幾種百合花粉生活力測定及貯藏條件研究

郭思佳等

摘要：以2種野生百合（山丹、有斑百合）、3種切花百合（西伯利亞、索邦、白天堂）和1種栽培百合（蘭州百合）為材料，采用離體萌發(fā)法測定花粉生活力，研究花粉萌發(fā)最適的培養(yǎng)條件和保持花粉活力最適的貯藏條件。結(jié)果表明，西伯利亞和索邦最適培養(yǎng)基配方為5%蔗糖+20 mg/L H3BO3，有斑百合和蘭州百合為15%蔗糖+20 mg/L H3BO3，山丹為5%蔗糖+10 mg/L H3BO3，白天堂為10%蔗糖+80 mg/L H3BO3；除有斑百合外，其他百合均在室內(nèi)散射光照射下花朵完全開放時萌發(fā)率最高；低溫貯藏有利于保持花粉的活性，-20 ℃條件下貯藏1年，各百合花粉均有一定生命力。

關(guān)鍵詞：百合；花粉；生活力；貯藏

中圖分類號： S682.2+65.03文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0205-03

百合（Lilium brownii var. viridulum Baker）為百合科百合屬常見本草類植物，扎根處有鱗有莖[1]。百合賞心悅目，多為觀賞用，多彩且花瓣較大，盛開時清新柔美，常被用作室內(nèi)盆栽、插花，眾多園林小榭、高校雅閣里也頻現(xiàn)身姿；百合還是常見的食材和藥材[2]。百合品種眾多，目前記載的有115種，一半以上在中國被發(fā)現(xiàn)和培育，而其中又包括18個變異品種[3]。目前，市場存在三大百合雜種系列，即東方百合、麝香百合、亞洲百合，生產(chǎn)中均存在抗病性和抗熱性差、花色單一等問題，需要通過雜交育種方法培育更為優(yōu)良的百合新品種[4]，這是獲得百合新品種的主要途徑[5]。但是，由于很多百合品種雜合度較高、花粉活性較低且不宜貯藏，不宜作為父本使用[6]。因此，對百合花粉生活力及其貯藏條件進行研究，對百合雜交育種工作的開展具有十分重要的意義。

對于百合花粉的萌發(fā)和貯藏，前人已做過不少研究。張藝萍等對30個百合品種和2個野生百合的花粉生活力進行測定，結(jié)果表明，32個百合品種中，Casa Blanca的萌發(fā)率最高[7]；李潤根等對萬載龍牙百合花粉的萌發(fā)進行研究，認為醋酸洋紅法測定龍牙百合花粉生活力效果最好[8]；孫曉光等研究亞洲百合精粹的開花習(xí)性及花粉特性，確定精粹百合花粉萌發(fā)的最適培養(yǎng)基為10%蔗糖+10 mg/L硼酸+10 mg/L氯化鈣+0.5 g瓊脂[9]；張藝萍等對32個基因型的百合品種進行貯藏條件研究，得出在冷藏條件下花粉萌發(fā)率隨貯藏時間的推移總體呈下降趨勢但下降速度比室溫貯藏明顯緩慢的結(jié)論[10]。Rhee等認為，-20 ℃以下適宜百合花粉的貯藏，經(jīng)貯藏多年花粉仍能萌發(fā)[11-12]。前人研究多集中在花粉生活力測定方法及貯藏方法的比較上，選取的試材針對性不是很強。本試驗在綜合前人研究的基礎(chǔ)上，選取河北省分布最多的2種野生百合、目前市場上最常見且最具代表性的3種切花百合及1種應(yīng)用較為廣泛的栽培百合，共3大類型6個品種的百合花粉作為試材，篩選適宜花粉萌發(fā)的培養(yǎng)基配方，研究光照條件及花蕾發(fā)育時期對花粉活力的影響，探究最佳的花粉貯藏方法，為百合雜交選育工作的進行提供參考。

1材料與方法

1.1材料

試驗采用6種百合的花粉為材料，分別為2種野生百合，即山丹（Lilium pumilum）、有斑百合（L. concolor var. buschianum）；3種切花百合，即索邦（Sorbonne）、西伯利亞（Seberia）、白天堂（White Heaven）；1種栽培百合，即蘭州百合（L. davidii var. unicolor）。試驗于2013年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院基礎(chǔ)部301實驗室中進行。

1.2方法

1.2.1百合花粉生活力的測定

1.2.1.1蔗糖濃度對花粉萌發(fā)的影響分別配制1%、3%、5%、10%、15%、20%、30%濃度的蔗糖溶液，以蒸餾水作對照；將配制好的溶液分別滴在載玻片的凹槽中，用解剖針均勻撒上少許花粉；將載玻片放入帶蓋培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿中墊2層濾紙并加少量水，置于25 ℃光照養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 h；光學(xué)顯微鏡下觀察花粉萌發(fā)情況，確定最適于花粉萌發(fā)的蔗糖溶液濃度。

