硼及植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棗花粉萌發(fā)的影響

陳文濤，袁德義 ，張日清，韓志強(qiáng)，范曉明

(中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙410004)

棗(Zizyphus jujuba Mill.)原產(chǎn)我國，是我國第一大干果樹種，栽培面積和產(chǎn)量均占世界的99%［1］。棗果因營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，口味極佳而深受大眾青睞。栆樹開花量大，但由于花期低溫、陰雨等造成棗花授粉受精不良，落花落果嚴(yán)重，其自然坐果率僅有0.1% ～0.5%［2］，嚴(yán)重影響棗果產(chǎn)量，限制棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展。大量研究表明，植物生長調(diào)節(jié)劑可以通過調(diào)節(jié)花粉萌發(fā)與花粉管生長而影響授粉受精過程，進(jìn)而提高坐果率和結(jié)實(shí)率［3－6］。目前生產(chǎn)上為克服不良因素引起棗花授粉受精不良，以提高棗坐果率，花期普遍采取噴施有利于花粉萌發(fā)和花粉管生長的物質(zhì)如:微量元素、稀土和一些植物生長調(diào)節(jié)劑等［7－8］。因此，研究植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管的生長的影響，探明能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長的植物生長調(diào)節(jié)劑及適宜質(zhì)量濃度具有重要意義。

花粉離體萌發(fā)的條件與花粉在柱頭內(nèi)萌發(fā)的條件較為接近［9］，通過該方法測(cè)定得出的花粉萌發(fā)結(jié)果與在柱頭上萌發(fā)結(jié)果較接近。通過花粉離體萌發(fā)來探索有利于其萌發(fā)的植物生長調(diào)節(jié)劑種類及濃度等條件有助于改善實(shí)際生產(chǎn)中授粉受精不良的情況。目前，有關(guān)于植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長影響研究鮮有報(bào)道，本試驗(yàn)研究了硼酸及4 種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)棗花粉萌發(fā)的影響，以期找出能夠提高棗花粉萌發(fā)率的最佳質(zhì)量濃度和配比，為調(diào)控棗花粉發(fā)芽，提高棗坐果率及生產(chǎn)中合理使用生長調(diào)節(jié)劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料采自中南林業(yè)科技大學(xué)祁東縣棗基地(26°43'26″ ～27°52'04″N，112°43'98″ ～113°08'24″E)。供試品種為中秋酥脆棗(Zizyphus jujuba Mill.‘zhongqiusucuizao’)，2012 年5 月25—29 日，于盛花期晴天采集棗吊中部處于半開期的新鮮棗花，放入冰壺中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，立即試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用瓊脂培養(yǎng)基萌發(fā)法，基本培養(yǎng)基為蔗糖(15%)和瓊脂(0.5%)。分別加入不同質(zhì)量濃度的H3BO4以及GA3，IAA，2，4 －D 和NAA 四種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，其中H3BO4設(shè)0，10.0，15.0，20.0，50.0，100.0，200.0，400.0 mg/L 八個(gè)水平;生長調(diào)節(jié)物質(zhì)分別設(shè)0，0.5，1.0，5.0，10.0，20.0，30.0，40.0 mg/L 八個(gè)濃度處理水平。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定IAA，GA3以及H3BO4適宜質(zhì)量濃度，然后采用正交設(shè)計(jì)L14(43)(表1)綜合考慮不同配比的作用效果。

表1 正交試驗(yàn)的因素及水平L14(43)Tab.1 Levels and factors of orthogonal test L14(43)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 棗花粉萌發(fā)率 將花粉均勻散播于載有不同培養(yǎng)基的載玻片上，于30 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)養(yǎng)24 h，用Olympus 顯微鏡(型號(hào)B×51)觀察。每處理重復(fù)3 次，重復(fù)觀察5 個(gè)視野，每視野花粉粒數(shù)不小于50 粒，統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率?；ǚ勖劝l(fā)標(biāo)準(zhǔn)以花粉管超過花粉粒直徑為準(zhǔn)。

1.3.2 棗花粉管長度 用Olympus 顯微鏡(型號(hào)B×51)測(cè)微尺觀察測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2003 和SPSS 17.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 H3BO4 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響

不同質(zhì)量濃度H3BO4的條件下，棗花粉萌發(fā)率及花粉管長度差異顯著(P ＜0.05)(圖1)。H3BO4質(zhì)量濃度為0 ～15.0 mg/L 時(shí)，花粉萌發(fā)率和花粉管長度均隨H3BO4質(zhì)量濃度升高而逐漸升高，并在15.0 mg/L 時(shí)分別達(dá)到最高為72.07%和1 270 μm，比對(duì)照高23.3 個(gè)百分點(diǎn)和1 219 μm，與其它質(zhì)量濃度存在顯著差異;隨著質(zhì)量濃度的不斷升高，花粉萌發(fā)率和花粉管長度呈下降趨勢(shì)，并在200.0 mg/L(44.37%)時(shí)花粉萌發(fā)率低于對(duì)照組(48.82%)，但花粉管長度仍高于對(duì)照。從以上分析得知，適宜質(zhì)量濃度的H3BO4可以促進(jìn)棗花粉萌發(fā)，最適宜棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的H3BO4濃度為15.0 mg/L。

