9種鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉的萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)情況

任佳倫， 趙 爽， 劉志高

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安 311300)

9種鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉的萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)情況

任佳倫， 趙 爽， 劉志高

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安 311300)

以9個(gè)鐵線(xiàn)蓮品種的花粉為試材，采用液體培養(yǎng)基研究蔗糖與硼酸的濃度對(duì)花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)的影響，并篩選出最適培養(yǎng)基。結(jié)果顯示：9個(gè)品種的萌發(fā)率為2.35%～63.44%，花粉管長(zhǎng)度在26.950 5～136.462 6 μm之間；蔗糖、硼酸的濃度及二者交互作用對(duì)花粉萌發(fā)的影響顯著，且不同品種適宜的蔗糖與硼酸濃度有所差異；9個(gè)品種花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的蔗糖濃度適宜范圍是5%～10%，不足的蔗糖濃度會(huì)使花粉萌發(fā)力下降；適宜的硼酸濃度范圍是0.025%，過(guò)量的硼酸會(huì)抑制花粉萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)。

鐵線(xiàn)蓮；花粉；花粉管；萌發(fā)；蔗糖；硼酸；培養(yǎng)基；雜交育種

毛茛科(Ranunculaceae)鐵線(xiàn)蓮屬(ClematisL.)為攀援草質(zhì)藤本植物，花型美麗，色澤多變，極具觀賞價(jià)值且花期較長(zhǎng)，可作為優(yōu)良的垂直綠化材料應(yīng)用于園林景觀中，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的開(kāi)發(fā)前景，是雜交育種的優(yōu)良種質(zhì)資源[1-2]。近年來(lái)隨著大眾審美的提高，人們對(duì)于鐵線(xiàn)蓮屬植物品種的要求也愈來(lái)愈高。為了促進(jìn)鐵線(xiàn)蓮屬植物的新品種培育工作，獲得更多的變異類(lèi)型，雜交育種是最為重要的一條途徑。而在雜交育種工作中，首先要了解的是授粉品種花粉的萌發(fā)率問(wèn)題[3]。有研究結(jié)果表明，蔗糖與硼酸有利于花粉的萌發(fā)與花粉管的生長(zhǎng)[4-6]。目前，關(guān)于鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉萌發(fā)的研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以9個(gè)鐵線(xiàn)蓮屬植物栽培品種為試材，采用液體培養(yǎng)基研究不同濃度的蔗糖與硼酸對(duì)鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉萌發(fā)率及花粉管生長(zhǎng)的影響，為鐵線(xiàn)蓮屬植物雜交育種提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2014年3月至2015年6月進(jìn)行，所用材料采自浙江農(nóng)林大學(xué)鐵線(xiàn)蓮種質(zhì)資源圃，9個(gè)品種依次為斯托爾韋克、紅星、紫夢(mèng)、狂想曲、銀幣、面白、粉香檳、羞嗒嗒和杰克曼二世。采集盛花期成熟花粉用于萌發(fā)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 培養(yǎng)基組分的篩選 本試驗(yàn)采用3因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，液體培養(yǎng)基共設(shè)9個(gè)處理(表1)。

1.2.2 花粉萌發(fā)率的測(cè)定 盛花期內(nèi)隨機(jī)采集每個(gè)鐵線(xiàn)蓮品種的新鮮花藥，用毛筆將花粉輕輕掃入載玻片內(nèi)，滴取5～8滴液體培養(yǎng)基，置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)置溫度為18 ℃，濕度為95%；16 h后置于Zeiss顯微鏡下進(jìn)行鏡檢，每個(gè)培養(yǎng)基下觀察10個(gè)視野，觀察時(shí)以萌發(fā)的花粉管長(zhǎng)度超過(guò)花粉粒直徑作為花粉萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)[7-8]，統(tǒng)計(jì)每個(gè)視野內(nèi)花粉總數(shù)和萌發(fā)花粉總數(shù)，其計(jì)算方法為：花粉萌發(fā)率=視野內(nèi)萌發(fā)花粉總數(shù)/視野內(nèi)花粉總數(shù)×100%。

