不同培養基及貯藏條件對山梅花屬植物花粉生活力的影響1)

劉贏男 周 丹 劉 瑋 李長海 宋瑩瑩

(黑龍江省科學院自然與生態研究所，哈爾濱，150040) (黑龍江省森林植物園)

虎耳草科(Saxifragaceae)山梅花屬(PhiladelphusLinn.)植物為落葉灌木，葉對生，枝條也對生，因此，由它形成的灌叢顯得十分豐滿?；ò咨蟹枷阄?，花期6～7月，因形狀酷似梅花，故得其名。全世界山梅花屬植物約75種，我國有18種12個變種或變型［1］，黑龍江省內分布有3種［2］。哈爾濱市灌木樹種資源豐富，但應用于園林綠化的灌木樹種卻較為單一。如常見的連翹(Forsythia.suspensaVahl.)、榆葉梅(Prunus.trilobaLindl.)等，這些樹種春季開花較多、觀賞期短，而且花色以紅黃為主，缺乏白色系花，而山梅花屬植物正好彌補了這些缺憾。對山梅花屬植物進行雜交育種，可獲得優良山梅花屬景觀樹種，為哈爾濱城市園林綠化美化提供新品種。

花期不遇是雜交育種工作中經常面臨的難題，有的樹木和園林植物可通過催延花期解決，有的則不得不進行花粉貯藏［3］。因此，了解花粉的活力和貯藏性，對于解決雜交育種過程中的時空障礙和親本選配問題具有重要意義。山梅花分布廣泛，但花期不一。在進行雜交育種時，若其父本花先于母本開放或從外地采集花粉，就必須有效地貯藏花粉，并在雜交前進行花粉生活力的測定，以便對雜交結果進行分析和研究，確保雜交成功。

目前，關于山梅花屬植物花粉生活力和貯藏條件的研究尚未見報道。本研究采用正交試驗法，以4種山梅花為試材，研究花粉萌發的最佳培養基及培養條件。對比分析不同貯藏條件下的花粉生活力，為解決山梅花雜交育種的花期不遇或遠距離雜交問題提供科學依據。

1 材料與方法

以黑龍江省森林植物園4種山梅花盛花期花粉為試材。其中，歐洲山梅花(Philadelphus coronariesAureus)和慶典山梅花(PhiladelphusGalahad)為2005年加拿大引進品種;東北山梅花(P.schrenkiiRupr.)為黑龍江省鄉土樹種;京山梅花(P.pekinensisRupr.)主產華北地區，黑龍江省哈爾濱市有栽培，黑龍江省森林植物園于20世紀70年代從遼寧引進。

將4種山梅花植物的新鮮花粉置于不同質量分數蔗糖、硼酸的培養基上，在不同的培養溫度下進行3因素3水平正交試驗(見表1)。每處理3次重復，每重復觀察3個視野，然后計算平均值。以花粉管長度超過花粉粒直徑作為萌發標準。萌發率=(已萌發的花粉粒數/花粉粒總數)×100%。

采集4種山梅花的新鮮花粉500粒，經室內陰干去除雜質后裝入指形管中，置于干燥器內。分別進行常溫(20℃)、冷藏(3℃)和冷凍(－23℃)貯藏。貯藏后的花粉采用最適培養條件培養，在顯微鏡下觀測，并按照萌發率計算公式計算花粉萌發率。

表1 山梅花花粉生活力測定的影響因素和水平

2 結果與分析

2.1 不同培養基對花粉生活力的影響

花粉萌發率是鑒定花粉生活力的一項重要指標。除了與花粉本身的質量有關外，萌發率還與萌發時的環境條件密切相關，如培養濃度、營養物質、礦質元素等，一般蔗糖質量分數為10% ～20%，硼酸質量分數為0.001% ～0.005%［4］。蔗糖的作用是提供合適的滲透壓和花粉管形成所需能量，硼酸的作用是促進花粉管的萌發。不同植物花粉萌發所需的培養基種類和濃度不同。

對蔗糖、硼酸和培養溫度的正交試驗結果表明:京山梅花和東北山梅花具有較高的花粉萌發率，分別為83%和63.33%;歐洲山梅花和慶典山梅花的花粉萌發率相對較低，分別為35.32%和33.66%(見表2)?？梢姡幽么笠M品種山梅花的花粉萌發率相對國內品種低。

依據正交試驗不同組合的花粉萌發率，得到4種山梅花的最佳花粉萌發條件。京山梅花和東北山梅花的最佳培養基均為蔗糖質量分數10%+硼酸質量分數10×10－6，20℃條件下培養。歐洲山梅花的最佳培養基為蔗糖質量分數15%+硼酸質量分數10×10－6，25℃條件下培養。慶典山梅花的最佳培養基為蔗糖質量分數15%+硼酸質量分數30×10－6，20℃條件下培養。

表2 不同培養基對花粉萌發率的影響 %

根據花粉萌發率求出每一因素水平下的數據平均值ki及同一因素不同水平間平均值的極差R。極差R反映了影響因素對反應體系的影響情況，R越大，影響越顯著。由表3可知，3個因素的變化對花粉萌發率的影響，除東北山梅花表現為:硼酸、蔗糖和培養溫度外，其他3個品種從大到小均表現為:蔗糖、硼酸和培養溫度?？梢姡囵B基對于花粉萌發的影響要比培養溫度對花粉萌發的影響顯著。試驗中所采用的20、25、30℃培養溫度對花粉萌發率的影響差異不顯著。

