不同營養(yǎng)元素及配比對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

唐 靜，袁德義，范曉明，楊斐翔，陳文濤

(中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室，湖南 長沙 410004)

我國錐栗(Castanea henryi Rehd.et Wils.)資源豐富［1］，其果實富含淀粉、糖、脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸，以及抗壞血酸、胡蘿卜素，口感較板栗更佳，深受大眾喜愛［2－3］。錐栗產(chǎn)業(yè)普遍存在的坐果率低，空苞率高從而導(dǎo)致低產(chǎn)已成為限制其發(fā)展的瓶頸，因此如何提高錐栗產(chǎn)量已成為當(dāng)務(wù)之急。研究表明，授粉受精不良是導(dǎo)致錐栗空苞的重要原因之一。目前，生產(chǎn)上花期通過使用調(diào)節(jié)物質(zhì)提高花粉活力促進授粉受精在板栗［4－5］、柿［6］、阿月渾子［7－8］、油茶［9］、香榧［10］等植物上取得了明顯的效果，而關(guān)于調(diào)節(jié)物質(zhì)對錐栗花粉萌發(fā)率影響的研究鮮有報道，且研究不夠系統(tǒng)［11］。本實驗研究了7種礦質(zhì)營養(yǎng)元素及不同配比對錐栗花粉萌發(fā)率的影響，旨在為人工輔助授粉，提高坐果率及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

材料選自于郴州市汝城縣南方錐栗林基地，樹體均為8年生嫁接苗，參照鄭誠樂等［11］的方法，于盛花期收集鐵榛花藥，置于100 W燈泡下烘烤，使溫度控制在30～35℃，待散粉后貯于廣口瓶內(nèi)。

1.2 實驗設(shè)計與方法

運用瓊脂培養(yǎng)基萌發(fā)法，以基本培養(yǎng)基(10%蔗糖+1%的瓊脂)為對照，在此基礎(chǔ)上分別添加不同濃度的營養(yǎng)元素，觀察各單因素對花粉萌發(fā)率的影響，NaH2PO4、K2SO4、CO(NH2)2的質(zhì)量濃度設(shè)置都為0.01，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00 g/L，而 H3BO3、MgSO4、CaCl2、ZnSO4的質(zhì)量濃度都分別為 0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.40 g/L。根據(jù)單因素實驗結(jié)果確定促進花粉萌發(fā)的元素，然后采用正交試驗設(shè)計L9(33)(表1)研究3種元素配比的作用效果。

將花粉散播于不同處理的培養(yǎng)基上，置于30℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)30 h后用Olympus顯微鏡觀察，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)觀察5個視野，每個視野花粉粒數(shù)不小于40粒，花粉萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)以花粉管超過花粉粒直徑為準(zhǔn)，花粉萌發(fā)率=(花粉萌發(fā)數(shù)/花粉總數(shù))×100%［13］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

表1 正交設(shè)計L9(33)Tab.1 Orthogonal test of L9(33)

2 結(jié)果與分析

2.1 大量元素對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

3種大量元素對錐栗花粉萌發(fā)的促進作用效果不同(圖1)。K2SO4在設(shè)置濃度內(nèi)均能提高花粉萌發(fā)，而NaH2PO4和CO(NH2)2則在適宜的濃度下促進花粉萌發(fā)。K2SO4的促進作用最為明顯，當(dāng)K2SO4濃度在0.00～0.01 g/L時，花粉萌發(fā)率升高;當(dāng)濃度為0.10 g/L時，萌發(fā)率達到最高為53.58%，比 CK 高40.04%;當(dāng)K2SO4濃度為0.10～1.00 g/L時，錐栗花粉萌發(fā)率逐漸降低，但仍表現(xiàn)為促進作用。NaH2PO4對錐栗花粉的作用效果基本與K2SO4相似，濃度在0～0.10 g/L時，錐栗花粉萌發(fā)率逐漸升高，并在0.10 g/L達到最大值26.17%，而當(dāng)NaH2PO4濃度在0.10～1.00 g/L1時，錐栗花粉萌發(fā)率逐漸降低，且在1.00 g/L表現(xiàn)為抑制作用。低濃度的CO(NH2)2對錐栗花粉的作用效果為抑制作用，而當(dāng)其濃度從0.5 g/L增加至1.00 g/L，萌發(fā)率顯著增加大最大值(33.75%)，比 CK 高20.27%。

