核桃不同品種花粉生活力及其貯藏條件研究

王錦鋒

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西楊凌 712100；2.隴東學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，甘肅慶陽 745000)

核桃(JuglansregiaL.)屬于殼斗目胡桃科(Juglandaceae)植物。其核桃仁具有豐富的營養(yǎng)成分和藥用保健功能，是世界著名的4大干果之一。據(jù)報(bào)道，2010年，我國核桃以種植面積240萬hm2、產(chǎn)量超過百萬噸，雄踞全球之首。核桃分布于我國26個(gè)省(市、區(qū))，近1 000個(gè)品種、優(yōu)系，由于國家大力扶持的產(chǎn)業(yè)政策和規(guī)劃布局，核桃成為我國主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。

核桃是典型的雌雄同株異花植物[1]，風(fēng)媒花，自然條件下授粉坐果率低，異花授粉能提高核桃的坐果率和果實(shí)品質(zhì)。因此，要獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的核桃，合理配置授粉樹，并進(jìn)行輔助授粉顯的極為重要。在我國北方地區(qū)，惡劣的環(huán)境條件，尤其是刮大風(fēng)、晚霜危害，是當(dāng)?shù)睾颂覂?yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要限制因素之一。為此，試驗(yàn)研究核桃不同品種花粉生活力( 所謂花粉生活力即花粉具有存活、生長、萌發(fā)或發(fā)育的能力[2])的大小以及適合的花粉貯藏條件，對(duì)人工輔助授粉、核桃授粉樹的配置及核桃花粉的貯藏提供理論依據(jù)，對(duì)慶陽核桃生產(chǎn)健康發(fā)展具有良好的指導(dǎo)作用。目前，對(duì)于花粉生活力測(cè)定方法的研究較多，其中以離體培養(yǎng)法較為準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、 迅速、合理，并可完全定量[3]。試驗(yàn)采用離體培養(yǎng)法研究核桃花粉的生活力，離體培養(yǎng)的基本原理是根據(jù)花粉離體培養(yǎng)時(shí)的萌發(fā)率判定其生活力。萌發(fā)率高則生活力強(qiáng)；反之，生活力就低。離體培養(yǎng)法的培養(yǎng)基有固體和液體培養(yǎng)基2種，培養(yǎng)基的配方多樣，但多以硼酸，蔗糖作為基本成分，固體培養(yǎng)基還需加入瓊脂作為凝固劑。硼酸中的硼元素為微量元素之一，其作用是促進(jìn)花粉管的萌發(fā)[4]，作用機(jī)理是硼酸能夠增加花粉對(duì)糖的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和代謝，形成糖硼酸復(fù)合體，增加氧的吸收，并促進(jìn)構(gòu)成花粉膜的成分——果膠物的合成；蔗糖提供花粉萌發(fā)的能量和營養(yǎng)。前人對(duì)于核桃花粉散出的原因及相關(guān)研究很少，而慶陽對(duì)核桃品種花粉生活力的研究就更少。試驗(yàn)以慶陽核桃生產(chǎn)中的的5個(gè)核桃品種為研究對(duì)象，旨在對(duì)這5個(gè)核桃品種的花粉生活力大小進(jìn)行研究，進(jìn)而研究影響核桃花粉生活力貯藏的條件，為慶陽核桃生產(chǎn)配置最佳授粉品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1研究對(duì)象。8年生的維納、元豐、香玲、豐輝以及慶陽當(dāng)?shù)睾颂?個(gè)品種，生長正常，無嚴(yán)重的病蟲危害，除當(dāng)?shù)睾颂彝?，其?個(gè)品種是2003年引自山東果樹研究所的核桃品種。供試驗(yàn)花粉于2012年5月4日采自慶陽市西峰區(qū)肖金鎮(zhèn)林穎科技農(nóng)業(yè)合作社的核桃園內(nèi)，采集由綠變黃、小花分散、花藥杏黃色但未散粉的雄花序帶回試驗(yàn)室，放在干燥的報(bào)紙上，在室溫下晾干，待花藥開裂，花粉全部散出后，用0. 25 mm的土壤篩篩出花粉，收集于青霉素小瓶中備用。

