蘋果花粉離體萌發(fā)適宜蔗糖濃度的篩選

摘 要：以16個蘋果品種花粉為試材，采用花粉固體離體培養(yǎng)，了解其花粉量并研究了蔗糖濃度對其花粉生活力的影響，以篩選出各品種花粉萌發(fā)的適宜蔗糖濃度。結果表明：以花粉量為變量進行聚類分析，試材可分為4大類群；供試品種中藤木1號、長富系列、弘全富士、喬納金、華美、惠民短枝富士、嘎啦等花粉萌發(fā)的最佳蔗糖濃度為10%，煙富6號和大國光花粉萌發(fā)的最佳蔗糖濃度為5%，倭錦花粉萌發(fā)的最佳蔗糖濃度為15%；相關性研究表明花粉量與萌發(fā)率呈極顯著的負相關，而花粉萌發(fā)率與花粉管長度呈極顯著正相關。

關鍵詞：蘋果；花粉；萌發(fā)；蔗糖濃度；花粉量

中圖分類號：Q944.42 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）08-0024-03

Screening of the Best Sucrose Concentration on Apples’ Pollen Germination

ZHANG Ting，ZHAO Lin，LI Gang-bo，ZHANG Mei，YANG Feng

（Xuzhou Institute of Agricultural Sciences in Xuhuai Area of Jiangsu， Xuzhou 221121， PRC）

Abstract： In order to screening the optimal sucrose concentration， study apple’s pollen quantity and germination influence on condition that different sucrose treatments to sixteen species of apples by in vitro solid culture method. The result showed that the materials divided into four groups based on cluster analysis on the pollen quantity， the first group’s pollen quantity was the most， the optimal sucrose concentration for most of the other groups was 10%， such as Tengmu 1， Changfu， Hongquan Fuji， Jonagold， Hua mei， Fuji Apple Spur Huimin and Gala， and the best suitable sucrose concentration big Guoguang and Yanfu 6 was 5%， big Guoguang was 5%， Ben Davis was 15%. The correlation analysis showed that the pollen quantity and germination rate were negatively correlated， while pollen germination rate and pollen tube length were positively correlated.

Key words： apple； pollen； germination； sucrose concentration； pollen quantity

有性繁殖是常規(guī)育種的主要方式之一。在雜交育種過程中，花粉作為雄配子體，它的萌發(fā)及花粉管的伸長直接影響育種成效。生產(chǎn)上常采用噴施蔗糖等外源物質來輔助提高植株的授粉受精效率[1]。這主要是因為植物開花前花藥中可溶性糖濃度有所增加，花粉粒發(fā)育充實，進而提高花粉的萌發(fā)率[2]。目前，關于蔗糖濃度對植物花粉萌發(fā)的研究報道較多。呼麗萍等[3]

研究表明，15%蔗糖條件下的大櫻桃花粉萌發(fā)率最高；周瑞金等[4]研究表明，黃冠梨花粉萌發(fā)和花粉管生長的適宜蔗糖濃度為100 g/L，15%蔗糖濃度是野生櫻桃李花粉萌發(fā)的最適濃度[5]。關于蘋果花粉萌發(fā)及花粉管生長的最適條件也有相關報道[6-7]，但是涉及的品種范圍較小，因此試驗以16個不同品種的蘋果為材料，研究不同蔗糖濃度對其花粉萌發(fā)及花粉管伸長的影響，以期探索出各品種適宜的蔗糖濃度，為開展蘋果人工授粉和品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016～2017年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學研究所蘋果苗圃中進行，供試蘋果品種有：俄矮2號、長富12、長富2、倭錦、新紅星、煙富3、煙富6、藤木一號、禮富、弘全富士、喬納金、華美、惠民短枝富士、昂林、大國光和嘎啦。

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉量的測定 參照李芳芳等[8]的方法，根據(jù)花期，采集花粉，選50粒雄蕊放入2 mL離心管中，待花粉散出后，加200 g/L六偏磷酸鈉溶液2 mL，振蕩制成花粉懸浮液；加400 μL花粉懸浮液于2 mL離心管中，再加200 g/L的六偏磷酸鈉溶液1 600 μL，搖勻后吸取5 μL滴在載玻片上，于4×顯微鏡下觀察，并用MATLAB進行計數(shù)，重復3次。

