全 文 ：中国农学通报 2012,28(19):159-163
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
万寿菊(Tagetes erecta L.)是菊科万寿菊属一年生
草本植物，原产墨西哥及美洲地区，世界各地均有栽
培。万寿菊可用于观赏，也可用于提取叶黄素[1-3]，还可
用于提取杀虫剂和抑菌物质[4-5]，培育新品种具有重要
意义。万寿菊主要采用杂交育种方法，以雄性不育系
基金项目：北京市公园管理中心项目“万寿菊亲本的选育及杂交育种研究”(2009-2011)。
第一作者简介：赵剑颖，女，1986年出生，北京人，硕士研究生，研究方向为园林植物与观赏园艺。通信地址：102206北京市昌平区回龙观镇北农路7
号北京农学院园林学院，Tel：010-80799167，E-mail：zhjy19860214@126.com。
通讯作者：关雪莲，女，1963年出生，北京人，副教授，博士，研究方向为植物学。通信地址：102206北京市昌平区回龙观镇北农路7号北京农学院园
林学院，Tel：010-80799167，E-mail：guanxl3152@sina.com。
收稿日期：2012-01-29，修回日期：2012-04-16。
万寿菊花粉活力及柱头可授性研究
赵剑颖 1，张华丽 2,3，张西西 2,3，张睿鹂 1，关雪莲 1
（1北京农学院园林学院，北京 102206；2北京市园林科学研究所，北京 100102；
3绿化植物育种北京市重点实验室，北京 100102）
摘 要：为探明造成万寿菊雄性不育系结实率低的原因，对万寿菊花粉活力及柱头可授性进行了研究。
采用花粉离体萌发法研究万寿菊自交系V-01花粉萌发适宜温度、花粉活力日变化和适宜贮存条件；用
联苯胺-过氧化氢法检测万寿菊雄性不育系S-261、S-17-06-29、S-0191不育株柱头的可授性；水溶性苯胺
蓝染色法检测花粉在柱头的萌发情况。结果表明：（1）万寿菊V-01适宜萌发温度介于 25~30℃之间；
V-01花粉活力日变化趋势为先升高后降低，11—13时采集的花粉萌发率最高；4℃干燥贮存是最适宜的
花粉贮存条件。（2）万寿菊柱头形态呈“γ”状时有可授性，可授性可持续3天。（3）万寿菊花粉授粉到柱头
上1 h内即可萌发，授粉后2 h，花粉细胞达到花粉管内。
关键词：万寿菊；花粉活力；柱头可授性
中图分类号：S681 文献标志码：A 论文编号：2012-0183
Pollen Viability and Stigma Receptivity of Tagetes erecta
Zhao Jianying1, Zhang Huali2,3, Zhang Xixi2,3, Zhang Ruili1, Guan Xuelian1
(1College of Landscape, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206;
2Beijing Institute of Landscape and Garden, Beijing 100102;
3Beijing Key Laboratory of Landscape Plants Breeding, Beijing 100102)
Abstract: In order to investigate the difference among different sterile lines of Tagetes erecta, the pollen
viability and stigma receptivity of it was studied in this paper. The pollen germination in vitro was used to
select the optimum geminating temperature of the pollen, to observe daily variation of pollen viability and to
choose optimum storage condition of marigold V-01 (Tagetes erecta L.) pollen. The stigma receptivity was
tested with benzidine-H2O2 method. Aniline blue water soluble staining was for detecting the pollen
germination on stigma. The results showed that: (1) 25-30℃ was the best temperature for the pollen
germination. The pollen viability increased firstly in the morning, reached the maximum at 11 am to 13 pm and
then decreased. 4℃ with dry condition was the best pollen storage condition. (2) Stigma with the shape of‘γ’
was respectable and could sustain 3 days. (3) Pollen geminated on stigma 1 hour later and pollen cells flew into
the pollen tube 2 hours later after the pollination.
