全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 29(2)：264— 268 2009年 3月
光皮桦花粉离体萌发试验
刘 宝1_2，赵志刚1，程 伟3，郭俊杰1，赖家业2，曾 杰
(1．中国林业科学研究院 热带林业研究所，广州 510520；2．广西大学 林学院，
南宁 530001；3．山东省淄博市淄川区林业局 ，山东 淄博 255100)
摘 要：设置若干温度的培养环境 以及各种浓度蔗糖 、蔗糖 +硼酸、蔗糖 +硝酸钙、蔗糖+硼酸+硝酸钙培养
基 ，研究温度以及蔗糖、硼 、钙对光皮桦花粉离体萌发的影响，探明光皮桦花粉萌发的适宜温度和最佳培养基。
结果表明：合适浓度的蔗糖、硼酸和硝酸钙均能显著促进光皮桦花粉萌发，而高浓度的蔗糖、硼和钙均抑制其
花粉萌发 ；光皮桦花粉离体萌发的合适培养基为 1O 蔗糖 +200 mg·L- 硼酸+200 mg·L0硝酸钙 ，适宜培
养温度为 3O℃；在此条件下培养 4 h后花粉萌发率基本稳定 ，培养 6 h后花粉管长度亦趋于稳定。
关键词：光皮桦；花粉；离体萌发 ；硼；钙
中图分类号：$722．3 文献标识码 ：A 文章编号 ：i000—3142(2009)02—0264—05
Tests on in vitro germination of
Betula luminifera pollens
LIU Bao1，2，ZHAO Zhi—Gang1，CHENG W ei3，
GUO Jun-Jie1，LAI Jia_Ye2，ZENG Jie1
(1．Research Institute of Tropical Forestry，Chinese Academy of Forestry，Guangzhou 510520，China；2．College of Forestry，
Guangxi University，Nanning 530001，China；3．Forest Bureau of Zichuan District，Zibo 255100，China)
Abstract：In this paper suitable temperature and optimized medium were determined for in vitro germination of Betula
luminifern pollens through comparison tests under different temperatures and on serials of culture media containing
various concentrations of sucrose，HaBOa and Ca(NO3)2．It was indicated that the germination of B．1uminifer口pol—
lens could be promoted in the sucrose(basic)media supplementing suitable concentration of H3BOa and Ca(NOs)2，
while excess of sucrose．boron or calcium could inhibit their germination；the suitable temperature was 30℃ and the
optimum culture medium was 10 sucrose+200 mg·L- H3 BOa+200 mg·L- Ca(NOa )2 for polen germination
of this species；under these conditions，the pollen germination rate and polen tube growth became stable after 4 h and
6 h，respectively．
Key words：Betula lumini
．
fera；polen；in vitro germination；boron；calcium
光皮桦 (Betula luminifera)又名亮叶桦，为桦
