不同溫度對(duì)蘋果柱頭發(fā)育和花粉管生長的影響

聶佩顯 王來平 路超 薛曉敏 王金政

摘要 [目的]為蘋果安全生產(chǎn)提供借鑒。[方法]以10年生紅富士為試驗(yàn)材料，采集健壯花枝，去雄，采用人工點(diǎn)授的方法，在人工氣候箱進(jìn)行10、15和20 ℃處理，探討不同溫度對(duì)蘋果柱頭發(fā)育和花粉管生長的影響。[結(jié)果] 花粉的萌發(fā)和花粉管的生長速率受溫度的影響很大，在10 ℃時(shí)花粉管的生長速度明顯受到抑制，花粉在柱頭上萌發(fā)的數(shù)量變少，授粉的成功率也降低，花粉在柱頭上萌發(fā)所需要的時(shí)間延長。而15和20 ℃則沒有顯著性差異。[結(jié)論]花期溫度在10 ℃左右進(jìn)行授粉時(shí)，應(yīng)采取必要的提高授粉受精的輔助措施。

關(guān)鍵詞 蘋果；溫度；柱頭；花粉管

中圖分類號(hào) S661.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）27-0054-02

Effects of Different Temperatures on Stigma Development and Pollen Tube Growth of Apple

NIE Peixian，WANG Laiping， LU Chao et al

（Shandong Institute of Pomology，Taian，Shandong 271000）

Abstract [Objective]To provide references for the safe production of apples.[Method] Using the 10yearold Red Fuji as a test material to collect robust flowering branches and remove stamens，then they were put into the artificial climate chamber at 10，15 and 20 ℃ after artificial pollination. The effects of different temperatures on the development of apple stigma and the growth of pollen tube were studied.[Result] The germination of pollen and the growth rate of pollen tube were greatly affected by temperature.At 10 ℃，the growth rate of pollen tube was obviously inhibited，the number of pollen germinated on the stigma became less，the success rate of pollination decreased，and the time required for pollen to germinate on the stigma was prolonged.And there was no significant difference between 15 and 20 ℃.[Conclusion] The necessary supplementary measures for improving pollination and fertilization should be taken when the pollination temperature was pollinated at about 10 ℃.

Key words Apple；Temperature；Stigma；Pollen tube

基金項(xiàng)目 山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題“蘋果節(jié)本增效省力化栽培技術(shù)研究”；農(nóng)業(yè)部國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（蘋果）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-28）；山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“果園花果精準(zhǔn)調(diào)控與品質(zhì)管理技術(shù)研究（2017CXGC0210）——蘋果花果精準(zhǔn)調(diào)控與品質(zhì)管理技術(shù)研究”。

作者簡(jiǎn)介 聶佩顯（1982—），男，山東濰坊人，助理研究員，碩士，從事果樹栽培生理及果實(shí)品質(zhì)調(diào)控研究。*通訊作者，研究員，從事果樹遺傳育種與設(shè)施栽培研究。

收稿日期 2018-01-13

蘋果是薔薇科蘋果屬植物，生產(chǎn)中絕大多數(shù)蘋果品種有自交不親和現(xiàn)象發(fā)生[1-4]，因此，花期授粉是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。蘋果授粉受精是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，授粉效果的好壞除了受花粉活力、柱頭可授性等自身因素影響外，還受到環(huán)境溫濕度的影響，其中溫度是影響花粉萌發(fā)和花粉管生長的重要因子之一[5-7]。隨著全球氣候變化程度的加劇，蘋果花期常常遇到降溫等不利條件，容易造成授粉受精效果不良等，嚴(yán)重制約了蘋果的生產(chǎn)。因此，研究溫度對(duì)蘋果授粉受精的影響顯得尤為重要。筆者以生產(chǎn)中主栽品種紅富士為試材，以嘎拉花粉為父本進(jìn)行人工授粉，通過人工氣候箱控制溫度研究溫度對(duì)花粉萌發(fā)及花粉在花柱內(nèi)生長發(fā)育的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年4月底在山東省果樹研究所科研基地進(jìn)行。以10年生紅富士為試材，授粉所用花粉為當(dāng)年采集的“嘎拉”花粉?；ǚ鄄杉笾糜诟稍锲鲀?nèi)，放于4 ℃冰箱中儲(chǔ)藏備用。

主要試劑包括FAA溶液：50%乙醇∶冰醋酸∶福爾馬林=89∶6∶5按比例加入混合攪勻。苯胺藍(lán)溶液：稱取1 g水溶性苯胺藍(lán)粉末，溶入配置好的K3PO4溶液中，并定容至1 000 mL，避光保存。

1.2 試驗(yàn)方法

于鈴鐺花期采集外圍生長健壯的枝條，去除小花蕾及已經(jīng)開放的花后帶回實(shí)驗(yàn)室。疏除邊花、去雄進(jìn)行人工點(diǎn)授。授粉完成后放進(jìn)溫度為10、15、20 ℃的人工氣候箱中進(jìn)行溫度處理，于授粉后1、2、4、8、12、24 h取花柱連同子房，迅速放入預(yù)冷的FAA固定液中，固定24 h以上。壓片前，用去離子水沖洗花柱及子房表面的固定液，放入1 mol/L的NaOH 中，60 ℃恒溫條件下軟化80 min，蒸餾水沖洗數(shù)次，用水溶性苯胺藍(lán)染色5 min以上，壓片，使用Nikon Intensilight C-hgfi型熒光顯微鏡紫外光濾波片下觀察并照相。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