Key words: Tagetes erecta L.; pollen viability; stigma receptivity
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为母本、自交系为父本进行杂交育种。夏秋季节在北
京地区种植，万寿菊母本单朵花结实率很低，影响了杂
交试验的进行。张玉静等[6]用人工授粉方法首次研究
了不同授粉时间和不同间隔天数对万寿菊种子结实率
的影响，结果表明，万寿菊授粉的最佳时间为14:00；每
天授粉效果最好，随授粉间隔天数的增加，万寿菊的结
实率也随之降低。赵继荣等[7]在春秋大棚进行金盏花
(Tagetes erecta L.)杂交授粉试验，探讨不同授粉次数和
环境条件对其结实率的影响，结果显示隔天授粉 3次
的结实率最高；而且在环境条件如：日均温在 21.9~
31.7℃之间，每日11:00—16:00的相对湿度维持在37%
左右，光照强度在40744~71022 lx之间时，可以获得较
好的授粉结实率。授粉是影响结实率的重要因素，但
是关于万寿菊的花粉活力日变化、花粉萌发和贮存最
适条件以及柱头可授性等方面的研究报道很缺乏。笔
者通过花粉体外萌发试验来探讨万寿菊花粉萌发的适
宜温度范围，观测花粉的日活力变化和贮存过程中花
粉活力的变化、开花后柱头可授性变化，为提高万寿菊
杂交育种和制种效率提供理论和技术参考。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
研究田间试验于2010年5月8日在北京市园林科
学研究所科研温室进行。室内试验于2010年9月在北
京市园林科学研究所实验室进行。
1.2 试验材料
以万寿菊自交系V-01的花粉作为研究花粉活力
的材料，以雄性不育系S-261、S-17-06-29、S-0191作为
研究柱头可授性的材料。
采用草炭:蛭石4:1的基质播种育苗，苗龄28天后
移植到12 cm×13 cm的塑料营养钵中，基质采用黄土:
草炭 1:1，并混入约 2 g/盆的控释肥（“奥绿肥 5号”，
14-13-13），6月初定植于田间，在 9月天气晴朗，气温
19~25℃时取样试验。
1.3 试验方法
1.3.1 花粉培养液配制 花粉活力测定采用离体萌发法[8]，
无机盐基液配方为：硼酸 (H3BO3) 0.1 g；硝酸钙
[Ca(NO3)2·4H2O] 0.3 g；硫酸镁(MgSO4·7H2O) 0.2 g；硝
酸钾(KNO3) 0.1 g；蒸馏水 100 mL。花粉萌发培养液
配方为：无机盐基液1 mL；蔗糖1 g；蒸馏水9 mL。
1.3.2 花粉萌发适宜温度的筛选 当万寿菊自交系
V-01刚散粉时（上午11时左右）在田间采集花粉，然后
将花粉均匀地撒在培养基上，分别在 20℃、25℃、30℃
和 35℃的恒温箱中培养，4 h后观察花粉萌发情况并
统计萌发率。
1.3.3 花粉活力日变化的观察 同一天内分不同时段
(9:00、11:00、13:00、15:00)在田间采集万寿菊V-01花
粉，将花粉均匀地撒在培养基上，在 25℃恒温箱中培
养，4 h后观察花粉萌发情况并统计萌发率。
1.3.4 花粉贮存的条件 在万寿菊V-01刚散粉时采集
花粉，将新鲜花粉放置在培养皿中，分别在室温、室
温+硅胶（干燥条件）、4℃、4℃+硅胶（干燥条件）、-20℃
和-20℃+硅胶（干燥条件）共 6种条件下贮存花粉，每
隔2天检测一次花粉活力，持续观察14天。
花粉萌发率的计算，以花粉管的长度大于花粉粒
直径作为萌发的标准[8]。统计一个视野中花粉总数和
萌发花粉数，共统计10个视野，计算萌发率。
花粉萌发率 =(已萌发的花粉粒数目/花粉总
数)×100%
1.3.5 柱头可授性观察 采用联苯胺-过氧化氢法观测
万寿菊柱头可授性[9]。联苯胺-过氧化氢反应液配制：
1%联苯胺:3%过氧化氢:水=4:11:22（体积比）。在万寿
菊处于盛花期时，在开花后 1、2、3、4、5天的 11:00—
13:00采集雄性不育系 S-261、S-17-06-29和 S-0191系
内雌株的花，然后将雌蕊的柱头浸入到含有联苯胺-过
氧化氢反应液的凹玻片上。具有可授性的柱头因具有
过氧化物酶活性能够降解过氧化氢、氧化联苯胺，使柱
头周围的反应液呈现蓝色并有大量气泡出现，根据发
出气泡数的多少来确定柱头可授性的强弱。
1.3.6 花粉在柱头上萌发的观察 将万寿菊自交系
V-01的花粉授到 S-261、S-17-06-29和 S-0191的柱头
上，取授粉后1、2、6 h和1天的雌蕊，用卡诺氏固定液固
定 24 h后保存于 70%乙醇中。观察前雌蕊用 2 mol/L
NaOH处理12 h，用蒸馏水反复冲洗后，用0.1%水溶性
苯胺蓝浸泡24 h，将染色后的子房压片，用荧光显微镜