圖1 大量元素對錐栗花粉萌發(fā)率的影響Fig.1 Effects of macro elements in different concentrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.2 中量元素對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

由圖2可知，Ca、Mg對錐花粉萌發(fā)的作用效果不同。適宜濃度的CaCl2能促進錐栗花粉萌發(fā)，當(dāng)CaCl2濃度在0～0.05 g/L時，錐栗花粉萌發(fā)率整體呈現(xiàn)上升趨勢，并在0.05 g/L達到最大(36.59%)，比CK高23.11%;隨著CaCl2濃度的繼續(xù)增大，錐栗花粉萌發(fā)率顯著下降，且當(dāng)CaCl2濃度增加至0.20 g/L時，錐栗花粉幾乎不萌發(fā)，這表明高濃度的Ca抑制花粉萌發(fā)。MgSO4對錐栗花粉萌發(fā)表現(xiàn)為抑制作用，并且抑制作用隨濃度的升高而增強。

圖2 中量元素對錐栗花粉萌發(fā)率的影響Fig.2 Effects of medium elements in different concengtrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.3 微量元素對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

微量元素對錐栗花粉萌發(fā)的作用效果不同(圖3)。培養(yǎng)基中添加適宜濃度(0－0.05 g/L)的H3BO3對錐栗花粉萌發(fā)具有顯著的促進作用，當(dāng)濃度為0.05 g/L時，萌發(fā)率最高(41.67%)，為CK的3.1倍;當(dāng)H3BO3濃度高于0.05 g/L時，花粉萌發(fā)率呈下降趨勢;當(dāng)H3BO3濃度達到0.40 g/L時則呈現(xiàn)為抑制作用。ZnSO4對錐栗花粉萌發(fā)的影響整體呈現(xiàn)出抑制的趨勢，且抑制作用隨濃度增大而增強，僅當(dāng)濃度為0.01 g/L時，萌發(fā)率高于CK，方差分析表明，此濃度下萌發(fā)率與CK差異不顯著(P=0.789＞0.05);當(dāng)ZnSO4濃度增至0.40 g/L時，所有花粉均不能萌發(fā)。

圖3 微量元素對鐵榛花粉萌發(fā)率的影響Fig.3 Effects of trace elements in different concentrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.4 不同營養(yǎng)元素配比對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

根據(jù)單因素處理，選取對鐵榛花粉促進作用較為明顯的元素K(K2SO4)、Ca(CaCl2)、B(H3BO3)進行正交配比試驗(如表2)。

由表2可知，9個處理下的花粉萌發(fā)率均顯著高于CK，其中以2號處理最高，為68.42%，比CK提高了54.94%。方差分析表明，3種元素能顯著提高花粉萌發(fā)率，K2SO4濃度為0.10 g/L時，花粉萌發(fā)率均值最大，為57.11%，但與0.05 g/L 和0.20 g/L 下的萌發(fā)率差異都不顯著(P=0.079＞0.05);CaCl2的濃度在0.05 g/L花粉萌發(fā)率均值最大(56.36%)，且與0.02 g/L和0.10 g/L下的萌發(fā)率不存在顯著差異(P=0.092＞0.05);H3BO3為0.05 g/L 時，花粉萌發(fā)率均值最大為61.85%，與0.02 g/L 下的萌發(fā)率不存在顯著差異，但與0.10 g/L 下的萌發(fā)率差異顯著(P=0.013 ＜0.05)。由此分析，K2SO4、CaCl2、H3BO3的最適濃度分別為0.05 ～0.20 g/L、0.02 ～0.10 g/L、0.02 ～0.05 g/L。

表2 不同營養(yǎng)元素配比對錐栗花粉萌發(fā)率的影響Tab.2 The effects of nutrient element proportion on pollen germination percentage of Castanea henryi

