紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性研究

鄭紹宇， 汪國敢， 胡燕楠， 顧翠花

(浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院，浙江臨安 311300)

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紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性研究

鄭紹宇， 汪國敢， 胡燕楠， 顧翠花*

(浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院，浙江臨安 311300)

摘要[目的]研究紫薇品種與狹瓣紫薇的花粉活力及柱頭可授性。[方法]觀察紫薇品種和狹瓣紫薇的花粉萌發(fā)率，并用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定了柱頭可授性。[結(jié)果]紫薇品種和狹瓣紫薇的花粉在加有120 g/L蔗糖或100 g/L PEG的培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h左右萌發(fā)率最高，隨后萌發(fā)率開始下降。將花粉保存在低溫下，可以延長花粉的壽命。開花后8～10 h狹瓣紫薇的柱頭可授性明顯上升，用0.3 mg/L NAA或0.3 mg/L 6-BA對柱頭進行處理可以提高柱頭可授性。[結(jié)論]該研究為提高紫薇屬遠緣雜交效率和選育優(yōu)質(zhì)芳香紫薇新品種提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞紫薇；狹瓣紫薇；花粉活力；柱頭可授性

紫薇(Lagerstroemia indicaL.)原產(chǎn)于我國，是我國夏季主要的木本觀賞花卉。紫薇樹姿優(yōu)美，花期長，花色品種多，開花繁密，被廣泛應(yīng)用于園林綠化中。根據(jù)《中國植物志》記載，紫薇屬內(nèi)多數(shù)種均無香味，目前已報道的紫薇品種約260個，均為無芳香品種，僅狹瓣紫薇(L.stenopetalaChun)具芳香。狹瓣紫薇為我國特有品種，主產(chǎn)于廣東、廣西，常生于低山中部以及石灰?guī)r石山上，其葉片披針狀卵形，基部多為闊楔形，邊緣微波狀；花為頂生圓錐花序、白色、具有芳香，是園林綠化的優(yōu)良樹種[1]。

花粉是開展雜交育種的基本材料，要在保證花粉具有活力時到達柱頭，才能使其受精[2]。因此，花粉活力檢測是雜交育種的重要步驟之一。目前，對紫薇的相關(guān)研究主要集中在品種分類、育種和種質(zhì)資源調(diào)查等方面，而對紫薇的花粉柱頭可授性和花粉萌發(fā)率等方面研究相對較少。筆者通過對紫薇花粉活力和柱頭可授性進行研究，以獲得最佳培養(yǎng)方式、保存方法，為提高紫薇屬遠緣雜交效率和選育優(yōu)質(zhì)芳香紫薇新品種提供理論依據(jù)和技術(shù)支持[3]。

1材料與方法

1.1材料試驗材料為狹瓣紫薇，紫薇品種粉晶(L.indica‘FenJing’)、小花銀薇(L.indica‘XiaoHuaYinWei’)、紫錦(L.indica‘ZiJin’)、紅爪堇薇(L.indica‘HongZhaoJinWei’)，共同栽培于南京中山植物園苗圃地，植株生長良好，正常開花結(jié)實。

1.2方法

1.2.1花粉收集。2015年于紫薇開花期每日4:00～7:00，收集剛剛展開花苞的紫薇品種及狹瓣紫薇的花藥，將花藥放于硫酸紙上，于太陽光下照射，待其花粉自然散發(fā)后，收集于試管內(nèi)，將試管做好標記，放置于變色硅膠器中干燥2h，分別保存于常溫，25、-5、-22 ℃恒溫箱內(nèi)。

1.2.2花粉活力測定。采用離體培養(yǎng)基法測定花粉活力，分別將不同保存方式的花粉均勻撒布在不同濃度的硼酸、蔗糖、聚乙二醇(PEG)培養(yǎng)基上，硼酸濃度設(shè)為10、20、30mg/L，蔗糖濃度設(shè)為60、120、180g/L，PEG濃度設(shè)為50、100、150g/L，置于25 ℃恒溫箱中，分別培養(yǎng)2、6、12、24、30h后，在熒光顯微鏡下觀察花粉的萌發(fā)情況，觀察時取5個(不重疊)視野，每個視野花粉總數(shù)大于50個，平均值作為萌發(fā)率[4]。

