全 文 ：西北植物学报，２０１３，３３（９）：１９１６－１９２２
Ａｃｔａ　Ｂｏｔ．Ｂｏｒｅａｌ．－Ｏｃｃｉｄｅｎｔ．Ｓｉｎ．
　　文章编号：１０００－４０２５（２０１３）０９－１９１６－０７＊
薄壳山核桃花粉离体萌发和花粉管生长特性研究
张　瑞１，李　洋１，梁有旺１，彭方仁１＊，李永荣２
（１南京林业大学 森林资源与环境学院，南京２１００３７；２南京绿宙薄壳山核桃科技有限公司，南京２１００１４）
摘　要：以６年生薄壳山核桃优良品种‘金华’的新鲜花粉为试材，采用离体培养法，研究了不同复水时间、不同培
养基组分、不同培养温度及培养时间对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的影响。结果显示：（１）薄壳山核桃花粉
萌发试验前进行４ｈ复水处理可显著提高萌发率，萌发率可达５１．７８％，为对照（２．５１％）的２０．６８倍。（２）蔗糖、
Ｈ３ＢＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ在一定浓度范围内均具有促进花粉萌发和花粉管生长的作用，但浓度过高则起抑制作
用。（３）正交试验结果经实验验证表明，薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的最适培养基为２０％蔗糖＋０．０２％～
０．０３％ Ｈ３ＢＯ３＋０．０５％ Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ，最佳培养条件为２５℃下恒温培养２４ｈ，此时的花粉萌发率高达
７４．４６％，花粉管平均长度为２５８．８４μｍ。
关键词：薄壳山核桃；培养基；花粉萌发；花粉管生长；培养条件
中图分类号：Ｑ８１３．１ 文献标志码：Ａ
ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　Ｐｏｌｅｎ　Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｕｂｅ　Ｇｒｏｗｔｈ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｉｎ　Ｐｅｃａｎ（Ｃａｒｙａ　ｉｌｌｉｎｏｉｎｅｎｓｉｓ）
ＺＨＡＮＧ　Ｒｕｉ　１，ＬＩ　Ｙａｎｇ１，ＬＩＡＮＧ　Ｙｏｕｗａｎｇ１，ＰＥＮＧ　Ｆａｎｇｒｅｎ１＊，ＬＩ　Ｙｏｎｇｒｏｎｇ２
（１Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３７，Ｃｈｉｎａ；２Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｇｒｅｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｅ
Ｐｅｃａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｒｅｓｈ　ｐｏｌｅｎｓ　ｏｆ　６ａ‘Ｊｉｎｈｕａ’ｐｅｃａｎ（Ｃａｒｙａ　ｉｌｌｉｎｏｉｎｅｎｓｉｓ）ｔｒｅｅ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ
ｆｏｃｕｓ　ｗａｓ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ｓｕｃｒｏｓｅ，ｂｏｒｉｃ　ａｃｉｄ，Ｃａ２＋，ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ
ｐｅｃａｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｌｅｎ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｂｙ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｃｕｌｔｕｒｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：（１）Ｔｈｅ
ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　４ｈｂｅｆｏｒｅ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ；（２）
Ｓｕｃｒｏｓｅ，ｂｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ａｎｄ　Ｃａ２＋ｃｏｕｌｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ，ｂｕｔ　ｔｈｉｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｗｏｕｌｄ
ｒｅｖｅｒｓｅ　ｉｆ　ｏｖｅｒｒｕｎ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；（３）Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｕｌｔｕｒｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｃｏｎ－
