不同貯藏時(shí)間及花瓣張開角度對(duì)番茄花粉活力的影響

李定藍(lán)，唐太菊，李玥，梁鳳嬌，王輝

（四川內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，641112）

番茄（Lycopersicon esculentum Mill）為茄科番茄屬漿果類的一年生蔬菜[1]。因其特定的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)特性，到目前為止，一代雜交制種多采用人工授粉的方法[2，3]。在授粉時(shí)，父本花粉活力直接影響雜交坐果率和雜交種子的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。許多研究者認(rèn)為，番茄花粉活力與花藥的取材時(shí)期、貯藏時(shí)間和貯藏方法等密切相關(guān)[1]?；ò甑膹堥_角度是判斷授粉時(shí)機(jī)的形態(tài)參考依據(jù)，而花粉的貯藏時(shí)間對(duì)因花期不遇而造成的遠(yuǎn)距離授粉和異地授粉也有重要參考價(jià)值。因此，研究花瓣張開角度及貯藏時(shí)間對(duì)番茄花粉活力的影響，對(duì)指導(dǎo)番茄雜交制種、提高制種產(chǎn)量有一定參考價(jià)值。

目前，針對(duì)番茄花粉貯藏的報(bào)道較少。王吉慶等[2]研究認(rèn)為，番茄制種可在蕾期去雄，利用干燥器貯藏24 h的花粉于開花當(dāng)天授粉能夠獲得較高的制種產(chǎn)量。此外，對(duì)于花藥適宜的取材時(shí)期及標(biāo)準(zhǔn)的研究也鮮有報(bào)道。試驗(yàn)以花瓣張開不同角度為外部形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，采用I2-KI染色法[6]和蔗糖培養(yǎng)基培養(yǎng)法[7]，結(jié)合花藥的貯藏時(shí)間，研究不同取材標(biāo)準(zhǔn)下花粉的活力及貯藏時(shí)間對(duì)花粉活力的影響，為番茄人工雜交制種、花粉貯藏及異地授粉提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為番茄自交系。于2011年3月底在內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院園藝大棚育苗，正常管理，5月中旬現(xiàn)蕾，6月上旬進(jìn)入盛花期。試驗(yàn)于盛花期 8：00～9：00 時(shí)，采集花瓣張開角度 A 為0°～45°、B 為45°～90°和C 為90°～180°的番茄花朵，分別放入標(biāo)記好的瓷杯，置于干燥器中，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

花粉活力和萌發(fā)率的測(cè)定分別采用I2-KI染色法和蔗糖培養(yǎng)基培養(yǎng)法對(duì)比試驗(yàn)，略有改動(dòng)，測(cè)定A、B和C花藥在采集1、3、5 d時(shí)的花粉活力和萌發(fā)率。培養(yǎng)基配方為蔗糖15g/L+H3BO30.03g/L+CaCl20.02g/L+瓊脂 6g/L，至完全溶解；用膠頭滴管吸取溶液2～3滴于凹形載玻片上，搖勻，微凝后迅速蘸取花粉于培養(yǎng)基表面。在30℃恒溫箱中培養(yǎng)，每隔2～3 min挑取少量培養(yǎng)材料觀察花粉萌動(dòng)情況，培養(yǎng)20 min時(shí)統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率，每處理4次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)觀察10個(gè)視野，以花粉管長度超過花粉粒半徑作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，萌發(fā)（染色）率（%）=已萌發(fā)（染色）的花粉粒數(shù)/觀察花粉?？倲?shù)×100%。同時(shí)固定2～3個(gè)花粉粒分散的視野，保持培養(yǎng)基表面溫度和濕度，連續(xù)測(cè)量4次，以統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)速率?；ǚ勖劝l(fā)情況和花粉管長度測(cè)定時(shí)，采取同樣的方法進(jìn)行。由于操作時(shí)間有長短，時(shí)間間隔以4 min為參照，超過 4.5 min 則記為5 min，不足 3.5 min 則記為3 min，以此類推，按照實(shí)際測(cè)量完成時(shí)間記錄數(shù)據(jù)，時(shí)間更真實(shí)可靠。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2003與Spss 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 I2-KI染色測(cè)定法測(cè)定花粉活力

圖1 I2-KI法染色檢測(cè)花粉活力（100×）注：箭頭示著色花粉。

圖2 蔗糖培養(yǎng)基培養(yǎng)法測(cè)定花粉萌發(fā)率

花粉粒的染色程度與淀粉含量的多少有關(guān)，花粉活力越強(qiáng)，積累的淀粉等營養(yǎng)成分越多，著色越深。本試驗(yàn)染色結(jié)果表明（圖1），有活力的花粉被染成深褐色，呈圓球形，萌發(fā)孔較明顯；弱活力或無活力的花粉粒染色較淺，且部分花粉粒破裂，有內(nèi)溶物溢出。由表1可知，測(cè)定采集當(dāng)天的花粉時(shí)，以花瓣張開角度B的花粉活力最高，染色率為71.50%，其次為C，染色率為70.45%，二者差異不顯著；最差是A，為54.67%，較B、C差異顯著。當(dāng)花藥于干燥器中貯存至第3天時(shí)測(cè)定，其花粉染色率表現(xiàn)為A最強(qiáng)，達(dá)74.61%；其次為B，而C表現(xiàn)最差，僅有56.17%的花粉染色。到貯藏第5天時(shí)，所有不同花瓣張開角度的花粉活力迅速下降，染色均低于5%，基本無授粉能力。試驗(yàn)結(jié)果表明，花瓣張開角度為A的花粉活力隨著貯藏時(shí)間增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，以貯藏3d的花粉活力較強(qiáng)，可用于短期保存和異地授粉；B、C以采摘當(dāng)天活力最強(qiáng)，是授粉的最佳時(shí)期；貯藏時(shí)間≥5 d時(shí)，95%以上的花粉均未染色。

