不同輻射及溫度處理對(duì)西瓜花粉生活力的影響

楊 紅， 顧 妍， 張朝陽(yáng)， 羅德旭， 孫玉東

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/淮安市設(shè)施蔬菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇淮安 223001)

不同輻射及溫度處理對(duì)西瓜花粉生活力的影響

楊 紅， 顧 妍， 張朝陽(yáng)， 羅德旭， 孫玉東

(江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/淮安市設(shè)施蔬菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇淮安 223001)

以Bonbon、嘉年華二號(hào)、先甜74和超玉4個(gè)西瓜品種為試驗(yàn)材料，對(duì)其花粉進(jìn)行γ射線輻照、紫外線輻照、高溫及低溫貯藏處理，觀察花粉活力及授粉后坐果能力。結(jié)果表明，強(qiáng)度為600 Gy的γ射線輻照處理效果較好，果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量較多；紫外線輻照和高溫處理不便于操作，且效果遠(yuǎn)不如γ射線輻照處理。西瓜花粉經(jīng)干燥后分裝到冷凍管中，可于液氮(-196 ℃)中貯存半年以上，使用前40～42 ℃解凍2 min。坐果率與花粉的生活力之間并無直接關(guān)系。

西瓜；花粉；輻射；γ射線；花粉活力；坐果

花粉(雄配子體，染色體數(shù)n)是植物遺傳物質(zhì)的載體，花粉質(zhì)量的優(yōu)劣、生活力的強(qiáng)弱，對(duì)誘導(dǎo)雌核發(fā)育獲得單倍體的研究來說，起著決定性的作用。在自然環(huán)境下，西瓜花粉的壽命很短，通常只有幾個(gè)小時(shí)，開花當(dāng)日午后，花冠即凋萎，雄蕊萎縮，花粉失去生活力。如遇晴天高溫，西瓜花及花粉的壽命更短。但如果花期遇低溫、陰雨天，雖然西瓜花第二天仍能開放，但雄花花粉已失去生活力。研究表明，溫度、濕度等環(huán)境條件是影響植物花粉生活力的主要因素[1-2]，不同植物所需條件差異很大。陳宗光等以二倍體西瓜B99品種為試材，研究了不同保存條件對(duì)西瓜花粉生活力的影響，結(jié)果表明常溫干燥條件下可延長(zhǎng)花粉保存時(shí)間；低溫(4 ℃)干燥(RH25%)條件下保存花粉，花粉生活力4 d內(nèi)降低較慢，4 d后降低稍快，但到9 d時(shí)仍有1/3以上的花粉具有生活力；前8 d的坐果率可以達(dá)到自然狀態(tài)(用新鮮花粉授粉)的73%[3]。郭尚等對(duì)西瓜花粉生活力的研究表明，西瓜花粉萌發(fā)適宜溫度為18～38 ℃，上限溫度為48 ℃，下限溫度為8 ℃，在較高生長(zhǎng)溫度條件下形成的花粉生活力較強(qiáng)；低溫處理時(shí)間越長(zhǎng)，越不利于花粉發(fā)芽，8 ℃低溫、干燥條件有利花粉短期保存[4]。楊槐俊等表明液氮貯藏是保存西瓜花粉的有效途徑，40 ℃ 恒溫2 min適合于西瓜花粉液氮貯存后的解凍[5]。

花粉輻射處理，主要是將其生殖細(xì)胞殺死，而花粉可以正常授粉，授粉坐果后得到的西瓜為少籽或無成熟種子西瓜。本試驗(yàn)研究輻射、溫度、保存條件對(duì)西瓜花粉活力及坐果的影響，同時(shí)對(duì)西瓜花粉進(jìn)行紫外線處理及高溫處理，與經(jīng)過γ射線輻射處理的花粉對(duì)比，尋找可以取代輻射處理花粉的方式，為西瓜原位雌核發(fā)育途徑獲得單倍體奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜品種為Bonbon、嘉年華二號(hào)、先甜74和超玉，其中Bonbon為日本引進(jìn)的西瓜品種，嘉年華二號(hào)和先甜74由先正達(dá)公司提供，超玉(審定名：淮蜜2號(hào))為江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成。供試花粉為經(jīng)花粉萌發(fā)測(cè)試后的混合花粉。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花粉采集及處理 于花期15：00后采集第二天上午將要開放的西瓜雄花花蕾，剝?nèi)セò?、萼片，放入紙盒中，再放入干燥器中干燥，等待散粉。第二天上午，用毛筆將已散西瓜花粉刷下、收集，用于后續(xù)試驗(yàn)。