1.2.3柱頭可授性檢測。用不同濃度不同激素處理剛剛松蕾且柱頭伸直的紫薇柱頭，分別在開花后的2、4、6、8、10、12、14、16h，采集一定數(shù)量的柱頭，浸入含有聯(lián)苯胺-過氧化氫反應(yīng)液中(1%聯(lián)苯胺∶3%過氧化氫∶水=4∶11∶22，體積比)[5]。若柱頭具有可授性則柱頭周圍的反應(yīng)液為藍色并有大量氣泡冒出，否則無氣泡產(chǎn)生且不變藍色。同時，分別用0.1、0.3、1.0mg/L3個梯度的NAA與6-BA試劑處理紫薇柱頭，檢測紫薇柱頭上的氣泡。

2結(jié)果與分析

2.1花粉離體萌發(fā)時間以狹瓣紫薇、紫薇品種粉晶為代表，測定不同培養(yǎng)時間的花粉萌發(fā)率，并確定花粉萌發(fā)率測定的最佳培養(yǎng)時間。由圖1可知，培養(yǎng)2h后有部分花粉已經(jīng)萌發(fā)，培養(yǎng)6～24h萌發(fā)率有所增加，狹瓣紫薇花粉萌發(fā)率在培養(yǎng)24h左右達到最大值。在離體測定花粉萌發(fā)時，應(yīng)在培養(yǎng)24h左右鏡檢并計算其萌發(fā)率。

圖1　培養(yǎng)時間對花粉萌發(fā)率影響Fig.1　Effect of culturing time on pollen germination

2.2培養(yǎng)條件對花粉萌發(fā)率的影響

2.2.1不同紫薇品種的花粉萌發(fā)率。由圖2可知，不同紫薇品種的萌發(fā)率不同，試驗品種中粉晶的萌發(fā)率最高。

圖2　不同紫薇品種的花粉萌發(fā)率Fig.2　Rate of pollen germination of different varieties

2.2.2蔗糖濃度對花粉萌發(fā)率的影響。花粉的離體萌發(fā)離不開碳源，蔗糖可為花粉的萌發(fā)提供碳源，并且使其維持一定的滲透壓[6]。由圖3可知，狹瓣紫薇和粉晶的花粉萌發(fā)率在蔗糖濃度為120g/L時最高，隨著蔗糖濃度增加，狹瓣紫薇和粉晶的花粉萌發(fā)率下降，這表明蔗糖濃度過高會抑制花粉萌發(fā)，狹瓣紫薇和粉晶花粉采用120g/L蔗糖進行離體培養(yǎng)，可以使其萌發(fā)率升高[7]。

圖3　蔗糖濃度對花粉萌發(fā)率的影響Fig.3　Effect of the concentration of sucrose on rate of pollen germination

2.2.3PEG濃度對花粉萌發(fā)率的影響。由圖4可知，隨培養(yǎng)基內(nèi)PEG濃度升高，狹瓣紫薇和粉晶萌發(fā)率呈上升趨勢，當PEG濃度為100g/L時，狹瓣紫薇和粉晶花粉萌發(fā)率最高，但是當PEG濃度超過100g/L時，其萌發(fā)率開始下降[8]?？赡苓^高的PEG濃度導(dǎo)致花粉脫水，影響其萌發(fā)，在花粉進行離體培養(yǎng)時，應(yīng)將PEG濃度調(diào)至100g/L，提高其萌發(fā)率。

圖4　PEG濃度對花粉萌發(fā)率的影響Fig.4　Effect of the concentration of PEG on rate of pollen germination