木科(Betulaceae)桦木属(Betula)落叶乔木，天然分
布于秦岭 、淮河流域以南至两广北部及西部 ，是我国
特有的优良速生用材树种。光皮桦因其分布广、生
长快、材质优良、病虫害少、适应性强，具有极其重要
的生态 和经济价值 。自 2O世 纪 8O年代后期以来，
我国较为系统地开展了光皮桦生物学特性、育苗与
造林技术、良种选育 以及种群生态学等方面 的研究
(胡晓媛等 ，2006；王献溥等，1998)，有力地推动了光
皮桦人工林的规模发展。
收稿日期 ：2007—09—03 修回日期 ：2008—10—28
基金项目：国家“十一五’科技支撑项目(2006BAD01A1605—03)[Supported by National Science and Technology Supporting Program of State 11th
Fiv~Year Plan Project(2006BAD01A1605一O3)]
作者简介：刘宝(1981一)，男，山东青岛人，硕士，主要从事森林培育和遗传育种研究
-通讯作者(Author for correspondence，E—mail：zengj69@pub．guangzhou．gd．cn)
2期 刘宝等：光皮桦花粉离体萌发试验 265
花粉离体萌发是检测花粉活力简便而可靠的方
法之一，在植物人工辅助授粉和杂交育种研究中已
广泛应用。而光皮桦花粉离体萌发的研究 尚未见报
道。赖焕林 等 (1994)报道 马尾松 (Pinus massoni—
aria)花粉在 5 蔗糖 +50 mg／L或 3O mg／L硼酸的
培养基中萌发和生长效果最好 ；赵宏 波等(2007)认
为 ME3+200 g·L PEG4000(pH5．0)是梅花花粉
离体萌发的最适培养基 ，蔗糖浓度低于 50 g·L- 促
进作用不显著，超过 100 g·L 则显著抑制花粉萌
发；而采 自 3O～4O年生悬铃木 (Platanus acerifo—
lia)花粉，其离体萌发的最适培养基为 15 蔗糖+
0．01 硼酸(李志能等，2006)。笔者在开展光皮桦
和西南桦(B．alnoides)杂交育种的研究中，已经掌
握了西南桦花粉离体萌发的适宜条件 (程伟等，
2007)，亦 见关 于 白桦 (B．platyphylla)和垂 枝 桦
(B．pendula)花粉离体萌发的报道(Pasonen& Ka—
pyla，1998；詹亚光等，1998)，但其方法并不适用于
光皮桦花粉活力检测 ，因此本文通过系列光皮 桦花
粉离体萌发试验，摸清光皮桦花粉离体萌发的合适
培养基、培养温度以及花粉萌发特征，探明快速检测
花粉活力和质量的方法 ，为光皮 桦的人工辅助授粉
和杂交育种乃至新品种培育提供科学依据。
1 材料与方法
1．1材 料
2007年 3月于广西壮族 自治区 田林 县老 山林
场天然林内选择 2O余株光皮桦优树，其间距均在
100 m以上，于雄花即将散粉时采集花枝带回室 内，
摘取花序置于硫酸纸上铺开，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 考虑到采集花粉的活力可能 因单
株而异，采用混合花粉 ，设计 5个试验探讨光皮桦花
粉离体萌发条件 。在此基础上选择萌发率较高的 3
个单株的花粉开展萌发试验 (试验六)，观察其萌发
过程。各试验均设 3次重复，即 3个载玻片。
试验一：设置 25、30、35、4O℃四个温度环境，在
1O 蔗糖浓度下筛选光皮桦花粉离体萌发的最适
温度 。
试验二 ：设置 0 、5 、10 、15 、20 、25
六个蔗糖浓度，筛选适合光皮桦花粉萌发的蔗糖
浓度。
试验三：设置 5 、l0 和 15 三个蔗糖浓度与
0、1O0、200、300、400、500 mg·L 和，600 mg·L 七
个硼酸浓度组合，研究不同浓度硼对光皮桦花粉萌
发的影响。
试验四：设置 5 、10 和 l5 三个蔗糖浓度与
0、100、200、300、400、500 mg·L 和 600 mg·L 七
个硝酸钙浓度组合 ，研究不 同浓度钙 对光皮桦花粉
萌发的影响。
试验五：在试验 三、四的基础上，采用正交试验
设计 L 。(3 )，蔗糖、硼酸和硝酸钙均设置 3个浓度，
