不同輻射及溫度處理對西瓜花粉生活力的影響

楊 紅， 顧 妍， 張朝陽， 羅德旭， 孫玉東

(江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所/淮安市設施蔬菜重點實驗室，江蘇淮安 223001)

不同輻射及溫度處理對西瓜花粉生活力的影響

楊 紅， 顧 妍， 張朝陽， 羅德旭， 孫玉東

(江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所/淮安市設施蔬菜重點實驗室，江蘇淮安 223001)

以Bonbon、嘉年華二號、先甜74和超玉4個西瓜品種為試驗材料，對其花粉進行γ射線輻照、紫外線輻照、高溫及低溫貯藏處理，觀察花粉活力及授粉后坐果能力。結果表明，強度為600 Gy的γ射線輻照處理效果較好，果實內種子數量較多；紫外線輻照和高溫處理不便于操作，且效果遠不如γ射線輻照處理。西瓜花粉經干燥后分裝到冷凍管中，可于液氮(-196 ℃)中貯存半年以上，使用前40～42 ℃解凍2 min。坐果率與花粉的生活力之間并無直接關系。

西瓜；花粉；輻射；γ射線；花粉活力；坐果

花粉(雄配子體，染色體數n)是植物遺傳物質的載體，花粉質量的優劣、生活力的強弱，對誘導雌核發育獲得單倍體的研究來說，起著決定性的作用。在自然環境下，西瓜花粉的壽命很短，通常只有幾個小時，開花當日午后，花冠即凋萎，雄蕊萎縮，花粉失去生活力。如遇晴天高溫，西瓜花及花粉的壽命更短。但如果花期遇低溫、陰雨天，雖然西瓜花第二天仍能開放，但雄花花粉已失去生活力。研究表明，溫度、濕度等環境條件是影響植物花粉生活力的主要因素[1-2]，不同植物所需條件差異很大。陳宗光等以二倍體西瓜B99品種為試材，研究了不同保存條件對西瓜花粉生活力的影響，結果表明常溫干燥條件下可延長花粉保存時間；低溫(4 ℃)干燥(RH25%)條件下保存花粉，花粉生活力4 d內降低較慢，4 d后降低稍快，但到9 d時仍有1/3以上的花粉具有生活力；前8 d的坐果率可以達到自然狀態(用新鮮花粉授粉)的73%[3]。郭尚等對西瓜花粉生活力的研究表明，西瓜花粉萌發適宜溫度為18～38 ℃，上限溫度為48 ℃，下限溫度為8 ℃，在較高生長溫度條件下形成的花粉生活力較強；低溫處理時間越長，越不利于花粉發芽，8 ℃低溫、干燥條件有利花粉短期保存[4]。楊槐俊等表明液氮貯藏是保存西瓜花粉的有效途徑，40 ℃ 恒溫2 min適合于西瓜花粉液氮貯存后的解凍[5]。

花粉輻射處理，主要是將其生殖細胞殺死，而花粉可以正常授粉，授粉坐果后得到的西瓜為少籽或無成熟種子西瓜。本試驗研究輻射、溫度、保存條件對西瓜花粉活力及坐果的影響，同時對西瓜花粉進行紫外線處理及高溫處理，與經過γ射線輻射處理的花粉對比，尋找可以取代輻射處理花粉的方式，為西瓜原位雌核發育途徑獲得單倍體奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為Bonbon、嘉年華二號、先甜74和超玉，其中Bonbon為日本引進的西瓜品種，嘉年華二號和先甜74由先正達公司提供，超玉(審定名：淮蜜2號)為江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所育成。供試花粉為經花粉萌發測試后的混合花粉。

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉采集及處理 于花期15：00后采集第二天上午將要開放的西瓜雄花花蕾，剝去花瓣、萼片，放入紙盒中，再放入干燥器中干燥，等待散粉。第二天上午，用毛筆將已散西瓜花粉刷下、收集，用于后續試驗。

輻照處理：對收集好的花粉分別進行輻射劑量為0、100、300、600、900 Gy的γ射線輻射處理。將輻射處理后的花粉標明輻射劑量及輻射時間，分別于常溫、4、-18、-40 及 -196 ℃ (液氮)保存，定期測定花粉萌發率。

紫外燈照射處理：紫外線處理在組培室進行，采用的是普通醫用紫外燈。將收集好的西瓜花粉散鋪于培養皿中，放在距離紫外燈管10 cm的位置，照射0、1、2、3、4 h。試驗組培室溫度設定為15～18 ℃。

高溫處理：采用水浴的方式進行。將收集好的花粉放在寬口試管中，在恒溫水浴鍋40～80 ℃環境下處理0、5、10、20、30、60 min。期間不斷晃動，確保花粉受熱均勻。對處理過的花粉立即進行花粉萌發率測試。

低溫貯藏處理：花粉經自然干燥、收集、600 Gy的γ射線輻射處理后，分別于常溫、4 ℃、-18 ℃、-40 ℃及-196 ℃(液氮)保存，定期測定花粉萌發率。

1.2.2 花粉萌發率測試及萌發觀察 將注射液小瓶洗凈，裝入約1/3瓶蒸餾水，瓶口涂抹適當凡士林備用。

在蓋玻片上滴1滴(20 μL)Brewbaker培養基，將花粉小心地撒在培養基上，輕輕將蓋玻片翻轉，使液滴面向下，慢慢將蓋玻片移至備好的注射液小瓶上，使其密封，置于培養箱中25～28 ℃下培養2 h。在雙目顯微鏡下觀察花粉管的生長情況，選擇3個較為清晰的視野，對總花粉及已萌發花粉計數，計算花粉萌發率。當花粉管伸長達到花粉粒直徑的 1/2，即視為花粉萌發。花粉萌發率 = 已萌發花粉數/總花粉數×100%。

