棗花粉育性研究進展

吳 碩，智福軍，賈彥麗

棗是中國特有果樹資源，栽培歷史悠久，品種類型繁多。棗果營養豐富，食療價值高，是上等的滋補食品，伴隨著人們對營養食品的需求，發展前景十分廣闊［1］。然而目前棗樹新品種的選育卻面臨困難。棗樹自然狀態下落花落果嚴重，多數品種種仁敗育，含種仁率低，因此選育工作絕大部分還只停留在自然選優和實生選種階段，僅有少量通過物理化學誘變育種。種質創新滯后，嚴重阻礙了雜交育種的進程。而且現有的優良品種尚無兼具高產、優質、抗病蟲等特性［2］。因此通過雜交育種，選育兼具各優良特性于一身的品種勢在必行。棗花粉生殖性能的優劣直接關系到棗的雜交效果，棗花粉量和活力更是影響雜交成敗的關鍵因子。

1 棗單藥花粉數量

花粉數量是衡量花粉育性的基本指標。粗略測定花粉數量的方法為測定每蕾花粉數量，取萼片展平期的花朵，將新鮮花粉抖落在放有1滴蒸餾水的載玻片上，于顯微鏡下統計每花蕾花粉的數量，重復3次［3］。此測定方法較為粗獷，測定數據普遍偏低，可能與花粉成熟度及花粉抖落程度有關。而較為常用的花粉測定方法為測定單藥花粉數量，即取一定數量的花粉，在容器中充分散粉，滴加質量分數為0.01的六偏磷酸鈉或質量分數為0.01的纖維素酶處理制成懸液，然后用血球計數板計數，6次重復，計算單藥花粉數量。

在已發表的文獻中有63份棗品種的單藥花粉量經過了測定，其中有單一花粉量的品種有56份。其中花粉量最多的為媽媽棗，約8 750粒/花藥;最少的為早脆王，222粒/花藥(表1)。其中花粉量大于5 000粒/花藥的僅有4份;4 000～5 000粒/花藥的2份;3 000～4 000粒/花藥的7份;2 000～3 000粒/花藥的7份;1 000～2 000粒/花藥的8份;小于1 000粒/花藥的28份品種。半數品種的花粉量集中在1 000粒/花藥以下。表明棗花粉量整體偏低，育性較差，花粉數量是限制棗授粉及育種的因素之一。

不同人員測定花粉數量的方法各不相同。劉玲［5］、吳碩［6］和李百云［10］均采用血球計數法，取花藥加入六偏磷酸鈉溶液震蕩后鏡檢;劉平［8］是取萼片平展期花粉抖落在1滴蒸餾水中鏡檢;胡瓊［9］則是把花粉烘干后后加入纖維素酶溶液中。其中劉平的測定方法可能會因花粉抖落不完全而造成測定值偏低。同時由于各測定方法所用溶液不同，也會造成同一品種花粉數量測定結果不同。如大白鈴棗、無核小棗、辣椒棗等品種，花粉數量差異較小，品種花粉量可以判定在幾份測定數據之間。而靈武長棗和雞蛋棗等品種，花粉數量差異極大，其中靈武長棗差異在一倍以上，雞蛋棗差異近4倍，需再次測定得到可靠的數據(表2)。

表1 56份棗品種單藥花粉量

表2 有多個花粉數量的棗品種

2 棗花粉活力測定

花粉的活力是衡量花粉育性的重要指標。活力強、萌發力高的花粉，在雜交授粉后得到可育種仁的可能性更高，進而更可能得到雜交后代。相反，活力低、萌發力差的花粉，雜交授粉無法得到可育的種仁，則只是浪費時間。所以研究花粉活力是雜交育種的前提，提高雜交效率。

2.1 花粉活力測定方法

花粉活力與發育階段有關。劉平等［8］研究發現，花藥開裂時間在蕾黃或蕾裂期;從蕾裂到瓣平期的花粉發芽率極顯著的高于蕾黃期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期。梁春麗等［11］發現，臨猗梨棗、蘋果棗、晉棗和辣椒棗的花粉發芽率，僅臨猗梨棗在初開期花粉發芽率最高，剩余3份品種均在蕾黃期花粉發芽率最高。但張俊娥［12］對9份棗品種初花期和盛花期的花粉萌發率進行了比較，表明無顯著差異，認為花粉的選取可不受初花期和盛花期的影響。雖然張俊娥研究表明初花期和盛花期無顯著差異，但在實際應用中，為保證花粉萌發率，最好選取蕾黃到蕾裂期花粉測定花粉活力。

