‘蘭州大接杏’花粉離體萌發(fā)與花粉管生長特性研究*

楊曉梅，劉 芬，胡 霞，王玉安,

（1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，蘭州730070）（2甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院林果花卉研究所）

‘蘭州大接杏’為甘肅省地方優(yōu)良品種，別名‘朱砂杏’‘南川大杏子’等，原產(chǎn)于甘肅省蘭州市郊，具有個大、形美、味濃的優(yōu)點，在甘肅省中東部地區(qū)廣泛栽培，并引種到新疆、陜西、山西、河北、遼寧等省（自治區(qū)），在全國具有一定的知名度和影響力[1]。但該品種自花結(jié)實率低、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性差，生產(chǎn)中多采用配置授粉樹、合理負(fù)載等技術(shù)措施，提高‘蘭州大接杏’的坐果率，以實現(xiàn)豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。同時，為了降低春季晚霜凍害對坐果的影響，常采用人工授粉方法，來提高坐果率。授粉時在噴施液中加入蔗糖、硼酸等輔助物質(zhì)，以提高授粉的效果[2]。

溫度是影響植物生長的重要環(huán)境因素之一，影響著植物的各個生長階段，植物的生長對溫度比較敏感，不同溫度對植物生長作用不同[3-5]。植物生長調(diào)節(jié)劑是人工合成、具有天然植物激素相似作用的化合物，在果樹花期使用，有利于促進(jìn)花粉的萌發(fā)及花粉管的快速生長，從而縮短受精時間，實現(xiàn)提高坐果率和促進(jìn)果實發(fā)育的目的[6]。研究表明，不同植物生長調(diào)節(jié)劑及其不同濃度對果樹花粉的萌發(fā)及花粉管的生長作用不同[7-9]。

目前關(guān)于杏花粉離體培養(yǎng)及花粉管生長特性的研究報道較多，但對甘肅省地方品種鮮有研究報道。本試驗以‘蘭州大接杏’為研究對象，研究蔗糖、硼酸、植物生長調(diào)節(jié)劑和溫度對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響，為‘蘭州大接杏’及同類型品種授粉坐果、雜交育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料來自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院林果花卉研究所蘭州安寧杏種質(zhì)資源圃。在大蕾期，采集‘蘭州大接杏’花蕾，帶回實驗室取出花藥，平攤在硫酸紙上放在室內(nèi)自然晾干，20～24 h待花粉散出時裝入密封的離心管中，保存于-20 ℃的冰柜中待用。

1.2 花粉培養(yǎng)

參照胡適宜[10]的瓊脂培養(yǎng)法，將pH值為6的培養(yǎng)基高壓滅菌后，在超凈工作臺上均勻地倒在載玻片上，待培養(yǎng)基冷卻凝固后，用棉簽蘸取花粉均勻地撒在培養(yǎng)基上，然后將載玻片放在經(jīng)過消毒、鋪有蒸餾水浸濕紗布的盤子中，置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。每個處理重復(fù)3次。

培養(yǎng)4 h后，取出觀察花粉萌發(fā)及花粉管生長情況。利用NIKON LY-WN-HPCCD30光學(xué)電子顯微鏡觀察，每個載玻片隨機(jī)選取5個不同的視野，每個視野花粉粒不少于30個。花粉管長度大于花粉粒直徑算為萌發(fā)。隨機(jī)選擇10個花粉管，用顯微鏡軟件測量長度并進(jìn)行拍照。

萌發(fā)率（%）=（萌發(fā)的花粉粒數(shù)/總花粉粒數(shù)）×100

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1最適蔗糖、硼酸濃度選擇

培養(yǎng)基組成參照文獻(xiàn)[11]，選取對杏花粉萌發(fā)影響較大的蔗糖和硼酸，采用完全隨機(jī)設(shè)計的二因素試驗，培養(yǎng)4 h后，觀察花粉萌發(fā)及花粉管生長情況，篩選出適宜‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)和生長的最適蔗糖和硼酸濃度。

1.3.2最適溫度選擇

在培養(yǎng)基中添加最適濃度的蔗糖和硼酸，設(shè)定5個溫度梯度（10、15、20、25、30 ℃），培養(yǎng)4 h后，觀察花粉萌發(fā)及花粉管生長情況，篩選出適宜‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)和生長的最適溫度。