1.2.1.2硼酸濃度對花粉萌發(fā)的影響以各百合最適濃度的蔗糖溶液作為基本培養(yǎng)基，分別添加濃度為5、10、20、40、80、160 mg/L的硼酸溶液；參照花粉萌發(fā)培養(yǎng)方法，在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 d；光學(xué)顯微鏡下觀察花粉萌發(fā)情況，確定最適于各百合花粉萌發(fā)的硼酸濃度。

1.2.1.3不同光照對花粉萌發(fā)的影響 分別選取各百合品種生長狀況相同的花朵，采集尚未散開的花藥分別放在室內(nèi)自然散射光、日光燈、太陽光3種光照條件下處理數(shù)小時；待花粉完全散開，將花粉均勻撒在含最適蔗糖濃度培養(yǎng)基的載玻片上，放在墊有2層濾紙并加少量水的培養(yǎng)皿中，加蓋，置于25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 d；光學(xué)顯微鏡下觀察花粉萌發(fā)情況，分別統(tǒng)計花粉的萌發(fā)率。

1.2.1.4花期對花粉萌發(fā)的影響分別在花蕾未顯色、花蕾顯色、花朵初開放、花朵完全開放這4個時期采集各百合品種花粉，將花粉均勻撒在含最適蔗糖濃度培養(yǎng)基的載玻片上，放在墊有2層濾紙并加少量水的培養(yǎng)皿中，加蓋，置于25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 d；光學(xué)顯微鏡下觀察，分別統(tǒng)計花粉萌發(fā)率。

各處理均重復(fù)測定3次。觀察時，凡是花粉管長度超過花粉粒直徑的即認為花粉萌發(fā)。萌發(fā)率計算公式為：萌發(fā)率=已萌發(fā)的花粉粒數(shù)/花粉?？倲?shù)×100%。

1.2.2百合花粉貯藏條件研究試驗設(shè)3中貯藏方式，即：采集新鮮花粉，分別放入硫酸紙小盒中，25～28 ℃室溫下貯藏，每天測定花粉的萌發(fā)率，直至花粉喪失發(fā)芽力；采集新鮮花粉，用硫酸紙包裹，裝于盛有少量硅膠顆粒的凍干管中，0～4 ℃冰箱中貯藏，分別于10、20、30、60、120、240、360 d測定花粉的萌發(fā)率；采集新鮮花粉，裝于盛有少量硅膠顆粒的凍干管中，-20 ℃冰箱中貯藏，分別于10、20、30、60、120、240、360 d測定花粉的萌發(fā)率。

2結(jié)果與分析

2.1百合花粉生活力的測定

2.1.1蔗糖濃度對百合花粉萌發(fā)率的影響試驗結(jié)果表明，光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 h觀察，各百合大多開始萌發(fā)，萌發(fā)率較低、不穩(wěn)定，且花粉萌發(fā)長度較短；培養(yǎng)4 h觀察，各百合均達到一定萌發(fā)率，且花粉萌發(fā)長度均為花粉粒直徑2倍以上；培養(yǎng)6 h觀察，除花粉萌發(fā)長度增長外，萌發(fā)率與4 h相比基本不變。因此，采用花粉培養(yǎng)4 h來統(tǒng)計其萌發(fā)率。由圖1可見，隨蔗糖溶液濃度升高，各百合花粉總體呈先增加后下降的趨勢，但不同百合花粉萌發(fā)率達到最高值時的蔗糖濃度有所不同；西伯利亞、索邦和山丹在蔗糖濃度為5%時萌發(fā)率達到最高，分別為52.8%、40.2%、56.3%；有斑百合和蘭州百合均在蔗糖濃度為15%時萌發(fā)率最高，分別為64.2%、58.3%；白天堂在蔗糖濃度為10%時萌發(fā)率最高，為49.6%；除蘭州百合外，各百合在蒸餾水中僅有少量萌發(fā)；蔗糖濃度為30%時，有斑百合花粉萌發(fā)率為1.7%，其他百合均為0。

2.1.2硼酸濃度對百合花粉萌發(fā)率的影響由圖2可見，硼酸對花粉萌發(fā)具有很好的促進作用；西伯利亞、索邦、有斑百合和蘭州百合花粉在硼酸濃度為20 mg/L時萌發(fā)率達到最高，分別為98.8%、92.6%、86.6%、94.5%，比不添加硼酸分別提高了46.0%、52.4%、22.6%、36.2%；山丹花粉在硼酸濃度為10 mg/L時萌發(fā)率最高，為97.2%，比不添加硼酸時提高了40.9%；白天堂花粉在硼酸濃度為80 mg/L時萌發(fā)率最高，為82.3%。

2.1.3不同光照對花粉萌發(fā)率的影響由圖3可見，相同花藥在不同光照條件下散粉后的萌發(fā)率不同；除有斑百合在太陽光下散粉萌發(fā)率高外，其他百合均在室內(nèi)散射光下萌發(fā)率最高；山丹、白天堂在3種光照條件下散粉，其花粉萌發(fā)率相差不大，而西伯利亞、索邦則相差較大。

