8個菠蘿品種的花粉特性及其離體萌發

孫偉生　孫光明　劉勝輝　吳青松

摘 要 研究8個菠蘿品種的花粉特性以及離體條件下的花粉萌發。結果表明：不同菠蘿品種的花粉大小、花粉數量、花粉活力、花粉離體萌發率和花粉管萌發長度均存在明顯差異。金菠蘿花粉最大，金鉆花粉最?。粏蝹€花藥花粉量約3～18萬粒，蜜寶花粉量最多，蘋果花粉量最少。用TTC法測定8個菠蘿品種的花粉活力為25.18%～56.84%，其中無刺卡因最高，黃金菠蘿最低。在離體培養條件下，不同菠蘿品種在9種培養基上的花粉萌發率均值和花粉管長度均值變幅分別為53.31%～76.02%、43.27～518.28 μm，其中蜜寶、無刺卡因、甜蜜蜜、金菠蘿的花粉萌發率均值和花粉管長度均值較高，珍珠、蘋果的花粉萌發率均值和花粉管長度均值較低。配方為1%瓊脂+10%蔗糖+0.01%硼酸的培養基適于用作菠蘿花粉的離體萌發培養基。

關鍵詞 菠蘿；花粉特性；花粉離體萌發；花粉管長度

中圖分類號 S667.9 文獻標識碼 A

Abstract The pollen characteristics and in vitro pollen germination of 8 pineapple cultivars were studied. Significant variations on pollen size， pollen quantity， pollen viability， in vitro pollen germination rate and the length of pollen tube were observed among the 8 pineapple cultivars. The results showed that the pollen of MD-2 was the largest and that of Jinzuan was the smallest. The amount of pollen grain per anther was estimated to be about 30～180 thousands from Pingguo to Mibao， while pollen viability revealed by TTC to be 25.18%～56.84% from Huangjin pineapple to Smooth Cayenne. The average pollen germination rate and length of pollen tube on 9 media in vitro of different pineapple cultivars ranged from 53.31%～76.02% and 43.27～518.28 μm respectively， in which both higher average values were held by Smooth Cayenne， Mibao， Tianmimi and MD-2 while lower average values held by Zhenzhu and Pingguo. Medium with a formula of 1% agar+10% sugar+0.01% boric acid was demonstrated to be suitable for pineapple pollen germination in vitro.

Key words Pineapple； Pollen characteristic； In vitro pollen germination； Pollen tube length

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.07.007

菠蘿[Ananas comosus（L.）Merrill]為鳳梨科（Bromeliaceae）鳳梨屬（Ananas Merr.）多年生草本果樹，是重要的熱帶經濟作物之一[1-2]。菠蘿原產于美洲熱帶地區的巴西，16世紀時期，我國開始引種栽培，至今已有400多年歷史[3]。目前，我國菠蘿的主栽品種仍為最初引種的皇后類巴厘種，與世界上其他菠蘿主產國相比，我國的菠蘿育種工作進展緩慢[4]。菠蘿為自交不育果樹，生產上菠蘿果實一般很難有種子，常規雜交育種需要在不同類型的菠蘿品種間或同類型的不同品種間授粉，才能得到雜交種子[3，5]?；ǚ凼欠N子植物的雄配子體，在有性繁殖中發揮著重要作用[6-8]。目前，對菠蘿花粉的特性方面的研究鮮有報道，國內僅見菠蘿花粉保存方式的研究初報[5]，而對不同品種菠蘿花粉特性、花粉量的多少及花粉萌發率的高低并不十分清楚，在雜交授粉時存在一定盲目性。本研究以近年來引進的7個菠蘿優良品種和雜交常用的親本無刺卡因為材料，考察8個菠蘿品種花粉及其離體萌發特性，為菠蘿雜交授粉工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料來自農業部湛江菠蘿種質資源圃。試驗于2015年3月進行，在各品種菠蘿盛花期，對相同品種的不同單株進行混合取樣，從花序中上部位小花中采集完整花藥，裝入離心管，帶回實驗室即用。供試菠蘿品種見表1。