分别为 5 、1O 、15 ，100、200、300 mg·L 和
100、200、300 mg·L- ，从各种组合 中筛选最佳培养
基配方。若最佳组合未包含在正交试验方案中，则
补充试验进行验证 。
试验六：在最适温度条件下采用最佳培养基对
光皮桦花粉离体萌发过程进行初步研究。
1．2．2培养与观测 参照程伟等(2007)的方法进行
花粉离体培养。试验一至五，均培养 4 h，在显微镜
(Olympus BH一2，日本制造)放大 200倍下观察花粉
萌发情况；每个载玻片随机抽取 3个视野进行观察，
每个视野的花粉需在 100粒以上 ，花粉管长度大于
花粉粒直径即视为萌发，统计每个视野的花粉粒总
数和萌发花粉数；每个视野随机抽取 1O粒花粉，用
测微尺测定其花粉管长度。对于试验六，培养后每
2 h观测 1次萌发情况和花粉管长度，直到花粉萌
发率和花粉管长度稳定时即停止观察 。
1．2．3数据处理 统计每个视野的花粉萌发率，计
算其花粉管平均长度，进而算出每次重复各项指标
的平均值。应用 SPSS12．0、SAS软件对数据进行
方差分析和 Duncan多重比较。对于萌发率数据，
若不符合方差齐性要求则进行反正弦转换。
2 结果与分析
2．1温度对光皮桦花粉离体萌发与生长的影响
不同温度处理间光皮桦花粉萌发率和花粉管长
度均呈现极显著差异(P
大，显著高于 25℃和 35℃，35℃下花粉萌发率显
著高于25℃；花粉管长度在 30℃时亦显著高于 25
℃和 35℃，但25℃和 35℃处理间差异不显著。在
40℃下培养，仍可见花粉管伸出，但其长度小于花
粉粒直径。上述结果均说明光皮桦花粉离体萌发的
266 广 西 植 物 29卷
最适温度为 30℃。
2．2培养基组分对光皮桦花粉离体萌发与生长的影响
2．2．1不同浓度蔗糖对光皮桦花粉 萌发与生长的影
响 不同蔗糖浓度间光皮桦花粉萌发率和花粉管长
度均呈极显著差异。由表 2可知，花粉萌发率和花
粉管长度随蔗糖 浓度升高均呈先增大后减小 的趋
势，且两个指标在蔗糖浓度为 1O 时均达最大值，
分别比未加蔗糖处理高 155．6 和 169．4 。10
浓度下的花粉萌发率显著高于其它浓度，而其花粉
管长度仅与 15％浓度 间差异不显著 。蔗糖浓度为
25 时，虽可见花粉管伸出，但其长度均未达到花粉
直径大小。可见 ，以 10 蔗糖为培养基进行光皮桦
花粉离体培养效果最佳。
2．2．2不同浓度硼酸对光皮桦花粉 萌发与生长的影
响 从图 l看出，在 5 、10 9／6和 15 三种蔗糖培养
基中分别添加不同浓度 的硼酸 ，在硼酸浓 度为 0～
200 mg· 时，光皮桦花粉萌发率和花粉管长度随
着硼酸浓度的增加均显著递增，硼酸浓度增至 200
mg· 时达最 大值，此后随着硼酸浓 度的增加 大
致呈递减趋势。双因素方差分析结果表明，蔗糖和
硼酸浓度以及两者间的交互作用对花粉萌发率和花
粉管长度均存在极显著的影响。在添加适量硼酸的
3个蔗糖 浓度 中，花粉 萌发率 和花 粉管长度仍 以
lO 处理为最高 ，显著高于 5 和 15 处理。lO
蔗糖分别与 200 mg·L- 、300 mg·L- 和 400 mg·
L 硼酸组合的培养基之间，光皮桦花粉萌发率和花
粉管长度均差异不显著 ，然而显著高于 1O 蔗糖与
其他硼酸浓度的组合。
表 l 培养温度对光皮桦花粉萌发的影响
Table 1 Effect of temperature on pollen
germination of Betula luminifern
项 目
Item
温度 Temperature(℃)
25 30 35 40
花粉萌发率 Polen
germination rate(％)
花粉管长度 Polen
tube growth( m)
注：表中字母为Duncan多重比较结果，两两处理间含相同字母表示
差异不显著，字母不同表示差异显著(0．05显著性水平)。下同。
Note：The letters above are results of Duncan multiple comparison，
there is no significant difference between treatments with same letters。
