紫葉小檗花粉的萌發(fā)研究

蔣本國，馮暉，劉長建

（大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116605）

紫葉小檗花粉的萌發(fā)研究

蔣本國，馮暉，劉長建

（大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116605）

研究了在離體環(huán)境下，蔗糖、硼酸、2，4－D、鈣離子分別對紫葉小檗花粉萌發(fā)及生長的影響。結(jié)果表明，蔗糖質(zhì)量分數(shù)為10%時，紫葉小檗花粉管長度達到最長，為1 500 μm;硼酸質(zhì)量濃度為100 mg· L－1時，花粉管長度達到最長，為640 μm;2，4－D質(zhì)量濃度為3 mg·L－1時，花粉管長度達到最長，為340 μm;CaCl2·2H2O質(zhì)量濃度為200 mg·L－1時，花粉管長度達到最長，為655 μm。

紫葉小檗;花粉管;蔗糖;硼酸;2，4－D;鈣離子

花粉萌發(fā)研究的重要意義在于其與植物的培育以及植物遺傳特性的研究密切相關(guān)，旨在掌握植物生殖特性，提高雜交育種的效率［1］。紫葉小檗（Berberisthunbergiicv.atropurpurea），是優(yōu)良的園林植物，并具有一定的藥用價值［2］。本文研究了紫葉小檗花粉在離體環(huán)境下，在基本可萌發(fā)條件的基礎(chǔ)上，蔗糖、硼酸、2，4－D、鈣離子等單因素變化對花粉萌發(fā)及生長的影響，以期獲得能夠提高紫葉小檗花粉萌發(fā)率的最佳指標(biāo)，為調(diào)控其花粉發(fā)芽、人工輔助授粉提供有益的依據(jù)［3－4］。

1 材料與方法

1.1 材料

紫葉小檗花粉:5月中下旬為紫葉小檗開花季節(jié)，選擇晴朗天氣，在上午8－9點鐘采集花朵，在實驗室中取得其花粉后，即時加入所配培養(yǎng)液中，進行萌發(fā)研究。

1.2 儀器與主要試劑

儀器:FA2104N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），E220顯微鏡（麥克奧迪實業(yè)集團），PowerShot A630數(shù)碼相機（Canon），P0－100 100 μL移液槍（RAININ），P0－1000 1 000 μL移液槍（RAININ）。

試劑:蔗糖，MgSO4·7H2O，KNO3，H3BO3，CaCl2·2H2O，KH2PO4，2，4－D均為分析純試劑。

1.3 方法

1.3.1 不同蔗糖質(zhì)量分數(shù)條件下花粉萌發(fā)生長研究［5］

分別稱取0.02 g硼酸、0.036 g CaCl2·2H2O、0.04 g MgSO4·7H2O、0.02 g KNO3、0.02 gKH2PO4，用去離子水定容至100 mL，作為缺蔗糖基礎(chǔ)培養(yǎng)液。

不同質(zhì)量分數(shù)蔗糖溶液的組成見表1。按表1配制蔗糖質(zhì)量分數(shù)分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%的培養(yǎng)液。

表1 不同質(zhì)量分數(shù)蔗糖溶液的組成

將紫葉小檗花粉播種于含有不同蔗糖質(zhì)量分數(shù)培養(yǎng)液的試管中于室溫條件下培養(yǎng)，每隔2 h進行一次花粉形態(tài)的觀察。觀察在10×10倍顯微鏡下進行，每次觀察選擇5個最長花粉管測量，計算平均花粉管長度。

1.3.2 不同硼酸質(zhì)量濃度條件下花粉萌發(fā)生長研究［6］

分別稱取20 g蔗糖、0.036 gCaCl2·2H2O、0.04 g MgSO4·7H2O、0.02 gKNO3、0.02 gKH2PO4，用去離子水定容至100 mL，作為缺硼酸基礎(chǔ)培養(yǎng)液。