1.2 方法

1.2.1 花粉形態觀測 每個品種各取10枚花藥裝入離心管，待花粉散開后混合取樣（其余指標的花粉取樣方法除特殊說明外，均與此相同）。在載玻片上滴1滴ddH2O，取少量花粉均勻撒上，蓋上蓋玻片，在倒置生物顯微鏡（OLYMPUS IX71）下觀察花粉形態。每個品種各取3個不同視野，每個視野隨機測量10個正常花粉的粒長和直徑，3次重復。

1.2.2 花粉數量測定 花粉數量的測定采用纖維素酶法[9]。取完整花藥10枚放入1.5 mL離心管中，25 ℃下烘干，使花粉完全散出，加入1%纖維素酶1 mL，處理24 h，充分振蕩后取1 μL滴于載玻片上，顯微鏡下觀察統計，重復3次。花粉數量計算公式為：M=（m×1 000）/10，式中M為每枚花藥花粉數量（粒/花藥），m表示載玻片上總花粉粒數。

1.2.3 花粉活力測定 花粉活力測定采用TTC離體花粉染色法[10]。取1滴0.5 mol/mL的TTC溶液（pH=7）滴在載玻片上，取少量新鮮的花粉均勻撒在TTC溶液上，蓋上載玻片，置于37 ℃恒溫箱中，30 min后鏡檢，統計染色率，每個品種至少重復3次。

1.2.4 花粉萌發試驗 按照表2配制花粉離體培養基，用玻璃棒取l滴液體培養基涂于載玻片上，使之厚薄均衡并接近圓形，待冷卻凝固后，用頭發絲蘸取少許菠蘿花粉，均勻涂抹在培養基表面，室溫（20 ℃）下暗培養12 h后鏡檢，統計花粉萌發率，花粉管長度超過花粉粒直徑視為萌發，每個菠蘿品種每種培養基各重復5次。萌發率（%）=萌發花粉粒數/花粉總粒數×100。每個菠蘿品種每種培養基各選取10個以上花粉粒進行花粉管長度測定。

1.3 數據處理

用EXCEL 2010軟件進行數據整理與作圖。SPSS 20.0進行方差分析，采用General Linear Modal進行雙因素主效應檢驗，多重比較采用Duncan法。

2 結果與分析

2.1 8個菠蘿品種的花粉形態

如圖1所示，8個菠蘿品種的花粉粒顏色均呈現黑褐色，正常成熟花粉粒的形狀大多接近圓球形。測定結果顯示，8個菠蘿品種的花粉大小存在差異（圖2），金菠蘿、黃金菠蘿、甜蜜蜜菠蘿的花粉粒顯著大于其它品種，三者在花粉粒長度和直徑上無顯著差異，以金菠蘿的花粉粒最大，花粉粒長度和直徑分別為44.23和38.98 μm。金鉆菠蘿的花粉粒最小，其花粉粒長度為32.86 μm，顯著小于其它菠蘿品種，花粉粒直徑也較低，為28.88 μm。其余菠蘿品種按花粉粒大小降序排列為：蘋果菠蘿>珍珠菠蘿>無刺卡因>蜜寶菠蘿。經Kolmogorov-Smirnov檢測，8個菠蘿品種的花粉粒長度和直徑數據不符合正態分布。

2.2 8個菠蘿品種的花粉數量

8個菠蘿品種的花粉數量（平均單個花藥的花粉粒數）存在較大差異（圖3），變幅為34 200～182 300粒，經Shapiro-Wilk檢測，8個菠蘿品種的花粉數量不符合正態分布。其中蜜寶的花粉數量最多，約18.23萬，顯著高于其它7個品種；蘋果、珍珠、金鉆的花粉數量較為接近，為3～4萬，顯著低于其它品種；其余品種的花粉量介于7～10萬，占品種數的50%。

2.3 8個菠蘿品種的花粉活力

由圖4可知，經TTC法測定的8個菠蘿品種的花粉活力存在差異，變幅為25.18%～56.84%，經Shapiro-Wilk檢測，8個菠蘿品種的花粉活力數據符合正態分布。花粉活力較高的品種有無刺卡因、蜜寶和金鉆，其中無刺卡因的花粉活力最高，為56.84%，但三者間差異不顯著；花粉活力較低的品種有黃金菠蘿和珍珠，以黃金菠蘿的花粉活力最低，為25.18%；甜蜜蜜和金菠蘿的花粉活力相當，約42%，低于金鉆，高于蘋果。