ｓｉｓｔ　ｏｆ　２０％ｓｕｃｒｏｓｅ，０．０２％～０．０３％ Ｈ３ＢＯ３ａｎｄ　０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐｅｒ－
ｃｅｎｔａｇｅ　ｗａｓ　ｎｅａｒｌｙ　７４．４６％ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｐｏｌｅｎ　ｔｕｂｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｒｅａｃｈｅｄ　２５８．８４μｍ　ａｆｔｅｒ　ａ　２４ｈｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ
ａｔ　２５℃．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｃａｎ；ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｃｕｌｔｕｒｅ；ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｐｏｌｅｎ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ；ｃｕｌｔｕｒａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
　　薄壳山核桃（Ｃａｒｙａ　ｉｌｌｉｎｏｉｎｅｎｓｉｓ）原产于北美，
又名美国山核桃、长山核桃，为胡桃科（Ｊｕｇｌａｎｄａｃｅ－
ａｅ）山核桃属（ＣａｒｙａＮｕｔｔ．）植物，是世界著名的干
果树种之一。中国对薄壳山核桃的引种栽培已有
１００多年历史，收集品种１００多个，但其产业远不能
满足国内市场需求［１］。薄壳山核桃为雌雄同株异花
植物，掌握不同品种的花粉特性，是合理配置授粉
树、提高坐果率的重要依据。目前已有对薄壳山核
＊ 收稿日期：２０１３－０３－２３；修改稿收到日期：２０１３－０８－１９
基金项目：林业公益性行业科研专项（２０１３０４７１１）；江苏省农业科技支撑项目（ＢＥ２０１０３１１）；国家科技推广项目［２０１１（３３）］
作者简介：张　瑞（１９８９－），男，在读博士研究生，主要从事经济林栽培与育种研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｉｃｈｙｚｈａｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ
＊通信作者：彭方仁，教授，博士生导师，主要从事森林培育与经济林栽培的教学与科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｒｐｅｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
桃花粉活力的报道，但其研究均局限于 ＴＴＣ、ＦＣＲ
等染色法［２－４］，由于染色法只能反映花粉的代谢情况
或营养物质含量，且颜色判断误差较大，并不能直接
准确地表现花粉的活力［５］。Ｓｔａｎｌｅｙ等［６］认为花粉
离体萌发法提供的条件与花粉在柱头萌发的条件更
为接近，是检测花粉活力最为可靠的方法。本实验
研究了薄壳山核桃花粉离体萌发的最佳培养基及不
同温度、不同时间对花粉萌发率和花粉管生长的影
响，旨在为科学授粉和杂交育种提供理论依据。
１　材料和方法
１．１　材　料
试验以南京绿宙薄壳山核桃科技有限公司六合
基地６年生薄壳山核桃优良品种‘金华’为材料，在
花药变黄时及时采摘雄花花序，放入硫酸纸袋中迅
速带回实验室，将其摊在硫酸纸上，置避风干燥处，
次日花药即可散粉。用１２０目药典筛筛出花粉，装
入真空防水密封袋中，放在－２０℃冰箱冷藏备用。
１．２　花粉培养法
花粉采用液体培养法［７］。在凹槽载玻片上滴加
５０μＬ液体培养基，用大头针蘸取适量花粉使其均
匀地撒在培养基上，将载玻片放入铺有湿润脱脂棉
的培养皿内，在黑暗、２５℃条件下保湿培养。用Ｎｉ－
ｋｏｎ　ＹＳｌ００光学显微镜观察，每个玻片随机选取５
个不重复的视野，每个视野花粉数不少于５０个，以
花粉管长度大于花粉粒直径视为萌发，并选取５０个
测定花粉管长度。各试验均重复３次。
萌发率＝（已萌发花粉数／花粉总数）×１００％
１．３　试验设计
１．３．１　最佳复水时间的选择　用Ｋ２ＳＯ４ 饱和溶液
调节相对湿度（ＲＨ），让花粉放在２５℃、相对湿度为
９７％的密闭容器中复水，分别放置０、１、２、３、４、８、
１２、２４ｈ后，用ＢＫ培养基［８］（含１０％蔗糖、０．０１％
Ｈ３ＢＯ３、０．０３％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ、０．０２％ ＭｇＳＯ４
·７Ｈ２Ｏ、０．０１％ ＫＮＯ３）测定不同复水时间花粉的
萌发率。以下试验则均在复水最佳时间后进行。
１．３．２　单因素试验　以ＢＫ培养基为基本培养基，
在探讨每个影响因子时，以不加该物质为对照，设置