1.2.2 不同濃度蔗糖對花粉萌發(fā)率及花粉管長度的影響 參照姜雪婷等[9]的方法，采集大的花蕾，自然風干，待花粉完全散出后，置于裝有無水CaCl2的密閉容器內，并轉入冰箱內保存?zhèn)溆谩７謩e配制蔗糖濃度為5%、10%、15%和20%的培養(yǎng)基（0.5 g瓊脂+10 mg/L硼酸+蔗糖，pH值 6.5），將花粉均勻撒播在培養(yǎng)基上，于25℃恒溫箱中培養(yǎng)2 h后，在10×顯微鏡下觀察花粉萌發(fā)情況以及花粉管的長度。每個處理觀察 3個視野，以花粉管長度大于花粉粒直徑視為萌發(fā)，花粉管長度用CAD進行測量。根據(jù)公式（1）計算萌發(fā)率。

萌發(fā)率（%）=已萌發(fā)花粉數(shù)/花粉總數(shù)×100 （1）

2 結果與分析

2.1 不同品種蘋果花粉量及花粉大小的差異

由表1可知，16個蘋果品種的花粉量處于570.00～5 426.67個之間，品種間的差異顯著。以花粉量為變量，聚變數(shù)為4進行聚類分析，結果如表2所示，將供試的16個蘋果品種分為以下4類：第Ⅰ類為俄矮2號，花粉量最多，達5 426.67個；第Ⅱ類群花粉量較多，有藤木一號、禮富及大國光3個品種，花粉量為4 053.33～4 720.00個；第Ⅲ類花粉量居中，有長富12號、長富2號、倭錦、煙富3號及昂林，花粉量為2 146.67～3 000.00個；第Ⅳ類群花粉量最少，有新紅星、煙富6號、弘全富士、喬納金、華美、惠民短枝富士及嘎啦，花粉量為570.00～1 626.67個。

2.2 蔗糖濃度對不同蘋果品種花粉萌發(fā)率及花粉管長度的影響

2.2.1 第Ⅰ類群 由表3可知，不同蔗糖濃度處理下俄矮2號的花粉萌發(fā)率均較低；其中，以10%的蔗糖濃度處理效果相對較好，花粉萌發(fā)率為15.05%，花粉管長度為138.33 μm；其次是20%的蔗糖濃度處理，花粉萌發(fā)率及花粉管長度分別為11.13%及37.03 μm；其他濃度處理花粉均未萌發(fā)。

2.2.2 第Ⅱ類群 由表3可知，藤木一號在10%蔗糖濃度處理下花粉萌發(fā)率和花粉管長度均極顯著高于其他濃度處理，花粉萌發(fā)率達94.74%，花粉管長度達851.10 μm，同時各濃度處理下花粉萌發(fā)率與花粉管長度呈顯著正相關（r=0.81）；禮泉富士在10%蔗糖濃度處理下，花粉不萌發(fā)，其他濃度下花粉萌發(fā)的差異不顯著，最大萌發(fā)率出現(xiàn)在15%蔗糖濃度處理時，也僅為49.89%，此濃度下花粉管長度為256.58 μm；大國光在5%蔗糖濃度處理下花粉萌發(fā)率（75.46%）顯著高于其他濃度處理，萌發(fā)管長度（192.39 μm）也極顯著高于其他處理。

2.2.3 第Ⅲ類群 從圖1和圖2中可以看出，長富12號、

長富2號及倭錦在5%蔗糖處理下花粉萌發(fā)率均表現(xiàn)最高，而煙富3號和昂林在4種蔗糖濃度處理下花粉萌發(fā)率均較低；花粉管長度方面，長富12號、長富2號和昂林在10%蔗糖濃度處理下花粉管長度均極顯著高于其他濃度處理，倭錦在15%蔗糖濃度處理下花粉管長度達到最長。由此可知，長富12號、長富2號花粉萌發(fā)的最適蔗糖濃度為10%，倭錦的為15%。

2.2.4 第Ⅳ類群 由表4可知，弘全富士、喬納金、華美、惠民短枝富士及嘎啦在10%蔗糖濃度處理下，花粉萌發(fā)率和花粉管長度均顯著或極顯著高于其他濃度處理，且萌發(fā)率均達到85%以上；煙富6號在5%蔗糖濃度處理下，花粉萌發(fā)率達到83.38%；新紅星在15%蔗糖濃度處理下，花粉萌發(fā)率和花粉管長度均高于其他濃度處理，但是萌發(fā)率相對其他品種而言較低。

2.3 蘋果花粉指標間相關性的分析

由表5可知，花粉量與萌發(fā)率呈極顯著的負相關，與花粉管長度呈負相關性，但無顯著性；而萌發(fā)率與花粉管長度呈極顯著的正相關（r=0.810）。另外，試驗中蔗糖濃度與花粉量也無顯著相關性。

