蔗糖濃度對高溫下大棚早生新水梨花粉活力的影響

王曉慶 , 駱 軍*, 施春暉, 張學英 , 蔣 爽, 滕美貞, 張 玲

(1.上海市農業科學院 林木果樹研究所/上海市設施園藝技術重點實驗室，上海 201403；2.淮陰工學院，江蘇 淮安 223003)

蔗糖濃度對高溫下大棚早生新水梨花粉活力的影響

王曉慶1, 駱 軍1*, 施春暉1, 張學英1, 蔣 爽1, 滕美貞2, 張 玲2

(1.上海市農業科學院 林木果樹研究所/上海市設施園藝技術重點實驗室，上海 201403；2.淮陰工學院，江蘇 淮安 223003)

研究了蔗糖對大棚栽培下早生新水梨花粉耐高溫的影響，同時篩選測定了花粉生活力所需的合適蔗糖濃度，為人工輔助授粉提供指導，同時也為應對設施栽培中突遇高溫提供理論依據。試驗以大棚早生新水白蕾期花枝為試材，通過25、35、40 ℃處理不同時間來模擬溫度變化，采用離體萌發法測定花粉的生活力，培養基蔗糖濃度以10%、15%和20%來研究其對花粉耐高溫的影響。結果表明：蔗糖濃度為15%的固體培養基更適合花粉離體萌發，而適合花粉管生長的蔗糖濃度則為10%。大棚早生新水白蕾期耐高溫35 ℃，且2 h之后花粉萌發率降低；40 ℃高溫顯著降低花粉萌發率。此外，高溫對花粉活力的傷害不可修復，但對花粉管長度的影響較小。可見，蔗糖濃度為15%的固體培養基適合花粉離體萌發；高溫明顯影響花粉活力，設施栽培中應避免35 ℃以上的高溫長時間出現。

蔗糖；大棚；梨；高溫；花粉萌發；花粉管

上海是我國砂梨產區之一，砂梨以其味甜多汁深受上海消費者喜愛。隨著早生新水、翠冠等一批早熟砂梨品種的推廣應用，砂梨的成熟期由原來的8月初提早到7月中旬，但還不能滿足市場的需求。為了提早成熟和避免臺風危害，梨樹的設施栽培在上海和浙江等地逐漸發展起來[1]。但設施內環境與露地不同，大棚內春季易發生高溫災害，溫度過高，影響花粉量和花粉活力[2]。花粉生活力的強弱直接影響授粉效果，花粉生活力因花粉發育狀況和品種不同而有較大差異。發育良好、生活力強的花粉授粉效果好，發育不良、生活力弱的花粉授粉效果差。有研究表明，在持續的高溫天氣下，棉花出現花藥不開裂、不散粉，花粉數量少，花粉活力低等生殖障礙，授粉受精過程受阻，產量降低[3]。

梨屬于配子體型自交不親和性果樹，絕大多數品種自花授粉不能結實并存在異花授粉親和現象[4]。生產中大多采取人工輔助授粉技術以提高坐果率，確保產量和品質。可見授粉前準確、快速地測定花粉生活力具有重要的意義[5]。

花粉離體萌發的測定，多數使用蔗糖濃度為10%的，但也有用15%的，究竟哪個濃度更適合梨花粉離體萌發？高溫過后不同的蔗糖濃度對其花粉生活力又有怎樣的影響？為此，筆者通過模擬大棚梨在白蕾期突遇的高溫以及持續的不同時間，結合離體萌發法測定花粉生活力所需的合適蔗糖濃度，來真實反映大棚梨白蕾期的耐高溫情況以及高溫對花粉生活力的影響，為生產上人工輔助授粉前提供測定花粉活力所需的合適蔗糖濃度及白蕾期突遇高溫的應對提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

上海松江梨樹研究所實驗基地，地處黃浦江中上游，北緯31°，東經121°45′，試驗點土壤為水稻土，pH值6.02～6.85，有機質含量1.5%。年平均溫度15.4～16 ℃，1月份平均溫度3 ℃，極端低溫-11.2 ℃。≥10 ℃年有效積溫5000～5500 d·℃，年降雨量1100～1200 mm，平均相對濕度83%，全年無霜期230 d，年日照時間1947.1 h。

1.2 試驗材料

試材為優良早熟砂梨品種早生新水，樹齡12 年，株行距為2 m×4 m，自然開心形整形。早生新水梨系上海市農科院園藝所梨樹組(現林果所梨樹組)從新水梨自然雜交后代選出，糖度高，肉質細嫩，水分多，品質優。

單棟大棚內分別選取5株具代表性的梨樹，于白蕾期(3月21日)采集早生新水的花枝。剪取位于樹冠外圍中部的長、中健壯花枝，當天帶回，分成10捆，每個處理3捆。共設25、35、40 ℃ 3個溫度處理(生產上花蕾期以35 ℃為大棚通風的臨界溫度)，每個溫度處理3個不同時間(表1)，濕度均為90%；剩下1捆放在室溫水里，采集大蕾期的花蕾(圖1)作對照(CK)。