將各處理的花粉(冷凍花粉經40～42 ℃解凍2 min)于處理當天進行田間授粉，授粉后7 d統計坐果率。

2 結果與分析

2.1γ射線輻照處理對花粉萌發的影響

γ射線輻照處理對花粉的生活力有一定影響，從表1可以看出，花粉萌發率隨著輻照強度的增加而降低。與對照相比，100 Gy輻射處理花粉萌發率差異不顯著，300、600、900 Gy輻射處理，花粉萌發率較對照顯著降低，且處理間差異顯著。

表1 γ射線輻照處理對花粉生活力的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下表同。

2.2 紫外線處理對花粉萌發的影響

紫外線會使空氣中的氧氣變成臭氧，從而起到滅菌的作用，但正是這種作用，導致處理過的花粉明顯失活，花粉顏色從金黃色變為暗黃色，處理時間越長，對花粉生活力破壞越大。從表2可以看出，紫外輻照下，隨著照射時間的延長，萌發率逐漸下降，紫外線處理明顯降低了花粉的萌發率，且差異顯著，但不能確定的是其對花粉生殖細胞的影響。

表2 紫外線處理對花粉萌發的影響

2.3 高溫處理對花粉萌發的影響

從表3可以看出，40 ℃干燥條件下，60 min內花粉萌發率差異不大，40 ℃水浴條件下，10 min后花粉萌發率差異明顯，呈下降趨勢。隨著溫度的升高及時間的延長，西瓜花粉的萌發率呈現明顯的下降趨勢，而在70～80 ℃高溫條件下，5 min 絕大部分花粉失活，失活的花粉顏色由金黃色變為暗黃色，少量為褐色，此失活花粉無法正常授粉。

表3 高溫處理對花粉萌發的影響

2.4 低溫貯藏對花粉萌發的影響

4 ℃條件下，輻射花粉達到可授粉狀態時間不超過5 d，而在-18 ℃和-40 ℃條件下貯存，明顯可以延長花粉保持活力的時間；而在-196 ℃條件下，貯存4個月，輻射花粉仍然能夠正常萌發，且花粉萌發率差異不顯著(表4)。

表4 低溫貯藏對花粉萌發的影響

2.5 花粉輻射處理對坐果率及誘導單倍體的影響

不同輻射劑量的處理對西瓜花粉授粉效果影響較大，差異顯著(表5)。其中600 Gy的輻射處理效果較好，果實內種子較多，但大多為癟種(幼胚不正常發育)。低于600 Gy的輻射處理，形成的成熟種子較多，不利于篩選；高于600 Gy的輻射處理坐果率較低，形成的種子較少，效果較差。

表5 花粉輻射處理對坐果率及誘導單倍體的影響

3 結論與討論

郭尚等通過花粉培養、顯微鏡觀察的方法，認為8 ℃的低溫條件適合西瓜花粉的短期保存[4]，陳宗光等認為低溫干燥(4 ℃，RH25%)條件下，花粉保存4 d后生活力降低加快，9 d后仍有1/3以上的花粉具有生活力[3]，這一點在本試驗過程中得到驗證。輻射處理后的花粉生活力明顯低于未輻射的花粉，低溫貯存和高溫處理都遵循了普通西瓜花粉的生活力變化趨勢。郭尚等提出，花粉先在-18 ℃條件下預凍，然后在-68 ℃條件下保存效果較好[4]，本試驗過程中發現，經過干燥的花粉放入凍存管后，直接放入液氮(-196 ℃)中保存效果較好。

在用醫用紫外燈進行輻照處理的同時，紫外線會使空氣中的氧氣變成臭氧，從而起到滅菌的作用，但正是這種作用，導致處理過的花粉明顯失活，花粉顏色從金黃色變為暗黃色。本試驗發現，處理時間相對較長，對花粉生活力破壞極大，這對花粉處理沒有有效的利用價值。

溫度對動物的生殖細胞影響較大，高溫容易導致動物的生殖細胞失活，而高溫對植物的授粉也有一定影響。郭尚等將花粉置于48、53、58 ℃條件下進行培養，認為西瓜花粉在53 ℃培養后2～10 h萌發率不超過20%，而58 ℃的花粉萌發率不超過1%[4]。而在本試驗中，經60 ℃水浴處理5 min，有46.13%的花粉萌發，處理10 min，花粉萌發率達到30.87%。

[1]農山漁村文化協會. 野菜園蕓大百科(5) [M]. 東京：農山漁村文化協會，2004.

[2]日本花粉學會. 花粉學事典[M]. 東京：朝倉書店，1994.

[3]陳宗光，馬德偉，王寶山，等. 保存條件對西瓜花粉生活力的影響[J]. 中國瓜菜，2008，21(4)：11-14.

[4]郭 尚，王秀英. 不同因素對西瓜花粉生活力的影響[J]. 華北農學報，2006，21(3)：91-94.

[5]楊槐俊，段錦蘭，申仲妹，等. 液氮貯藏西瓜花粉試驗[J]. 山西農業科學，1992(3)：12-13.

10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.031

2015-11-24

江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX(14)2014]；江蘇省科技支撐計劃(編號：BE2012323)。

楊 紅(1982—)，女，碩士，助理研究員，主要從事蔬菜育種與栽培工作。E-mail：linrainhong@qq.com。

孫玉東(1968—)，男，研究員，主要從事蔬菜遺傳育種和設施蔬菜栽培等研究工作。E-mail：sunyudong@aliyun.com。

S651.01

A

1002-1302(2017)02-0111-02

楊 紅，顧 妍，張朝陽，等. 不同輻射及溫度處理對西瓜花粉生活力的影響[J]. 江蘇農業科學，2017，45(2)：111-113.