棗花粉育性研究進(jìn)展

吳 碩，智福軍，賈彥麗

棗是中國特有果樹資源，栽培歷史悠久，品種類型繁多。棗果營養(yǎng)豐富，食療價值高，是上等的滋補(bǔ)食品，伴隨著人們對營養(yǎng)食品的需求，發(fā)展前景十分廣闊［1］。然而目前棗樹新品種的選育卻面臨困難。棗樹自然狀態(tài)下落花落果嚴(yán)重，多數(shù)品種種仁敗育，含種仁率低，因此選育工作絕大部分還只停留在自然選優(yōu)和實(shí)生選種階段，僅有少量通過物理化學(xué)誘變育種。種質(zhì)創(chuàng)新滯后，嚴(yán)重阻礙了雜交育種的進(jìn)程。而且現(xiàn)有的優(yōu)良品種尚無兼具高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲等特性［2］。因此通過雜交育種，選育兼具各優(yōu)良特性于一身的品種勢在必行。棗花粉生殖性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到棗的雜交效果，棗花粉量和活力更是影響雜交成敗的關(guān)鍵因子。

1 棗單藥花粉數(shù)量

花粉數(shù)量是衡量花粉育性的基本指標(biāo)。粗略測定花粉數(shù)量的方法為測定每蕾花粉數(shù)量，取萼片展平期的花朵，將新鮮花粉抖落在放有1滴蒸餾水的載玻片上，于顯微鏡下統(tǒng)計(jì)每花蕾花粉的數(shù)量，重復(fù)3次［3］。此測定方法較為粗獷，測定數(shù)據(jù)普遍偏低，可能與花粉成熟度及花粉抖落程度有關(guān)。而較為常用的花粉測定方法為測定單藥花粉數(shù)量，即取一定數(shù)量的花粉，在容器中充分散粉，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01的六偏磷酸鈉或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01的纖維素酶處理制成懸液，然后用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，6次重復(fù)，計(jì)算單藥花粉數(shù)量。

在已發(fā)表的文獻(xiàn)中有63份棗品種的單藥花粉量經(jīng)過了測定，其中有單一花粉量的品種有56份。其中花粉量最多的為媽媽棗，約8 750粒/花藥;最少的為早脆王，222粒/花藥(表1)。其中花粉量大于5 000粒/花藥的僅有4份;4 000～5 000粒/花藥的2份;3 000～4 000粒/花藥的7份;2 000～3 000粒/花藥的7份;1 000～2 000粒/花藥的8份;小于1 000粒/花藥的28份品種。半數(shù)品種的花粉量集中在1 000粒/花藥以下。表明棗花粉量整體偏低，育性較差，花粉數(shù)量是限制棗授粉及育種的因素之一。

不同人員測定花粉數(shù)量的方法各不相同。劉玲［5］、吳碩［6］和李百云［10］均采用血球計(jì)數(shù)法，取花藥加入六偏磷酸鈉溶液震蕩后鏡檢;劉平［8］是取萼片平展期花粉抖落在1滴蒸餾水中鏡檢;胡瓊［9］則是把花粉烘干后后加入纖維素酶溶液中。其中劉平的測定方法可能會因花粉抖落不完全而造成測定值偏低。同時由于各測定方法所用溶液不同，也會造成同一品種花粉數(shù)量測定結(jié)果不同。如大白鈴棗、無核小棗、辣椒棗等品種，花粉數(shù)量差異較小，品種花粉量可以判定在幾份測定數(shù)據(jù)之間。而靈武長棗和雞蛋棗等品種，花粉數(shù)量差異極大，其中靈武長棗差異在一倍以上，雞蛋棗差異近4倍，需再次測定得到可靠的數(shù)據(jù)(表2)。

表1 56份棗品種單藥花粉量

表2 有多個花粉數(shù)量的棗品種

2 棗花粉活力測定

花粉的活力是衡量花粉育性的重要指標(biāo)。活力強(qiáng)、萌發(fā)力高的花粉，在雜交授粉后得到可育種仁的可能性更高，進(jìn)而更可能得到雜交后代。相反，活力低、萌發(fā)力差的花粉，雜交授粉無法得到可育的種仁，則只是浪費(fèi)時間。所以研究花粉活力是雜交育種的前提，提高雜交效率。

