楊桃花粉離體萌發研究

朱楊帆，何 江，黃歆怡，莫干輝，黃雪梅，陳豪軍，歐景莉，陳 燕，寧 琳，周俊岸，榮 濤

(廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所，南寧，530001)

楊桃AverrhoacarambolaL.又名洋桃、三穩子、五斂子等，屬酢漿草科(Oxalidaceae)楊桃屬植物，原產于東南亞熱帶亞熱帶地區，主要分布在我國廣東、廣西、云南、福建、海南、臺灣等地區，是一種久負盛名的嶺南佳果[1-2]。我國楊桃栽培歷史悠久，20世紀80年代以后，逐漸從馬來西亞、新加坡等地引進大果甜楊桃[3]。楊桃新品種選育方面，主要是從實生苗和嫁接苗中選擇優良單株，選育的楊桃新品種主要有臺農1號[4]、臺農4號[5]、大果甜楊桃3號[6]、大果甜楊桃4號[7]等,但遠不能滿足國內市場需求，楊桃新品種選育對產業發展具有重要意義。花粉活力測定是開展育種工作的基礎，楊桃花粉活力測定方面的研究鮮見報道。測定花粉活力主要有TTC染色法、醋酸洋紅染色法、I2—KI染色法、離體萌發法等。由于染色法測定花粉活力只能反映花粉內營養物質含量或代謝情況，且顏色判斷存在主觀因素導致誤差較大；離體萌發法被認為是檢測花粉活力較為可靠的方法[8]。有關研究表明，蔗糖[9]、硼酸[10]、鈣離子[11]在花粉離體萌發中對萌發率和花粉管生長有明顯促進作用。因此，我們研究了不同濃度蔗糖、硼酸、氯化鈣條件對楊桃花粉萌發率和花粉管生長的影響，旨在為楊桃科學授粉和育種工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以廣西亞熱帶作物研究所楊桃種質資源圃的楊桃品種“香蜜”“夏威夷”為試材。

1.2 方法

在早晨花未完全開放前用鑷子及時采摘當日開放花朵，放入硫酸袋中迅速帶回實驗室，立即進行花粉培養。

以略微改動的BK培養基[11]為基礎培養基，采用單因素試驗篩選培養基各組分最佳濃度，蔗糖設5%、10%、15%、20%等4個濃度，硼酸設0.001%、0.01%、0.1%等3個濃度，氯化鈣設0.001%、0.01%、0.1%等3個濃度；探討不同因素對花粉萌發的影響時，待探討因素設置不同濃度梯度，以濃度0為對照，其余因素均以BK培養基(含10%蔗糖、0.01%硼酸、0.01%氯化鈣)為假設的最適宜濃度。

花粉培養采用液體培養法。在凹槽載玻片的凹面中間滴加培養液50 μL，用鑷子取發育良好的6朵花的所有花藥于培養液中，用鑷子輕輕點壓載玻片上的花藥，使花粉充分散落于培養液中。將載玻片放入鋪有濕潤濾紙的培養皿內，在30 ℃條件下保濕培養3 h。用光學顯微鏡觀察，每個載玻片選取3個不重復的視野，每個視野花粉數不少于20粒，以花粉管長度大于花粉直徑視為萌發。花粉萌發率(%)=視野內已萌發的花粉數/視野內花粉總數×100

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2010軟件整理數據，所有試驗數據為3次重復的平均值±標準差表示，用PASW Statistics 18軟件進行差異顯著性分析，使用Image-Pro Plus 6.0 軟件測量花粉管長度。

2 結果與分析

2.1 蔗糖濃度的影響

由表1可以看出，蔗糖是楊桃花粉萌發的一個重要因素，當培養基的蔗糖濃度為0時，“香蜜”“夏威夷”的花粉萌發率極低，分別為0.87%和0.92%。隨著蔗糖濃度升高，花粉萌發率和花粉管長度均呈先升后降的趨勢。當蔗糖濃度達到10%時，“香蜜”“夏威夷”花粉的萌發率均達到峰值，分別為79.56%和79.77%，顯著地高于其他濃度處理；同時花粉管長度也達到最大值，分別為295.07 μm和271.71 μm，也顯著地高于其他濃度處理。當蔗糖濃度達15%時，兩個品種的花粉萌發率和花粉管長度比10%蔗糖處理顯著地降低，“香蜜”花粉萌發率降至9.18%，而“夏威夷”花粉萌發率降低幅度較小，為51.43%。當蔗糖濃度為20%時，“香蜜”“夏威夷”花粉的萌發率和花粉管長度均降至對照水平，花粉的萌發率分別為0.27%和4.31%，花粉管長度分別為38.00 μm和42.54 μm。

表1 不同蔗糖濃度培養基對兩個品種楊桃花粉萌發率和花粉管生長的影響

2.2 鈣離子濃度的影響

由表2可知，鈣離子濃度為0時，兩個品種的花粉都能夠萌發，萌發率達50%以上，花粉管長度也都達到280 μm以上。鈣離子濃度為0.01%時，兩個品種花粉萌發率都達到79%以上，顯著高于對照，明顯促進了花粉萌發；而鈣離子濃度0.1%時，兩個品種的花粉萌發率均顯著低于對照，“香蜜”“夏威夷”萌發率分別降低至11.17%和53.96%，過高的鈣離子濃度抑制花粉萌發，但對“夏威夷”花粉萌發的抑制作用較弱。