2.1.4花期對花粉萌發(fā)率的影響花粉的采集時期非常關(guān)鍵。由圖4可見，在不同花朵開放時期采集花粉，各百合花粉萌發(fā)率不同；除有斑百合外，其他百合均在花朵完全開放時采收的花粉萌發(fā)率最高，而在花朵初放時的花粉萌發(fā)率大約降低一半；有斑百合在花朵初放時花粉萌發(fā)率最高，僅有斑百合在花蕾未顯色時的花粉有少量萌發(fā)，其他百合均沒有萌發(fā)；在花蕾顯色時，各百合花粉的萌發(fā)率均較低。

2.2百合花粉的貯藏

2.2.1室溫貯藏對花粉生活力的影響室溫貯藏下花粉萌發(fā)能力的大小對雜交育種有著重要的影響。由圖5可見，西伯利亞和白天堂的儲藏時間相對較長，30 d時花粉萌發(fā)率還將近5%；山丹花粉儲藏時間相對較短，貯藏4 d時花粉的萌發(fā)率急劇下降，貯藏5 d就喪失發(fā)芽力；有斑百合和蘭州百合分別在貯藏9、10 d時萌發(fā)率為0；索邦花粉生命力能夠堅持20 d。

2.2.20～4 ℃低溫貯藏對花粉生活力的影響花粉生命力受低溫和干燥環(huán)境影響，呼吸作用大大降低。由圖6可見，0～4 ℃貯藏的各百合花粉生命力明顯延長，但隨貯藏天數(shù)的延長，各百合花粉萌發(fā)率逐漸降低；白天堂貯藏240 d時萌發(fā)率為0，有斑百合貯藏360 d時發(fā)芽力喪失，其他百合在貯藏1年時花粉均還有一定的萌發(fā)率，其中，蘭州百合貯藏360 d時花粉的萌發(fā)率為18.6%。

2.2.3-20 ℃貯藏對花粉生活力的影響由圖7可見，-20 ℃貯藏，各百合花粉的生命力均表現(xiàn)出緩慢下降的趨勢；貯藏360 d時，各百合花粉均有一定的發(fā)芽力，其中，蘭州百合花粉萌發(fā)率最高，為63.3%，索邦次之，為31.5%，兩者均還可以用于雜交授粉；貯藏360 d時，西伯利亞、有斑百合、白天堂和山丹均有較低的生命力，花粉萌發(fā)率分別為188%、19.6%、10.5%、6.2%，不再適合用于授粉；西伯利亞花粉在-20 ℃貯藏240 d時，萌發(fā)率為45.3%，有斑百合、山丹和白天堂在-20 ℃貯藏120 d時，花粉萌發(fā)率分別為448%、505%、42.7%，均可用于授粉。

3結(jié)論與討論

試驗表明，各種百合所需最適萌發(fā)條件不同，西伯利亞和索邦最適培養(yǎng)基配方為5%蔗糖+20 mg/L H3BO3，有斑百合和蘭州百合為15%蔗糖+20 mg/L H3BO3，山丹為5%蔗糖+10 mg/L H3BO3，白天堂為10%蔗糖+80 mg/L H3BO3；除有斑百合外，各百合花粉均在室內(nèi)散射光照射、花朵完全開放時萌發(fā)率最高；低溫貯藏有利于花粉保持活性，-20 ℃條件下貯藏花粉1年，各品種百合花粉均保持有一定生命力。

蔗糖對花粉萌發(fā)起著積極的促進作用，一是蔗糖能夠為

植物花粉萌發(fā)提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，二是可以調(diào)節(jié)外界環(huán)境滲透壓[13]。蔗糖對各品種百合花粉的萌發(fā)均有促進作用，隨蔗糖濃度的升高，供試百合花粉萌發(fā)率提高，當(dāng)超過最適濃度時，萌發(fā)率下降，這是因為在高濃度蔗糖溶液中，花粉管壁透性被改變，抑制了花粉的萌發(fā)。硼酸可顯著促進花粉萌發(fā)和花粉管伸長[14]，硼能與糖形成絡(luò)合物，使糖易于被花粉吸收、轉(zhuǎn)運和代謝，而且硼還能促進花粉管壁組成成分果膠質(zhì)的形成[15]。各百合花粉在添加硼酸后萌發(fā)率均顯著提高，在達到花粉萌發(fā)最適濃度后，隨著硼酸濃度的增加，各百合花粉萌發(fā)率均有所下降，但與只含最適蔗糖濃度溶液時相比，花粉萌發(fā)率仍有所提高。

貯藏溫度對花粉生命力保存有顯著的影響，溫度與花粉貯藏壽命呈負相關(guān)[16]。在低溫狀態(tài)下，花粉細胞內(nèi)的水分變成固態(tài)而不能被利用，新陳代謝基本停止[17]；同時低溫可以抑制呼吸，從而延長花粉的貯藏時間[18]。本研究結(jié)果表明，隨著溫度的降低，各百合品種花粉生命力下降趨勢逐漸減緩，0～4 ℃ 低溫貯藏使百合花粉的生命力延長至240 d，-20 ℃冷凍貯藏可使花粉的生命力得到更好的保持，這與前人研究結(jié)果[19-20]一致。目前，花粉超低溫保存研究正逐步深入，關(guān)于液氮保存花粉的報道仍然較少，可作為今后的研究方向。

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