观察花粉在柱头的萌发情况[10]。
1.3.7 统计分析 对原始数据进行标准化或归一化处
理，用Excel软件做图。
2 结果与分析
2.1 万寿菊花粉萌发的适宜温度
万寿菊V-01花粉在 20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃恒温
箱中培养，4 h后检测花粉萌发率。观测结果显示，对
应 4种培养温度的花粉萌发率依次为 1.00%、8.50%、
9.03%和 4.36%，花粉的萌发率随培养温度而变化，花
粉最适宜萌发温度介于 25~30℃之间。低于 20℃或高
于35℃均不利于万寿菊V-01花粉萌发（图1）。
2.2 万寿菊花粉活力的日变化
在同一天的9、11、13、15时采集万寿菊V-01花粉，
将新鲜花粉置于30℃下培养，4 h后观测萌发率，4个时
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赵剑颖等：万寿菊花粉活力及柱头可授性研究
段所采集的花粉萌发率依次为 6.26%、10.47%、9.32%
和5.04%，由图2可知11时采集的花粉萌发率最高，其
次为 13时采集的花粉萌发率较高。而 9时和 15时采
集的花粉活力均较低。可见万寿菊杂交授粉时应在
11:00~13:00进行花粉采集。
2.3 万寿菊花粉的贮藏
万寿菊V-01花粉在不同贮存条件贮存 2、4、6、8、
10、12和 14天后的活力见图 3。结果表明，贮存 2天
后，在 6种条件下的花粉活力均较高，其中 4℃下的花
粉活力最高，达到6.74%，-20℃干燥条件下的花粉活力
最低，只有1.96%。贮存4天后，4℃下的花粉活力最高
达到4.38%，-20℃下的花粉活力只有3.01%，-20℃干燥
下和室温条件下贮存的花粉无活力；贮存 6天后，4℃
下的花粉活力为 3.57%，4℃干燥下花粉活力为
2.86%，-20℃下和室温干燥条件下贮存的花粉无活
力。贮存 8天后，只有 4℃干燥条件下贮存的花粉有
1.50%活力，其他条件下贮存的花粉均失去活力。当
贮存10、12和14天后，花粉活力极低，偶尔可观察到极
少数花粉萌发。因此，4℃干燥条件最适合万寿菊V-01
花粉贮存，花粉活力持续时间最长可达8天；在4 ℃低
温下贮存时花粉活力可持续6天。
2.4 万寿菊柱头的可授性
万寿菊花朵在未开至开放及衰老的过程中，柱头
的形态呈阶段性的变化（表 1）。当小花未开花，柱头
直立时，3个母本的柱头均无可授性；小花开放后 1~2
天，柱头逐渐弯曲，呈‘γ’状，3个母本的柱头均有可授
性；小花开放后 3 天，S-261 柱头有可授性，而
S-17-06-29和 S-0191仅部分柱头有可授性；小花开放
1.00
8.50 9.03
4.36
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
20℃ 25℃ 30℃ 35℃
温度
花
粉
萌
发
率
/%
图1 温度对万寿菊V-01花粉萌发率的影响
6.26
10.47 9.32
5.04
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00
时间
花
粉
萌
发
率
/%
图2 万寿菊V-01花粉活力的日变化
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
2 4 6 8
贮藏时间/d
花
粉
萌
发
率
/%
室温 室温干燥4℃ 4℃干燥-20℃ -20℃干燥
开花天数/d
0
1
2
3
4
5
S-261
柱头可授性
－
+
+
+
+/－
－
柱头形态
直立
微弯
弯曲
弯曲
弯曲
卷曲
S-17-06-29
柱头可授性
－
+
+
+/－
－
－
柱头形态
直立
微弯
弯曲
弯曲
卷曲
卷曲
S-0191
柱头可授性
－
+
+
+/－
－
－
柱头形态
直立
微弯
弯曲
弯曲
卷曲
卷曲
表1 万寿菊柱头可授性与柱头形态的关系
注：“－”柱头无可授性；“+/－”部分柱头有可授性；“+”柱头有可授性。
图3 不同贮藏条件对万寿菊‘V-01’花粉活力的影响
20 25 30 35
温度/℃
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后 4天，S-261的部分柱头有可授性，S-17-06-29和
S-0191柱头卷曲，无可授性；小花开放后5天，3个母本
的柱头均丧失可授性。由此可见，万寿菊柱头可授性
最多可保持3天，S-261的柱头可授性持续时间比其他
2种母本长1天，并且柱头形态与可授性密切关联。
在同一个头状花序上，小花由外向内次第开放，经
历10天左右全部开完，一个万寿菊头状花序的可授期
能持续13天左右，期间一个花序上处于不同发育期的