2.1 花粉活力測定方法

花粉活力與發(fā)育階段有關(guān)。劉平等［8］研究發(fā)現(xiàn)，花藥開裂時間在蕾黃或蕾裂期;從蕾裂到瓣平期的花粉發(fā)芽率極顯著的高于蕾黃期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期。梁春麗等［11］發(fā)現(xiàn)，臨猗梨棗、蘋果棗、晉棗和辣椒棗的花粉發(fā)芽率，僅臨猗梨棗在初開期花粉發(fā)芽率最高，剩余3份品種均在蕾黃期花粉發(fā)芽率最高。但張俊娥［12］對9份棗品種初花期和盛花期的花粉萌發(fā)率進(jìn)行了比較，表明無顯著差異，認(rèn)為花粉的選取可不受初花期和盛花期的影響。雖然張俊娥研究表明初花期和盛花期無顯著差異，但在實(shí)際應(yīng)用中，為保證花粉萌發(fā)率，最好選取蕾黃到蕾裂期花粉測定花粉活力。

測定花粉活力常用染色法和花粉離體培養(yǎng)發(fā)。其中染色法包括氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法［13，14］、碘-碘化鉀(I2-KI) 染色法［15］、亞甲基藍(lán)染色法［16］、FCR 染色法［17］和醋酸洋紅染色法［18］。測定方法均為取少量花粉，加染色劑，在一定溫度下培養(yǎng)，然后在顯微鏡下觀察花粉被染色狀況，判斷花粉的活力狀況。染色判斷花粉活力的方法簡單易操作，但結(jié)果的判斷存在一定誤差。胡春等［19］對比了4種染色方法，發(fā)現(xiàn)TTC法測定結(jié)果較I2-KI染色法、無機(jī)酸測定和蔗糖萌發(fā)法高，可能與花粉中含有能被染色劑染色的物質(zhì)，導(dǎo)致了無活力的花粉被染色，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)偏差。同時還發(fā)現(xiàn)I2-KI染色法測定數(shù)據(jù)偏低，可能與不能準(zhǔn)確的辨別顏色的深淺有關(guān)。郭蓓等［16］對比TTC染色法和離體培養(yǎng)法，發(fā)現(xiàn)TTC法染色困難，染色后穩(wěn)定性較差，易退色，結(jié)果不理想，而且有活力和無活力的染色界限不分明，測定值偏高，而離體培養(yǎng)法測定數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。孫愛芹等［2］對比I2-KI和離體培養(yǎng)法，采用I2-KI法測定棗花粉生活力的數(shù)值較離體培養(yǎng)法高，可能與失去育性的花粉中仍保留有淀粉有關(guān)，離體培養(yǎng)法較I2-KI染色法更真實(shí)可靠。由于染色法測定數(shù)據(jù)可信度較差，因此現(xiàn)在常用蔗糖離體培養(yǎng)法測定花粉萌發(fā)率。

2.2 影響花粉活力的因素

蔗糖離體培養(yǎng)為取少量花粉，在蔗糖、硼酸和瓊脂的培養(yǎng)基上，離體培養(yǎng)，在顯微鏡下觀察花粉萌發(fā)，當(dāng)花粉管長度超過花粉直徑，即視為萌發(fā)，計(jì)算萌發(fā)比率。培養(yǎng)基中蔗糖和硼酸濃度對花粉萌發(fā)率影響較大，林敏娟等［4］和唐寧浩等［20］研究認(rèn)為，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15的蔗糖溶液較適宜花粉萌發(fā)，萌發(fā)率最高。蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，糖源提供養(yǎng)分不充足;過高會抑制花粉萌發(fā)。陳文濤等［21］研究發(fā)現(xiàn)，適宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硼酸對棗花粉萌發(fā)率和花粉管生長具有顯著的促進(jìn)作用。林敏娟等［4］也發(fā)現(xiàn)硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～0.000 2，對花粉萌發(fā)和花粉管伸長影響顯著，不同品種間略有差異，一般常用的硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.000 1。同時還發(fā)現(xiàn)，瓊脂可使花粉管短粗彎曲，對棗花粉萌發(fā)的影響較蔗糖和硼酸?。?2］。瓊脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01時，有利于棗花粉萌發(fā)和花粉管伸長，過高有一定的抑制作用。因此常用的培養(yǎng)基中蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15，硼酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.000 1和瓊脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01。