while significant difference between treatments with different letters(at
0．05 leve1)．The same below．
表 2 蔗糖浓度对光皮桦花粉萌发的影响
Table 2 Effect of sucrose concentration on polen germination of B．1ureini fera
。 正
正 I王 正 圈5％
口 10％
口 1 5％
i． ． i．《 ． ．
O 1O0 200 300 400 500 600
硼酸浓度C0ncentration of H3BO3(mg．L。’)
50
o
。0
20
嚣
O
O 1O0 200 300 400 500 600
硼酸浓度c0ncentration of H3BO3(rag．L。’)
图 l 硼酸对光皮桦花粉离体萌发的影响
Fig．1 Effect of boron on in vitro germination of B．1umini r“polens
2．2．3不同浓度硝酸钙对光皮桦花粉萌发与生长的
影响 由图2可知，在 5 、lO 、15 9／6三种浓度蔗糖
培养基中加入不同浓度的硝酸钙进行光皮桦花粉离
体培养，其萌发率和花粉管长度随着硝酸钙浓度的增
加均呈现先递增后递减的变化趋势，在硝酸钙浓度升
至300 mg·L- 达最大值，但花粉管长度的变化幅度
明显大于萌发率。双因素方差分析结果表明，蔗糖和
硝酸钙浓度以及两者间的交互作用对花粉萌发率和
花粉管长度影响均极显著。在添加硝酸钙的 3种蔗
糖浓度处理中，花粉萌发率和花粉管长度均以1O
母 Ⅲ c0oL0n co— 田clI乞LD c0一一。
一9l一褂 般橐
2期 刘宝等：光皮桦花粉离体萌发试验 267
处理为最高。在 lO 蔗糖培养基中添加200 mg·L-
和 300 mg·L- 硝酸钙进行光皮桦花粉离体培养，其
萌发率差异不显著，均能达到良好效果，但花粉管长
0 100 200 300 400 500 600
硝酸钙浓度Ca(NO3)2Concentration(mg．L‘’)
度仅以300 mg·L- 硝酸钙处理效果最佳。
2．3光皮桦花粉离体萌发与生长最适培养基的确定
在上述试验基础上，综合考虑蔗糖 、硼和钙 3个
0 10O 200 300 400 500 600
硝酸钙浓度ca(NO3)2Concentrat i on(mg．L-1)
图 2 钙对光皮桦花粉离体萌发的影响
Fig．2 Effect of calcium on in vitro germination of B．1uminifera polens
因子，采用正交试验设计 L。 (3 )，确定光皮桦离体
培养的最佳培养基 。正 交试验结果表明，在所设计
的 18种组合培养基 中，以 lO 蔗糖+200 mg·L
硼酸+300 mg·I 硝酸钙效果最好，且远远高于其
它组合。进一步对试验结果作平方和比较分析发
现，蔗糖 、硼酸和硝酸钙分别以 lO 、200 mg·L～、
100 mg·I 。为最好 ，而其组合并未包含在正交试验
中。为了验证正交试验得出的结论 ，采用 10 蔗糖
十200 mg·L。硼酸培养基 中分 别加人 100 mg·
L～、200 mg·L- 、300 mg·L 的硝酸钙，对 3个单
株的花粉进行离体培养。结果表明，200 mg·L- 硝
酸钙浓度处理的花粉萌发率和花粉管长度均显著高
于其他两个处理，而且无明显破损现象。由此可见，
1O 蔗糖+200 mg·L- 硼酸+200 mg·L 硝酸钙
25
暑 20
斛 ! 1 5
篓 1 0
5
O
0 2 4 6 8 1 0
培养时间 Time(h)
表 3 硝酸钙浓度对光皮桦花粉离体萌发的影响
Table 3 Effect of Ca(N03)2 concentration on
pollen germination of Betula lumini
．fera
培养基
Culture
medium
花粉萌发率 ( ) 花粉管长度 ( m)
Polen germination rate Polen tube growth
单株 单株 单株 单株 单株 单株