圖1 H3BO4 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響Fig.1 Effects of boric acid concentration on pollen germination and growth of Zizyphus jujuba Mill.tube

2.2 植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響

2.2.1 赤霉素對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響 GA3對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管的生長影響不同(圖2)。適宜質(zhì)量濃度GA3能促進(jìn)花粉萌發(fā)，質(zhì)量濃度過高則會(huì)抑制花粉萌發(fā)。質(zhì)量濃度為10.0 mg/L時(shí)，萌發(fā)率最高，達(dá)70.41%，比對(duì)照高35.1 個(gè)百分點(diǎn)。方差分析表明，當(dāng)GA3質(zhì)量濃度為5.0 ～20.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率與其它質(zhì)量濃度存在顯著差異(P ＜0.05)。GA3濃度為0 ～1.0 mg/L時(shí)對(duì)花粉管的生長具有促進(jìn)作用，質(zhì)量濃度為1.0 mg/L時(shí)花粉管長度達(dá)到最大為79 μm，比對(duì)照提高了1.35 倍，之后隨著GA3濃度的提高，其對(duì)花粉管的生長表現(xiàn)為抑制作用。從以上分析得知，適宜濃度的GA3可以促進(jìn)棗花粉萌發(fā)，最適宜棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的GA3濃度分別為10.0 mg/L和1.0 mg/L。

圖2 GA3 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響Fig.2 Effects of GA3 concentration on pollen germination and growth of Zizyphus jujuba Mill.tube

2.2.2 IAA 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響 由圖3 可知，IAA 處理在質(zhì)量濃度為0 ～5 mg/L 時(shí)，隨其質(zhì)量濃度提高，花粉萌發(fā)率升高，在質(zhì)量濃度為5.0 mg/L 處萌發(fā)率達(dá)到最大(42.01%)，比對(duì)照高21.6 個(gè)百分點(diǎn);其后隨著質(zhì)量濃度的升高，花粉萌發(fā)率降低。IAA 對(duì)花粉管的生長具有抑制作用，濃度為0.5 mg/L，1.0 mg/L 花粉管長度分別為78 μm 和56 μm，分別為對(duì)照的65%和47%，其后隨著IAA濃度的升高，其對(duì)花粉管生長差異不顯著。

圖3 IAA 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響Fig.3 Effects of IAA concentration on pollen germination and growth of Zizyphus jujuba Mill.tube

2.2.3 2，4 －D 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響 適宜質(zhì)量濃度的2，4－D 對(duì)棗花粉萌發(fā)率和花粉管生長具有促進(jìn)作用(如圖4)。2，4 － D 在質(zhì)量濃度為0. 5 mg/L 時(shí)，花粉萌發(fā)率為14. 2%，比對(duì)照(19.97%)低5.8 個(gè)百分點(diǎn)，表現(xiàn)為輕微的抑制作用?；ǚ酃荛L度為39 μm 與對(duì)照(38 μm)無明顯區(qū)別。隨著質(zhì)量濃度升高，花粉的萌發(fā)率逐漸升高，質(zhì)量濃度為10 mg/L 時(shí)花粉萌發(fā)率和花粉管長度分別達(dá)到最高71.24%和66 μm，分別比對(duì)照高51.3 個(gè)百分點(diǎn)和28 μm。隨后隨其質(zhì)量濃度的提高，花粉萌發(fā)率和花粉管長度降低，質(zhì)量濃度越高，抑制作用越明顯，但一定的高濃度范圍內(nèi)，花粉萌發(fā)率仍然高于對(duì)照。

圖4 2，4 －D 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響Fig.4 Effects of 2，4 －D concentration on pollen germination and growth of Zizyphus jujuba Mill.tube

2.2.4 NAA 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響 NAA 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管的生長促進(jìn)作用如圖5所示。在0 ～5 mg/L 時(shí)隨著NAA 質(zhì)量濃度提高，花粉萌發(fā)率逐漸上升，濃度為5.0 mg/L 時(shí)最高，達(dá)到25.05%，比對(duì)照高9.3 個(gè)百分點(diǎn)，各處理質(zhì)量濃度下花粉萌發(fā)率差異不顯著(P =0.079 ＞0.05);NAA濃度為0 ～10 mg/L 時(shí)花粉管長度隨著NAA 濃度的升高而逐漸升高，在10.0 mg/L 時(shí)達(dá)到最大65 μm，其后隨著濃度的不斷升高花粉管長度降低。

圖5 NAA 對(duì)棗花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響Fig.5 Effects of NAA concentration on pollen germination and growth of Zizyphus jujuba Mill.tube