不同硼酸質(zhì)量濃度溶液的組成見表2。按表2配制硼酸質(zhì)量濃度分別為0，50，100，150，200，250 mg·L－1的培養(yǎng)液。

表2 不同硼酸質(zhì)量濃度溶液的組成

紫葉小檗花粉萌發(fā)研究同1.3.1。

1.3.3 不同2，4－D質(zhì)量濃度條件下花粉萌發(fā)生長研究

分別稱取20 g蔗糖、0.02 g硼酸、0.036 gCaCl2· 2H2O、0.04 gMgSO4·7H2O、0.02 gKNO3、0.02 g KH2PO4，用去離子水定容至100 mL，作為缺2，4－D基礎(chǔ)培養(yǎng)液。

不同2，4－D質(zhì)量濃度溶液的組成見表3。按表3配制2，4－D質(zhì)量濃度分別為0，1，2，3，4，5 mg·L－1的培養(yǎng)液。

表3 不同2，4－D質(zhì)量濃度溶液的組成

紫葉小檗花粉萌發(fā)研究同1.3.1。

1.3.4 不同氯化鈣質(zhì)量濃度條件下花粉萌發(fā)生長研究

分別稱取20 g蔗糖、0.02 g硼酸、0.04 gMgSO4· 7H2O、0.02 gKNO3、0.02 gKH2PO4，用去離子水定容至100 mL，作為缺氯化鈣基礎(chǔ)培養(yǎng)液。

不同氯化鈣質(zhì)量濃度溶液的組成見表4。按表4配制氯化鈣質(zhì)量濃度分別為0，100，200，300，400，500 mg·L－1的培養(yǎng)液。

表4 不同氯化鈣質(zhì)量濃度溶液的組成

紫葉小檗花粉萌發(fā)研究同1.3.1。

2 結(jié)果與討論

2.1 蔗糖對紫葉小檗花粉萌發(fā)的影響

不同蔗糖質(zhì)量分數(shù)條件下紫葉小檗的花粉萌發(fā)結(jié)果如圖1。由圖1可知，紫葉小檗花粉的萌發(fā)對培養(yǎng)基中蔗糖質(zhì)量分數(shù)有較為嚴格的要求，隨著培養(yǎng)基內(nèi)蔗糖質(zhì)量分數(shù)的增加，花粉萌發(fā)率及長度逐漸上升。當(dāng)蔗糖質(zhì)量分數(shù)為10%時，花粉管長度達到最大值，但隨著蔗糖質(zhì)量分數(shù)的繼續(xù)增加，花粉萌發(fā)受抑制，當(dāng)蔗糖質(zhì)量分數(shù)達25%時，蔗糖對紫葉小檗花粉管生長的促進作用基本消失。另外，隨培養(yǎng)時間的延長，花粉管長度6h＞4h?2h。

圖1 紫葉小檗花粉在不同蔗糖質(zhì)量分數(shù)試驗中花粉管的生長曲線

2.2 硼酸對紫葉小檗花粉萌發(fā)的影響

采用不同硼酸質(zhì)量濃度的培養(yǎng)液處理紫葉小檗花粉的結(jié)果如圖2。由圖2可見，紫葉小檗的花粉管生長長度在硼酸質(zhì)量濃度為100 mg·L－1時花粉管長度達到了最大，當(dāng)硼酸質(zhì)量濃度超過100 mg·L－1后，花粉管長度明顯減小，因此硼酸質(zhì)量濃度為100 mg·L－1時，應(yīng)是紫葉小檗花粉管生長較適的硼酸用量。圖2顯示，花粉管在2h內(nèi)生長基本完成。

圖2 紫葉小檗花粉在不同硼酸質(zhì)量濃度培養(yǎng)液中花粉管的生長曲線

2.32 ，4－D對紫葉小檗花粉萌發(fā)的影響

采用不同2，4－D質(zhì)量濃度培養(yǎng)液處理紫葉小檗花粉的結(jié)果如圖3。圖3表明，低質(zhì)量濃度的2，4－D對紫葉小檗花粉萌發(fā)和花粉管生長有明顯的促進作用，而高質(zhì)量濃度的2，4－D對花粉萌發(fā)和花粉管生長有一定的抑制作用。即在質(zhì)量濃度＜3 mg·L－1時，對花粉管生長起促進作用;在質(zhì)量濃度為3 mg·L－1時，花粉管最長;質(zhì)量濃度＞3 mg·L－1時，對花粉管生長起抑制作用;質(zhì)量濃度為5 mg·L－1時花粉管長度最短。因此，花粉管生長時間以4 h左右為宜。