1.1.2主要儀器。培養(yǎng)皿，購自北京宏昌信科技有限公司；恒溫培養(yǎng)箱，購自上海和呈儀器制造有限公司。

1.1.3主要試劑。瓊脂、蔗糖、硼酸等均為國產(chǎn)分析純，市售。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)地條件。試驗(yàn)地位于慶陽市西峰區(qū)肖金鎮(zhèn)南部距市區(qū)15 km，在202省道、西汾高速公路旁邊，交通方便，果園占地面積6.67 hm2，屬黃河中游內(nèi)陸地區(qū)，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，年日照2 400～2 600 h，年降水400～600 mm，年均氣溫8.8 ℃，極端最高氣溫39.6 ℃，極端最低氣溫-22.6 ℃，適合多種果樹生長。

1.2.2不同形態(tài)的培養(yǎng)基培養(yǎng)花粉。培養(yǎng)基形態(tài)分為固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基(不加瓊脂)2種類型。其中，固體培養(yǎng)基中加入1.0 g瓊脂，將固體培養(yǎng)基趁熱分取10 ml于小培養(yǎng)皿中，放在水平的桌面上使其凝固，把花粉用毛筆均勻地播種于培養(yǎng)基上(花粉的量要適宜，否則堆積在一起的花粉無法觀察其萌發(fā)率)，液體培養(yǎng)基的操作相同，將播種好的培養(yǎng)皿迅速的蓋上蓋子，每個(gè)處理重復(fù)5次。在25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，12 h后鏡檢，統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率，花粉萌發(fā)率(%)=(花粉管長度大于花粉直徑的花粉數(shù)量/觀察花粉?？倲?shù))×100。

1.2.3不同蔗糖濃度的培養(yǎng)基培養(yǎng)花粉，在不同蔗糖濃度，硼酸濃度相同的固體培養(yǎng)基上分別進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。其中，蔗糖濃度設(shè)置為0、2.5%、5.0%和7.5% 4個(gè)水平，硼酸濃度為0.05%，將5個(gè)核桃品種的花粉播種于培養(yǎng)基上，每個(gè)處理重復(fù)5次，在25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，12 h后鏡檢，統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率。

1.2.4不同溫度光照條件培養(yǎng)花粉?；ǚ勖劝l(fā)率是鑒定花粉生活力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，除了與花粉本身的質(zhì)量有關(guān)外，萌發(fā)率還與萌發(fā)時(shí)的環(huán)境條件密切相關(guān)，尤其是培養(yǎng)時(shí)的溫度和光照條件等。試驗(yàn)以元豐為例，將元豐花粉在以下6種環(huán)境：A1(4 ℃遮光)、A2(4 ℃不遮光)、A3(20 ℃遮光)、A4(20 ℃不遮光)、A5(-20 ℃遮光)、A6(-20 ℃不遮光)中貯藏，貯藏每間隔2 d、5 d后，取出花粉置于培養(yǎng)基中，于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h后，鏡檢并統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率。每個(gè)處理重復(fù)5次。培養(yǎng)基采用固體培養(yǎng)基，蔗糖濃度為2.5%，瓊脂為1%，硼酸為0.05%。

2 結(jié)果與分析

2.1不同形態(tài)培養(yǎng)基對(duì)核桃不同花粉生活力的影響圖1表明，培養(yǎng)基的形態(tài)是影響花粉萌發(fā)的重要因素，核桃同一品種的花粉在固體和液體培養(yǎng)基上的萌發(fā)率有所不同。固體培養(yǎng)基條件下各品種花粉生活力普遍高于液體培養(yǎng)基條件下的花粉生活力，維納、豐輝、元豐、香玲和當(dāng)?shù)睾颂曳謩e提高了2.51%、2.40%、1.89%、0.98%和1.22%。固體培養(yǎng)基測(cè)定的花粉生活力高于液體培養(yǎng)基1.6至2.1倍。所以在進(jìn)行花粉發(fā)芽試驗(yàn)時(shí)，最好選用固體培養(yǎng)基，不過液體培養(yǎng)基的配制較為簡(jiǎn)便，并且不易失水。