3 結(jié)論與討論

花期噴施各類調(diào)節(jié)物質(zhì)，促進花粉萌發(fā)，花粉管生長，加速受精是引導(dǎo)果樹、農(nóng)作物豐產(chǎn)的一項重要措施。有關(guān)營養(yǎng)元素對果樹花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響曾有過一些報道，陳在新等［5］在研究板栗花粉生活力的試驗中發(fā)現(xiàn)2.0 g/L的H3BO3濃度最有利于花粉粒的萌發(fā);龔榜初等［6］對柿花粉活力研究中認為0.005～0.05 g/L的硼砂促進花粉萌發(fā);張艷青等［7］研究阿月渾子花粉萌發(fā)特性時發(fā)現(xiàn)0.1 g/L的H3BO3能促進花粉管生長;袁德義等［9］在油茶花粉萌發(fā)試驗中發(fā)現(xiàn)0.10 g/L的H3BO3、0.05 g/L的MgCl2都能顯著促進花粉萌發(fā)，KCl、CaCl2和ZnSO4抑制花粉萌發(fā);而本研究中K2SO4、CaCl2、H3BO3在濃度分別為0.05 ～0.20 g/L、0.02 ～0.10 g/L、0.02 ～0.05 g/L 有較為明顯的促進作用，但 MgSO4和 ZnSO4都抑制花粉萌發(fā)。綜上所述，同一營養(yǎng)元素對不同樹種花粉萌發(fā)的作用效果或是促進不同樹種花粉萌發(fā)的最適濃度范圍不同，因此，在生產(chǎn)應(yīng)用中，切不可盲目借鑒其他植物已有的經(jīng)驗，本試驗篩選的促進錐栗花粉萌發(fā)的元素及其濃度能為生產(chǎn)提供參考。目前，除Ca和B 2種營養(yǎng)元素在花粉萌發(fā)及花粉管生長中的作用機制比較清楚外［12－15］，其他元素的作用機理還有待進一步研究。

［1］胡哲森，時忠杰，李榮生，等.閩北錐栗種質(zhì)資源的開發(fā)利用［J］.國土與自然資源研究，2002(2):3－74.

［2］鄭誠樂，吳少華，余文琴，等.錐栗果實營養(yǎng)成分分析與品質(zhì)的模糊評判［J］.福建林學(xué)院學(xué)報，2003，23(4):293－296.

［3］郭文碩.錐栗對栗疫病的抗性與氨基酸的關(guān)系［J］.林業(yè)科學(xué)，2002，38(1):160－163.

［4］夏仁學(xué)，彭抒昂，陳桂林，等.板栗花粉發(fā)芽的影響因子及發(fā)芽動態(tài)的研究［J］.武漢植物學(xué)研究，1989，7(4):351－354.

［5］陳在新，劉會寧.我國板栗化學(xué)調(diào)節(jié)研究進展［J］.林業(yè)科學(xué)，2000，36(6):104 －107.

［6］龔榜初，洪月明，吳士元，等.柿花粉生活力及雌花可授期［J］.經(jīng)濟林研究，2000，18(1):26－28.

［7］張艷青，李獻明，周如久，等.阿月渾子花粉萌發(fā)及貯藏特性研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，30(3):41－43，47.

［8］何敬房，樊桂敏，蘇淑釵，等.阿月渾子花粉萌發(fā)力及授粉研究［J］.果樹學(xué)報，2010，27(5)):807－811.

［9］袁德義，王瑞，袁軍，等.不同營養(yǎng)元素及配比對油茶花粉萌發(fā)率的影響［J］.福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2010，39(5):471－474.

［10］呂愛華，杜國堅，倪新伙，等.環(huán)境條件和植物生長調(diào)節(jié)劑對香框花粉萌發(fā)的影響［J］.浙江林業(yè)科技，2001，21(3):12－15.

［11］鄭誠樂，俞曉曲，王曉飛，等.錐栗花粉生活力的研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，26(2):200－202.

［12］周建濤，姜雪婷，王春雷，等.梨花柱S－RNase對花粉管內(nèi)CaM分布的影響［J］.西北植物學(xué)報，2008，28(6):1134－1138.

［13］楊弘遠.鈣在有花植物受精過程中的作用［J］.植物學(xué)報，1999，41(10):1027－1035.

［14］BrewbakerJ，Kwack B.The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth［J］.American Journal of Botany，1963，50:859 －865.

［15］Wang Q L，Lu L D，Wu X Q，et al.Boron influences pollen germination and pollen tube growth in Piceameyeri［J］.Tree Physiology，2003，23:345 －351.