輻照處理：對(duì)收集好的花粉分別進(jìn)行輻射劑量為0、100、300、600、900 Gy的γ射線輻射處理。將輻射處理后的花粉標(biāo)明輻射劑量及輻射時(shí)間，分別于常溫、4、-18、-40 及 -196 ℃ (液氮)保存，定期測(cè)定花粉萌發(fā)率。

紫外燈照射處理：紫外線處理在組培室進(jìn)行，采用的是普通醫(yī)用紫外燈。將收集好的西瓜花粉散鋪于培養(yǎng)皿中，放在距離紫外燈管10 cm的位置，照射0、1、2、3、4 h。試驗(yàn)組培室溫度設(shè)定為15～18 ℃。

高溫處理：采用水浴的方式進(jìn)行。將收集好的花粉放在寬口試管中，在恒溫水浴鍋40～80 ℃環(huán)境下處理0、5、10、20、30、60 min。期間不斷晃動(dòng)，確?；ǚ凼軣峋鶆?。對(duì)處理過的花粉立即進(jìn)行花粉萌發(fā)率測(cè)試。

低溫貯藏處理：花粉經(jīng)自然干燥、收集、600 Gy的γ射線輻射處理后，分別于常溫、4 ℃、-18 ℃、-40 ℃及-196 ℃(液氮)保存，定期測(cè)定花粉萌發(fā)率。

1.2.2 花粉萌發(fā)率測(cè)試及萌發(fā)觀察 將注射液小瓶洗凈，裝入約1/3瓶蒸餾水，瓶口涂抹適當(dāng)凡士林備用。

在蓋玻片上滴1滴(20 μL)Brewbaker培養(yǎng)基，將花粉小心地撒在培養(yǎng)基上，輕輕將蓋玻片翻轉(zhuǎn)，使液滴面向下，慢慢將蓋玻片移至備好的注射液小瓶上，使其密封，置于培養(yǎng)箱中25～28 ℃下培養(yǎng)2 h。在雙目顯微鏡下觀察花粉管的生長(zhǎng)情況，選擇3個(gè)較為清晰的視野，對(duì)總花粉及已萌發(fā)花粉計(jì)數(shù)，計(jì)算花粉萌發(fā)率。當(dāng)花粉管伸長(zhǎng)達(dá)到花粉粒直徑的 1/2，即視為花粉萌發(fā)?；ǚ勖劝l(fā)率 = 已萌發(fā)花粉數(shù)/總花粉數(shù)×100%。

將各處理的花粉(冷凍花粉經(jīng)40～42 ℃解凍2 min)于處理當(dāng)天進(jìn)行田間授粉，授粉后7 d統(tǒng)計(jì)坐果率。

2 結(jié)果與分析

2.1γ射線輻照處理對(duì)花粉萌發(fā)的影響

γ射線輻照處理對(duì)花粉的生活力有一定影響，從表1可以看出，花粉萌發(fā)率隨著輻照強(qiáng)度的增加而降低。與對(duì)照相比，100 Gy輻射處理花粉萌發(fā)率差異不顯著，300、600、900 Gy輻射處理，花粉萌發(fā)率較對(duì)照顯著降低，且處理間差異顯著。

表1 γ射線輻照處理對(duì)花粉生活力的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下表同。

2.2 紫外線處理對(duì)花粉萌發(fā)的影響

紫外線會(huì)使空氣中的氧氣變成臭氧，從而起到滅菌的作用，但正是這種作用，導(dǎo)致處理過的花粉明顯失活，花粉顏色從金黃色變?yōu)榘迭S色，處理時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)花粉生活力破壞越大。從表2可以看出，紫外輻照下，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，萌發(fā)率逐漸下降，紫外線處理明顯降低了花粉的萌發(fā)率，且差異顯著，但不能確定的是其對(duì)花粉生殖細(xì)胞的影響。

表2 紫外線處理對(duì)花粉萌發(fā)的影響

2.3 高溫處理對(duì)花粉萌發(fā)的影響

從表3可以看出，40 ℃干燥條件下，60 min內(nèi)花粉萌發(fā)率差異不大，40 ℃水浴條件下，10 min后花粉萌發(fā)率差異明顯，呈下降趨勢(shì)。隨著溫度的升高及時(shí)間的延長(zhǎng)，西瓜花粉的萌發(fā)率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，而在70～80 ℃高溫條件下，5 min 絕大部分花粉失活，失活的花粉顏色由金黃色變?yōu)榘迭S色，少量為褐色，此失活花粉無法正常授粉。