1.2.3 花粉管長(zhǎng)度的測(cè)量 花粉管的長(zhǎng)度采用Zen顯微圖像分析軟件進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)處理測(cè)量10個(gè)花粉管的長(zhǎng)度，比例尺為50 μm。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同液體培養(yǎng)基對(duì)9種鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)的影響

由表2可知，不同品種、蔗糖濃度與硼酸濃度及三者間交互作用對(duì)花粉萌發(fā)率的影響存在顯著差異(P<0.05)。

由表3可知，斯托爾韋克、紫夢(mèng)以處理7最高，萌發(fā)率高達(dá)75.61%、92.60%，分別為CK組(0蔗糖+0硼酸)的 1.74、7.80倍。其余品種萌發(fā)率均未達(dá)到15%，杰克曼二世在最適培養(yǎng)基6號(hào)處理下萌發(fā)率僅為4.62%。通過(guò)對(duì)組成培養(yǎng)基的蔗糖和硼酸濃度2個(gè)因素及其交互作用進(jìn)行方差分析表明， 蔗糖濃度和兩因素的交互作用對(duì)紅星花粉萌發(fā)有顯著影響，蔗糖和硼酸濃度對(duì)面白花粉萌發(fā)有顯著影響，硼酸濃度和兩因素的交互作用對(duì)羞嗒嗒花粉萌發(fā)有顯著作用，其余品種在3個(gè)因素的影響下均呈顯著性。

表2 不同品種、不同質(zhì)量濃度的蔗糖與硼酸對(duì)萌發(fā)率影響的方差分析結(jié)果

表3 不同液體培養(yǎng)基對(duì)花粉萌發(fā)的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

由表4可知，不同培養(yǎng)基中9個(gè)品種的花粉管長(zhǎng)度均存在顯著差異。其中，以面白在最適培養(yǎng)基9號(hào)處理下花粉管長(zhǎng)度達(dá)到最大，為251.601 5 μm，為CK的2.74倍；其余品種的花粉管最長(zhǎng)均在170 μm以下，杰克曼二世在最適培養(yǎng)基9號(hào)處理下花粉管最大長(zhǎng)度僅為57.767 4 μm。通過(guò)對(duì)液體培養(yǎng)基中蔗糖、硼酸濃度及二者的交互作用進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果表明，蔗糖濃度對(duì)斯托爾韋克的花粉管生長(zhǎng)有顯著影響，蔗糖與硼酸濃度對(duì)狂想曲和粉香檳的花粉管生長(zhǎng)有顯著影響，而蔗糖、硼酸濃度及二者的交互作用均對(duì)杰克曼二世的花粉管生長(zhǎng)無(wú)顯著影響，其余品種在3個(gè)因素的影響下均呈顯著性。

2.2 蔗糖濃度對(duì)鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)的影響

2.2.1 花粉萌發(fā)率 由圖1可知，除斯托爾韋克與紫夢(mèng)外，其他品種的花粉萌發(fā)率均為20%。當(dāng)蔗糖濃度為5%時(shí)，紫夢(mèng)的花粉萌發(fā)率最高，達(dá)到75.19%，為CK的1.53倍；其次為斯托爾韋克，其萌發(fā)率為61.46%，為CK組的1.31倍。蔗糖濃度在5%～10%范圍內(nèi)時(shí)，部分品種的花粉萌發(fā)率會(huì)降低，說(shuō)明過(guò)量的蔗糖會(huì)抑制花粉的萌發(fā)；當(dāng)蔗糖濃度為10%時(shí)，大部分品種的萌發(fā)率均呈上升趨勢(shì)，紫夢(mèng)的花粉萌發(fā)率仍高達(dá)65.85%，與蔗糖濃度為5%時(shí)的花粉萌發(fā)率并無(wú)顯著差異。因此，9個(gè)品種最適合花粉萌發(fā)的蔗糖濃度在5%～10%范圍內(nèi)。

