不同溫度對蘋果柱頭發育和花粉管生長的影響

聶佩顯 王來平 路超 薛曉敏 王金政

摘要 [目的]為蘋果安全生產提供借鑒。[方法]以10年生紅富士為試驗材料，采集健壯花枝，去雄，采用人工點授的方法，在人工氣候箱進行10、15和20 ℃處理，探討不同溫度對蘋果柱頭發育和花粉管生長的影響。[結果] 花粉的萌發和花粉管的生長速率受溫度的影響很大，在10 ℃時花粉管的生長速度明顯受到抑制，花粉在柱頭上萌發的數量變少，授粉的成功率也降低，花粉在柱頭上萌發所需要的時間延長。而15和20 ℃則沒有顯著性差異。[結論]花期溫度在10 ℃左右進行授粉時，應采取必要的提高授粉受精的輔助措施。

關鍵詞 蘋果；溫度；柱頭；花粉管

中圖分類號 S661.1 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）27-0054-02

Effects of Different Temperatures on Stigma Development and Pollen Tube Growth of Apple

NIE Peixian，WANG Laiping， LU Chao et al

（Shandong Institute of Pomology，Taian，Shandong 271000）

Abstract [Objective]To provide references for the safe production of apples.[Method] Using the 10yearold Red Fuji as a test material to collect robust flowering branches and remove stamens，then they were put into the artificial climate chamber at 10，15 and 20 ℃ after artificial pollination. The effects of different temperatures on the development of apple stigma and the growth of pollen tube were studied.[Result] The germination of pollen and the growth rate of pollen tube were greatly affected by temperature.At 10 ℃，the growth rate of pollen tube was obviously inhibited，the number of pollen germinated on the stigma became less，the success rate of pollination decreased，and the time required for pollen to germinate on the stigma was prolonged.And there was no significant difference between 15 and 20 ℃.[Conclusion] The necessary supplementary measures for improving pollination and fertilization should be taken when the pollination temperature was pollinated at about 10 ℃.

Key words Apple；Temperature；Stigma；Pollen tube

基金項目 山東省農業重大應用技術創新課題“蘋果節本增效省力化栽培技術研究”；農業部國家現代農業（蘋果）產業技術體系（CARS-28）；山東省重點研發計劃“果園花果精準調控與品質管理技術研究（2017CXGC0210）——蘋果花果精準調控與品質管理技術研究”。

作者簡介 聶佩顯（1982—），男，山東濰坊人，助理研究員，碩士，從事果樹栽培生理及果實品質調控研究。*通訊作者，研究員，從事果樹遺傳育種與設施栽培研究。

收稿日期 2018-01-13

蘋果是薔薇科蘋果屬植物，生產中絕大多數蘋果品種有自交不親和現象發生[1-4]，因此，花期授粉是生產中的重要環節。蘋果授粉受精是一個復雜的生理過程，授粉效果的好壞除了受花粉活力、柱頭可授性等自身因素影響外，還受到環境溫濕度的影響，其中溫度是影響花粉萌發和花粉管生長的重要因子之一[5-7]。隨著全球氣候變化程度的加劇，蘋果花期常常遇到降溫等不利條件，容易造成授粉受精效果不良等，嚴重制約了蘋果的生產。因此，研究溫度對蘋果授粉受精的影響顯得尤為重要。筆者以生產中主栽品種紅富士為試材，以嘎拉花粉為父本進行人工授粉，通過人工氣候箱控制溫度研究溫度對花粉萌發及花粉在花柱內生長發育的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年4月底在山東省果樹研究所科研基地進行。以10年生紅富士為試材，授粉所用花粉為當年采集的“嘎拉”花粉。花粉采集后置于干燥器內，放于4 ℃冰箱中儲藏備用。

主要試劑包括FAA溶液：50%乙醇∶冰醋酸∶福爾馬林=89∶6∶5按比例加入混合攪勻。苯胺藍溶液：稱取1 g水溶性苯胺藍粉末，溶入配置好的K3PO4溶液中，并定容至1 000 mL，避光保存。