圖1 不同形態(tài)培養(yǎng)基花粉生活力比較

2.2不同蔗糖濃度對(duì)核桃不同品種花粉生活力的影響圖2表明，不同蔗糖濃度間，花粉的萌發(fā)率有顯著差異(P<0.05)。在不含蔗糖條件下，花粉萌發(fā)率較低，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加，花粉萌發(fā)率逐漸上升，當(dāng)蔗糖濃度達(dá)到2.5%時(shí)萌發(fā)率最高，但當(dāng)蔗糖的濃度繼續(xù)升高時(shí)，花粉萌發(fā)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。說明蔗糖在一定濃度下對(duì)核桃花粉萌發(fā)有促進(jìn)作用，當(dāng)蔗糖濃度增大到一定濃度后(>2.5%)對(duì)核桃花粉萌發(fā)有抑制作用。蔗糖濃度是影響花粉萌發(fā)率的重要因素之一，同一個(gè)核桃品種的花粉在不同蔗糖濃度的培養(yǎng)基上，其萌發(fā)率有所不同；不同的核桃品種，在同一蔗糖濃度上，其萌發(fā)率也不同。香玲、豐輝、維納、元豐、當(dāng)?shù)鼐d核桃均在2.5%的蔗糖培養(yǎng)基上萌發(fā)率最高，濃度越高，萌發(fā)率越低。因此，在測(cè)定核桃花粉生活力時(shí)，要選擇蔗糖的濃度為2.5%。

圖2 不同蔗糖濃度花粉生活力的比較

2.3不同溫度光照條件對(duì)核桃花粉生活力的影響由表1可知，在同一貯藏條件下，花粉萌發(fā)率隨貯藏時(shí)間的延長而下降。在貯藏5 d后，常溫遮光、常溫不遮光、4 ℃遮光、4 ℃不遮光條件下的花粉生活力均為0，即核桃花粉不再萌發(fā)；-20 ℃遮光條件核桃花粉的生活力仍可達(dá)到1.72%，-20 ℃不遮光的萌發(fā)率也有0.69%。因此，花粉的貯藏在低溫遮光條件下，其生活力能夠維持較好，核桃花粉適于在-20 ℃遮光條件下貯藏。

2.4不同核桃品種花粉生活力的比較由表2可知，維納平均花粉生活力極顯著高于香玲和當(dāng)?shù)睾颂?P<0.01)；豐輝平均花粉生活力極顯著高于對(duì)照當(dāng)?shù)睾颂?P<0.01)；元豐平均花粉生活力顯著高于香玲和當(dāng)?shù)睾颂?P<0.05)；維納與豐輝，豐輝與元豐，香玲與當(dāng)?shù)睾颂业钠骄ǚ凵盍Σ町惒伙@著(P>0.05)；當(dāng)?shù)睾颂业幕ǚ凵盍^低，僅為3.9%，而維納的花粉生活力是當(dāng)?shù)睾颂业?.15倍。

