溫度對三種常見木本花卉植物花粉萌發的影響

武延生 胡潤青 郭 麗 牛偉濤 武麗娜 王僧虎

（邢臺學院化學工程與生物技術學院 河北 邢臺 054001）

溫度對三種常見木本花卉植物花粉萌發的影響

武延生 胡潤青 郭 麗 牛偉濤 武麗娜 王僧虎

（邢臺學院化學工程與生物技術學院 河北 邢臺 054001）

本試驗以3種常見木本花卉植物花粉為試材，探究了溫度對花粉萌發的影響。將花粉均勻分散涂 抹 在 含 0.1 mM CaCl2、 Ca(NO3)2、 KCl、 MgCl2、H3BO3和18%蔗糖、0.5%瓊脂粉的培養基上，分別在20℃、28℃、35℃和42℃條件下培養1 h。結果表明，在28℃時，3種花粉的萌發率和花粉管生長達到最優狀態，花粉萌發和花粉管生長隨溫度變化的趨勢近于一致，隨溫度升高花粉萌發率相應提高，直到達到最適溫度后再隨溫度的升高而降低。

溫度；花粉萌發；花粉管生長；碧桃；紫藤；紫葉李

花粉萌發能力受到溫度的巨大影響，溫度幾乎對所有研究材料的花粉萌發率和花粉管生長均有影響，不同植物的花粉萌發率和花粉管生長所需的適宜溫度存在差異。有越來越多的證據顯示，在相當長一段時間內，地球氣候處于升溫狀態。氣候變暖已經對多種作物的產量造成了明顯影響。據報道，一百余年來，地表平均溫度較上世紀約升高了1℃，對生態環境和農業生產造成了明顯的負面影響。本文以溫度變化影響花粉萌發和花粉管生長機制為切入點，深入探究溫度升高對生態和農作物生產影響的機制，以便對日益升溫的氣候做出科學應對。在本研究中，以常見觀賞植物碧桃(Amygdalus persicavar.persica)、紫藤(Wisteria sinensis)、紫葉李(Prunus Cerasifera)的花粉為試材，對溫度影響花粉萌發和花粉管生長的現象進行了探究。

1 試驗材料和方法

1.1 材料。

本試驗所采用的材料為新鮮的紫藤、碧桃及紫葉李的花粉，采摘自邢臺學院校園。

1.2 花粉萌發方法。

添加1 mmol/LCaCl2、Ca(NO3)2、KCl、MgCl2、H3BO3和 18%蔗糖配制培養基，用Tris/Mes調整pH值為7.0，最后添加0.5%瓊脂粉，加熱使其完全溶解。所用試劑均為分析純。在培養基冷卻凝固之前，用移液器取1 ml的培養液置于潔凈的載玻片上，放置至冷卻，備用。取新鮮當天綻放的花朵，用尖嘴鑷夾取雄蕊，輕蘸培養基表面使花粉粒均勻分散在培養基表面，以便于花粉的計數和花粉管的測量。將載玻片置于暗黑密閉的萌發盒中，濕度達100%，避免花粉粒被水浸沒。將萌發盒置于預熱的恒溫水浴鍋中，保溫1 h，萌發溫度分別設定為20℃、28℃、35℃、42℃。

1.3 數據獲取與統計。

花粉萌發1 h后，取出載玻片，擦拭載玻片底部水漬后，置于顯微鏡下觀察。選擇萌發均勻、花粉粒數為100～150的視野進行計數和測量，重復3～5次。在花粉管長度測量中，以該種植物的花粉管直徑為1個長度單位。將萌發率和花粉管長度數據分別在Microsoft Excel 2007和Microcal Origin 6.0中進行統計和繪圖。

2 試驗結果與討論

碧桃、紫藤和紫葉李這3種植物的花粉萌發率受到溫度的明顯影響(如圖1所示)，在28℃條件下萌發率達到最高，分別為57.9±1.27%、68.1±2.10%和45.9±1.28%。在20℃條件下，3種植物的花粉萌發率均顯著降低；而在35℃和42℃條件下，對花粉萌發產生了嚴重抑制作用，在42℃時，3種植物花粉萌發率分別為3.3±1.34%、0和2.2±1.02%。試驗結果表明，在28℃條件下，花粉萌發效果最好；20℃為室溫，可能由于溫度較低，不利于花粉細胞內代謝酶的活化；35℃和42℃為熱激研究的常用溫度條件，可能對花粉細胞內的代謝酶造成了一定程度的失活。在所研究的大部分植物材料中，花粉萌發的適宜溫度多為25℃～28℃，如風信子、含笑、仙客來、甜柿、杏、核桃、杜鵑花、黃連木、唐菖蒲、番茄、小麥、一品紅等；但也有極少數被研究植物花粉的萌發溫度較低，如蠟梅的萌發適宜溫度為15℃，萌發溫度較高的也很少，如夏枯草。

不同植物花粉萌發溫度的差異可能與這些植物的起源、生境和習性有密切關系，如夏枯草傳粉季節正值盛夏，而蠟梅的花期則在11月至次年3月，此時氣溫較低。在本研究的植物材料中，其生長地域均較為廣泛，但碧桃花期較長，為3～4月，這一段時間溫度變化較大，但均以溫度偏低為主，所以，碧桃花粉適應低溫能力較強，對高溫的耐受能力較低，但在各個溫度條件下均有較高的萌發率；紫藤花期較短，為4月中旬～5月上旬，由此造成適宜紫藤花粉萌發的區間較為窄小，但適合萌發的溫度偏高，表現在圖上為一個尖峰(圖1)；紫葉李原產于新疆，花期為4月，此時氣溫以涼爽為主，故其耐受高溫能力較弱。

從橫向比較來看，紫葉李花粉的生活力低于碧桃和紫藤花粉的生活力，在4個不同溫度條件下，紫葉李花粉的萌發率均低于碧桃和紫藤花粉的萌發率，這可能與花粉的遺傳因素和采取的生殖策略有關。從本研究來看，紫葉李在盛花期的開花量明顯大于碧桃的開花量，這可以看做是對紫葉李萌發率低的一種補償。

由于不同植物花粉粒的直徑存在差異，不同植物花粉在完成雙受精時從柱頭到胚珠的距離也存在差異，所以橫向比較3種植物花粉管的長度是沒有意義的。3種植物花粉管生長依賴于外界溫度變化，其生長變化趨勢與萌發率基本一致，但在單位時間內，花粉管長度變化不甚明顯。在28℃時，花粉管長度達到最長，紫藤和紫葉李的花粉管長度分別為7.5±0.23和5.0 ±0.22個花粉單位，但碧桃花粉管生長長度在不同溫度下差異不明顯；在明顯的熱激溫度(42℃)下，3種植物花粉管生長均受到明顯抑制(圖1、圖2)。

圖2 3種植物花粉在不同溫度條件下的萌發情況 (10X)項目：邢臺市科技計劃項目 (2016ZC203)

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