2.4 8個菠蘿品種的花粉離體萌發特性

方差分析結果表明，品種、培養基以及二者的交互作用對菠蘿花粉的萌發率和花粉管萌發長度均有顯著影響（表3）。結合表4分析可知，不同菠蘿品種在不同培養基上的花粉萌發率存在明顯差異。8個菠蘿品種的花粉離體萌發率均在50%以上，其中花粉萌發率均值最高為蜜寶（76.02%），無刺卡因（72.70%）次之，甜蜜蜜（68.31%）和金菠蘿（68.11%）的花粉萌發率均值相當；金鉆、黃金菠蘿、蘋果的花粉萌發率均值相對較低，但均大于60%；花粉萌發率均值最低為珍珠（53.31%）。不同培養基的花粉萌發率極差較大的菠蘿品種有：甜蜜蜜（46.50%）、蘋果（39.77%）、金菠蘿（34.9%）、蜜寶（30.28%），極差最小的菠蘿品種是無刺卡因（7.5%）。在9種參試培養基中，5號培養基的花粉萌發率均值最高，8號培養基次之，4號培養基的花粉萌發率均值最低，其余培養基間的花粉萌發率均值差異不顯著。各菠蘿品種的花粉萌發率均在50%以上的培養基有6號、8號、9號，其中6號培養基的花粉萌發率均值僅次于5號、8號， 除珍珠的花粉萌發率相對較低外，其余7個菠蘿品種在6號培養基上的花粉萌發率無顯著差異。

如表5所示，不同菠蘿品種在不同培養基上的花粉管萌發長度也有差異。8個菠蘿品種中，無刺卡因、蜜寶、甜蜜蜜、金菠蘿的花粉管萌發長度均值均在400 μm以上，顯著高于其他品種。其余4個菠蘿品種的花粉管萌發長度均值排序為：金鉆>黃金菠蘿>蘋果>珍珠，品種間差異顯著。9種培養基中，菠蘿花粉管萌發長度均值最大為5號培養基，其次為1號培養基；9號、3號、8號培養基中的菠蘿花粉管萌發長度均值較小，其中均值最小的是9號培養基，除甜蜜蜜外，其余7個菠蘿品種在9號培養基中的花粉管萌發長度均小于100 μm。

3 討論與結論

花粉是種子植物的雄配子體，對授粉受精和果實形成有重要影響。植物花粉量及其生活力是開花植物生物學特性研究中的一項重要內容，果樹花粉量的多少和花粉萌發率的高低直接影響其授粉、受精乃至坐果[8]。菠蘿雜交授粉中，授粉品種的花粉數量、活力等直接影響著授粉結果和效率。本研究結果表明，8個菠蘿品種間單花藥花粉量差異較大，蜜寶的花粉量最多，高達18萬粒；蘋果、珍珠、金鉆菠蘿的花粉數量較低，約3～4萬粒；黃金菠蘿、甜蜜蜜、金菠蘿和無刺卡因的花粉量介于7～10萬粒。各菠蘿品種的花粉TTC活力、花粉離體萌發率和花粉管萌發長度也存在明顯差異，無刺卡因、蜜寶、金鉆的花粉TTC活力較高，黃金菠蘿和珍珠的花粉TTC活力較低；蜜寶的花粉離體萌發率均值最高，無刺卡因、甜蜜蜜、金菠蘿的花粉萌發率均值也較高，珍珠的花粉萌發率均值最低；無刺卡因、蜜寶、甜蜜蜜、金菠蘿的花粉管萌發長度均值較大，珍珠的花粉管萌發長度均值最小。筆者在多年菠蘿雜交授粉實踐中發現，用珍珠菠蘿的花粉給其他類型菠蘿品種授粉后，得籽率較低，這一現象可能與該品種花粉數量少、花粉活力較低有關，且因其花期短、苞片覆蓋緊、微開放等開花性狀導致花粉采集較為困難，因此，在雜交育種中，該品種不宜用作父本。筆者還發現，以其他類型菠蘿品種的花粉授粉給珍珠菠蘿，同樣得籽率很低，這可能與珍珠菠蘿的花器官構造有關，需進一步研究證明。蘋果菠蘿與珍珠菠蘿類似，用其花粉給其他類型菠蘿品種授粉后的得籽率較低，由于蘋果菠蘿也存在花粉數量少、花粉活力低的現象，因此也不宜用作父本。根據本文的研究結果，蜜寶菠蘿的花粉量大，花粉活力高，是優良的授粉親本，這與筆者用蜜寶菠蘿作雜交父本得籽率較高的實踐經驗相符。此外，無刺卡因、甜蜜蜜、金菠蘿等菠蘿品種的花粉量較大，花粉活力相對較高，也適宜用作雜交授粉的父本。