測定花粉活力常用染色法和花粉離體培養發。其中染色法包括氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法［13，14］、碘-碘化鉀(I2-KI) 染色法［15］、亞甲基藍染色法［16］、FCR 染色法［17］和醋酸洋紅染色法［18］。測定方法均為取少量花粉，加染色劑，在一定溫度下培養，然后在顯微鏡下觀察花粉被染色狀況，判斷花粉的活力狀況。染色判斷花粉活力的方法簡單易操作，但結果的判斷存在一定誤差。胡春等［19］對比了4種染色方法，發現TTC法測定結果較I2-KI染色法、無機酸測定和蔗糖萌發法高，可能與花粉中含有能被染色劑染色的物質，導致了無活力的花粉被染色，產生了數據偏差。同時還發現I2-KI染色法測定數據偏低，可能與不能準確的辨別顏色的深淺有關。郭蓓等［16］對比TTC染色法和離體培養法，發現TTC法染色困難，染色后穩定性較差，易退色，結果不理想，而且有活力和無活力的染色界限不分明，測定值偏高，而離體培養法測定數據較為準確。孫愛芹等［2］對比I2-KI和離體培養法，采用I2-KI法測定棗花粉生活力的數值較離體培養法高，可能與失去育性的花粉中仍保留有淀粉有關，離體培養法較I2-KI染色法更真實可靠。由于染色法測定數據可信度較差，因此現在常用蔗糖離體培養法測定花粉萌發率。

2.2 影響花粉活力的因素

蔗糖離體培養為取少量花粉，在蔗糖、硼酸和瓊脂的培養基上，離體培養，在顯微鏡下觀察花粉萌發，當花粉管長度超過花粉直徑，即視為萌發，計算萌發比率。培養基中蔗糖和硼酸濃度對花粉萌發率影響較大，林敏娟等［4］和唐寧浩等［20］研究認為，質量分數為0.15的蔗糖溶液較適宜花粉萌發，萌發率最高。蔗糖的質量分數過低，糖源提供養分不充足;過高會抑制花粉萌發。陳文濤等［21］研究發現，適宜質量分數的硼酸對棗花粉萌發率和花粉管生長具有顯著的促進作用。林敏娟等［4］也發現硼酸質量分數在0～0.000 2，對花粉萌發和花粉管伸長影響顯著，不同品種間略有差異，一般常用的硼酸質量分數在0.000 1。同時還發現，瓊脂可使花粉管短粗彎曲，對棗花粉萌發的影響較蔗糖和硼酸小［12］。瓊脂質量分數為0.01時，有利于棗花粉萌發和花粉管伸長，過高有一定的抑制作用。因此常用的培養基中蔗糖的質量分數為0.15，硼酸的質量分數為0.000 1和瓊脂的質量分數為0.01。

除培養基中蔗糖、瓊脂和硼酸的配比外，不同的培養條件也對花粉萌發率影響極大。張俊娥［12］研究發現，棗品種花粉萌發及花粉管伸長生長的最適溫度為26℃±1℃，低溫延緩花粉萌發，而高溫則抑制花粉萌發。當溫度達到35℃時，花粉幾乎不萌發。高溫或低溫脅迫均產生不育或低育花粉。此外適宜的濕度對花粉育性影響也很大。梁春麗［11］發現烘箱烘干與日光燈照射干燥后的花粉萌發率顯著高于在常溫放置下的花粉，表明適宜的濕度會促進花粉萌發。這是由于環境干燥時，花粉失水不利于萌發;濕度太大，花粉過分吸水破裂也會降低萌發率。此外光照也會影響花粉萌發。吳碩等［22］研究發現，在花粉離體培養時，棗花粉萌發率隨著光照時間的延長而下降，表明光照對花粉萌發有一定的抑制作用。張俊娥［12］也發現，光照會抑制花粉萌發。因此花粉離體培養時應選擇25℃下暗培養，同時保持花粉適度的干燥，培養條件不能過于濕潤。

