植物生長調節物質對象草花粉管離體生長的影響

吳娟子+潘玉梅+張建麗+劉智微+鐘小仙

摘要：采用花粉離體培養法研究了7種植物生長調節物質對象草花粉管離體生長的影響。結果表明：10 mg/L GA3、2～10 mg/L KT顯著促進象草花粉管離體生長，促進作用由大到小依次為5 mg/L KT>10 mg/L KT>2 mg/LKT>10 mg/L GA3；2～20 mg/L IAA和2～50 mg/L 2，4-D、6-BA、CPPU、NAA均抑制象草花粉管生長，濃度為20～50 mg/L 時這些生長調節物質的抑制作用最顯著。

關鍵詞：象草；植物生長調節物質；花粉管生長

中圖分類號： Q945.6 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0276-03

雜交狼尾草為國家審定品種，是二倍體美洲狼尾草（Pennisetum americanum）不育系Tift23A（2n=14）與四倍體象草（P.purpureum）N51（2n=28）遠緣雜交獲得的三倍體雜交種，兼具母本美洲狼尾草品質優、口感好、能結實和父本象草產草量高、耐旱、耐瘠薄、抗病、光合效率高等特點，是熱帶和亞熱帶地區重要的優質、高產、抗逆的多用途牧草[1]。國內外的研究表明，雜交狼尾草是畜禽和水產養殖業的優質青飼料、理想的水土保持作物、中高檔紙漿和綠色環保型復合人造板的優質原料[2-4]，還是理想的能源作物[5]。由于雜交親本的生長發育進程受光照和溫度交互作用的影響，同時近年來災害性天氣頻發，不同年度間父母本花期相遇不夠穩定，影響商品化種子生產的規模和效益。

生產上，人工輔助授粉能有效避免花期相遇不穩定，研究表明在人工輔助授粉的花粉懸液中添加適宜的植物生長調節物質能夠促進梨[6]、桃[7]、杏梅[8]、草莓[9]、甘薯[10]等多種植物授粉后花粉管的生長并促進結實。但植物生長調節物質的處理效果，隨其種類、濃度、不同物質配比、處理時間和植物種類的不同而有差異[11]。截至目前，還未見植物生長調節物質在象草花粉上的研究。本試驗以象草為材料，研究了常用的7種植物生長調節物質吲哚乙酸（indole-3-acetic acid，IAA）、氯化苯氧乙酸（2，4-dichlorophenoxyacetic acid，2，4-D）、赤霉酸（gibberellin，GA3）、6-芐基腺嘌呤（6-benzylaminopurine，6-BA）、氯吡苯脲（forchlorfenuron，CPPU）、6-糠基氨基嘌呤（kinetin，KT）和α-萘乙酸（1-naphthylacetic acid，NAA）對象草花粉管離體生長的影響，以期為提高雜交狼尾草人工輔助授粉結實率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蘇牧2號象草（P.purpureum Schum.cv.‘Sumu No.2）種植于江蘇省農業科學院試驗田，用黑塑料薄膜進行每天9 h光照、15 h黑暗的短日照處理，23 d誘導象草幼穗分化。8月22日象草抽穗散粉后，于每天09：00—09：30用硫酸紙袋收集淡黃色新鮮花粉，立刻用于花粉離體培養。

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉離體培養 采用液體培養的方式，基本培養基為150 g/L蔗糖+100 mg/L硼酸+50 mg/L氯化鈣，取1.5 mL培養基于直徑為3 cm培養皿中，用微針挑取適量的花粉灑入培養基中，再將培養皿置于黑暗、30 ℃恒溫培養箱中培養。

1.2.2 植物生長調節物質處理 選用生產上常用的7種植物生長調節物質IAA、2，4-D、GA3、6-BA、CPPU、KT、NAA，分別用少許無水乙醇溶解IAA、2，4-D、CPPU、NAA，熱鹽酸溶解KT、6-BA，丙酮溶解GA3后配制相應的激素母液，相應地配制僅含相同含量無水乙醇、鹽酸、丙酮的蒸餾水作為對照激素母液。基本培養基中分別加入2、5、10、20、50 mg/L單種生長調節物質作為處理組，以基本培養基添加相同含量的對照激素母液作為對照。

1.2.3 花粉管長度測量和數據處理 培養3 h后離心收集花粉管，于75%的乙醇中固定，蒸餾水清洗3遍后，利用Olympus CX31型顯微鏡觀察、拍照，使用筆者編寫的軟件Celiang[12]測量花粉管長度，采用Excel 2003進行數據處理，SPSS11.0軟件進行顯著性統計分析。試驗中發現，培養3 h時，2，4-D、6-BA、CPPU和NAA顯著抑制花粉管生長，KT、GA3顯著促進花粉管的生長，而IAA作用不明顯；培養6 h時，2，4-D、6-BA、CPPU和NAA具有肉眼即可準確判定的抑制作用，因此培養6 h時，僅對KT、GA3和IAA處理組的花粉管長度進行測量、統計，方法同上。每組試驗重復2次。

2 結果與分析

2.1 IAA對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，IAA對象草花粉管生長有一定抑制作用，且濃度越大抑制作用越強。當IAA濃度為2～5 mg/L時，與對照相比，花粉管長度略有降低，但差異不顯著（P>0.05）；10 mg/L IAA顯著抑制花粉管生長（P<0.05）；當IAA濃度為20 mg/L時，花粉管長度為160.5 μm，比對照降低了38.8%（圖1）。

離體培養6 h時，供試的各濃度IAA（5～10 mg/L）均抑制花粉管生長，當IAA濃度為10 mg/L和20 mg/L時，花粉管長389.5 μm和210.0 μm，分別為對照的95.1%（P< 0.05）和51.2%（P< 0.01）（圖2）。

