 　 　 　 　 　 　 方志荣等: 响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究
图 ４　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面　
Ｆｉｇ. ４　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)　
图 ５　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面
Ｆｉｇ. ５　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)
体花粉萌发率使其可能成为麻疯树杂交育种的优良
父本ꎬ今后可开展相关的试验研究ꎮ
优化后的二次多项回归模型及响应面模型ꎬ不
仅能显示单因素作用的大小ꎬ而且能显示各因素的
交互作用ꎮ 本研究得出各因素对麻疯树离体花粉萌
发率影响的顺序为蔗糖>硼酸>>硝酸钙>硝酸钾ꎬ而
且蔗糖与硼酸、硝酸钙、硝酸钾均表现出显著的交互
作用ꎮ 蔗糖和硼酸是决定麻疯树离体花粉萌发的两
种主导因素(权秋梅等ꎬ２００７)ꎬ硝酸钙和硝酸钾主
要是在蔗糖和硼酸的作用下起辅助作用ꎬ而这种辅
助作用是花粉管生长所必须的ꎮ 蔗糖作为一种重要
的碳水化合物ꎬ参与花粉渗透压的平衡ꎬ对花粉的离
图 ６　 Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２) 的响应面　
Ｆｉｇ. ６　 Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｙ＝ ｆ(ｘ１ꎬｘ２)
体萌发起主导作用ꎬ它一方面可以参与花粉管渗透
压的平衡ꎬ另一方面作为花粉代谢的底物ꎬ为花粉萌
发和花粉管生长提供营养物质 ( Ｊｏｈｒｉ ＆ Ｖａｓｉｌꎬ
１９６１)ꎮ 本研究中ꎬ当花粉萌发率在蔗糖浓度大于
１５％时显著下降ꎬ这可能是因为高的渗透压导致麻
疯树花粉细胞发生质壁分离(Ｊｏｈｒｉ ＆ Ｖａｓｉｌꎬ１９６１)ꎬ
从而抑制花粉萌发和生长ꎮ １０％ ~ １５％的蔗糖能维
持花粉渗透压的平衡ꎬ使花粉保持较高的活力ꎬ保证
萌发过程的顺利进行(Ｊｏｈｒｉ ＆ Ｖａｓｉｌꎬ１９６１)ꎮ 硼可以
直接参与果胶酶的合成ꎬ因此间接地参与了花粉管
细胞膜的合成(杨晓冬ꎬ１９９９)ꎮ 本研究表明ꎬ硼酸
浓度在 ２０~３５ ｍｇ / Ｌ时促进花粉萌发ꎬ超过 ３５ ｍｇ / Ｌ
反而会抑制花粉萌发ꎮ 本研究还表明硝酸钙和硝酸
钾对麻疯树花粉离体萌发有显著作用ꎮ 一定浓度的
Ｃａ２＋、Ｋ＋促进花粉萌发效应已在拟南芥、南非醉茄等
中得到证实(Ｆａｎ ｅｔ ａｌꎬ２００１ꎻ Ｒａｍａｎｊａｎ ＆ Ｓｕｂｒａｔａꎬ
２０１３)ꎮ 此外ꎬ响应面分析结果表明蔗糖与硼酸、蔗
糖与硝酸钙、蔗糖与硝酸钾的交互作用对萌发率也
有显著影响ꎬ这种交互作用在杨花粉萌发试验中得
到体现(杜克兵等ꎬ２００７)ꎮ 这可能是蔗糖与硼酸形
成的蔗糖－硼酸络合物复合物ꎬ钙离子、钾离子与蔗
糖形成离子络合物比蔗糖能更好的吸收、运输和代
谢(Ｇａｕｃｈ ＆ Ｄｕｇｇｅｒꎬ１９５３)ꎮ
响应面模型进行优化后得到萌发率最高时的培
养基各营养成分的比例为 １３.７７％蔗糖＋３２.１４ ｍｇ􀅰
Ｌ￣１硼酸＋２２.２１ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硝酸钙＋１９.９５ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硝酸
钾＋２００ ｍｇ􀅰Ｌ￣１硫酸镁ꎬ采用此培养基得到的花粉
４８４ 广　 西　 植　 物　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ３６卷
实际萌发率与理论响应值相吻合ꎬ同时也表明利用
ＢＢＤ设计的响应面模型进行麻疯树花粉离体萌发
培养条件优化方法的有效性ꎮ
本研究通过 Ｂｏｘ￣Ｂｅｈｎｋｅｎ设计的响应面法得到
了花粉离体萌发的最佳培养基组合ꎬ然而盛花期每
朵雄花产生的花粉粒减少ꎬ活性花粉数降低ꎻ一天中
不同时间麻疯树花粉萌发率存在差异 (刘波洋ꎬ
２０１３)ꎮ 本研究相关实验进一步表明 ｐＨ 值为 ５.０ ~
５.５、温度为 ２５ ℃、光照为 ６００ ｌｘ时麻疯树花粉萌发
率最高ꎬ花粉管生长最好ꎮ 因此ꎬ在麻疯树种植的生
产实践中可收集并储藏开花初期的花粉待盛花期时
进行人工授粉ꎬ并注意选择授粉时间段ꎬ以期提高麻
疯树的人工授粉率ꎮ
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５８４４期　 　 　 　 　 　 　 方志荣等: 响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究