2.2 蔗糖培養(yǎng)基培養(yǎng)法測(cè)定花粉活力

培養(yǎng)基溫度、蔗糖培養(yǎng)基上花粉的數(shù)目與花粉活力是花粉萌發(fā)的關(guān)鍵。本試驗(yàn)觀察離體花粉在蔗糖培養(yǎng)基上萌發(fā)時(shí)花粉管生長情況。結(jié)果表明（圖2），花瓣張開角度B的花粉采集當(dāng)天萌發(fā)率最高，達(dá)44%；其次為C，花粉采集當(dāng)天萌發(fā)率為41%，隨著貯藏時(shí)間的增加，其萌發(fā)率呈下降趨勢(shì)，且差異明顯，A處理花粉萌發(fā)率隨貯藏時(shí)間增加呈先升高后下降趨勢(shì)，以貯藏3d的花粉萌發(fā)率最高，達(dá)33.3%，較采摘當(dāng)天的萌發(fā)率（26.4%）提高26%，但差異不明顯。所有處理的花粉貯藏5d時(shí)，萌發(fā)率均低于5%，與染色觀察結(jié)果基本一致。分析原因可能是A處理由于花粉尚未完全發(fā)育成熟，經(jīng)過2 d的貯藏保存，成熟花粉數(shù)量增加導(dǎo)致萌發(fā)率增加，處理B和C因花瓣張開角度大于A，發(fā)育成熟的花粉數(shù)量相對(duì)較多，故萌發(fā)率較高。到第5天時(shí)，所有花粉的萌發(fā)率都明顯下降，可能是貯藏時(shí)間過長，花粉活力下降。

表1 I2-KI染色測(cè)定花粉活力的結(jié)果

2.3 番茄花粉萌發(fā)速率的測(cè)定

試驗(yàn)觀測(cè)C處理采摘當(dāng)天花粉萌發(fā)時(shí)花粉管生長情況。結(jié)果表明，新采摘成熟有活力花粉散落于蔗糖15g/L+H3BO30.03g/L+CaCl20.02g/L+瓊脂6g/L培養(yǎng)基表面，1～2 min即開始萌發(fā)，培養(yǎng)20 min時(shí)，花粉管長度已達(dá)到花粉粒直徑的2.75倍（圖3a），60 min時(shí)花粉管生長長度已超過花粉粒直徑的7.5倍（圖3d）；而呈不規(guī)則形狀或者花粉粒破裂的花粉則無明顯變化，分析此類花粉為弱活力或無活力。另外，圖3、圖4顯示，A、B花粉管在未發(fā)生接觸時(shí)，均表現(xiàn)快速生長趨勢(shì)；A花粉管接觸到B花粉管時(shí)，即停止生長（圖4），而B花粉管仍快速生長，平均生長速度約90 μm/min。

圖3 蔗糖培養(yǎng)基上番茄花粉萌發(fā)情況（100×）

3 結(jié)論與討論

圖4 番茄花粉離體培養(yǎng)花粉管生長情況

試驗(yàn)比較了番茄花粉活力的2種測(cè)定方法，結(jié)果基本一致。番茄花瓣張開角度為B和C的花粉于采摘當(dāng)天，活力最強(qiáng)，但隨著室溫干燥貯藏的時(shí)間增加，活力呈下降趨勢(shì)，貯藏5 d時(shí)，基本無活力，因此分析原因可能是B花粉管生長過程中分泌的某些化學(xué)物質(zhì)分布于花粉管周圍，抑制與之接觸的花粉管生長（圖3b、c和d），其具體抑制機(jī)理有待進(jìn)一步研究。不宜作貯藏或異地授粉的材料。A花粉多數(shù)可能還不完全成熟，在相同的儲(chǔ)藏條件和時(shí)間下，花粉的活力呈先上升后下降趨勢(shì)，以采摘當(dāng)天活力較低，貯藏至第3天時(shí)，活力明顯增強(qiáng)，但不能超過5 d。這與郟艷紅等[1]、王吉慶等[2]的結(jié)論基本一致。該結(jié)論為番茄雜交制種時(shí)花期不遇和異地雜交等提供參考。

另外，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，相同張開角度、相同貯藏時(shí)間，I2-KI染色法測(cè)定有活力的花粉率比培養(yǎng)基法相對(duì)要高，這與郝瑞娟等[8]研究百合花粉得出的結(jié)果相似，說明I2-KI染色法是一種較初步的測(cè)定方法，不適合番茄花粉活力的精確測(cè)定。有研究者認(rèn)為，花粉的萌發(fā)與環(huán)境溫度[9]及培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分[10]有關(guān)，這為我們今后增加培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分，提高花粉生活力提供參考。

試驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)，花粉在蔗糖15g/L+H3BO30.03g/L+CaCl20.02g/L+瓊脂6g/L培養(yǎng)基上萌發(fā)時(shí)，花粉粒的分布不宜過密，花粉管相互接觸會(huì)出現(xiàn)相互作用，抑制花粉管生長。有研究認(rèn)為，花粉管生長受到抑制可能是花粉管頂端質(zhì)膜的鈣依賴蛋白激酶和小G蛋白活性受到抑制，導(dǎo)致膜肌動(dòng)蛋白骨架重排，進(jìn)而引起鈣離子濃度梯度的消失而抑制花粉管生長[11]，其作用機(jī)理仍有待進(jìn)一步研究。另外，植物雜交成功與否還與柱頭的可授性[12]以及最佳授粉時(shí)期的選擇[13]等有密切關(guān)系，試驗(yàn)下一階段將對(duì)此開展相關(guān)研究。

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