將梨花枝放置在水里，在智能人工氣候培養箱進行不同溫度、不同時間處理后，采集大蕾期的花蕾。之后將所有處理再放置在25 ℃智能光照培養箱中進行4 h修復，再次采集大蕾期的花蕾，進行花粉活力的測定。

將采集好的大蕾期花蕾，取下花藥，用透明紙包好后立即埋入硅膠中陰干，待花粉完全散出后，在-20 ℃密閉保存備用。

圖1 梨花蕾期不同階段的花蕾表1 不同溫度、不同時間處理

項目溫度/℃253540時間/h221442663

1.3 方法

1.3.1 花粉活力測定 采用花粉離體萌發法測定花粉生活力，參照姜雪婷等[5]的方法，略有改動。將花粉均勻播于含不同蔗糖濃度的固體培養基(0.01%的硼酸、10%的蔗糖/15%蔗糖/20%蔗糖和1%的瓊脂[6])，25 ℃暗培養3 h后，統計萌發率和花粉管生長長度。花粉管長度大于花粉粒直徑視為萌發[7]。每品種觀察3個視野，重復3次，每視野≥20粒花粉，統計萌發率；測量花粉管長度，每個品種重復3次，每次測量20根。

1.3.2 數據分析 試驗所得數據采用Excel 2003和SPSS 11.0統計軟件進行分析，以P<0.05為有顯著差異，P<0.01為有極顯著差異。

2 結果與分析

2.1 不同蔗糖濃度對高溫下大棚早生新水花粉萌發率的影響

大棚早生新水白蕾期花枝在25、35 ℃分別處理2、4、6 h，40 ℃處理1、2、3 h后，在不同蔗糖濃度下其花粉萌發率表現不同。從圖2可以看出，與對照相比，蔗糖濃度為15%的固體培養基，在不同處理溫度與時間下整體表現出高花粉萌發率的優勢。高溫35 ℃處理6 h，其花粉萌發率在不同蔗糖濃度下都較低，差異顯著。而40 ℃處理后，花粉萌發率則在16%以下，嚴重影響花粉萌發率，差異極顯著。可見大棚早生新水白蕾期花蕾耐高溫為35 ℃，且不超過4 h；蔗糖濃度為15%的固體培養基更適合花粉萌發。

2.2 不同蔗糖濃度對高溫下大棚早生新水花粉管長度的影響

大棚早生新水白蕾期花枝在25、35 ℃分別處理2、4、6 h，40 ℃處理1、2、3 h后，在不同蔗糖濃度下其花粉管長度與對照相比(圖3)，蔗糖濃度為10%、15%的固體培養基，25、35 ℃處理總體表現出花粉管長度長，差異顯著。40 ℃處理后，花粉管長度基本不增加。可見大棚早生新水白蕾期花蕾耐高溫不超過40 ℃，在合適蔗糖濃度下花粉管生長加快，蔗糖濃度為10%比15%效果顯著，差異顯著。

圖2 不同蔗糖濃度對高溫下大棚 早生新水花粉萌發率的影響

圖3 不同蔗糖濃度對高溫下大棚 早生新水花粉管長度的影響

2.3 不同蔗糖濃度對大棚早生新水修復后花粉萌發率的影響

大棚早生新水白蕾期花枝在25、35 ℃分別處理2、4、6 h，40 ℃處理1、2、3 h后，再放置在25 ℃智能光照培養箱中進行4 h修復，在不同蔗糖濃度下其花粉萌發率與對照相比(圖4)，蔗糖濃度為15%的固體培養基，25 ℃處理整體表現出花粉萌發率高。高溫35 ℃處理，其花粉萌發率隨著處理時間的增加而降低，而40 ℃處理后，花粉萌發率直降為16%以下。可見大棚早生新水白蕾期花蕾遇高溫35 ℃且不超過2 h，修復后，花粉萌發率與對照相比受影響小；蔗糖濃度為15%的固體培養基仍然更適合花粉萌發。

2.4 不同蔗糖濃度對大棚早生新水修復后花粉管長度的影響

大棚早生新水白蕾期花枝在25、35 ℃分別處理2、4、6 h，40 ℃處理1、2、3 h后，再放置在25 ℃智能光照培養箱中進行4 h修復，在不同蔗糖濃度下花粉管長與對照相比(圖5)，蔗糖濃度為10%、15%的固體培養基，各處理整體表現出花粉管長度不變或增長，蔗糖濃度為10%比15%效果顯著。可見大棚早生新水白蕾期花蕾遇高溫35、40 ℃時，修復后，對花粉管長度影響小。