表1 不同溫度光照條件下花粉生活力的比較 %

注：同一行不同小寫字母表示5%差異水平；大寫字母表示1%差異水平。

表2 不同核桃品種花粉生活力比較

注：同一行不同小寫字母表示5%差異水平；大寫字母表示1%差異水平。

3 結(jié)論與討論

3.1結(jié)論研究結(jié)果表明，固體培養(yǎng)基測(cè)定的花粉生活力高于液體培養(yǎng)基，分析可能是在液體培養(yǎng)基中，花粉由于吸收水分，重量增加，沉積在培養(yǎng)基底部，由于空氣含量較少，影響花粉粒呼吸，導(dǎo)致花粉萌發(fā)率低，或是輔助物質(zhì)在不同培養(yǎng)中擴(kuò)散速度不同造成的；并且在觀察的過程中，發(fā)現(xiàn)固體培養(yǎng)基播種后花粉粒的位置固定，便于觀察計(jì)數(shù)，而液體培養(yǎng)基由于觀察過程中花粉粒在培養(yǎng)基中深淺不一，隨著培養(yǎng)基移動(dòng)，難于計(jì)數(shù)。所以固體培養(yǎng)基較為適合測(cè)定花粉的生活力，這與趙長星等的研究結(jié)果相同。

國內(nèi)外研究表明，在花粉萌發(fā)和花粉管的伸長過程中，蔗糖不僅提供花粉萌發(fā)所需能量，還提供營養(yǎng)，也可以維持花粉與培養(yǎng)基成分之間的滲透平衡，蔗糖濃度過低過高均不適合花粉萌發(fā)，高濃度的蔗糖會(huì)改變花粉管細(xì)胞膜的透性，使得花粉質(zhì)壁分離，抑制花粉萌發(fā)伸長，過低花粉壁破裂內(nèi)含物散出。通過試驗(yàn)可知，對(duì)于核桃花粉生活力的測(cè)定，以蔗糖濃度為2.5%最為適合。

研究發(fā)現(xiàn)，低溫遮光條件對(duì)于花粉的貯藏有利，并且溫度越低，越利于花粉的保藏，低溫能延長花粉的貯藏期限，原因是低溫降低了花粉的酶活性和呼吸強(qiáng)度。因此為了能夠更好地貯藏花粉，在生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)需要，確定合理的貯藏低溫，以利于核桃產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，核桃樹的授粉受精，以期生產(chǎn)出高質(zhì)量高產(chǎn)量的產(chǎn)品，近年來的研究表明，在超低溫度(-180～-270 ℃)下，花粉的生活力可以長期貯藏，大多數(shù)植物的花粉在-20 ℃下即可保持其生活力。

試驗(yàn)結(jié)果表明，維納的花粉生活力最高，其次是豐輝，元豐，香玲，當(dāng)?shù)睾颂易畹停@不僅與各品種對(duì)培養(yǎng)條件的適應(yīng)性有關(guān)，更多的是核桃品種自身的生長發(fā)育等條件相關(guān)，能夠真實(shí)的反映出維納在慶陽當(dāng)?shù)貤l件下的種植優(yōu)勢(shì)。

3.2討論研究過程中發(fā)現(xiàn)，隨著花粉貯藏時(shí)間的延長以及花粉發(fā)芽試驗(yàn)培養(yǎng)時(shí)間的延長，花粉的萌發(fā)率下降，內(nèi)容物散出率上升，但二者并沒有直接的聯(lián)系，其根本原因是蔗糖濃度過低，分析花粉內(nèi)容物散出的具體原因可能是：(2)花粉貯藏一段時(shí)間后，培養(yǎng)時(shí)由于內(nèi)外滲透壓不平衡導(dǎo)致花粉粒，膨脹破裂；(2)花粉在培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后，培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基失水導(dǎo)致的；(3)可能由于花粉粒萌發(fā)孔的相關(guān)原因。具體原因有待于進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)認(rèn)真研究分析。

目前對(duì)于核桃花粉生活力的測(cè)定研究較多，但對(duì)相關(guān)理論的研究較少，對(duì)于影響花粉貯藏的外部環(huán)境因素研究較多，但對(duì)花粉的內(nèi)部因素的影響研究不多，以后可以從這2個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行相關(guān)研究。在試驗(yàn)的過程中，由于培養(yǎng)基的失水問題，培養(yǎng)的時(shí)間一般較少，以后研究中可以從這方面入手進(jìn)行研究，培養(yǎng)時(shí)間的適當(dāng)延長，可以觀察到更多的花粉發(fā)芽，提高試驗(yàn)的精確度。

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