紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性研究

鄭紹宇， 汪國敢， 胡燕楠， 顧翠花

(浙江農林大學風景園林與建筑學院，浙江臨安 311300)

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紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性研究

鄭紹宇， 汪國敢， 胡燕楠， 顧翠花*

(浙江農林大學風景園林與建筑學院，浙江臨安 311300)

摘要[目的]研究紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性。[方法]觀察紫薇品種和狹瓣紫薇的花粉萌發率，并用聯苯胺-過氧化氫法測定了柱頭可授性。[結果]紫薇品種和狹瓣紫薇的花粉在加有120 g/L蔗糖或100 g/L PEG的培養基中培養24 h左右萌發率最高，隨后萌發率開始下降。將花粉保存在低溫下，可以延長花粉的壽命。開花后8～10 h狹瓣紫薇的柱頭可授性明顯上升，用0.3 mg/L NAA或0.3 mg/L 6-BA對柱頭進行處理可以提高柱頭可授性。[結論]該研究為提高紫薇屬遠緣雜交效率和選育優質芳香紫薇新品種提供了理論依據和技術支持。

關鍵詞紫薇；狹瓣紫薇；花粉活力；柱頭可授性

紫薇(Lagerstroemia indicaL.)原產于我國，是我國夏季主要的木本觀賞花卉。紫薇樹姿優美，花期長，花色品種多，開花繁密，被廣泛應用于園林綠化中。根據《中國植物志》記載，紫薇屬內多數種均無香味，目前已報道的紫薇品種約260個，均為無芳香品種，僅狹瓣紫薇(L.stenopetalaChun)具芳香。狹瓣紫薇為我國特有品種，主產于廣東、廣西，常生于低山中部以及石灰巖石山上，其葉片披針狀卵形，基部多為闊楔形，邊緣微波狀；花為頂生圓錐花序、白色、具有芳香，是園林綠化的優良樹種[1]。

花粉是開展雜交育種的基本材料，要在保證花粉具有活力時到達柱頭，才能使其受精[2]。因此，花粉活力檢測是雜交育種的重要步驟之一。目前，對紫薇的相關研究主要集中在品種分類、育種和種質資源調查等方面，而對紫薇的花粉柱頭可授性和花粉萌發率等方面研究相對較少。筆者通過對紫薇花粉活力和柱頭可授性進行研究，以獲得最佳培養方式、保存方法，為提高紫薇屬遠緣雜交效率和選育優質芳香紫薇新品種提供理論依據和技術支持[3]。

1材料與方法

1.1材料試驗材料為狹瓣紫薇，紫薇品種粉晶(L.indica‘FenJing’)、小花銀薇(L.indica‘XiaoHuaYinWei’)、紫錦(L.indica‘ZiJin’)、紅爪堇薇(L.indica‘HongZhaoJinWei’)，共同栽培于南京中山植物園苗圃地，植株生長良好，正常開花結實。

1.2方法

1.2.1花粉收集。2015年于紫薇開花期每日4:00～7:00，收集剛剛展開花苞的紫薇品種及狹瓣紫薇的花藥，將花藥放于硫酸紙上，于太陽光下照射，待其花粉自然散發后，收集于試管內，將試管做好標記，放置于變色硅膠器中干燥2h，分別保存于常溫，25、-5、-22 ℃恒溫箱內。

1.2.2花粉活力測定。采用離體培養基法測定花粉活力，分別將不同保存方式的花粉均勻撒布在不同濃度的硼酸、蔗糖、聚乙二醇(PEG)培養基上，硼酸濃度設為10、20、30mg/L，蔗糖濃度設為60、120、180g/L，PEG濃度設為50、100、150g/L，置于25 ℃恒溫箱中，分別培養2、6、12、24、30h后，在熒光顯微鏡下觀察花粉的萌發情況，觀察時取5個(不重疊)視野，每個視野花粉總數大于50個，平均值作為萌發率[4]。