3 討論與結論

植物花粉量及其生活力是開花植物生物學特性研究中的一項重要內容，果樹花粉量的多少直接影響其授粉、受精乃至坐果的成敗，花粉量與花粉萌發(fā)率、花粉管長度具有一定的相關性[10-11]。糖可為花粉萌發(fā)和花粉管生長提供重要的碳水化合物，它一方面起到調節(jié)滲透壓的作用，另一方面它是花粉萌發(fā)的能量來源，同時也是花粉萌發(fā)和花粉管壁合成的主要營養(yǎng)物質[12]，在花粉萌發(fā)和生長中起主導作用。若蔗糖濃度適宜，在一定程度上可緩解花粉破裂，但若濃度過高則可造成原生質脫水，抑制花粉萌發(fā)。該研究以花粉萌發(fā)率和花粉管長度為指標來衡量蔗糖的濃度是否適宜，結果表明，花粉量與萌發(fā)率呈極顯著的負相關，而花粉萌發(fā)率與花粉管萌發(fā)長度呈顯著正相關，即在某蔗糖濃度下花粉萌發(fā)率越高，則花粉管生長越長，同時也表明花粉在該蔗糖濃度下生活力最強。趙長星等[13]研究認為大多數(shù)樹種的花粉在10%的蔗糖濃度下萌發(fā)最好，張雪[14]的研究也表明10%蔗糖是富士蘋果花粉離體培養(yǎng)時的最佳濃度，而該研究中供試的大部分品種如藤木1號、長富12號、長富2號、弘全富士、喬納金、華美、惠民短枝富士、嘎啦等的最適蔗糖濃度也為10%；另外，倭錦的最適蔗糖濃度為15%，大國光、煙富6號的最適蔗糖濃度為5%。其他5個品種（俄矮2號、新紅星、煙富3號、禮富及昂林）由于在供試蔗糖濃度范圍內的萌發(fā)率較低，未找到最適濃度，有等進一步研究。

參考文獻：

[1] 劉 陽，淡紅梅，徐 珺，等. 溫度及噴灑蔗糖和輔助劑“信德寶”

對核果類果樹花粉萌發(fā)率的影響[J]. 北方園藝，2004，（3）：66-67.

[2] 袁志勤，張建峰. 辣椒花粉萌發(fā)實驗[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學學報，1988，11（3）：29-33.

[3] 呼麗萍，謝天柱，李 娟. 蔗糖、硼、溫度對大櫻桃花粉萌發(fā)的影響[J]. 天水師范學院學報，2009，29（5）：5-6.

[4] 周瑞金，李桂榮，張傳來. 培養(yǎng)基成分對梨花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響[J]. 河北林果研究，2009，24（4）：420-422.

[5] 廖 康，李會芳，許 正，等. 野生櫻桃李花粉活力與授粉結實特性初報[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學，2008，45（3）：393-397.

[6] 張 雪，梁 俊. 蘋果花粉萌發(fā)率影響因素研究初報[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學，2014，60（1）：32-34.

[7] 馮建文，鄒養(yǎng)軍，董 軍，等. ‘嘎拉’蘋果花粉萌發(fā)中培養(yǎng)基組分和培養(yǎng)條件優(yōu)化[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報，2016，25（11）：1643-1649.

[8] 李芳芳，張紹鈴，張虎平，等. 不同梨品種花粉量及花粉萌發(fā)率差異研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學學報，2013，36（5）：27-32.

[9] 姜雪婷，杜玉虎，張紹鈴，等. 梨43個品種花粉生活力及4種測定方法的比較[J]. 果樹學報，2006，23（2）：178-181.

[10] 王朝鳳，楊途熙，魏安智，等. 杏不同品種花粉量及花粉萌發(fā)特性的研究[J]. 北方園藝，2012，（9）：1-5.

[11] 劉 玲，王玖瑞，劉孟軍，等. 棗不同品種花粉量和花粉萌發(fā)率的研究[J]. 植物遺傳資源學報，2006，7（3）：338-341.

[12]Fei S，Nelson E. Estimation of pollen viability，shedding pattern and longevity of creeping bent grass on artificial media[J]. Crop Science，2003，43（6）：2177-2181.

[13] 趙長星，劉成連. 培養(yǎng)基種類及蔗糖濃度對部分果樹花粉發(fā)芽率的影響[J]. 河北林果研究，2001，16（3）：125-127.

[14] 張 雪. 富士蘋果授粉用花粉質量指標研究[D]. 陜西：西北農(nóng)林科技大學，2014.

（責任編輯：成 平）