除培養(yǎng)基中蔗糖、瓊脂和硼酸的配比外，不同的培養(yǎng)條件也對花粉萌發(fā)率影響極大。張俊娥［12］研究發(fā)現(xiàn)，棗品種花粉萌發(fā)及花粉管伸長生長的最適溫度為26℃±1℃，低溫延緩花粉萌發(fā)，而高溫則抑制花粉萌發(fā)。當(dāng)溫度達(dá)到35℃時，花粉幾乎不萌發(fā)。高溫或低溫脅迫均產(chǎn)生不育或低育花粉。此外適宜的濕度對花粉育性影響也很大。梁春麗［11］發(fā)現(xiàn)烘箱烘干與日光燈照射干燥后的花粉萌發(fā)率顯著高于在常溫放置下的花粉，表明適宜的濕度會促進(jìn)花粉萌發(fā)。這是由于環(huán)境干燥時，花粉失水不利于萌發(fā);濕度太大，花粉過分吸水破裂也會降低萌發(fā)率。此外光照也會影響花粉萌發(fā)。吳碩等［22］研究發(fā)現(xiàn)，在花粉離體培養(yǎng)時，棗花粉萌發(fā)率隨著光照時間的延長而下降，表明光照對花粉萌發(fā)有一定的抑制作用。張俊娥［12］也發(fā)現(xiàn)，光照會抑制花粉萌發(fā)。因此花粉離體培養(yǎng)時應(yīng)選擇25℃下暗培養(yǎng)，同時保持花粉適度的干燥，培養(yǎng)條件不能過于濕潤。

2.3 棗品種花粉活力比較

截止目前，已有約91份品種的棗花粉經(jīng)離體培養(yǎng)測定得到花粉萌發(fā)率。其中66份品種得到單一的萌發(fā)率數(shù)據(jù)(表3);由表可知，棗花粉萌發(fā)率最高的品種是紅顏，高達(dá)75.1%。萌發(fā)率在50%以上的僅有紅顏和靈武長棗。萌發(fā)率在40% ～50%的有7份，占品種總數(shù)的10.6%;30% ～40%的1份，占品種總數(shù)的1.5%;20% ～30%的10份，占品種總數(shù)的15.2%;10% ～20%的12份，占品種總數(shù)的18.2%;有超過一半的(34份)品種的花粉萌發(fā)率小于10%，占品種總數(shù)的51.5%;萌發(fā)率為0的有5種，分別為蜂蜜罐，南方優(yōu)系2，星光，袁隨鈴棗和早脆王。數(shù)據(jù)表明，萌發(fā)率大于50%的僅占品種總數(shù)的1.32%，過半品種萌發(fā)率小于10%，顯示棗樹花粉萌發(fā)率普遍較低，這也是制約棗樹雜交育種的原因之一。

同時還發(fā)現(xiàn)，25份品種的花粉萌發(fā)率有多份測定結(jié)果(表4)。其中23份品種在不同文獻(xiàn)記載中花粉萌發(fā)率差異極大，均在1倍以上。其中辣椒棗花粉萌發(fā)率差異最大，在文獻(xiàn)中有5份不同數(shù)據(jù)，最高值為68.32%，最低值為0.79%，相差近百倍。這些品種數(shù)據(jù)的差異，可能是由于測定方法不同，如孫愛芹［2］和林敏娟［4］均采用了I2-KI法測定，與別人采用的離體培養(yǎng)法測定結(jié)果差異較大。還可能由于測定時不同實(shí)驗(yàn)人員所用瓊脂濃度、硼酸濃度和培養(yǎng)溫度的不同。因此在實(shí)際栽培利用時，需在當(dāng)?shù)卦灾矖l件下自行測定。