1.2.3柱頭可授性檢測。用不同濃度不同激素處理剛剛松蕾且柱頭伸直的紫薇柱頭，分別在開花后的2、4、6、8、10、12、14、16h，采集一定數量的柱頭，浸入含有聯苯胺-過氧化氫反應液中(1%聯苯胺∶3%過氧化氫∶水=4∶11∶22，體積比)[5]。若柱頭具有可授性則柱頭周圍的反應液為藍色并有大量氣泡冒出，否則無氣泡產生且不變藍色。同時，分別用0.1、0.3、1.0mg/L3個梯度的NAA與6-BA試劑處理紫薇柱頭，檢測紫薇柱頭上的氣泡。

2結果與分析

2.1花粉離體萌發時間以狹瓣紫薇、紫薇品種粉晶為代表，測定不同培養時間的花粉萌發率，并確定花粉萌發率測定的最佳培養時間。由圖1可知，培養2h后有部分花粉已經萌發，培養6～24h萌發率有所增加，狹瓣紫薇花粉萌發率在培養24h左右達到最大值。在離體測定花粉萌發時，應在培養24h左右鏡檢并計算其萌發率。

圖1　培養時間對花粉萌發率影響Fig.1　Effect of culturing time on pollen germination

2.2培養條件對花粉萌發率的影響

2.2.1不同紫薇品種的花粉萌發率。由圖2可知，不同紫薇品種的萌發率不同，試驗品種中粉晶的萌發率最高。

圖2　不同紫薇品種的花粉萌發率Fig.2　Rate of pollen germination of different varieties

2.2.2蔗糖濃度對花粉萌發率的影響。花粉的離體萌發離不開碳源，蔗糖可為花粉的萌發提供碳源，并且使其維持一定的滲透壓[6]。由圖3可知，狹瓣紫薇和粉晶的花粉萌發率在蔗糖濃度為120g/L時最高，隨著蔗糖濃度增加，狹瓣紫薇和粉晶的花粉萌發率下降，這表明蔗糖濃度過高會抑制花粉萌發，狹瓣紫薇和粉晶花粉采用120g/L蔗糖進行離體培養，可以使其萌發率升高[7]。

圖3　蔗糖濃度對花粉萌發率的影響Fig.3　Effect of the concentration of sucrose on rate of pollen germination

2.2.3PEG濃度對花粉萌發率的影響。由圖4可知，隨培養基內PEG濃度升高，狹瓣紫薇和粉晶萌發率呈上升趨勢，當PEG濃度為100g/L時，狹瓣紫薇和粉晶花粉萌發率最高，但是當PEG濃度超過100g/L時，其萌發率開始下降[8]。可能過高的PEG濃度導致花粉脫水，影響其萌發，在花粉進行離體培養時，應將PEG濃度調至100g/L，提高其萌發率。

圖4　PEG濃度對花粉萌發率的影響Fig.4　Effect of the concentration of PEG on rate of pollen germination

2.2.4保存溫度對狹瓣紫薇萌發率的影響。試驗表明狹瓣紫薇的萌發率與保存溫度有一定關系，保存溫度降低，狹瓣紫薇花粉萌發率升高。狹瓣紫薇花粉在-22 ℃培養24h后，萌發率可達24.54%，常溫培養時花粉萌發率較低，為23.35%。在低溫下保存可能降低了狹瓣紫薇花粉的物質消耗[9]，推測低溫保存可以延長花粉的壽命。

2.3狹瓣紫薇柱頭的可授性

2.3.1不同采摘時間對柱頭可授性影響。由圖5可知，狹瓣紫薇開花后4h的柱頭可授性較弱，其氣泡較少[10]，而開花后6h柱頭可授性增強，開花后8～10h柱頭可授性上升明顯。此后，花粉可授性呈現減弱的狀態，在開花后24h柱頭可授性幾乎沒有。因此，應在開花后8～10h內進行雜交授粉。

圖5　不同采摘時間對柱頭可授性的影響Fig.5　Effect of different picking up time on stigma receptivity