不同浓度梯度，其余因子均以ＢＫ培养基为假设最
适值。
蔗糖设６个浓度梯度：５％、１０％、１５％、２０％、
２５％、３０％；Ｈ３ＢＯ３ 设 ７ 个 浓 度 梯 度：０．０１％、
０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０７％、０．０９％；
Ｃａ（ＮＯ３）２ ·４Ｈ２Ｏ 设 ７ 个浓度梯度：０．０１％、
０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０７％、０．０９％；
ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ 设５个浓度梯度：０．０１％、０．０２％、
０．０３％、０．０４％、０．０５％；ＫＮＯ３ 设５个浓度梯度：
０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％。
１．３．３　最适培养基的选择　在单因素试验的基础
上，选取对薄壳山核桃花粉萌发影响较大的因子设
计正交试验，以确定不同培养基组分的最佳组合。
１．３．４　最佳培养条件的选择　采用最适培养基，设
置不同的温度和时间梯度（温度设置为：２０℃、２５
℃、３０℃、３５℃和４０℃；时间设置为：３、６、１２、２４和
４８ｈ），对薄壳山核桃花粉进行离体培养，以确定其
萌发和花粉管生长的最适条件。
１．４　数据分析
试验结果用ＳＰＳＳ　１７．０软件进行显著性分析。
２　结果与分析
２．１　复水时间对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生
长的影响
由图１可见，未做复水处理的花粉萌发率很低，
仅为２．５１％。通过复水处理后，花粉萌发率显著升
高（图１）。复水４ｈ后，萌发率达最高值５１．７８％，
为对照的２０．６８倍。复水４～１２ｈ，萌发率基本不
变。不同复水时间后，在相同培养基下，花粉管生长
无显著差异。因此，薄壳山核桃品种‘金华’的花粉
萌发最佳复水时间为４ｈ。
２．２　不同培养基组分对薄壳山核桃花粉萌发和花
粉管生长的影响
２．２．１　蔗糖　从图２可看出，蔗糖是薄壳山核桃花
粉萌发必不可少的组分，在不含蔗糖的培养基中，花
图１　复水时间对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的影响
ＣＫ．表示未进行复水处理
Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ
ｏｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ
ＣＫ．Ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｍｅｄｉｕｍ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ
７１９１９期　　　　　　　　　　　　张　瑞，等：薄壳山核桃花粉离体萌发和花粉管生长特性研究
粉均未萌发。随着蔗糖浓度的提高，‘金华’花粉萌
发率显著升高，花粉管长度也显著增加。当蔗糖浓
度达１５％时，花粉管长度最大（１７５．７４μｍ），但此时
萌发率并未达到最高值。当蔗糖浓度达２０％时，花
粉萌发率最高（４４．４３％），对应的花粉管长度为
１５４．９３μｍ。方差分析结果表明，当蔗糖浓度为
２０％、２５％、３０％时，花粉萌发率和花粉管长度无显
著差异（Ｐ＞０．０５）。
２．２．２　硼　在一定浓度范围内，‘金华’花粉萌发率
和花粉管的生长随硼酸浓度的增加而增加，但超过
一定浓度则起抑制作用。当硼酸浓度为０．０３％时，
花粉萌发率最高（６９．６３％），为对照的１．５７倍。当
硼酸浓度大于０．０４％时，花粉萌发和花粉管生长受
显著抑制。花粉管生长的适宜硼酸浓度范围为
０．０２％～０．０３％，此时花粉管长度为２２５．３９～
２３９．７１μｍ（图３）。
２．２．３　钙　外源钙对薄壳山核桃花粉萌发的影响
趋势与硼相似，在一定浓度范围内对花粉萌发和花
粉管生长起促进作用（图４）。Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ浓
度为０．０１％～０．０５％时，花粉萌发率随Ｃａ（ＮＯ３）２
·４Ｈ２Ｏ浓度的增加显著提高，花粉管长度也有较
明显伸长。当Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ浓度达到０．０５％
时，花粉萌发率最高，即６１．７６％，为对照的１．４６
倍，此时的花粉管长度也达到最大值２２０．８７μｍ。
当Ｃａ２＋浓度大于０．０７％时，花粉萌发率显著下降，
花粉管生长也有相同变化趋势。方差分析结果表
明，Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ浓度为０．０４％、０．０５％时与
其他浓度存在显著差异，‘金华’花粉萌发的最适
图２　蔗糖浓度对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的影响
ＣＫ．表示未加蔗糖
Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｃｒｏｓｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ
ＣＫ．Ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｍｅｄｉｕｍ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｓｕｃｒｏｓｅ
Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ浓度为０．０４％～０．０５％。
２．２．４　镁、钾　在试验浓度范围内，Ｍｇ２＋和Ｋ＋对
‘金华’的花粉萌发和花粉管生长的影响无显著差异
（Ｐ＞０．０５）。
２．３　薄壳山核桃花粉萌发的最适培养基的筛选
由以上单因素试验可知，蔗糖、Ｈ３ＢＯ３、Ｃａ
（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ对薄壳山核桃品种‘金华’的花粉
萌发影响较大，综合该３因子进行正交试验设计（表
１）。对表１数据进行方差分析，结果表明差异显著的
图３　硼酸浓度对薄壳山核桃花粉萌发
和花粉管生长的影响
ＣＫ．表示未加硼酸
Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｈ３ＢＯ３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ
ＣＫ．Ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｍｅｄｉｕｍ　ｗｉｔｈｏｕｔ　Ｈ３ＢＯ３
图４　Ｃａ２＋浓度对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的影响
ＣＫ．表示未加Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ
Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃａ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ
ＣＫ．Ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｍｅｄｉｕｍ　ｗｉｔｈｏｕｔ　Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ
８１９１ 西　北　植　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３３卷
因子为蔗糖、Ｈ３ＢＯ３（Ｐ＜０．０５），Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ
及因素间的交互作用均不显著（Ｐ＞０．０５）。进一步
做平方和比较分析，蔗糖各浓度下‘金华’的花粉萌
发率及花粉管长度平方和以２０％最高，Ｈ３ＢＯ３ 以
０．０３％最高，Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ以０．０５％最高，故
最佳培养基组合为２０％蔗糖＋０．０３％ Ｈ３ＢＯ３＋
０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ。但该组合在正交试验
中并未出现，表１中最佳组合为１３号，即２０％蔗糖
＋０．０２％ Ｈ３ＢＯ３＋０．０５％ Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ。为
找出最佳培养基组合，用２０％蔗糖＋０．０３％ Ｈ３ＢＯ３
＋０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ的培养基增加一组试
验。结果表明，２０％蔗糖＋０．０３％ Ｈ３ＢＯ３＋０．０５％
Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ与２０％蔗糖＋０．０２％ Ｈ３ＢＯ３＋
０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ的培养基下，无显著差异。
因此，薄壳山核桃品种‘金华’的花粉萌发和花粉管生
长的最佳培养基组合均为：２０％蔗糖＋０．０２％～
０．０３％ Ｈ３ＢＯ３＋０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ。
２．４　不同培养条件对薄壳山核桃花粉萌发和花粉
管生长的影响
采用正交试验筛选出的最佳培养基，在不同温
度下分别培养３、６、１２、２４、４８ｈ，比较不同温度下薄
壳山核桃花粉的萌发特性。结果表明，当温度较低
为２０℃时，花粉生长较为缓慢（图６，Ａ），０～４８ｈ
一直处于增长状态，但萌发率和花粉管长度均较低，
４８ｈ时花粉萌发率为３６．５５％，花粉管长度为１３５．
６５μｍ。２５℃培养花粉生长良好，萌发率显著高于