2.3 硼酸濃度的影響

從表3可知，硼酸對楊桃花粉萌發和花粉管生長的影響和鈣相似。硼酸濃度為0時，兩個品種的花粉都能夠萌發，萌發率達64%以上，花粉管長度也都達到275 μm以上。當硼酸濃度為0.01%時，兩個品種楊桃的萌發率均最高，分別為79.56%和79.77%，“香蜜”花粉萌發率顯著高于對照，“夏威夷”花粉萌發率與對照無顯著性差異。而硼酸濃度0.1%時，“香蜜”“夏威夷”花粉的萌發率分別降低至2.84%和2.24%，顯著的低于其他處理，花粉管長度也顯著降低，分別降低至111.69 μm和110.17 μm。過高硼酸濃度對楊桃花粉的萌發率和花粉管生長起到較強烈的抑制作用。

表2 不同鈣離子濃度培養基對兩個品種楊桃花粉萌發率和花粉管生長的影響

表3 不同硼酸濃度培養基對兩個品種楊桃花粉萌發率和花粉管生長的影響

3 結論與討論

適宜濃度的蔗糖對花粉萌發和花粉管生長起到顯著的促進作用。蔗糖不僅作為一種營養物質為花粉萌發和花粉管生長提供能量，同時作為滲透物質為花粉萌發提供所需的滲透壓[12]。蔗糖濃度適宜，能夠維持花粉和培養基之間的滲透壓平衡。蔗糖濃度過高，會造成花粉原生質脫水，導致花粉質壁分離；蔗糖濃度過低，花粉吸水，易造成花粉壁破裂，這兩種情況都會抑制花粉的萌發。因此，蔗糖濃度必須在適宜范圍內才能促進花粉萌發。不同植物花粉萌發所需培養基的蔗糖濃度有差異，應該與品種遺傳差異和花粉所需滲透壓不同有關。有關研究表明，薄殼山核桃花粉萌發適宜的蔗糖濃度是20%～30%[13]；當蔗糖200 g/L時甘蔗花粉的萌發率達到最高值[14]；促進火龍果花粉萌發的蔗糖最佳濃度為25%[15]。本試驗中，當蔗糖濃度為0時，可使楊桃花粉萌發，但萌發率極低，可能由于楊桃花粉本身蘊含的營養物質使花粉少量萌發。當蔗糖濃度為10%時，兩個品種的花粉萌發率都達到最高，可能此時的蔗糖濃度最接近于楊桃花粉萌發所需的滲透壓條件，故萌發率較高。當蔗糖濃度為15%時，兩個品種花粉的萌發率比10%蔗糖處理顯著降低；當蔗糖濃度為20%時，“香蜜”“夏威夷”花粉的萌發率分別降低為0.27%和4.31%，在蔗糖濃度過高的條件下，“夏威夷”花粉萌發率比“香蜜”高，可能是“夏威夷”花粉在不利生長的滲透壓條件下抗逆性更強，有關原理還需進一步研究。

鈣離子在花粉管的極性生長中起重要作用，鈣離子在花粉管的尖端聚集，向內流十分活躍，鈣離子的動態平衡對花粉的萌發和花粉管生長有重要影響[16]。相關研究中，“保羅蘭”睡蓮的花粉在氯化鈣20 mg/L時最適宜萌發[17]，氯化鈣5 mg/L適宜竹葉蘭花粉萌發[18]。本研究中，鈣離子濃度為0時，楊桃花粉有較高的萌發率，花粉管生長較好，可能是楊桃花粉自身所含的鈣離子就能滿足花粉生長發育，對外源鈣離子表現為非必需組分。鈣離子濃度為0.01%時，兩個品種的花粉萌發率均較高，顯著高于對照。因此，一定濃度的外源鈣離子能在一定程度上提高花粉萌發率。而鈣離子濃度為0.1%時，“香蜜”“夏威夷”花粉的萌發率降低，分別為11.17%和53.96%，均低于對照，過高濃度的鈣離子對花粉萌發起抑制作用。此時，“夏威夷”花粉萌發率高于“香蜜”，可能是“夏威夷”花粉在不利生長的鈣離子濃度條件下抗逆性更強。

硼酸是促進花粉萌發的另一重要組分，適宜的硼酸濃度可顯著提高花粉萌發率。硼酸對花粉管膜中的果膠合成有重要作用，參與花粉管頂端細胞壁的形成。此外，硼可與蔗糖形成絡合物，增加花粉糖含量，加強糖的代謝活動[19]。相關研究表明，日本海棠花粉萌發的適宜硼酸濃度為0.02%[20]，香水蓮花花粉萌發最適硼酸濃度為0.001%[21]。本研究中，硼酸濃度為0時，楊桃花粉也有較高的萌發率，花粉管生長也較好，可能是花粉本身所含的成分能夠滿足花粉萌發，對外源硼也表現為非必需組分。低濃度的硼酸能小幅度促進花粉萌發率，但硼酸濃度為0.1%時，則會顯著抑制花粉萌發和花粉管生長。因此，在栽培管理中應注意硼肥濃度，從成本角度考慮建議不用單施硼肥。

綜合來看，楊桃花粉萌發最適宜的培養條件為10%蔗糖+0.01%硼酸+0.01%氯化鈣，萌發率79%以上，花粉管長度達270 μm以上。此外，蔗糖或鈣濃度過高時，“夏威夷”花粉萌發的抗逆性比“香蜜”更強，這對今后其雜交育種父本品種篩選等方面的研究具有參考價值。