表4 不同液體培養(yǎng)基對(duì)花粉管生長(zhǎng)的影響

2.2.2 花粉管生長(zhǎng) 由圖2可知，當(dāng)蔗糖濃度在0～5%范圍內(nèi)時(shí)，9個(gè)品種的花粉管長(zhǎng)度均隨蔗糖濃度的增加而上升；蔗糖濃度為5%時(shí)，面白的花粉管長(zhǎng)度達(dá)到最高值(154.111 9 μm)，為CK組的1.34倍，而杰克曼二世在蔗糖濃度為5%時(shí)花粉管長(zhǎng)度僅為面白的17.67%。當(dāng)蔗糖濃度在5%～10%范圍內(nèi)時(shí)，部分品種的花粉管長(zhǎng)度隨蔗糖濃度的下降而降低，說(shuō)明過(guò)量的蔗糖會(huì)抑制花粉管的萌發(fā)；蔗糖濃度為10%時(shí)，部分品種的花粉管長(zhǎng)度與蔗糖濃度為5%時(shí)無(wú)顯著差異，而狂想曲的花粉管長(zhǎng)度達(dá)到最高值，為 139.494 0 μm，為對(duì)照的1.51倍。因此，適合9個(gè)品種花粉管生長(zhǎng)的蔗糖質(zhì)量濃度為5%～10%。

2.3 硼酸濃度對(duì)鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)的影響

2.3.1 花粉萌發(fā)率 由圖3可以看出，硼酸濃度對(duì)于供試品種的花粉萌發(fā)率均有顯著影響。硼酸濃度在0～0.025%范圍內(nèi)時(shí)，大部分品種的萌發(fā)率均隨硼酸濃度的增加而升高，斯

托爾韋克、紫夢(mèng)在硼酸濃度為0.025%時(shí)達(dá)到最高值，分別為57.33%、69.88%，分別為對(duì)照的1.01、1.22倍。硼酸濃度在0.025%～0.05%范圍內(nèi)時(shí)，除了對(duì)紅星和杰克曼二世的花粉萌發(fā)率有顯著的促進(jìn)作用外，對(duì)其余品種均有顯著的抑制作用，說(shuō)明適合9個(gè)品種花粉萌發(fā)的硼酸濃度為0.025%。

2.3.2 花粉管生長(zhǎng) 由圖4可知，硼酸濃度對(duì)每個(gè)品種的花粉管伸長(zhǎng)均有顯著的促進(jìn)作用。當(dāng)硼酸濃度為0～0.025%范圍內(nèi)時(shí)，隨著硼酸濃度的增大，各品種花粉管的長(zhǎng)度均呈遞增趨勢(shì)；硼酸濃度為0.025%時(shí)，大部分品種的花粉管長(zhǎng)度達(dá)到最大值，斯托爾韋克的花粉管最長(zhǎng)，達(dá)到142.687 7 μm，為CK的1.19倍，其中對(duì)銀幣的影響最大，為CK的1.69倍。當(dāng)硼酸濃度大于0.025%時(shí)，面白的花粉管長(zhǎng)度呈顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其余品種均在硼酸的影響下呈縮短趨勢(shì)或無(wú)顯著變化。因此，適合9個(gè)品種花粉管生長(zhǎng)的硼酸濃度為0.025%。

