內(nèi)蒙古種源山杏花及花粉特性研究

張勝利，代金玲

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

山杏(Armeniacasibirica)為薔薇科(Rosaceae)杏屬(Armeniaca)灌木或小喬木，分布于俄羅斯的西伯利亞、蒙古東部、東南部以及我國內(nèi)蒙古、北京、山西、遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏等地。山杏適應(yīng)性極強，在我國西部地區(qū)固沙、綠化、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮重要作用，杏仁中所含的苦杏仁苷、杏仁油、杏仁蛋白等成分具有較高的營養(yǎng)價值或藥用功效。內(nèi)蒙古是我國北方山杏天然林的主要分布區(qū)[1]，本文對內(nèi)蒙古山杏6個種源的花部雌、雄蕊特征和花粉萌發(fā)情況進(jìn)行分析，以期了解花粉萌發(fā)生長特性，探討促進(jìn)花粉萌發(fā)和提高坐果的有效方法，篩選適于雜交育種的山杏種源，為內(nèi)蒙古山杏的品種選育和雜交育種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的山杏內(nèi)蒙古種源包括敖漢旗、克什克騰旗、阿魯科爾沁旗、萬家溝、涼城、烏拉山等6個種源。種源試驗地設(shè)在呼和浩特市和林格爾縣林木良種繁育中心，距離呼和浩特市中心約30 km。

1.2 研究方法及數(shù)據(jù)分析

有效花的統(tǒng)計：每種源10個家系，每家系選擇10個單株。每單株取10朵花，統(tǒng)計雌雄蕊相對長度并收集花粉。統(tǒng)計結(jié)果分為雌蕊長于雄蕊、雌雄蕊等長、雌蕊短于雄蕊和雌蕊退化4類，前2類花為有效花。計算有效花比率=有效花數(shù)/總花數(shù)×100%。

花粉生活力采用TTC染色法測定。用0.5%氯化三苯基四唑?qū)ǚ廴旧谑覝叵氯旧?0 min左右，觀察花粉的著色情況：紅色或者粉色代表有活力的花粉，未被染色的是無活力的花粉，統(tǒng)計視野中具有生活力的花粉粒數(shù)和花粉總數(shù)，計算花粉活力?；ǚ刍盍?被染色花粉數(shù)/視野中總花粉數(shù)×100%。選取3個視野取平均值。

花粉萌發(fā)率采用固體培養(yǎng)法，培養(yǎng)基(1%瓊脂，0.01%硼酸，15%蔗糖。pH6.0左右)，加熱融化培養(yǎng)基滴在載玻片上，將花粉散播在培養(yǎng)基上，載玻片放入裝有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，25 ℃培養(yǎng)3 h，統(tǒng)計視野中的花粉總數(shù)和萌發(fā)花粉數(shù)。以花粉管長度大于花粉粒直徑為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)[2]。計算花粉萌發(fā)率=萌發(fā)花粉數(shù)/總花粉數(shù)×100%。選取3個視野取平均值。

數(shù)據(jù)處理采用Excel和SPSS19進(jìn)行方差分析、鄧肯檢驗、聚類分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 種源間有效花比率分析

按照劉桂森[3]雌蕊長于雄蕊和雌雄蕊等長的山杏花結(jié)實率高，為有效花，雌蕊短于雄蕊和雌蕊退化2種類型表現(xiàn)結(jié)實差或完全不結(jié)實，為無效花，統(tǒng)計各種源有效花比率，如表1。

表1 山杏不同種源有效花比率統(tǒng)計

表1顯示：有效花比率阿魯科爾沁旗種源最低，為37%，萬家溝種源最高達(dá)到56%，同時萬家溝種源的有效花比率數(shù)據(jù)離散程度也最大，體現(xiàn)了萬家溝種源內(nèi)部不同家系和單株之間有效花比率的變異大。對6個種源的有效花比率進(jìn)行方差分析，顯示種源間差異顯著，見表2。在統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)各個種源的雌蕊退化情況嚴(yán)重，雌蕊退化為14.6%～42%。

表2 山杏不同種源有效花比率方差分析

2.2 種源間花粉萌發(fā)率和生活力比較

不同種源花粉萌發(fā)率見表3。方差分析顯示種源間差異顯著(表4)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多重比較(表5)，6個種源的花粉萌發(fā)率可以明顯分為4個水平：敖漢旗和烏拉山種源相近，敖漢旗山杏花粉萌發(fā)率最大，為68%，其后為烏拉山種源65%?？耸部蓑v旗、阿魯科爾沁旗、萬家溝種源花粉萌發(fā)率接近，為41%～47%；涼城種源花粉萌發(fā)率最小27%，而且涼城種源花粉萌發(fā)率的變異系數(shù)在6個種源中最大，為0.63，該種源內(nèi)不同家系花粉萌發(fā)率波動幅度大，最小為 8%，最大達(dá)到 58%。烏拉山種源變異系數(shù)最小，家系間花粉萌發(fā)率穩(wěn)定一致，達(dá)到60%～71%。對花粉萌發(fā)率與有效花比率進(jìn)行相關(guān)分析顯示二者呈顯著負(fù)相關(guān)，r=-0.465 4。