2.2 2，4-D對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，2～50 mg/L 2，4-D顯著抑制象草花粉管的生長：當2，4-D濃度為2～5 mg/L時，花粉管長度為204.1～209.3 μm，比對照降低了20.2%～22.2%（P<0.01）；當2，4-D濃度為10 mg/L時，花粉管長度為240.5 μm，比對照降低了8.3%（P<0.05）；當2，4-D濃度增加到20 mg/L和50 mg/L時，花粉管長度僅為對照的55.5% 和53.6%（P< 0.01）（圖3）。

2.3 GA3對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，10 mg/L GA3促進象草花粉管生長（P<0.05），此時花粉管長度為298.5 μm，比對照增加了13.1%；20 mg/L GA3抑制象草花粉管生長，此時花粉管長度為220.2 μm，與對照相比降低了16.0%（圖4）。其他供試濃度無明顯效果。

離體培養6 h時，10 mg/L GA3對象草花粉管生長有一定的促進作用，但作用不明顯（P>0.05）；5 mg/L和20 mg/L GA3均抑制花粉管生長，此時花粉管長度分別為358.4 μm和368.3 μm，與對照相比降低了12.5%和10.1%（圖2）。

2.4 6-BA對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，2～50 mg/L 6-BA對象草花粉管生長有抑制作用，且抑制程度隨其濃度的提高而增強。當6-BA濃度為2～5 mg/L時，與對照相比，花粉管長度略有降低，但差異不顯著（P>0.05）；當6-BA濃度為10 mg/L時，花粉管長度為158.2 μm，僅為對照的60.3%（P< 0.01）；當6-BA濃度為20 mg/L和50 mg/L時，花粉管長度分別為145.3 μm和127.1 μm，與對照相比顯著降低了44.6%和51.5%（圖5）。

2.5 CPPU對象草花粉管生長的影響

2 mg/L CPPU對象草花粉管生長無明顯影響；5～50 mg/L CPPU抑制象草花粉管生長（P<0.01），不同濃度的CPPU抑制作用無明顯差異（圖6）。當CPPU濃度為5、10 mg/L 時，花粉管長度分別為187.1、180.6 μm；當CPPU濃度為50 mg/L 時，花粉管長度175.9 μm，比對照顯著降低了32.9%（圖6）。

2.6 KT對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，2～10 mg/L KT顯著促進象草花粉管離體生長（P<0.01），且作用效果依次為5 mg/L>10 mg/L>2 mg/L；當KT濃度為5 mg/L 時，象草花粉管生長達最高值347.5 μm，比對照增加了32.5%；20 mg/L和50 mg/L KT均顯著抑制象草花粉管生長（P<0.01），2個濃度之間無明顯差異，此時花粉管長度僅為對照的38.8%～41.1%（圖7）。

離體培養6 h時，5 mg/L KT顯著促進象草花粉管生長（P<0.01），10 mg/L KT對象草花粉管生長有一定的促進作用（P>0.05），當KT濃度為5 mg/L 時，象草花粉管生長達到最高值527.8 μm，比對照增加了28.8%；當KT濃度高達20 mg/L，象草花粉管生長明顯被抑制，此時花粉管長度為144.8 μm，僅為對照的35.5%（圖2）。

2.7 NAA對象草花粉管生長的影響

離體培養3 h時，2～50 mg/L NAA顯著抑制象草花粉管的生長：當NAA濃度為2 mg/L時，花粉管長度為232.2 μm，比對照降低了11.4%（P<0.05）；當NAA濃度為10 mg/L時，花粉管長度為205.7 μm，比對照降低了21.5%（P<0.01）；當NAA濃度增加到20 mg/L和50 mg/L時，花粉管長度僅為對照的60.8%和48.1%（P<0.01）（圖8）。

3 討論

激素在植物有性生殖過程中起重要的調控作用，如控制雄蕊、雌蕊的發育，調控花粉萌發和花粉管生長等[12]。人工合成的各種植物生長調節物質通過影響植物體內源激素的平衡關系，從而實現對植物生長發育的調節[6]。大量的研究表明，植物生長調節物質IAA、2，4-D、6-BA、KT、NAA和GA3在適宜濃度時能促進花粉萌發和花粉管生長，提高結實率和坐果率[6-10]。但植物激素的處理效果，隨激素種類、濃度、不同物質配比、處理時間和植物種類的不同而有差異[11]。例如IAA能促進梨[6]、草莓[10]花粉萌發和花粉管生長，2，4-D和GA3促進梨[6]、桃[7]、杏梅[8]、草莓[10]、獼猴桃[13]花粉萌發和花粉管生長，但是IAA和GA3抑制全球紅葡萄花粉萌發、生長[14]；6-BA促進桃[7]、杏梅[8]和草莓[10]花粉萌發和生長，卻抑制獼猴桃[13]花粉的萌發、生長；NAA能提高甘薯雜交結實率[10]，對梨[6]、桃[7]、杏梅[8]花粉萌發和花粉管生長則有抑制作用。因此針對不同的植物，必須尋找適宜的激素種類和配比以及使用濃度。

本研究表明，植物生長調節物質能夠影響象草花粉管的生長，其效應取決于生長調節物質的種類和濃度，IAA、2，4-D、6-BA、NAA和CPPU對象草花粉管生長均有一定的抑制作用，促進象草花粉管生長最佳的植物生長調節劑是5 mg/L KT，其次是10 mg/L GA3。本研究篩選出了促進象草花粉管生長的植物生長調節物質，并明確了其適宜的使用濃度，研究結果可為生產上進行有效的人工輔助授粉提供有益參考。在實際應用時，還須考慮著藥量和吸收量等影響因素，生長調節劑的使用濃度與離體培養試驗結果可能不完全一致。

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