2.2.4保存溫度對狹瓣紫薇萌發(fā)率的影響。試驗表明狹瓣紫薇的萌發(fā)率與保存溫度有一定關(guān)系，保存溫度降低，狹瓣紫薇花粉萌發(fā)率升高。狹瓣紫薇花粉在-22 ℃培養(yǎng)24h后，萌發(fā)率可達24.54%，常溫培養(yǎng)時花粉萌發(fā)率較低，為23.35%。在低溫下保存可能降低了狹瓣紫薇花粉的物質(zhì)消耗[9]，推測低溫保存可以延長花粉的壽命。

2.3狹瓣紫薇柱頭的可授性

2.3.1不同采摘時間對柱頭可授性影響。由圖5可知，狹瓣紫薇開花后4h的柱頭可授性較弱，其氣泡較少[10]，而開花后6h柱頭可授性增強，開花后8～10h柱頭可授性上升明顯。此后，花粉可授性呈現(xiàn)減弱的狀態(tài)，在開花后24h柱頭可授性幾乎沒有。因此，應(yīng)在開花后8～10h內(nèi)進行雜交授粉。

圖5　不同采摘時間對柱頭可授性的影響Fig.5　Effect of different picking up time on stigma receptivity

2.3.2不同激素處理對柱頭可授性影響。開花時采用不同濃度6-BA和NAA對狹瓣紫薇的柱頭進行處理[11]，對開花后6h的柱頭進行檢測，發(fā)現(xiàn)0.3mg/LNAA處理可以提高柱頭可授性。此外，0.3mg/L6-BA處理也可以提高柱頭可授性。在柱頭處理時可適當使用激素，增加柱頭可授性，從而提高雜交成功率[12]。

圖6　不同激素處理下狹瓣紫薇柱頭可授性變化Fig.6　Effect of different hormone treatments on stigma receptivity of L. Stenopetala Chun

3結(jié)論與討論

(1)PEG、蔗糖等是紫薇花粉萌發(fā)的重要條件，通過調(diào)節(jié)其濃度可以提高花粉萌發(fā)率，試驗發(fā)現(xiàn)PEG最適培養(yǎng)濃度為100g/L、蔗糖最適培養(yǎng)濃度為120g/L。當蔗糖濃度提升時，花粉萌發(fā)率上升，超過120g/L時，萌發(fā)率下降；采用低溫保存可以延長花粉的壽命；不同紫薇品種花粉萌發(fā)率也存在一定差異，試驗品種中粉晶的花粉萌發(fā)率最高。

(2)狹瓣紫薇柱頭可授性在開花后呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢?；ㄩ_放4h時柱頭可授性較弱，在開花后6h柱頭可授性逐漸增強，在開花后8～10h柱頭可授性明顯增強，這可能與其生理特性及光照有關(guān)。根據(jù)觀察，狹瓣紫薇的花瓣于當日4：00左右開放，在12:00～14：00時光照較強，其柱頭可授性明顯增強，此后光照開始減弱，其柱頭可授性減弱，而在晚上花瓣有所收攏，且受溫度、光照等影響，因此24h后柱頭幾乎沒有可授性。

(3)通過激素處理可以提高狹瓣紫薇的柱頭可授性[13]。0.3mg/LNAA和0.3mg/L6-BA處理均可以提高狹瓣紫薇的柱頭可授性，可能是激素處理可以提高柱頭中酶的活性，從而提高柱頭可授。該研究通過觀察柱頭周圍反應(yīng)液的冒泡速度以及變藍程度來觀察其柱頭可授性，可能存在一定的誤差。根據(jù)試驗結(jié)果，可以嘗試將粉晶花粉與經(jīng)過0.3mg/LNAA或0.3mg/L6-BA處理的狹瓣紫薇柱頭進行進一步的雜交試驗[14]。

參考文獻

[1] 王敏,宋平,任翔翔,等.紫薇資源與育種研究進展[J].山東林業(yè)科技,2008(2):66-68.