小花同时存在，柱头可授性由花序外围向花序中心逐
渐演替。
2.5 万寿菊花粉在柱头上的萌发
万寿菊雌蕊的柱头较长，无分泌物，为干柱头。当
开花时，柱头叉裂呈‘γ’状。杂交授粉 1 h后，即可在
S-261、S-17-06-29和S-0191的柱头上观察到已萌发的
V-01花粉粒（图 4a~b），并且花粉只在柱头乳突处附
着、萌发。授粉后2 h后，花粉管穿入柱头，精细胞沿花
粉管流入花柱内（图 4c）。授粉后 1天，萌发花粉的花
粉壁干瘪，向内凹陷（图4d）。
Pt
50 µm
Pg
50 µm
50 µm 50 µm
Sp
Pt
Pg
Pt
a授粉后1 h花粉萌发；b授粉后1 h，花粉在柱头上的萌发位置；
c授粉后2 h花粉管穿入柱头内，花粉细胞进入花粉管中；d授粉后1天萌发花粉的花粉壁向内凹陷；
Sp—乳突，Pg—花粉粒，Pt—花粉管
图4 万寿菊花粉在柱头的萌发
3 结论
（1）在设定的温度范围内，万寿菊花粉最适宜萌发
温度介于25~30℃之间。
（2）一天中万寿菊的花粉活力呈先升高后降低的
趋势，在11:00—13:00之间花粉活力最高，是采集万寿
菊花粉并授粉的最佳时机。
（3）在4℃干燥条件最适合万寿菊V-01花粉贮存，
花粉活力持续时间最长可达8天；在4℃低温下贮存时
花粉活力可持续6天。
（4）万寿菊柱头形态与可授性密切关联：未开花的
小花柱头无可授性；当柱头呈‘γ’状时有可授性；柱头
向内弯曲时，部分柱头有可授性；柱头可授性最多可保
持3天，S-261的柱头可授性持续时间比其他两种母本
长1天。
（5）首次用荧光显微镜观察了万寿菊花粉在柱头
的萌发状况，杂交授粉 1 h 后，即可在 S-261、
S-17-06-29和 S-0191的柱头上观察到已萌发的V-01
花粉粒，并且花粉只在柱头乳突处附着、萌发。授粉后
2 h后，花粉管穿入柱头，精细胞沿花粉管流入花柱内，
授粉后1天，萌发花粉的花粉壁干瘪，向内凹陷。
基于以上结论，在万寿菊制种时，应在 11:00—
13:00采集花粉，在柱头呈‘γ’状时授粉，剩余花粉可放
a b
c d
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赵剑颖等：万寿菊花粉活力及柱头可授性研究
在 4℃冰箱保鲜贮藏，并且不宜长期贮藏，6天后花粉
无活力。
4 讨论
4.1 万寿菊花粉最适萌发温度
赵继荣等[7]观察到日均气温在21.9~31.7℃万寿菊
结实率最高，笔者观察到万寿菊花粉最适宜萌发温度
在 25~30℃，进一步支持了赵继荣等的试验结果。北
京的夏季气温远超过此温度范围，不利于花粉萌发，从
而影响结实率。进入 9月以后，北京的日均气温会落
在适合万寿菊花粉萌发的最适温度范围，因此秋季更
适宜万寿菊授粉，并能提高结实率。
4.2 万寿菊花粉活力日变化
张玉静 [6]认为在日光温室中，万寿菊‘W320’（自
育品种）和‘W319’（引进品种）的最佳授粉时间为
14:00。笔者观察到 11:00—13:00万寿菊V-01的花粉
活力最高，这时最适宜进行授粉。这种差异可能是因
品种和栽培条件不同所致。如不同的生态环境会造成
多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ldb.)的花粉呈现出不
同的活力[9]。张玉静[6]指出，在万寿菊制种实践中，每
天的授粉时间如果工作量大，可选择 11:00—14:00进
行，16:00以后花粉活力已经降到很低。
4.3 万寿菊花粉的贮藏
花粉寿命主要由遗传因素决定，同时也受环境影
响[11-13]。减弱花粉代谢强度，降低呼吸作用，可延长花
粉寿命和贮藏时间，低温干燥是维持花粉生活力的最
佳方法[14]。万寿菊V-01花粉的最适宜贮存条件是4℃
干燥，可贮存8天。麝香百合[14]、忍冬属[15]、猕猴桃[16]的
花粉适合在 0~4℃下贮藏，与万寿菊花粉的贮藏条件
相似。
4.4 万寿菊柱头可授性
万寿菊小花由外向内依次开放，在未开、初开、盛
开、开败的过程中，柱头出现从无可授性到有可授性然
后再失去可授性的连续变化，这与曾丽等[17]的试验结
果一致。柱头可授期是花成熟过程中的一个重要时
期，它能在很大程度上影响自花传粉率、开花不同阶段
的传粉成功率、各种传粉者的相对重要性、雄性和雌性
功能之间的相互干扰、不同基因型的花粉之间的竞争
以及配子体选择的机会等[18]。在育种实践中，需采取
连续多次授粉的方法提高结实率，若延长授粉的间隔
天数，将会降低结实率[6]。
本研究从花粉活力和柱头可授性入手，研究影响
万寿菊单花结实率低的因素，有关万寿菊花粉管在柱
头、花柱及子房内的生长情况及杂交胚发育与结实率
的关系等方面还有待于做进一步的研究。
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