Tree 1 Tree 2 Tree 3 Ttee 1 TFee 2 Tree 3
注：培养基 I、Ⅱ和Ⅲ分别为 lO％蔗糖+200 mg·L- 硼酸十100
mg· 硝酸钙、10 蔗糖+200 mg·L0硼酸+200mg· 硝酸钙
和 10％蔗糖+200 mg· 硼酸+300 mg·L- 硝酸钙。
Notes：Culture medium I，I1 andⅢ are 10 sucrose+200 mg·
L 1 H3B03+ 100 mg·L Ca(N03)2，1O sucrose+ 200 mg·L-
H3B03+200 mg·L Ca(NO3)2 and 10 sucrose+ 200 mg·L
H3B03+300 mg·L Ca(NO3)2，respectively．
O 2 4 6 8 1 0
培养时间 Ti rile (h)
图 3 光皮桦花粉的萌发过程
Fig．3 The germination process of B．1uminifera polens
为光皮桦花粉离体培养的最佳培养基(表 3)。
2．4光皮桦花粉萌发特征的初步研究
应用上述最佳培养基在 30℃温度条件下进行
光皮桦花粉离体萌发(图 3)。由图3可知，3个单株
的花粉均呈现相似的萌发过程，即随着培养时间的
增长，其萌发率随之增高，在培养 4 h后花粉萌发率
∞ ∞ ∞ 们 O
5 。q0 c∞=o
半扭窭糕
4 2 0 8 6 4 2 O
∞ 毋Pc∞o．|∞
co— 叮c—E ∞ c 一一。
一 一阱 般察撑
b a b
∞ n
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b a b
∞ 铝 够
姐
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b a C
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b a C ∞
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b a C
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I Ⅱ 叮
∞ ∞ ∞ 加 加 0
L{ ；0L ∞ 3 [∞一一0
遄半 窦
268 广 西 植 物 29卷
趋于稳定 ；3个单株的花粉 管长度亦随培养时间的
推移而不断伸长，在培养 6 h后伸长速度明显减缓，
逐渐趋于稳定 。
3 结论与讨论
花粉离体萌发需要适宜的温度、碳源、矿质元素
(如钙、硼等)的参与，而当培养基中的一些组分浓度
过高时 ，会抑制花粉萌发 。本研究 中光皮桦花粉离
体萌发的适宜温度为 30℃；通过单因素和双因素试
验发现蔗糖浓度以 lO 为最佳，其花粉萌发率和花
粉管长度分别比未加蔗糖的高 156 oA和 169 ，而浓
度升至25 时，其花粉基本不萌发；在 1O 蔗糖培
养基中分别添加硼酸和硝酸钙 时，在一定浓度范围
内均能促进光皮桦花粉萌发和花粉管生长，其中硼
酸以200 mg·L- 效果最好，其花粉萌发率和花粉
管长度分别 比未加硼酸处理高 170．0 和 l64．5 ，
这与程伟等(2007)在西南桦上的研究结果一致；而
硝酸钙以 300 mg·L 效果最佳，分别比未加硝酸
钙处理高 l31．0 和 362．8 ，这与蒋桂华等(2007)
对草莓以及何金环等(2006)对黄瓜花粉的研究结果
一 致 ；过高浓度的硼酸和硝酸钙均能抑制花粉萌发
和花粉管的生长 ，而且 出现花粉 管破裂 ，释放内含
物；综合考虑蔗糖、硼和钙三个因素时，通过正交试
验及其补充试验发现，光皮桦花粉离体萌发的最佳
培养基为 1O 蔗糖 +200 mg·L 硼酸+200 mg·
L 硝酸钙 。
本文用 3个单株的花粉研究了光皮桦花粉的萌
发特征，发现其萌发率、花粉管长度均随着培养时间
的增长呈现上升趋势，花粉萌发率在培养 4 h后逐
渐趋于稳定，花粉管长度在培养 6 h后逐渐趋于稳
定 ，因此采用最佳培养基于 30℃温度下培养 4 h即
可进行光皮桦花粉活力检测 。
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