圖4 不同蔗糖濃度對大棚早生 新水修復后花粉萌發率的影響

圖5 不同蔗糖濃度對大棚早生 新水修復后花粉管長的影響

3 結論與討論

蔗糖是許多植物花粉離體培養所必需的重要營養成分。一般認為蔗糖對花粉的萌發具有兩個方面的作用：一是為花粉的萌發和花粉管的生長提供營養；二是維持培養環境的正常滲透壓[8]。本研究表明，培養基中蔗糖濃度過高不利于早生新水花粉的離體萌發及花粉管生長，蔗糖濃度為15%的固體培養基更適合花粉離體萌發，蔗糖濃度為20%抑制花粉萌發。這與已報道[9]的“隨著蔗糖濃度增加，花粉萌發率和花粉管長度都逐漸增加，但濃度過高時表現出一定的抑制作用”相一致。其原因可能是蔗糖濃度過高會造成花粉細胞質壁分離，從而影響花粉的萌發，而蔗糖濃度適宜時花粉內外的滲透壓保持平衡，從而可維持花粉正常的生活力，有利于萌發。研究還得出蔗糖濃度為10%和15%，花粉管生長加快，10%比15%效果顯著。可見，最適合花粉萌發的蔗糖濃度與最適合花粉管生長的濃度不同，分別為15%和10%，這與陳迪新的研究相吻合[10]。多數花粉離體萌發和花粉管生長的蔗糖濃度使用10%，可能與品種本身有關，也可能是由于蔗糖濃度為10%，花粉管生長也較好，不影響受精。

植物生殖生長時期對高溫脅迫非常敏感，雄性器官受高溫的影響更大[11]，通常會引起植物花粉數量減少、結構異常、生活力下降、花粉管畸形、伸長受阻和雄性敗育趨勢增加等現象[12-13]。有研究發現水稻抽穗開花期的高溫等不利環境因素會影響花粉發育和育性,花藥開裂和花粉可染率明顯下降,從而降低結實率,引起產量下降[14]；新鮮番茄花粉在33 ℃和38 ℃溫度下處理，顯著降低番茄花粉的萌發率，溫度越高、處理時間越長其降低的幅度越大[15]。辣椒在30、35、40 ℃高溫處理下，花粉活力下降，直接導致結實率下降[16]。本研究得出大棚早生新水白蕾期花蕾耐高溫為35 ℃且不超過2 h，修復后，花粉萌發率與對照相比受影響小，35 ℃高溫持續時間越長，花粉萌發率越低，40 ℃高溫顯著降低花粉萌發率；白蕾期遇高溫35、40 ℃時，修復后，花粉管生長加快，因此花粉萌發率比花粉管長度受高溫影響大。可見溫度對花粉萌發率影響大，對花粉活力起關鍵作用。李寧等[17]對榛子研究也表明溫度是影響花粉活力的主要因子。Delph等[18]也得出溫度是影響植物花粉活力的重要因素之一的結論。

高溫對花粉活力造成的傷害是無法修復彌補的，且是持續的，即使后期條件變好也不能使它恢復原有的活力。這說明高溫對設施栽培作物花藥的花粉活力造成的傷害是無法修復的，因此在生產中為了保證坐果率、產量，大棚內花前溫度管理非常重要，應及時通風，盡量避免35 ℃高溫長時間出現。

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(責任編輯：許晶晶)

Effect of Sucrose Concentration on Pollen Viability of“Zaoshengxinshui” Pear in Greenhouse at High Temperature

WANG Xiao-qing1, LUO Jun1*, SHI Chun-hui1, ZHANG Xue-ying1,JIANG Shuang1, TENG Mei-zhen2, ZHANG Ling2

(1. Forestry and Pomology Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences / Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology, Shanghai 201403, China; 2. Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

The author measured the pollen viability of “Zaoshengxinshui” pear at flower bud stage in greenhouse at different high temperatures (25, 35 and 40 ℃) by adopting the isolated germination method, and studied the effects of different sucrose concentrations (10%, 15% and 20%) in culture medium on the tolerance of pollens to high temperature, in order to screen out the optimum sucrose concentration for pollen viability assay, and to provide a guidance for artificial supplementary pollination and theoretical basis for high temperature control in facility cultivation. The results showed that the solid culture medium containing 15% sucrose was more suitable for pollen germination in vitro, but the optimum sucrose concentration for pollen tube growth was 10%. “Zaoshengxinshui” pear at flower bud stage in greenhouse could resist to the high temperature of 35 ℃, but its pollen germination rate began to decrease when the temperature kept at 35 ℃ for 2 h. At 40 ℃ high temperature, the pollen germination rate was significantly reduced. In addition, the damage of high temperature to the pollen viability could not be repaired, while high temperature had little influence on the length of pollen tube. So, 15% sucrose in solid culture medium was the best for pollen germination assay in vitro. High temperature could obviously reduce the pollen vitality, and the long-time high temperature above 35 ℃ should be avoided in the facility cultivation of pear.

Sucrose; Greenhouse; Pear; High temperature; Pollen germination; Pollen tube

2017-03-16

上海市果業產業技術體系[滬農科產字(2016)第7號]；國家科技部星火計劃項目(2012GA680002)。

王曉慶(1981─)，女，助理研究員，主要從事梨樹栽培與生理研究。*通訊作者：駱軍。

S661.2

A

1001-8581(2017)07-0040-04