本研究中8個菠蘿品種的花粉TTC活力變幅為25.18%～56.84%，而花粉離體萌發率變幅為53.31%～76.02%，可知，8個菠蘿品種的花粉離體萌發率數據普遍大于其花粉TTC活力測定數據，這與姜雪婷等[11]在梨品種的花粉活力研究中得出的結果類似，究其原因，可能是用TTC法測定菠蘿花粉活力時存在著色不良，導致測定結果偏低，不能準確反映菠蘿花粉的實際活力有關，筆者認為在考察菠蘿花粉活力時應以花粉離體萌發情況為準。

根據本研究中的花粉離體萌發試驗結果，5號培養基中菠蘿花粉萌發率及花粉管萌發長度均值均為最高，表明當培養基中蔗糖濃度為10%、硼酸濃度為0.01%時，較利于菠蘿花粉的離體萌發，這與前人在桃[12]、李[13]、菠蘿蜜[14]的花粉離體萌發研究中篩選出的蔗糖、硼酸濃度相一致，5號培養基適于用作菠蘿的花粉離體培養基。

參考文獻

[1] 趙文振， 沈雪玉. 菠蘿栽培[M]. 北京： 農業出版社， 1987： 1-5.

[2] Bartholonew D P， Paull R E， Rohrbach K G. The pineapple： botany， production and uses[M]. New York： CABI Publishing， 2003： 3.

[3] 廣東省農業科學院果樹研究所. 菠蘿及其栽培[M]. 北京： 輕工業出版社， 1987： 3-4.

[4] 徐遲默， 楊連珍. 菠蘿科技研究進展[J]. 華南熱帶農業大學學報， 2007， 13（1）： 24-29.

[5] 呂玲玲. 菠蘿花粉保存研究初報[J]. 上海農業學報， 2005， 21（1）： 95-97.

[6] 劉志虎， 何天明， 鐘 芳. 梨花粉量的測定與分析[J]. 甘肅林業科技， 2003， 28（1）： 34-35.

[7] 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.

[8] 葉正文， 杜紀紅， 蘇明申， 等. 桃92個品種的花粉量及其萌發特性的差異[J]. 園藝學報， 2010， 37（4）： 525-531.

[9] 廖 婷， 袁德義， 袁 軍， 等. 4個油茶優良無性系花器特征及花粉萌發率[J]. 中南林業科技大學學報， 2010， （30）9： 51-54.

[10] 胡適宜. 植物學試驗方法（一）花粉生活力的測定[J]. 植物學通報， 1993， 10（2）： 60-62.

[11] 姜雪婷， 杜玉虎， 張紹玲， 等. 梨43個品種花粉生活力及4種測定方法的比較[J]. 果樹學報， 2006， 23（2）： 178-181.

[12] 杜紀紅， 葉正文， 蘇明申， 等. 桃花粉離體萌發和花粉管生長特性研究[J]. 西北植物學報， 2001， 31（1）： 64-71.

[13] 薛曉敏， 王金政， 張安寧， 等. 三個李品種花粉離體萌發特性與條件篩選試驗[J]. 黑龍江農業科學， 2015（12）： 11-14.

[14] 余 慶， 李映志， 王永保， 等. 菠蘿蜜花粉萌發及貯藏特性研究[J]. 廣東農業科學， 2014（8）： 60-64.