溫度對(duì)三種常見(jiàn)木本花卉植物花粉萌發(fā)的影響

武延生 胡潤(rùn)青 郭 麗 牛偉濤 武麗娜 王僧虎

（邢臺(tái)學(xué)院化學(xué)工程與生物技術(shù)學(xué)院 河北 邢臺(tái) 054001）

溫度對(duì)三種常見(jiàn)木本花卉植物花粉萌發(fā)的影響

武延生 胡潤(rùn)青 郭 麗 牛偉濤 武麗娜 王僧虎

（邢臺(tái)學(xué)院化學(xué)工程與生物技術(shù)學(xué)院 河北 邢臺(tái) 054001）

本試驗(yàn)以3種常見(jiàn)木本花卉植物花粉為試材，探究了溫度對(duì)花粉萌發(fā)的影響。將花粉均勻分散涂 抹 在 含 0.1 mM CaCl2、 Ca(NO3)2、 KCl、 MgCl2、H3BO3和18%蔗糖、0.5%瓊脂粉的培養(yǎng)基上，分別在20℃、28℃、35℃和42℃條件下培養(yǎng)1 h。結(jié)果表明，在28℃時(shí)，3種花粉的萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)隨溫度變化的趨勢(shì)近于一致，隨溫度升高花粉萌發(fā)率相應(yīng)提高，直到達(dá)到最適溫度后再隨溫度的升高而降低。

溫度；花粉萌發(fā)；花粉管生長(zhǎng)；碧桃；紫藤；紫葉李

花粉萌發(fā)能力受到溫度的巨大影響，溫度幾乎對(duì)所有研究材料的花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)均有影響，不同植物的花粉萌發(fā)率和花粉管生長(zhǎng)所需的適宜溫度存在差異。有越來(lái)越多的證據(jù)顯示，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，地球氣候處于升溫狀態(tài)。氣候變暖已經(jīng)對(duì)多種作物的產(chǎn)量造成了明顯影響。據(jù)報(bào)道，一百余年來(lái)，地表平均溫度較上世紀(jì)約升高了1℃，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了明顯的負(fù)面影響。本文以溫度變化影響花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)機(jī)制為切入點(diǎn)，深入探究溫度升高對(duì)生態(tài)和農(nóng)作物生產(chǎn)影響的機(jī)制，以便對(duì)日益升溫的氣候做出科學(xué)應(yīng)對(duì)。在本研究中，以常見(jiàn)觀賞植物碧桃(Amygdalus persicavar.persica)、紫藤(Wisteria sinensis)、紫葉李(Prunus Cerasifera)的花粉為試材，對(duì)溫度影響花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的現(xiàn)象進(jìn)行了探究。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 材料。

本試驗(yàn)所采用的材料為新鮮的紫藤、碧桃及紫葉李的花粉，采摘自邢臺(tái)學(xué)院校園。

1.2 花粉萌發(fā)方法。

添加1 mmol/LCaCl2、Ca(NO3)2、KCl、MgCl2、H3BO3和 18%蔗糖配制培養(yǎng)基，用Tris/Mes調(diào)整pH值為7.0，最后添加0.5%瓊脂粉，加熱使其完全溶解。所用試劑均為分析純。在培養(yǎng)基冷卻凝固之前，用移液器取1 ml的培養(yǎng)液置于潔凈的載玻片上，放置至冷卻，備用。取新鮮當(dāng)天綻放的花朵，用尖嘴鑷夾取雄蕊，輕蘸培養(yǎng)基表面使花粉粒均勻分散在培養(yǎng)基表面，以便于花粉的計(jì)數(shù)和花粉管的測(cè)量。將載玻片置于暗黑密閉的萌發(fā)盒中，濕度達(dá)100%，避免花粉粒被水浸沒(méi)。將萌發(fā)盒置于預(yù)熱的恒溫水浴鍋中，保溫1 h，萌發(fā)溫度分別設(shè)定為20℃、28℃、35℃、42℃。

1.3 數(shù)據(jù)獲取與統(tǒng)計(jì)。

花粉萌發(fā)1 h后，取出載玻片，擦拭載玻片底部水漬后，置于顯微鏡下觀察。選擇萌發(fā)均勻、花粉粒數(shù)為100～150的視野進(jìn)行計(jì)數(shù)和測(cè)量，重復(fù)3～5次。在花粉管長(zhǎng)度測(cè)量中，以該種植物的花粉管直徑為1個(gè)長(zhǎng)度單位。將萌發(fā)率和花粉管長(zhǎng)度數(shù)據(jù)分別在Microsoft Excel 2007和Microcal Origin 6.0中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和繪圖。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