1.2 試驗方法

于鈴鐺花期采集外圍生長健壯的枝條，去除小花蕾及已經開放的花后帶回實驗室。疏除邊花、去雄進行人工點授。授粉完成后放進溫度為10、15、20 ℃的人工氣候箱中進行溫度處理，于授粉后1、2、4、8、12、24 h取花柱連同子房，迅速放入預冷的FAA固定液中，固定24 h以上。壓片前，用去離子水沖洗花柱及子房表面的固定液，放入1 mol/L的NaOH 中，60 ℃恒溫條件下軟化80 min，蒸餾水沖洗數次，用水溶性苯胺藍染色5 min以上，壓片，使用Nikon Intensilight C-hgfi型熒光顯微鏡紫外光濾波片下觀察并照相。

1.3 指標測定

花粉萌發率：授粉后，每個處理觀察統計花粉在20個柱頭上萌發情況。

花粉管生長速度：以授粉后10 h花粉管的伸長長度與柱頭到子房距離比值的百分比表示。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理對花粉在柱頭萌發率的影響

由表1可知，不同溫度條件下，花粉在柱頭上的萌發趨勢為：授粉后8 h內萌發率隨時間的延長而升高，授粉后8～24 h萌發率基本保持不變。而在15和20 ℃下，授粉1 h內花粉就可以在柱頭萌發，萌發率分別達到25%和40%，萌發率最大值分別為70%和75%；在10 ℃下，花粉在柱頭上萌發的時間為4 h，萌發率為10%，在授粉后12 h出現最大值，為25%。

2.2 不同溫度條件下花粉在柱頭上萌發及花粉管生長情況

圖1為不同溫度條件下，授粉10 h后花粉在柱頭上的萌發及花粉管的生長情況。由圖1可知，在10 ℃處理條件下僅能觀察到少量花粉開始萌發，且花粉管沒有明顯伸長；而在15和20 ℃處理條件下，可以觀察到萌發花粉的數量較多，花粉管明顯伸長。

以授粉后10 h花粉管的伸長長度與柱頭到子房距離比值的百分比表示花粉管的生長速度。由圖2可知，不同溫度處理對花粉管的生長速度影響顯著。在10 ℃處理條件下，花粉管生長速度為0.65 %/h；在15和20 ℃處理條件下，花粉管生長速度分別為2.12%/h和2.16%/h，顯著高于10 ℃處理條件下的花粉管生長速度。

3 結論與討論

花粉萌發和花粉管生長是果樹完成授粉受精的重要過程。蘋果屬于異花授粉植物，多數品種在日平均溫度15 ℃以上時相繼開花，17～18 ℃是蘋果開花的最適溫度[8]，有花量大、花期集中的特點。由于人工點授用工量大、成本高，目前生產上主要采用蜜蜂或者壁蜂授粉。與蜜蜂相比，壁蜂有始飛溫度低、日工作時間長、日訪花數量多，授粉能力強、管理簡單等優點[9-12]，因此壁蜂授粉技術越來越受到我國蘋果主產區的青睞。王貴平等[9]觀察發現，壁蜂在10～11 ℃開始出巢飛行，因此該試驗中設計的最低處理溫度為10 ℃，增加15和20 ℃ 2個處理，共3個處理。

該研究發現，花粉在柱頭上的萌發和花粉管的生長速率受溫度的影響很大，在10 ℃時花粉管的生長速度明顯受到抑制，花粉在柱頭上萌發的數量變少，授粉的成功率也降低，花粉在柱頭上萌發所需要的時間延長；雖然15 ℃條件下，花

粉管的生長速度和萌發數量低于20 ℃，但兩者沒有顯著性差異。造成這種現象的原因很多，可能是由于低溫條件下花粉不能萌發造成的，這種現象在瓜類作物上有相似表現，如12 ℃時甜瓜花粉萌發率間存在極顯著性差異[13]，當溫度低于15 ℃時黃瓜的開花開藥時間推遲，造成了授粉受精不良等[14]；亦或者是由于低溫造成了柱頭的可授性差造成的，對梨柱頭可授性的研究表明20、12、8 ℃條件下，溫度越低，柱頭分泌物越少，可授性越弱，可授性持續時間越短[15]。

綜上所述，蘋果花期遇到降溫，如果氣溫維持在10 ℃左右，壁蜂是可以授粉的，但是花粉在柱頭上的萌發數量和授粉成功率會降低，因此生產上應該采取輔助措施提高授粉受精的成功率；如果氣溫降到10 ℃以下，應采用器械授粉，甚至人工點授，最好采用高質量的花粉，并加大點授用量，以及配合提高授粉受精的輔助手段如噴施硼、鋅、錳、鉬等[16]。

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