3 結(jié)論與討論

花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)是高等植物完成有性生殖的重要環(huán)節(jié)[9]，蔗糖和硼酸對(duì)于植物花粉的萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)具有重要作用，張玉芳等認(rèn)為，蔗糖可以促進(jìn)花粉粒的萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)，并維持外界環(huán)境的滲透壓[10-11]；許珂等認(rèn)為，雖然柱頭和花柱可以補(bǔ)償花粉中的硼酸濃度，但額外適量的硼酸能夠增加花粉對(duì)糖的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)及代謝，硼酸濃度過(guò)低可能會(huì)使花粉的萌發(fā)及花粉管的生長(zhǎng)受到抑制，濃度過(guò)高又可能會(huì)產(chǎn)生較高的滲透壓，同樣也會(huì)對(duì)花粉的萌發(fā)及花粉管的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響[12-13]。

在本試驗(yàn)中，9個(gè)鐵線(xiàn)蓮品種達(dá)到最高萌發(fā)率時(shí)，蔗糖濃度有所差異。斯托爾韋克、紅星、紫夢(mèng)和面白在蔗糖濃度為5%時(shí)花粉萌發(fā)率最高，狂想曲、銀幣、粉香檳、羞嗒嗒、杰克曼二世在蔗糖濃度為10%時(shí)花粉萌發(fā)率最高，說(shuō)明不同植物不同品種的花粉萌發(fā)所需的蔗糖濃度不同，適宜的蔗糖濃度可促進(jìn)花粉萌發(fā)，且有時(shí)蔗糖對(duì)花粉萌發(fā)的影響可能在調(diào)節(jié)滲透壓平衡上。蔗糖是花粉萌發(fā)和花粉管壁合成的主要營(yíng)養(yǎng)物，并參與花粉的代謝與碳源跨膜運(yùn)輸，還可以保持培養(yǎng)基的物理及化學(xué)穩(wěn)定性[14]。本試驗(yàn)中蔗糖、硼酸的濃度及二者的交互作用對(duì)9個(gè)品種的花粉管生長(zhǎng)的影響顯著，適合斯托爾韋克、紅星、紫夢(mèng)和面白花粉管生長(zhǎng)的蔗糖濃度為5%，適合狂想曲、銀幣、粉香檳、羞嗒嗒和杰克曼二世的蔗糖濃度為10%，各品種間的差異可能是由基因型的差異造成的[15]，這與前人研究的結(jié)果[16-18]基本一致。

花粉管壁的主要成分為果膠-纖維素類(lèi)多糖，硼酸可以與之結(jié)合而調(diào)節(jié)細(xì)胞壁的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，并可防止酚類(lèi)物質(zhì)的積累，促使花粉管以極性生長(zhǎng)模式由頂端伸長(zhǎng)出來(lái)[19]。本試驗(yàn)中不同濃度的硼酸對(duì)各品種萌發(fā)率的影響顯著，斯托爾韋克、紫夢(mèng)、狂想曲、銀幣和粉香檳和羞嗒嗒在硼酸濃度為 0.025% 時(shí)花粉萌發(fā)率最高，紅星、面白和杰克曼二世在硼酸濃度為0.05%左右時(shí)花粉萌發(fā)率最高，說(shuō)明柱頭及花柱組織中的硼酸濃度不足時(shí)，補(bǔ)充適宜的外源硼酸可促進(jìn)花粉萌發(fā)，但過(guò)量時(shí)會(huì)對(duì)花粉萌發(fā)起到抑制作用。除面白、粉香檳和杰克曼二世最適花粉管生長(zhǎng)的硼酸濃度為0.05%外，其余品種的最適硼酸濃度均為0.025%，這基本符合前人的研究結(jié)果[20-22]。

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10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.037

2015-11-05

浙江省科技重大項(xiàng)目(編號(hào)：2012C12909-16)。

任佳倫(1990—)，女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，主要從事野生園林植物資源分類(lèi)與應(yīng)用研究。E-mail：1416001262@qq.com。

劉志高，副教授，主要從事觀賞植物栽培與育種技術(shù)研究。E-mail：1692362952@qq.com。

S687.303.6

A

1002-1302(2017)02-0126-04

任佳倫，趙 爽，劉志高. 9種鐵線(xiàn)蓮屬植物花粉的萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)情況[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(2)：126-129.