表3 高溫處理對(duì)花粉萌發(fā)的影響

2.4 低溫貯藏對(duì)花粉萌發(fā)的影響

4 ℃條件下，輻射花粉達(dá)到可授粉狀態(tài)時(shí)間不超過5 d，而在-18 ℃和-40 ℃條件下貯存，明顯可以延長(zhǎng)花粉保持活力的時(shí)間；而在-196 ℃條件下，貯存4個(gè)月，輻射花粉仍然能夠正常萌發(fā)，且花粉萌發(fā)率差異不顯著(表4)。

表4 低溫貯藏對(duì)花粉萌發(fā)的影響

2.5 花粉輻射處理對(duì)坐果率及誘導(dǎo)單倍體的影響

不同輻射劑量的處理對(duì)西瓜花粉授粉效果影響較大，差異顯著(表5)。其中600 Gy的輻射處理效果較好，果實(shí)內(nèi)種子較多，但大多為癟種(幼胚不正常發(fā)育)。低于600 Gy的輻射處理，形成的成熟種子較多，不利于篩選；高于600 Gy的輻射處理坐果率較低，形成的種子較少，效果較差。

表5 花粉輻射處理對(duì)坐果率及誘導(dǎo)單倍體的影響

3 結(jié)論與討論

郭尚等通過花粉培養(yǎng)、顯微鏡觀察的方法，認(rèn)為8 ℃的低溫條件適合西瓜花粉的短期保存[4]，陳宗光等認(rèn)為低溫干燥(4 ℃，RH25%)條件下，花粉保存4 d后生活力降低加快，9 d后仍有1/3以上的花粉具有生活力[3]，這一點(diǎn)在本試驗(yàn)過程中得到驗(yàn)證。輻射處理后的花粉生活力明顯低于未輻射的花粉，低溫貯存和高溫處理都遵循了普通西瓜花粉的生活力變化趨勢(shì)。郭尚等提出，花粉先在-18 ℃條件下預(yù)凍，然后在-68 ℃條件下保存效果較好[4]，本試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過干燥的花粉放入凍存管后，直接放入液氮(-196 ℃)中保存效果較好。

在用醫(yī)用紫外燈進(jìn)行輻照處理的同時(shí)，紫外線會(huì)使空氣中的氧氣變成臭氧，從而起到滅菌的作用，但正是這種作用，導(dǎo)致處理過的花粉明顯失活，花粉顏色從金黃色變?yōu)榘迭S色。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)花粉生活力破壞極大，這對(duì)花粉處理沒有有效的利用價(jià)值。

溫度對(duì)動(dòng)物的生殖細(xì)胞影響較大，高溫容易導(dǎo)致動(dòng)物的生殖細(xì)胞失活，而高溫對(duì)植物的授粉也有一定影響。郭尚等將花粉置于48、53、58 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)，認(rèn)為西瓜花粉在53 ℃培養(yǎng)后2～10 h萌發(fā)率不超過20%，而58 ℃的花粉萌發(fā)率不超過1%[4]。而在本試驗(yàn)中，經(jīng)60 ℃水浴處理5 min，有46.13%的花粉萌發(fā)，處理10 min，花粉萌發(fā)率達(dá)到30.87%。

[1]農(nóng)山漁村文化協(xié)會(huì). 野菜園蕓大百科(5) [M]. 東京：農(nóng)山漁村文化協(xié)會(huì)，2004.

[2]日本花粉學(xué)會(huì). 花粉學(xué)事典[M]. 東京：朝倉(cāng)書店，1994.

[3]陳宗光，馬德偉，王寶山，等. 保存條件對(duì)西瓜花粉生活力的影響[J]. 中國(guó)瓜菜，2008，21(4)：11-14.

[4]郭 尚，王秀英. 不同因素對(duì)西瓜花粉生活力的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2006，21(3)：91-94.

[5]楊槐俊，段錦蘭，申仲妹，等. 液氮貯藏西瓜花粉試驗(yàn)[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1992(3)：12-13.

10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.031

2015-11-24

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX(14)2014]；江蘇省科技支撐計(jì)劃(編號(hào)：BE2012323)。

楊 紅(1982—)，女，碩士，助理研究員，主要從事蔬菜育種與栽培工作。E-mail：linrainhong@qq.com。

孫玉東(1968—)，男，研究員，主要從事蔬菜遺傳育種和設(shè)施蔬菜栽培等研究工作。E-mail：sunyudong@aliyun.com。

S651.01

A

1002-1302(2017)02-0111-02

楊 紅，顧 妍，張朝陽(yáng)，等. 不同輻射及溫度處理對(duì)西瓜花粉生活力的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(2)：111-113.