2.3 棗品種花粉活力比較

截止目前，已有約91份品種的棗花粉經離體培養測定得到花粉萌發率。其中66份品種得到單一的萌發率數據(表3);由表可知，棗花粉萌發率最高的品種是紅顏，高達75.1%。萌發率在50%以上的僅有紅顏和靈武長棗。萌發率在40% ～50%的有7份，占品種總數的10.6%;30% ～40%的1份，占品種總數的1.5%;20% ～30%的10份，占品種總數的15.2%;10% ～20%的12份，占品種總數的18.2%;有超過一半的(34份)品種的花粉萌發率小于10%，占品種總數的51.5%;萌發率為0的有5種，分別為蜂蜜罐，南方優系2，星光，袁隨鈴棗和早脆王。數據表明，萌發率大于50%的僅占品種總數的1.32%，過半品種萌發率小于10%，顯示棗樹花粉萌發率普遍較低，這也是制約棗樹雜交育種的原因之一。

同時還發現，25份品種的花粉萌發率有多份測定結果(表4)。其中23份品種在不同文獻記載中花粉萌發率差異極大，均在1倍以上。其中辣椒棗花粉萌發率差異最大，在文獻中有5份不同數據，最高值為68.32%，最低值為0.79%，相差近百倍。這些品種數據的差異，可能是由于測定方法不同，如孫愛芹［2］和林敏娟［4］均采用了I2-KI法測定，與別人采用的離體培養法測定結果差異較大。還可能由于測定時不同實驗人員所用瓊脂濃度、硼酸濃度和培養溫度的不同。因此在實際栽培利用時，需在當地栽植條件下自行測定。

表3 66份品種棗花粉萌發率

表4 25份差異極大的棗品種的花粉萌發率

2.4 儲存過程中棗花粉活力變化

棗花期不遇，給雜交工作帶來困難。為解決此難題，需要對花粉進行短期或長期儲存。現有的真空干燥、冰凍干燥及液態氮等低溫或超低溫長期儲存花粉在其他樹種中技術較為成熟，而針對棗花粉儲存的研究較少。

于立杰等［24］研究發現，－70℃和－20℃干燥貯藏極顯著地好于4℃和室溫干燥貯藏。孫愛芹等［2］發現，常溫條件下貯存，萌發率很低;在常溫干燥條件下，花粉發芽率前期保持較高水平，可以短期保存;低溫干燥條件下，花粉的發芽率沒有明顯下降。劉平等［25］觀測到花粉貯藏后發芽率表現為下降—上升—下降的大體趨勢。張俊娥［12］對比了常溫和低溫，干燥和不干燥條件下花粉萌發情況，發現低溫、干燥效果最好，自然條件下效果最差。并發現濕度是影響貯藏的關鍵因素。研究表明，干燥可減緩花粉活力下降速度，低溫干燥狀態較適宜棗花粉短期保存;而超低溫干燥更適合長期花粉保存。

同時孫愛琴的研究發現梨棗在冷凍干燥條件、常溫干燥條件下萌發率均出現一定時期的低谷和反彈現象，即存在短期逼迫休眠現象［12］。張俊娥［12］也發現低溫有“冷刺激”現象發生。吳碩等［22］也發現適當的低溫干燥處理有助于提高花粉的萌發率。

3 同品種花粉數量和活力匯總

匯總文獻中同品種的單藥花粉量和萌發率數據，可見37份資源的單藥花粉量和萌發率無相關性，單藥花粉量大的品種萌發率并不高，不適合做雜交父本，如媽媽棗、淶水鈴棗和南方優系2等;同樣單藥花粉量較低但萌發率較高的糖棗、葫蘆棗、紅顏和脆棗等也不適合做父本，易造成人力物力的浪費;花粉量適中且萌發率較高的，如金絲4號、抗病優系(99-1)和金昌1號較適合做雜交父本(圖1)。

4 存在問題探討及分析

截止目前，有關于棗花粉育性的研究仍較少，僅有常見的百余份品種的花粉特性有數據報道。相較于中國現有的944份棗品種(優系)［26］，許多品種的花粉育性研究仍是空白，這極大的阻礙了棗樹雜交育種的進程。同時研究發現，可能由于環境、地域、栽植和年份等條件影響，許多品種的花粉萌發率測定結果差異極大，想要完全借鑒他人的研究數據進行雜交并不可靠，需針對各自的品種進行進一步的測定，修正數據。因此，為選育優良品種，提高雜交育種效率，需針對現有的優良棗樹品種，連續多次測定花期花粉量和萌發率，彌補相關數據的缺失，找到適宜的雜交育種的授粉品種。此外，還應針對棗花粉形態，授粉后花粉管萌發與敗育，胚珠發育等進行研究，完善雜交育種整份發育過程，為更好地開展雜交育種提供更多理論基礎。

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