2.3 硼酸及不同植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)配比對(duì)棗花粉萌發(fā)率的影響

根據(jù)單因素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適宜質(zhì)量濃度的GA3，2，4 －D，NAA，IAA 及硼酸均對(duì)棗花粉萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用。選取IAA，GA3和硼酸分析不同配比對(duì)花粉萌發(fā)率的影響。根據(jù)其最適質(zhì)量濃度設(shè)計(jì)3 因素4 水平14 個(gè)正交處理試驗(yàn)(表1)。其萌發(fā)率情況見表2。

表2 硼酸及不同植物生長調(diào)節(jié)劑配比對(duì)花粉萌發(fā)率的影響Tab.2 Pollen germination percentage of orthogonal test in Zizyphus jujuba Mill.

由表2 得知，14 個(gè)處理花粉萌發(fā)率存在顯著差異。1 號(hào)(空白對(duì)照)處理的花粉萌發(fā)率(60.19%)最低，其次為5 號(hào)(63.64%)處理組，比對(duì)照組高3.5 個(gè)百分點(diǎn);所有13 個(gè)處理均高于對(duì)照，其中以6 號(hào)處理最好，萌發(fā)率達(dá)到90.23%，比對(duì)照高30 個(gè)百分點(diǎn)，顯著高于其它處理;GA3對(duì)棗花粉萌發(fā)率影響程度最大，其次為硼酸，IAA 最小;棗花粉萌發(fā)率在不同GA3和硼酸質(zhì)量濃度下差異極顯著，在設(shè)定IAA質(zhì)量濃度條件下差異不明顯，表明棗花粉萌發(fā)對(duì)GA3和硼酸敏感性高，而對(duì)IAA 的敏感性較低;綜合分析單因素統(tǒng)計(jì)量表和配對(duì)比較表發(fā)現(xiàn):IAA，GA3和硼酸分別在5.0 mg/L，10.0 mg/L 和15.0 mg/L 均數(shù)最大，所以提高花粉萌發(fā)率的最優(yōu)條件應(yīng)為:5.0 mg/L IAA+10.0 mg/LGA3+15.0 mg/L H3BO4。

3 結(jié)論與討論

棗花粉萌發(fā)受環(huán)境、遺傳、樹齡、營養(yǎng)水平等影響，通過施用外源激素調(diào)節(jié)植物本身激素水平從而提高花粉萌發(fā)率已在多種農(nóng)林植物中得以驗(yàn)證［10－17］。張紹鈴等［15］研究結(jié)果表明，低質(zhì)量濃度的IAA，NAA，2，4 －D，GA3能促進(jìn)花粉萌發(fā)，超過一定的質(zhì)量濃度則對(duì)花粉萌發(fā)起抑制作用，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致。棗花粉對(duì)硼的敏感性最高，其對(duì)提高棗花粉萌發(fā)率和花粉管生長均具有顯著的促進(jìn)作用。硼作為營養(yǎng)型生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的生長，從而提高授粉受精作用，提高坐果率。本研究可以看出，噴施適宜濃度的硼及植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)可在棗花期調(diào)控養(yǎng)分和激素平衡，及時(shí)補(bǔ)充開花期的營養(yǎng)消耗，促進(jìn)花粉萌發(fā)，同時(shí)增加花粉管在花柱內(nèi)的生長速度，縮短完成受精的時(shí)間，進(jìn)而促進(jìn)幼果發(fā)育提高坐果率。植物生長調(diào)節(jié)劑是可以調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的非營養(yǎng)的化學(xué)物質(zhì)。研究表明適宜質(zhì)量濃度的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)可以促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長。生產(chǎn)上常應(yīng)用一種生長調(diào)節(jié)劑就可以達(dá)到調(diào)控坐果的目的，但有時(shí)單獨(dú)使用一種生長調(diào)節(jié)劑并不能滿足要求，需要幾種生長調(diào)節(jié)劑相互作用而達(dá)到理想目的。本研究表明5.0 mg/L IAA+10.0 mg/L GA3+15.0 mg/L H3BO4混合使用對(duì)提高棗花粉萌發(fā)率效果最好。但由于棗授粉受精過程十分復(fù)雜，且不同品種、不同立地條件和樹體營養(yǎng)狀況等都會(huì)影響到這個(gè)過程。另外，田間試驗(yàn)受外界因素干擾較大，具體濃度可能會(huì)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有所差異，本研究篩選出了H3BO4及4 種植物生長調(diào)劑物質(zhì)最適宜質(zhì)量濃度和最佳配比，可為調(diào)控棗花粉發(fā)芽，提高棗坐果率及生產(chǎn)中合理使用生長調(diào)節(jié)劑提供理論依據(jù)。

致謝:袁德義，范曉明，袁軍，鄒峰、唐靜和韓志強(qiáng)等在試驗(yàn)開展、后期數(shù)據(jù)和論文修改等方面提供幫助，謹(jǐn)致謝意!

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