甜櫻桃花粉萌發率測定條件的優化研究

張琛，裴嘉博，郗篤雋，黃康康，劉輝

(杭州市農業科學研究院園藝研究所，浙江杭州 310024)

中國甜櫻桃(PrunusaviumL.)主栽區在遼寧省、山東省。南方地區春季升溫早、升溫快、果實成熟早，比北方露地栽培更早上市，就近供應市場，減少流通環節，加長整個甜櫻桃的市場供應期，因而南方地區發展甜櫻桃產業前景廣闊。但坐果率低一直是困擾南方地區甜櫻桃引種栽培的主要問題。花器官尤其是雌雄配子體的發育與坐果、果實品質密切相關。研究發現，花粉發育質量低是造成南方甜櫻桃坐果率低的原因之一。花粉萌發率是研究花粉質量的指標之一，測定花粉萌發率時一般花粉需培養4～24小時，但培養時間過長會影響試驗效率及結果。筆者以甜櫻桃品種薩米脫的花粉為試材，在篩選出適宜花粉萌發培養液的基礎上，進一步優化該培養液中有利于花粉萌發的各因子配比，以找出省時高效的花粉萌發率測定方法，為生產上進行人工授粉和相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年5月進行，以山東泰安紅旗櫻桃合作社提供的薩米脫甜櫻桃花粉為材料。于薩米脫花期采集鈴鐺花，用鑷子剝取未開裂的花藥，攤在硫酸紙上置于25℃陰涼處干燥。干燥后裝入小瓶，置于-20℃冰箱保存。

1.2 花粉萌發率的測定

參照姜雪婷等[1]的方法，常規培養液為蒸餾水+10%蔗糖+0.01%硼酸，pH=6.0。采用雙凹型載玻片培養花粉，可以為試驗提供一個近乎完全相同的對比小環境，操作簡便，減少操作誤差[2]。

花粉培養液組成成分配比優化試驗處理如下：①培養液中蔗糖濃度設置5個，分別為5%、10%、15%、20%、25%；②硼酸濃度設置5個，分別為0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%；③pH值設置5個，分別為5、5.5、6.0、6.5、7.0。

試驗時將培養液滴于具圓形凹槽的載玻片上，用樣品針蘸取適量花粉播于培養液中，將載玻片置于底部墊有濕潤濾紙的培養皿內，于25℃培養4小時，利用光學顯微鏡觀察花粉萌發情況，每處理3個重復，每重復觀察不少于3個視野，每個視野花粉粒不少于30個，以花粉管長度大于花粉粒直徑視為萌發，花粉萌發率(%)=已萌發花粉數/花粉總數×100。

1.3 數據處理

采用Excel 2007和DPS軟件對數據進行統計分析，采用單因素方差分析和Duncan法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 蔗糖濃度與甜櫻桃花粉萌發率的相關性

如表1所示，當培養液中硼酸濃度0.01%和pH值6.0不變時，在一定范圍內，蔗糖的濃度越高，甜櫻桃花粉萌發率越高，蔗糖濃度20%時，甜櫻桃花粉萌發率顯著高于其他蔗糖濃度下的萌發率，達32.77%。但蔗糖濃度過高則會抑制甜櫻桃花粉萌發，蔗糖濃度達25%時，甜櫻桃花粉萌發率降為12.95%。

2.2 硼酸濃度與甜櫻桃花粉萌發率的相關性

當培養液中蔗糖濃度10%和pH值6.0不變時，隨著培養液中硼酸濃度升高，甜櫻桃花粉萌發率差異顯著，表現先升高后降低趨勢。硼酸濃度0.1%時，甜櫻桃花粉萌發率為24.33%，顯著高于其他濃度的，是常規培養液(培養液中硼酸濃度0.01%)花粉萌發率的3.84倍。但硼酸濃度超過0.1%，花粉萌發率大幅下降。

2.3 pH值與甜櫻桃花粉萌發率的相關性

當培養液中蔗糖濃度10%和硼酸濃度0.01%不變時，隨培養液pH值升高，甜櫻桃花粉萌發率逐漸上升，pH值6.5時甜櫻桃花粉萌發率最高，為12.08%，是使用常規培養液(pH=6.0)萌發率的1.39倍。當培養液中pH值達到7.0時，花粉萌發受到抑制，萌發率降低。

表1 不同培養條件對甜櫻桃花粉萌發率的影響

注：同行數字旁不同小寫字母表示5%水平差異顯著。

3 小結與討論

花粉萌發率的測定結果與花粉培養液的成分配比密切相關。蔗糖是重要的營養物質，培養液中適當的濃度可以促進花粉萌發，但濃度過高會抑制花粉的萌發。因為蔗糖濃度過高打破了溶液與細胞間滲透平衡，花粉管破裂，質壁分離，原生質體脫水導致花粉無法萌發[3,4]。硼酸會提高糖的吸收、運轉及代謝，促進果膠物的合成，果膠物是花粉管壁的主要成分[5,6]在常規花粉萌發率測定中，一般硼酸濃度為0.01%，花粉萌發率較低。花粉被認為能夠在廣泛pH范圍內正常萌發，因其具有調節培養液中pH到最適合其萌發的能力[7]。但進一步的研究表明，當培養液中的pH超出花粉自身的調節范圍則不利于花粉萌發甚至抑制花粉萌發。當花粉培養在緩沖液配制的培養液中，能夠萌發的pH范圍非常狹窄，蘋果屬植物的花粉僅能在pH為6.0的培養環境中正常萌發生長，這一現象在多種植物花粉萌發試驗中得到證實，不同植物最適花粉萌發pH不同[7-9]。花粉萌發率測定時，花粉需培養4～24小時。本試驗采用雙凹片法培養4小時花粉即可萌發，可較省時高效(圖1，圖2)。

圖1 花粉萌發培養0小時的狀態

圖2 花粉萌發培養4小時的狀態

在常規的植物花粉萌發率測定中，所用的花粉培養液配方為蒸餾水+10%蔗糖+0.01%硼酸，pH=6.0。本試驗在此基礎上對甜櫻桃花粉培養液的成分配比進行優化，在培養液中硼酸濃度0.01%和pH值6.0不變，蔗糖濃度20%時，甜櫻桃花粉萌發率最高；培養液中蔗糖濃度10%和pH值6.0不變，硼酸濃度0.1%時，甜櫻桃花粉萌發率最高；培養液中蔗糖濃度10%和硼酸濃度0.01%不變，pH值6.5時甜櫻桃花粉萌發率最高。各優化成分配比組合后的培養液對花粉萌發的影響，其他影響因素如培養液中添加Ca2+、培養介質的形態、甜櫻桃品種以及多因素水平對花粉萌發的影響還有待于進一步研究。本研究的試驗花粉采自外地，經過較長物流時間或低溫保存，會影響花粉萌發率，使花粉萌發率測定結果數值整體偏低。