其他温度下的萌发率（图５，Ａ；图６，Ｂ、Ｆ），培养２４ｈ
花粉萌发率趋于稳定，为６２．２８％，此时花粉管长度
为２４９．９８μｍ，与４８ｈ无显著差异。当温度高于３０
℃时，花粉萌发速率及花粉管生长速率均明显加快，
表１　薄壳山核桃花粉萌发Ｌ２５（５３）正交试验结果
Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｉｎ　Ｌ２５（５３）ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
编号
Ｓｅｒｉａｌ　ｎｕｍｂｅｒ
蔗糖
Ｓｕｃｒｏｓｅ
／％
Ｈ３ＢＯ３
／％
Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ
／％
萌发率
Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ／％
花粉管长度
Ｐｏｌｅｎ　ｔｕｂｅ
ｌｅｎｇｔｈ／μｍ
１　 ０　 ０　 ０　 ０　 ０
２　 ０　 ０．０１　 ２０　 ０　 ０
３　 ０　 ０．０２　 ３０　 ０　 ０
４　 ０　 ０．０３　 ４０　 ０　 ０
５　 ０　 ０．０４　 ５０　 ０　 ０
６　 １５　 ０　 ０．０２　 ２８．５２　 １８０．７７
７　 １５　 ０．０１　 ０．０３　 ３４．４３　 １９３．０５
８　 １５　 ０．０２　 ０．０４　 ５１．４８　 ２１５．３６
９　 １５　 ０．０３　 ０．０５　 ５７．８１　 ２２０．５９
１０　 １５　 ０．０４　 ０　 ３２．０４　 １８３．２３
１１　 ２０　 ０．０　 ０．０３　 ５０．９１　 １８９．７２
１２　 ２０　 ０．０１　 ０．０４　 ５５．０６　 １９５．３３
１３　 ２０　 ０．０２　 ０．０５　 ７４．４６　 ２５８．８４
１４　 ２０　 ０．０３　 ０　 ６４．６３　 ２３９．７０
１５　 ２０　 ０．０４　 ０．０２　 ５９．０２　 １７４．９３
１６　 ２５　 ０　 ０．０４　 ４９．３４　 １６４．０５
１７　 ２５　 ０．０１　 ０．０５　 ５３．８８　 １９０．６７
１８　 ２５　 ０．０２　 ０　 ５９．１５　 ２０２．６３
１９　 ２５　 ０．０３　 ０．０２　 ６１．６４　 ２０８．２７
２０　 ２５　 ０．０４　 ０．０３　 ５１．４０　 １７６．６９
２１　 ３０　 ０　 ０．０５　 ５２．３６　 １５１．２５
２２　 ３０　 ０．０１　 ０　 ４９．６６　 １８０．９３
２３　 ３０　 ０．０２　 ０．０２　 ５１．３２　 ２０３．９８
２４　 ３０　 ０．０３　 ０．０３　 ５５．７３　 ２０６．１８
２５　 ３０　 ０．０４　 ０．０４　 ４８．０４　 １７９．３５
ＭＳ　 ２　９７３．２５　 １５３．５６　 ６２．５６
Ｆ　 １２５．７４＊ ６．４９＊ ２．６５
　　注：＊表示在０．０５水平下差异极显著。
Ｎｏｔｅ：＊ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ａｔ　０．０５ｌｅｖｅｌ．
９１９１９期　　　　　　　　　　　　张　瑞，等：薄壳山核桃花粉离体萌发和花粉管生长特性研究
图５　不同温度及培养时间对薄壳山核桃花粉萌发和花粉管生长的影响
Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｇｒｏｗｔｈ
图６　薄壳山核桃花粉离体萌发状况
Ａ～Ｅ．不同温度下薄壳山核桃花粉的萌发状况：１．２０℃；２．２５℃；３．３０℃；４．３５℃；５．４０℃；
Ｆ．正常萌发的花粉；Ｇ．高温下花粉管内含物溢出；Ｈ．未复水的花粉粒
Ｆｉｇ．６　Ｐｅｃａｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ
Ａ～Ｅ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｐｅｃａｎ　ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ：１．２０℃；２．２５℃；３．３０℃；４．３５℃；５．４０℃；Ｆ．Ｎｏｒｍａｌ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ｏｆ　ｐｅｃａｎ　ｐｏｌｅｎ；Ｇ．Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　ｏｆ　ｐｏｌｅｎ　ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；Ｈ．Ｐｏｌｅｎ　ｇｒａｉｎ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｒｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ
但花粉管破裂萎缩也逐渐增多，整体平均萌发率呈现
先上升后下降的趋势，且温度越高，萌发速率越快，花
粉管破裂也越多（图６，Ｃ～Ｅ、Ｇ）。３０℃、３５℃和４０
℃的花粉萌发的持续时间分别为２４、１２、６ｈ（图５，