[2] 胡杏,鞠易倩,葉遠俊,等.紫薇×大花紫薇不同育性株系花粉生活力及柱頭可授性對比分析[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報,2014(2):145-149.

[3] 蔡明,王曉玉,張啟翔,等.紫薇品種與尾葉紫薇種間雜交親和性研究[J].西北植物學報,2010(4):697-701.

[4] 陳彥,孫寬瑩,張濤.紫薇花柱運動的觀察與研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學,2012(1):51-52.

[5] 陳彥,周堅.紫薇受粉習性及花粉管生長的研究[J].聊城大學學報(自然科學版),2006(2):53-54，96.

[6] 劉龍昌,陶珂,景康康，等.花色多態(tài)植物紫薇花部綜合特征與繁育系統(tǒng)[J].林業(yè)科學,2015(1):42-54.

[7] 王金鳳,柳新紅,陳卓梅.紫薇屬植物育種研究進展[J].園藝學報,2013(9):1795-1804.

[8] 賈文慶,劉會超,姚連芳.紫薇花粉萌發(fā)特性研究[J].西北林學院學報,2007(6):18-20.

[9] 任翔翔,張啟翔,潘會堂,等.大花紫薇開花及花粉特性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2009(28):3507-3509.

[10] 顧翠花,王守先,王敏.5個紫薇品種花粉萌發(fā)的熒光顯微觀察[J].福建林業(yè)科技,2011(3):92-95.

[11] 張照坤,豐震,戴慶敏,等.紫薇花粉貯藏及花粉活力的分析[J].林業(yè)科技開發(fā),2008(2):43-44.

[12] 徐婉,石俊,蔡明,等.尾葉紫薇與紫薇雜交后代花香氣成分分析[J].西北植物學報,2014(2):387-394.

[13] 顧翠花,孫明哲,王守先,等.3個紫薇品種花粉離體培養(yǎng)與萌發(fā)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2011(23):14009-14011.

[14] 蔡明,孟銳,潘會堂,等.紫薇屬與散沫花屬遠緣雜交親和性的研究[J].園藝學報,2010(4):637-642.

基金項目國家自然科學基金項目(31300581)；浙江省新苗人才計劃項目(2014R412012)。

作者簡介鄭紹宇(1992- )，男，江西上饒人，碩士研究生，研究方向：園林植物遺傳育種。*通訊作者，副教授，博士，從事園林植物資源與遺傳育種研究。

收稿日期2016-03-07

中圖分類號S 685.99

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-214-03

StudyonthePollenViabilityandStigmaReceptivityofLagerstroemia indicaL.andLagerstroemia StenopetalaChun

ZHENShao-yu,WANGGuo-gan,HUYan-nan,GUCui-hua*

(ColllegeofLandscapeArchitecture,ZhejiangA&FUniversity,Linan,Zhejiang311300)

Abstract[Objective]The pollen viability and stigma receptivity of Lagerstroemia indica L.and L. stenopetala Chun were researched.[Method] The germination rate of plantlet form pollen culturing in vitro was observed and with the receptivity of stigma was estimated with the method of benzidine-hydrogen peroxide.[Result] The highest pollen germination rate was in the condition：MS medium with 120 g/L sucrose and 100 g/L PEG and the culture time was about 24 h,and then,it would be declining gradually.The pollen lifespan could be extended while the pollens were stored under the condition of low temperature.The receptivity of stigma of L. stenopetala Chun significantly increased was in 8-10 hours after its flowering and the receptivity of its stigma was improved after treatment of 0.3 mg/L NAA or 0.3 mg/L 6-BA.[Conclusion] The theoretical basis and technical support for the high-efficiency variety-breeding and distant hybridization of L. indica L. are provided through the experiment.

Key wordsLagerstroemia indica L.; Lagerstroemia stenopetala Chun; Pollen viability; Stigma receptivity