每一因素水平下的數據平均值ki反映了影響因素水平對萌發率的影響情況，ki值越大，萌發率越好。由表3可以看出，京山梅花的最佳萌發條件為:蔗糖質量分數10%+硼酸質量分數10×10－6，培養溫度20℃;歐洲山梅花的最佳萌發條件為:蔗糖質量分數15%+硼酸質量分數10×10－6，培養溫度25℃;均與正交試驗結果相符。東北山梅花的最佳萌發條件為:蔗糖質量分數10%+硼酸質量分數20×10－6，培養溫度20℃;慶典山梅花的最佳萌發條件為:蔗糖質量分數15%+硼酸質量分數10×10－6，培養溫度20℃;3個因素的最佳水平組合并沒有在正交表中出現。因此，在使用正交設計進行反應體系優化時，各因素的最佳水平組合不一定能獲得最佳的試驗結果，可根據結果直接選擇來獲得較好的培養體系。

表3 山梅花花粉萌發率正交試驗結果分析

2.2 貯藏溫度對花粉生活力的影響

花粉的長期貯藏對種質保存和雜交育種十分重要。低溫、干燥有利于花粉活力的保存，這是由于花粉貯藏期間可溶性糖類和有機酸消耗減少，在花粉貯藏過程中，貯藏溫度條件對花粉生活力影響最大［5］。

對3種不同貯藏溫度:常溫(20℃)、冷藏(3℃)和冷凍(－23℃)下花粉生活力進行單因素對比試驗(見表4)。結果表明，在冷凍條件下，4種山梅花的花粉萌發率最低。可能是由于冷凍條件會使細胞脫水，不利于花粉生命力的維持。在低溫冷藏條件下，加拿大引進品種歐洲山梅花和慶典山梅花的花粉萌發率明顯高于常溫條件下貯藏的花粉。而對于國內2個山梅花品種來說，常溫貯藏的花粉萌發率略高于冷藏處理，但冷藏方法可以延長花粉壽命40～50 d。因此，4種山梅花植物的最佳貯藏條件為3℃低溫冷藏。

表4 不同貯藏溫度對山梅花花粉萌發率的影響 %

3 結論與討論

對4種山梅花的最佳花粉萌發條件進行正交試驗，結果表明:山梅花花粉萌發率在種間存在差異。歐洲山梅花和慶典山梅花2個加拿大引進品種的花粉萌發率相似，均較國內品種京山梅花和東北山梅花低。但主產華北地區的京山梅花花粉萌發率卻比黑龍江省鄉土樹種東北山梅花高，這可能是由于試驗所用京山梅花為上世紀70年代從遼寧引進，引種馴化時間較長所致。在實驗中還發現，鄉土樹種東北山梅花的花粉萌發所需時間最短。

正交試驗中3個影響因素對東北山梅花花粉萌發率的影響，從大到小的順序為硼酸、蔗糖、培養溫度;對其余3種山梅花花粉萌發率的影響，從大到小的順序為蔗糖、硼酸、培養溫度;培養溫度對花粉萌發率影響不顯著。除京山梅花的最佳萌發條件與正交試驗最佳實驗組合吻合外，其余3種山梅花的各因素最佳水平組合并沒有在正交表中出現。因此，本實驗依據正交試驗結果直接獲得4種山梅花的最佳花粉萌發條件。

對3種不同貯藏溫度下花粉生活力進行單因素對比試驗，結果表明:3℃低溫冷藏是4種山梅花植物的最佳貯藏條件。這可能是由于低溫能明顯地阻止花粉的衰老。一般來說，溫度越低，花粉保存效果越好，主要原因是降低了呼吸強度和酶活性［6］。對百合品種花粉貯藏特性的研究表明，冷凍貯藏有利于保持百合花粉生活力［7］。而在本試驗中，冷凍條件下貯藏的4種山梅花的花粉萌發數最低，可見，不同物種間花粉貯藏條件存在顯著差異。

［1］劉冬梅，盛繼文，李鳳容，等.山梅花屬植物化學成分及生物活性研究進展［J］.國際中醫中藥雜志，2006，28(1):13－16.

［2］傅沛云.東北植物檢索表［M］.北京:科學出版社，1995.

［3］王欽麗，盧龍斗，吳小琴，等.花粉的保存及其生活力測定［J］.植物學通報，2002，19(3):365－373.

［4］王玲，祝鵬芳，毛洪玉.不同培養基及不同貯藏條件對金娃娃萱草花粉生命力的影響［J］.西北林學院學報，2009，24(3):95－97.

［5］王麗瑛，王雪蓮，張洮，等.三種忍冬屬(Lonicera)植物花粉貯藏及生活力的測定［J］.安徽農學通報，2009，15(7):90－91.

［6］周莉，代力民，徐杰，等.丁香花粉生命力及貯藏力的研究［J］.沈陽農業大學學報，2003，34(1):16－19.

［7］周蘊薇，劉芳，李俊濤.百合花粉生活力及貯藏特性［J］.東北林業大學學報，2007，35(5):39－40.