碧桃、紫藤和紫葉李這3種植物的花粉萌發(fā)率受到溫度的明顯影響(如圖1所示)，在28℃條件下萌發(fā)率達(dá)到最高，分別為57.9±1.27%、68.1±2.10%和45.9±1.28%。在20℃條件下，3種植物的花粉萌發(fā)率均顯著降低；而在35℃和42℃條件下，對(duì)花粉萌發(fā)產(chǎn)生了嚴(yán)重抑制作用，在42℃時(shí)，3種植物花粉萌發(fā)率分別為3.3±1.34%、0和2.2±1.02%。試驗(yàn)結(jié)果表明，在28℃條件下，花粉萌發(fā)效果最好；20℃為室溫，可能由于溫度較低，不利于花粉細(xì)胞內(nèi)代謝酶的活化；35℃和42℃為熱激研究的常用溫度條件，可能對(duì)花粉細(xì)胞內(nèi)的代謝酶造成了一定程度的失活。在所研究的大部分植物材料中，花粉萌發(fā)的適宜溫度多為25℃～28℃，如風(fēng)信子、含笑、仙客來(lái)、甜柿、杏、核桃、杜鵑花、黃連木、唐菖蒲、番茄、小麥、一品紅等；但也有極少數(shù)被研究植物花粉的萌發(fā)溫度較低，如蠟梅的萌發(fā)適宜溫度為15℃，萌發(fā)溫度較高的也很少，如夏枯草。

不同植物花粉萌發(fā)溫度的差異可能與這些植物的起源、生境和習(xí)性有密切關(guān)系，如夏枯草傳粉季節(jié)正值盛夏，而蠟梅的花期則在11月至次年3月，此時(shí)氣溫較低。在本研究的植物材料中，其生長(zhǎng)地域均較為廣泛，但碧桃花期較長(zhǎng)，為3～4月，這一段時(shí)間溫度變化較大，但均以溫度偏低為主，所以，碧桃花粉適應(yīng)低溫能力較強(qiáng)，對(duì)高溫的耐受能力較低，但在各個(gè)溫度條件下均有較高的萌發(fā)率；紫藤花期較短，為4月中旬～5月上旬，由此造成適宜紫藤花粉萌發(fā)的區(qū)間較為窄小，但適合萌發(fā)的溫度偏高，表現(xiàn)在圖上為一個(gè)尖峰(圖1)；紫葉李原產(chǎn)于新疆，花期為4月，此時(shí)氣溫以涼爽為主，故其耐受高溫能力較弱。

從橫向比較來(lái)看，紫葉李花粉的生活力低于碧桃和紫藤花粉的生活力，在4個(gè)不同溫度條件下，紫葉李花粉的萌發(fā)率均低于碧桃和紫藤花粉的萌發(fā)率，這可能與花粉的遺傳因素和采取的生殖策略有關(guān)。從本研究來(lái)看，紫葉李在盛花期的開花量明顯大于碧桃的開花量，這可以看做是對(duì)紫葉李萌發(fā)率低的一種補(bǔ)償。

由于不同植物花粉粒的直徑存在差異，不同植物花粉在完成雙受精時(shí)從柱頭到胚珠的距離也存在差異，所以橫向比較3種植物花粉管的長(zhǎng)度是沒(méi)有意義的。3種植物花粉管生長(zhǎng)依賴于外界溫度變化，其生長(zhǎng)變化趨勢(shì)與萌發(fā)率基本一致，但在單位時(shí)間內(nèi)，花粉管長(zhǎng)度變化不甚明顯。在28℃時(shí)，花粉管長(zhǎng)度達(dá)到最長(zhǎng)，紫藤和紫葉李的花粉管長(zhǎng)度分別為7.5±0.23和5.0 ±0.22個(gè)花粉單位，但碧桃花粉管生長(zhǎng)長(zhǎng)度在不同溫度下差異不明顯；在明顯的熱激溫度(42℃)下，3種植物花粉管生長(zhǎng)均受到明顯抑制(圖1、圖2)。

圖2 3種植物花粉在不同溫度條件下的萌發(fā)情況 (10X)項(xiàng)目：邢臺(tái)市科技計(jì)劃項(xiàng)目 (2016ZC203)

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