表3 山杏不同種源花粉萌發(fā)率、花粉生活力

表4 山杏不同種源花粉萌發(fā)率方差分析

表5 山杏不同種源花粉生活力方差分析

6個種源的花粉生活力、極值、變異系數(shù)見表3，方差分析顯示不同種源間花粉生活力差異顯著，敖漢旗種源花粉生活力最大，而且種源內(nèi)家系間的變異系數(shù)最小。從圖1可見，6個種源的花粉生活力曲線與花粉萌發(fā)率曲線趨勢相似：敖漢旗>烏拉山>阿魯科爾沁旗>克什克騰旗>萬家溝>涼城，說明在檢測山杏不同種源花粉活力時，TTC法和培養(yǎng)基法結(jié)果比較一致?；ǚ勖劝l(fā)率曲線位于花粉生活力曲線上方，兩組數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)r=0.87，相關(guān)程度較高。在測定花粉活力時，離體培養(yǎng)基萌發(fā)方法測定更準(zhǔn)確，花粉萌發(fā)率數(shù)據(jù)高于應(yīng)用TTC法測定的花粉生活力數(shù)據(jù)。

圖1 山杏不同種源花粉萌發(fā)率和花粉生活力曲線

2.3 花粉直徑

不同種源間花粉直徑差異顯著，烏拉山、涼城和萬家溝3個內(nèi)蒙古西部種源花粉直徑偏大(57.74～59.02 um)，阿魯科爾沁旗和克什克騰旗種源花粉直徑較小(46.99～49.48 um)、敖漢旗種源花粉直徑居中，為53.86 um?；ǚ壑睆脚c花粉萌發(fā)率的相關(guān)分析顯示不存在顯著正相關(guān)性。

表6 山杏不同種源花粉直徑 um

2.4 聚類分析

利用花粉直徑、花粉萌發(fā)率、花粉活力以及有效花比率4個指標(biāo)對6個種源進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，繪制樹狀圖，如圖2。聚類分析顯示6個內(nèi)蒙古種源中萬家溝、烏拉山和涼城三個西部種源最先聚為一類，敖漢旗種源比較特殊，雖然在地理上是東部種源，但卻在距離系數(shù)為7處與西部種源聚為一類。推測敖漢旗種源的對種源試驗地的適應(yīng)性較好，在測定的各項指標(biāo)中數(shù)據(jù)均與西部種源表現(xiàn)更為接近。段國珍等[4]也在研究杏仁中苦杏仁苷含量時進(jìn)行聚類分析時將包含敖漢在耐的內(nèi)蒙古中西部種源聚為一類。建議在今后的研究中對敖漢山杏種源其他生物學(xué)特征進(jìn)行細(xì)致分析。

圖2 山杏不同種源系統(tǒng)聚類圖

3 討論與結(jié)論

本研究中山杏不同種源的雌蕊退化比率達(dá)到14.6%～42%，與劉桂森統(tǒng)計山杏不同果枝上雌蕊敗育花(7.74%～10.13%)相比較高。雌蕊短或退化影響山杏的坐果能力，而且無效花會消耗樹體營養(yǎng)，因此采取修剪短枝、細(xì)枝，合理施肥等適宜措施來增加有效花比率，增加山杏產(chǎn)量。本研究有效花比率與花粉萌發(fā)率呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.465 4，與馬鋒旺等[5]研究結(jié)論杏品種間不完全花百分率與花粉萌發(fā)率呈正相關(guān)(r= 0.393 3)一致。

山杏花粉活力檢測時TTC法和離體培養(yǎng)基法都可應(yīng)用，在比較花粉活力時可用TTC法，方法便捷，染色效果理想，而離體培養(yǎng)基法測定花粉活力比較準(zhǔn)確，TTC法測量數(shù)據(jù)偏低，可能與山杏花粉本身特性有關(guān)，花粉內(nèi)部脫氫酶的含量和活性偏低。

花粉直徑數(shù)據(jù)顯示西部種源較東部種源偏大，表現(xiàn)種源差異顯著，西部種源在呼和浩特試驗地表現(xiàn)較好，花粉內(nèi)物質(zhì)的積累多，花粉粒大。但是在花粉活力TTC染色和離體萌發(fā)試驗中花粉直徑大并不顯示高的花粉活力，與花粉粒的大小在一定范圍內(nèi)沒有顯著相關(guān)關(guān)系?；铙w授粉與離體萌發(fā)環(huán)境不同，花粉管在花柱中的生長，除利用花粉本身貯藏的物質(zhì)作為營養(yǎng)外，也從花柱道或引導(dǎo)組織的分泌物中吸取養(yǎng)料，作為生長和建成管壁合成物質(zhì)之用[6]，所以活體花粉萌發(fā)率不受限于花粉粒的大小以及內(nèi)不積累營養(yǎng)物質(zhì)的多少。在山杏雜交時花粉是否能參與受精除了考慮花粉的活力，還有后期花粉管的生長等，安曉芹[2]研究顯示4個杏品種中3個品種都表現(xiàn)為花粉萌發(fā)率高反而花粉管短的情況。在本研究中種源間的遺傳差異也會導(dǎo)致花粉對萌發(fā)條件有不同要求，各種源花粉的最優(yōu)萌發(fā)條件有待研究。

對山杏內(nèi)蒙古6個種源進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析顯示：在系統(tǒng)距離為10處聚為兩大類：萬家溝、涼城、烏拉山3個西部種源和敖漢旗種源聚為一類；克什克騰旗和阿魯科爾沁旗2個東部種源聚為一類。