圖3 紫葉小檗花粉在不同2，4－D質(zhì)量濃度培養(yǎng)液中花粉管的生長曲線

2.4 鈣離子對紫葉小檗花粉萌發(fā)的影響

采用不同CaCl2·2H2O質(zhì)量濃度培養(yǎng)液處理紫葉小檗花粉的結(jié)果如圖4。由圖4可知，紫葉小檗的花粉管長度均在CaCl2·2H2O質(zhì)量濃度為200 mg·L－1時達到最大，隨后花粉花粉管生長長度均有所下降。這表明，鈣對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響與硼具有相同的趨勢，即在較低質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，隨鈣離子質(zhì)量濃度的增加，花粉萌發(fā)率和花粉管生長長度增大;超過200 mg·L－1后，隨鈣離子質(zhì)量濃度的增加，花粉萌發(fā)率下降，花粉管生長受到較大的抑制。在鈣離子存在的條件下，紫葉小檗花粉管的生長以6 h左右為宜，時間延長，花粉管會出現(xiàn)明顯脫落。

圖4 紫葉小檗花粉在不同鈣離子質(zhì)量濃度培養(yǎng)液中花粉管的生長曲線

3 結(jié)論

蔗糖質(zhì)量分數(shù)為10%時，紫葉小檗花粉管長度達到最長，為1 500 μm，庶糖用量的變化對紫葉小檗花粉管長度的影響最大;硼酸質(zhì)量濃度為100 mg·L－1時，紫葉小檗花粉管長度為640 μm，培養(yǎng)時間2 h之后，時間延長對花粉管生長影響不大; 2，4－D質(zhì)量濃度為3 mg mg·L－1時，紫葉小檗花粉管長度為340 μm，培養(yǎng)時間2 h之后，時間延長對花粉管生長影響較大;CaCl2·2H2O質(zhì)量濃度為200 mg·L－11時，紫葉小檗花粉管長度為655 μm，但6 h的花粉管生長曲線明顯高于2 h、4 h的數(shù)值。

［1］龔洵，張國莉，潘躍芝.云南含笑花粉萌發(fā)研究［J］.武漢植物學(xué)研究，2003，21（4）:346－350.

［2］潘姝慧.對紫葉小檗花朵性狀的描述及授粉方式的探討［J］.遼寧林業(yè)科技，2010（6）:41－42.

［3］LIU Z，YUAN Y L，LIU S Q，et al.Screening for hightemperature tolerant cotton cultivars by testing in vitro pollen germination，pollen tube growth and boll retention［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2006，48（6）:706－714.

［4］譚曉風(fēng)，袁德義，袁軍，等.維生素C及植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對油茶花粉萌發(fā)率的影響［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報，2010，27（6）:941－944.

［5］黃靜，曹秋芬，孟玉平，等.培養(yǎng)基成分對南瓜離體花粉萌發(fā)的影響［J］.中國西瓜甜瓜，2004（3）:6－7.

［6］KAHANI V G，PRASAD P V V，CRAUFURD P Q，et al.Response of in vit ro pollen germination and pollen tube growt h of groundnut（A rachis hy pogaea L）genotypes to temperature［J］.Plant，Cell and Einvironment，2002，25 （12）:1651－1667.

The Study on the Pollen Germination of Purple Leaf Barberry

JIANG Ben－Guo，F(xiàn)ENG Hui，LIU Chang－Jian
（College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116605，China）

The pollen tube germination and growth of Purple Leaf Barberry were studied separately with the factors of mass fractions of sucrose，boric acid，2，4－D，calcium ion in vitro environment.The results showed that the Purple Leaf Barberry pollen tube length reached longest 1500μm with the sucrose mass fraction of 10%，and 640μm with the Boric acid mass fraction 100 mg·L－1;and 340μm with the 2，4－D mass fraction of 3 mg·L－1，and 655μm with the mass fraction of CaCl2·2H2O 200 mg·L－1.

purple leaf barberry;pollen tube;sucrose;boric acid;2，4－D;calcium ion

S722.3

A

1009－315X（2011）03－0245－03

2011－02－28

蔣本國（1954－），男，黑龍江望奎人，副教授，主要從事有機化學(xué)與生物化學(xué)研究。

（責(zé)任編輯 鄒永紅）