2.3.2不同激素處理對柱頭可授性影響。開花時采用不同濃度6-BA和NAA對狹瓣紫薇的柱頭進行處理[11]，對開花后6h的柱頭進行檢測，發現0.3mg/LNAA處理可以提高柱頭可授性。此外，0.3mg/L6-BA處理也可以提高柱頭可授性。在柱頭處理時可適當使用激素，增加柱頭可授性，從而提高雜交成功率[12]。

圖6　不同激素處理下狹瓣紫薇柱頭可授性變化Fig.6　Effect of different hormone treatments on stigma receptivity of L. Stenopetala Chun

3結論與討論

(1)PEG、蔗糖等是紫薇花粉萌發的重要條件，通過調節其濃度可以提高花粉萌發率，試驗發現PEG最適培養濃度為100g/L、蔗糖最適培養濃度為120g/L。當蔗糖濃度提升時，花粉萌發率上升，超過120g/L時，萌發率下降；采用低溫保存可以延長花粉的壽命；不同紫薇品種花粉萌發率也存在一定差異，試驗品種中粉晶的花粉萌發率最高。

(2)狹瓣紫薇柱頭可授性在開花后呈現先上升后下降的趨勢。花開放4h時柱頭可授性較弱，在開花后6h柱頭可授性逐漸增強，在開花后8～10h柱頭可授性明顯增強，這可能與其生理特性及光照有關。根據觀察，狹瓣紫薇的花瓣于當日4：00左右開放，在12:00～14：00時光照較強，其柱頭可授性明顯增強，此后光照開始減弱，其柱頭可授性減弱，而在晚上花瓣有所收攏，且受溫度、光照等影響，因此24h后柱頭幾乎沒有可授性。

(3)通過激素處理可以提高狹瓣紫薇的柱頭可授性[13]。0.3mg/LNAA和0.3mg/L6-BA處理均可以提高狹瓣紫薇的柱頭可授性，可能是激素處理可以提高柱頭中酶的活性，從而提高柱頭可授。該研究通過觀察柱頭周圍反應液的冒泡速度以及變藍程度來觀察其柱頭可授性，可能存在一定的誤差。根據試驗結果，可以嘗試將粉晶花粉與經過0.3mg/LNAA或0.3mg/L6-BA處理的狹瓣紫薇柱頭進行進一步的雜交試驗[14]。

參考文獻

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基金項目國家自然科學基金項目(31300581)；浙江省新苗人才計劃項目(2014R412012)。

作者簡介鄭紹宇(1992- )，男，江西上饒人，碩士研究生，研究方向：園林植物遺傳育種。*通訊作者，副教授，博士，從事園林植物資源與遺傳育種研究。

收稿日期2016-03-07

中圖分類號S 685.99

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-214-03

StudyonthePollenViabilityandStigmaReceptivityofLagerstroemia indicaL.andLagerstroemia StenopetalaChun

ZHENShao-yu,WANGGuo-gan,HUYan-nan,GUCui-hua*

(ColllegeofLandscapeArchitecture,ZhejiangA&FUniversity,Linan,Zhejiang311300)

Abstract[Objective]The pollen viability and stigma receptivity of Lagerstroemia indica L.and L. stenopetala Chun were researched.[Method] The germination rate of plantlet form pollen culturing in vitro was observed and with the receptivity of stigma was estimated with the method of benzidine-hydrogen peroxide.[Result] The highest pollen germination rate was in the condition：MS medium with 120 g/L sucrose and 100 g/L PEG and the culture time was about 24 h,and then,it would be declining gradually.The pollen lifespan could be extended while the pollens were stored under the condition of low temperature.The receptivity of stigma of L. stenopetala Chun significantly increased was in 8-10 hours after its flowering and the receptivity of its stigma was improved after treatment of 0.3 mg/L NAA or 0.3 mg/L 6-BA.[Conclusion] The theoretical basis and technical support for the high-efficiency variety-breeding and distant hybridization of L. indica L. are provided through the experiment.

Key wordsLagerstroemia indica L.; Lagerstroemia stenopetala Chun; Pollen viability; Stigma receptivity