表3 66份品種棗花粉萌發(fā)率

表4 25份差異極大的棗品種的花粉萌發(fā)率

2.4 儲存過程中棗花粉活力變化

棗花期不遇，給雜交工作帶來困難。為解決此難題，需要對花粉進(jìn)行短期或長期儲存。現(xiàn)有的真空干燥、冰凍干燥及液態(tài)氮等低溫或超低溫長期儲存花粉在其他樹種中技術(shù)較為成熟，而針對棗花粉儲存的研究較少。

于立杰等［24］研究發(fā)現(xiàn)，－70℃和－20℃干燥貯藏極顯著地好于4℃和室溫干燥貯藏。孫愛芹等［2］發(fā)現(xiàn)，常溫條件下貯存，萌發(fā)率很低;在常溫干燥條件下，花粉發(fā)芽率前期保持較高水平，可以短期保存;低溫干燥條件下，花粉的發(fā)芽率沒有明顯下降。劉平等［25］觀測到花粉貯藏后發(fā)芽率表現(xiàn)為下降—上升—下降的大體趨勢。張俊娥［12］對比了常溫和低溫，干燥和不干燥條件下花粉萌發(fā)情況，發(fā)現(xiàn)低溫、干燥效果最好，自然條件下效果最差。并發(fā)現(xiàn)濕度是影響貯藏的關(guān)鍵因素。研究表明，干燥可減緩花粉活力下降速度，低溫干燥狀態(tài)較適宜棗花粉短期保存;而超低溫干燥更適合長期花粉保存。

同時孫愛琴的研究發(fā)現(xiàn)梨棗在冷凍干燥條件、常溫干燥條件下萌發(fā)率均出現(xiàn)一定時期的低谷和反彈現(xiàn)象，即存在短期逼迫休眠現(xiàn)象［12］。張俊娥［12］也發(fā)現(xiàn)低溫有“冷刺激”現(xiàn)象發(fā)生。吳碩等［22］也發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)牡蜏馗稍锾幚碛兄谔岣呋ǚ鄣拿劝l(fā)率。

3 同品種花粉數(shù)量和活力匯總

匯總文獻(xiàn)中同品種的單藥花粉量和萌發(fā)率數(shù)據(jù)，可見37份資源的單藥花粉量和萌發(fā)率無相關(guān)性，單藥花粉量大的品種萌發(fā)率并不高，不適合做雜交父本，如媽媽棗、淶水鈴棗和南方優(yōu)系2等;同樣單藥花粉量較低但萌發(fā)率較高的糖棗、葫蘆棗、紅顏和脆棗等也不適合做父本，易造成人力物力的浪費(fèi);花粉量適中且萌發(fā)率較高的，如金絲4號、抗病優(yōu)系(99-1)和金昌1號較適合做雜交父本(圖1)。

4 存在問題探討及分析

截止目前，有關(guān)于棗花粉育性的研究仍較少，僅有常見的百余份品種的花粉特性有數(shù)據(jù)報(bào)道。相較于中國現(xiàn)有的944份棗品種(優(yōu)系)［26］，許多品種的花粉育性研究仍是空白，這極大的阻礙了棗樹雜交育種的進(jìn)程。同時研究發(fā)現(xiàn)，可能由于環(huán)境、地域、栽植和年份等條件影響，許多品種的花粉萌發(fā)率測定結(jié)果差異極大，想要完全借鑒他人的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行雜交并不可靠，需針對各自的品種進(jìn)行進(jìn)一步的測定，修正數(shù)據(jù)。因此，為選育優(yōu)良品種，提高雜交育種效率，需針對現(xiàn)有的優(yōu)良棗樹品種，連續(xù)多次測定花期花粉量和萌發(fā)率，彌補(bǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)的缺失，找到適宜的雜交育種的授粉品種。此外，還應(yīng)針對棗花粉形態(tài)，授粉后花粉管萌發(fā)與敗育，胚珠發(fā)育等進(jìn)行研究，完善雜交育種整份發(fā)育過程，為更好地開展雜交育種提供更多理論基礎(chǔ)。

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