1.3.3不同植物生長調(diào)節(jié)劑對花粉萌發(fā)和生長的影響

在蔗糖、硼酸最適濃度和最適溫度篩選的基礎(chǔ)上，分別在培養(yǎng)基中加入不同濃度的赤霉素（GA3）20、40、60、80、100 mg/L，吲哚乙酸（IAA）0.5、1、5、10、20 mg/L，萘乙酸（NAA）1、5、10、20、40 mg/L；以不添加植物生長調(diào)節(jié)劑為對照（CK）。培養(yǎng)4 h后，觀察花粉萌發(fā)及花粉管生長情況。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖和硼酸對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

從表1可以看出，‘蘭州大接杏’花粉分別在蔗糖、硼酸及二者交互作用下，花粉萌發(fā)率及花粉管長度存在極顯著差異，說明蔗糖、硼酸及二者交互作用都會對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長產(chǎn)生顯著影響。

表1 蔗糖和硼酸對花粉萌發(fā)及花粉管長度影響的方差分析

由表2可知，不同處理對花粉萌發(fā)率及花粉管長度的影響不同，其中處理9即10%蔗糖+0.10%硼酸組合下花粉萌發(fā)率最高，為90.00%，顯著高于其他處理；其次表現(xiàn)較好的為處理14、8、4、15，花粉萌發(fā)率分別為76.00%、68.00%、68.00%、59.50%。花粉管長度也在處理9組合下達(dá)到最大值（266.00 μm），顯著高于其他處理，其次表現(xiàn)較好的為處理4、10、14、8，花粉管長度分別為213.50、170.50、162.00、144.00 μm（圖版1-A、B）。

2.2 不同溫度對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

不同溫度對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響結(jié)果如圖1所示。在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，花粉萌發(fā)率和花粉管長度也隨之升高，當(dāng)溫度達(dá)到25 ℃，花粉萌發(fā)率和花粉管長度均達(dá)到最大值，分別為71.00%、120 μm；當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，花粉萌發(fā)率和花粉管長度降低。溫度過高或過低都不利于花粉萌發(fā)和花粉管生長，其中低溫的影響更為明顯，10 ℃時花粉萌發(fā)率和花粉管長度分別為42.09%、22 μm，分別較最大值降低28.91個百分點、98 μm（圖版1-C）。

圖1 溫度對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

2.3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

2.3.1赤霉素對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

不同濃度GA3對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響如圖2所示。總體看，不同濃度GA3對花粉萌發(fā)和花粉管生長的作用變化趨勢相似，低濃度的GA3對花粉萌發(fā)及花粉管生長都有促進(jìn)作用，當(dāng)GA3濃度超過40 mg/L時則會抑制花粉萌發(fā)和花粉管伸長。GA3濃度為40 mg/L時，花粉萌發(fā)率和花粉管長度最大，分別為85.60%、221 μm，分別較對照高22.55個百分點、62 μm，均達(dá)到顯著差異。當(dāng)GA3濃度大于80 mg/L時，對花粉萌發(fā)和花粉管生長均產(chǎn)生了顯著的抑制作用（圖版1-D）。

圖1 赤霉素對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

2.3.2吲哚乙酸對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

IAA對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響如圖3所示。IAA濃度為1～10 mg/L提高了花粉的萌發(fā)率，濃度為5 mg/L時花粉萌發(fā)率達(dá)到最大值89.19%，比對照提高了25.34個百分點，并顯著高于其他處理。當(dāng)IAA濃度大于10 mg/L時，花粉萌發(fā)率隨IAA濃度的上升呈現(xiàn)下降的趨勢，當(dāng)IAA濃度超過20 mg/L時，對花粉的萌發(fā)產(chǎn)生了顯著的抑制作用。IAA濃度對花粉管生長的變化趨勢和花粉萌發(fā)相似，低濃度具有促進(jìn)作用，高濃度則抑制花粉管生長。IAA濃度為1 mg/L時，花粉管長度達(dá)到220 μm，顯著高于其他處理，比對照增加了62 μm，比40 mg/L濃度處理增加了128 μm，達(dá)到顯著差異（圖版1-E）。

圖2 吲哚乙酸對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

2.3.3萘乙酸對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

NAA對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響如圖4所示。低濃度的NAA對花粉萌發(fā)有促進(jìn)作用，濃度為0.5 mg/L時顯著提高了花粉萌發(fā)率，出現(xiàn)峰值75.03%，比對照提高14.51個百分點，二者差異顯著。當(dāng)NAA濃度大于5 mg/L時，對花粉萌發(fā)表現(xiàn)為顯著的抑制作用，NAA濃度達(dá)到20 mg/L時，萌發(fā)率只有24.08%，較對照降低36.44個百分點。NAA濃度小于1 mg/L時，對花粉管生長的影響不顯著，NAA濃度為0.5 mg/L時花粉管長度達(dá)到最大值152 μm，與對照差異不顯著。高濃度的NAA對花粉管生長的影響與萌發(fā)率相似，都有顯著的抑制作用，NAA濃度達(dá)到20 mg/L時，花粉管長度只有31 μm，較對照降低112 μm（圖版1-F）。