Ａ），最高萌发率分别为４５％、１８．６１％、１１．５４％；花粉
管长度平均最大值分别出现在２４、１２和６ｈ（图５，
Ｂ），分别为２１０．４５、２０５．５６和１９９．７７μｍ。因此，薄
壳山核桃品种‘金华’的花粉萌发最佳培养温度为
２５℃，最佳培养时间为２４ｈ。
３　结论与讨论
薄壳山核桃为风媒花植物，新鲜未经复水处理
的花粉粒表面干瘪下凹。Ｆｉｒｏｎ等［９］认为花粉的水
分状况与花粉发育和萌发息息相关。几乎所有种类
的虫媒花花粉成熟前经历一系列的脱水过程，如西
葫芦花粉在孢子阶段含水量高达４３％，而花粉成熟
后脱水大幅下降至１３％。Ｎｅｐｉ等［１０］将花粉分为两
类：部分脱水花粉（ｐａｒｔｉａｌｙ　ｄｅｈｙｄｒａｔｅｄ　ｐｏｌｅｎ，ＰＤＰ），
０２９１ 西　北　植　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３３卷
即花粉含水量＜３０％；部分水合花粉（ｐａｒｔｉａｌｙ　ｈｙ－
ｄｒａｔｅｄ　ｐｏｌｅｎ，ＰＨＰ），即花粉含水量＞３０％。本次
试验由于样品量有限，未能进行花粉含水量测定，但
根据其复水处理后，萌发率大幅增加，可推断其为部
分脱水型花粉。Ｃｒｏｗｅ等［１１］认为若将干燥的花粉
直接放在培养基中，由于花粉体积极小，对培养基极
其敏感，迅速吸胀容易破坏细胞膜的完整性而影响
花粉活力。因此，对花粉离体培养前，将其暴露在
ＲＨ 较高的环境下进行适当的复水处理，花粉水合
过程缓和，细胞骨架松散，膜的相变也降至最低化，
有利于花粉的萌发［１２］。本试验表明，将薄壳山核桃
花粉在ＲＨ＝９７％条件下复水处理４ｈ，其萌发率可
显著提高。
蔗糖对花粉萌发和花粉管生长由明显的促进作
用，它既是花粉萌发和花粉管生长的营养物质，同时
又是参与花粉代谢和跨膜运输的碳源［１３］。但蔗糖
浓度应控制在一定范围内，过低花粉壁易破裂，过高
又会造成代谢物堆积抑制萌发。本试验表明，蔗糖
浓度为２０％～３０％时，薄壳山核桃花粉内外渗透压
保持平衡，花粉发育良好。这与其他多数研究［１４－１６］
结果保持一致。
花粉细胞壁中富含果胶，硼主要与果胶中的鼠
李半乳糖醛酸聚糖－Ⅱ（ＲＧ－Ⅱ）结合形成二聚体
（ｄＲＧ－Ⅱ－Ｂ），缺硼导致果胶甲酯酶活性发生改变，
酸性果胶质在顶端大量富集，造成花粉管破裂［１７］。
不同植物种类花粉萌发和花粉管生长所需的最适硼
浓度是不同的，如蜡梅［１８］为０．０５％，梨［１５］为０．０１％
等。本试验表明，０．０３％的硼酸有利于薄壳山核
桃品种‘金华’的花粉的萌发，同时促进其花粉管的
生长。
Ｃａ２＋是花粉管极性生长不可缺少的物质，目前
国内外研究也较为深入。粉管尖端是Ｃａ２＋集中分
布的地方，Ｃａ放射自显影研究表明，百合花粉管尖
端２０μｍ处是Ｃａ
２＋的富集区，这也证明Ｃａ２＋向花
粉管尖端的内流十分活跃［１９］。花粉管的顶端生长
需要精确的游离钙（［Ｃａ２＋］ｉ）动态平衡，打破这种
平衡就会导致花粉管生长的抑制［２０］。本试验结果
表明，０．０５％的Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ浓度下，薄壳山
核桃品种‘金华’的花粉发育状况最佳。这与吴开志
等［２１］的研究结果基本一致。
在一定范围内，薄壳山核桃花粉萌发受温度调
控非常明显。温度低于２０℃，花粉萌发和花粉管生
长缓慢，温度高于３０℃，花粉代谢加快，但花粉管破
裂，同样不利于花粉生长。不同植物花粉萌发的最
适温度有所差异，拟南芥［２２］为２２℃，棉花［２３］为３２
℃，这与不同花粉细胞膜的热稳定性有关。本试验
研究梯度下，２５℃为薄壳山核桃品种‘金华’花粉萌
发的最适温度。因此，在实际生产中对薄壳山核桃
进行人工辅助授粉，不宜在温度偏低的早晨及温度
过高的正午。
总之，本试验结果表明，薄壳山核桃花粉离体萌
发前需在ＲＨ＝９７％的条件下复水４ｈ，最佳培养基
组合为：２０％蔗糖＋０．０２％～０．０３％ Ｈ３ＢＯ３＋
０．０５％Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ，最适培养条件为２５℃
下恒温培养２４ｈ。此时的花粉萌发率为７４．４６％，
花粉管平均长度为２５８．８４μｍ。
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１２９１９期　　　　　　　　　　　　张　瑞，等：薄壳山核桃花粉离体萌发和花粉管生长特性研究
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ｐｏｌｅｎ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ　ｔｈａｌｉａｎａ［Ｊ］．Ｔｈｅ　Ｐｌａｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００７，５２（３）：５７０－５８２．
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２２９１ 西　北　植　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３３卷