圖3 萘乙酸對花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響

3 討論與結(jié)論

蔗糖作為培養(yǎng)基中的重要能源物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對花粉萌發(fā)和花粉管生長具有重要作用[12]。馬鑫鑫等[13]研究結(jié)果表明，培養(yǎng)基中添加濃度為10%的蔗糖時，巴旦木的花粉萌發(fā)率和花粉管長度均達(dá)到最大值，隨著蔗糖濃度的增加花粉萌發(fā)率及花粉管長度出現(xiàn)了下降趨勢。趙長星等[2]認(rèn)為，蔗糖對多種果樹花粉的萌發(fā)都有很大的影響，蘋果、山楂、杏、草莓、獼猴桃等多種果樹的花粉萌發(fā)最適蔗糖濃度為10%。本試驗結(jié)果顯示，‘蘭州大接杏’花粉在蔗糖濃度為10%時，花粉萌發(fā)率最高、花粉管長度最大，這與前人的研究結(jié)果一致。

硼作為微量元素，能夠促進(jìn)植物花粉萌發(fā)和花粉管生長，從而促進(jìn)授粉受精，并提高坐果率[14]。本試驗結(jié)果表明，低濃度的硼酸對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長都有一定的促進(jìn)作用，隨著硼酸濃度的增加，花粉萌發(fā)率及花粉管長度都出現(xiàn)下降趨勢，這與前人研究結(jié)果一致[15-17]。但本研究發(fā)現(xiàn)，硼酸濃度為0.10%時，‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)率及花粉管長度均達(dá)到最大值，這與前人的研究結(jié)果不一致[15-17]，可能是品種不同導(dǎo)致，有待進(jìn)一步研究。

溫度是影響果樹開花坐果的一個重要環(huán)境因子。張瑞等[18]、杜玉虎等[19]研究結(jié)果表明，溫度過低或過高都會影響花粉萌發(fā)及花粉管的生長，25 ℃是花粉萌發(fā)及花粉管生長的最適溫度。本試驗結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，10～25 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，促進(jìn)了‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)和花粉管生長，25 ℃是最適溫度。當(dāng)溫度超過25 ℃時，花粉萌發(fā)率及花粉管長度開始出現(xiàn)下降的趨勢。

不同種類和濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長影響不同。本研究發(fā)現(xiàn)：低濃度的GA3對花粉生長有一定的促進(jìn)作用，當(dāng)濃度為40 mg/L時，花粉萌發(fā)率及花粉管長度都達(dá)到最大值；當(dāng)濃度超過40 mg/L時，花粉萌發(fā)及花粉管生長受到抑制，濃度越高，抑制越明顯。李學(xué)強(qiáng)等[20]以歐李為研究對象，認(rèn)為GA3濃度低于50 mg/L時，對花粉萌發(fā)率及花粉管長度影響不大，當(dāng)濃度超過50 mg/L時則會抑制其生長。黃家興等[21]認(rèn)為10 mg/L的GA3能夠顯著促進(jìn)‘凱特’杏花粉萌發(fā)及花粉管生長。本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度GA3對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響趨勢與前人研究結(jié)果一致[20-21]。但‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的最適GA3濃度與歐李、‘凱特’杏不同，可能因為品種不同或花粉存放時間較長有關(guān)。

IAA對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)及花粉管生長的影響和GA3相似，低濃度的IAA可以提高花粉萌發(fā)率及花粉管長度，濃度過高則會產(chǎn)生抑制作用，這與前人研究結(jié)果基本一致[21-22]。但對于‘蘭州大接杏’，最適宜花粉生長的IAA濃度為5 mg/L，這與‘凱特杏’、黃連木適宜的濃度不同[21-22]，可能因為品種不同或花粉存放時間較長有關(guān)。

低濃度的NAA對‘蘭州大接杏’花粉萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用，但對花粉管的生長影響不顯著，濃度過高花粉萌發(fā)及花粉管生長都會受到抑制，且抑制程度隨NAA濃度的增加而增加，NAA濃度為0.5 mg/L時，最適于花粉萌發(fā)和花粉管生長。張紹鈴等[9]認(rèn)為低濃度的NAA對‘豐水’梨花粉萌發(fā)及花粉管的生長作用不明顯，濃度過高會抑制生長。本試驗結(jié)果同張紹鈴等[9]的研究結(jié)果基本一致。