花粉萌發(fā)率：授粉后，每個(gè)處理觀察統(tǒng)計(jì)花粉在20個(gè)柱頭上萌發(fā)情況。

花粉管生長速度：以授粉后10 h花粉管的伸長長度與柱頭到子房距離比值的百分比表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對(duì)花粉在柱頭萌發(fā)率的影響

由表1可知，不同溫度條件下，花粉在柱頭上的萌發(fā)趨勢(shì)為：授粉后8 h內(nèi)萌發(fā)率隨時(shí)間的延長而升高，授粉后8～24 h萌發(fā)率基本保持不變。而在15和20 ℃下，授粉1 h內(nèi)花粉就可以在柱頭萌發(fā)，萌發(fā)率分別達(dá)到25%和40%，萌發(fā)率最大值分別為70%和75%；在10 ℃下，花粉在柱頭上萌發(fā)的時(shí)間為4 h，萌發(fā)率為10%，在授粉后12 h出現(xiàn)最大值，為25%。

2.2 不同溫度條件下花粉在柱頭上萌發(fā)及花粉管生長情況

圖1為不同溫度條件下，授粉10 h后花粉在柱頭上的萌發(fā)及花粉管的生長情況。由圖1可知，在10 ℃處理?xiàng)l件下僅能觀察到少量花粉開始萌發(fā)，且花粉管沒有明顯伸長；而在15和20 ℃處理?xiàng)l件下，可以觀察到萌發(fā)花粉的數(shù)量較多，花粉管明顯伸長。

以授粉后10 h花粉管的伸長長度與柱頭到子房距離比值的百分比表示花粉管的生長速度。由圖2可知，不同溫度處理對(duì)花粉管的生長速度影響顯著。在10 ℃處理?xiàng)l件下，花粉管生長速度為0.65 %/h；在15和20 ℃處理?xiàng)l件下，花粉管生長速度分別為2.12%/h和2.16%/h，顯著高于10 ℃處理?xiàng)l件下的花粉管生長速度。

3 結(jié)論與討論

花粉萌發(fā)和花粉管生長是果樹完成授粉受精的重要過程。蘋果屬于異花授粉植物，多數(shù)品種在日平均溫度15 ℃以上時(shí)相繼開花，17～18 ℃是蘋果開花的最適溫度[8]，有花量大、花期集中的特點(diǎn)。由于人工點(diǎn)授用工量大、成本高，目前生產(chǎn)上主要采用蜜蜂或者壁蜂授粉。與蜜蜂相比，壁蜂有始飛溫度低、日工作時(shí)間長、日訪花數(shù)量多，授粉能力強(qiáng)、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[9-12]，因此壁蜂授粉技術(shù)越來越受到我國蘋果主產(chǎn)區(qū)的青睞。王貴平等[9]觀察發(fā)現(xiàn)，壁蜂在10～11 ℃開始出巢飛行，因此該試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的最低處理溫度為10 ℃，增加15和20 ℃ 2個(gè)處理，共3個(gè)處理。

該研究發(fā)現(xiàn)，花粉在柱頭上的萌發(fā)和花粉管的生長速率受溫度的影響很大，在10 ℃時(shí)花粉管的生長速度明顯受到抑制，花粉在柱頭上萌發(fā)的數(shù)量變少，授粉的成功率也降低，花粉在柱頭上萌發(fā)所需要的時(shí)間延長；雖然15 ℃條件下，花

粉管的生長速度和萌發(fā)數(shù)量低于20 ℃，但兩者沒有顯著性差異。造成這種現(xiàn)象的原因很多，可能是由于低溫條件下花粉不能萌發(fā)造成的，這種現(xiàn)象在瓜類作物上有相似表現(xiàn)，如12 ℃時(shí)甜瓜花粉萌發(fā)率間存在極顯著性差異[13]，當(dāng)溫度低于15 ℃時(shí)黃瓜的開花開藥時(shí)間推遲，造成了授粉受精不良等[14]；亦或者是由于低溫造成了柱頭的可授性差造成的，對(duì)梨柱頭可授性的研究表明20、12、8 ℃條件下，溫度越低，柱頭分泌物越少，可授性越弱，可授性持續(xù)時(shí)間越短[15]。

綜上所述，蘋果花期遇到降溫，如果氣溫維持在10 ℃左右，壁蜂是可以授粉的，但是花粉在柱頭上的萌發(fā)數(shù)量和授粉成功率會(huì)降低，因此生產(chǎn)上應(yīng)該采取輔助措施提高授粉受精的成功率；如果氣溫降到10 ℃以下，應(yīng)采用器械授粉，甚至人工點(diǎn)授，最好采用高質(zhì)量的花粉，并加大點(diǎn)授用量，以及配合提高授粉受精的輔助手段如噴施硼、鋅、錳、鉬等[16]。

參考文獻(xiàn)

[1]

李勝，李唯，楊德龍，等.扁桃花粉活力的測(cè)定及其提高坐果率研究[J].果樹學(xué)報(bào)，2004，21（1）：79-81.

[2] DAFNI A，F(xiàn)IRMAGE D.Pollen viability and longevity：Practical，ecological and evolutionary implications[J].Plant systematics & evolution，2000，222（1/2/3/4）：113-132.

[3] PFLUGSHAUPT K，KOLLMANN J，F(xiàn)ISCHER M，et al.Pollen quantity and quality affect fruit abortion in small populations of a rare fleshy-fruited shrub[J].Basic & applied ecology，2002，3（4）：319-327.

[4] 張艷青，李獻(xiàn)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(bào)，2007（3）：41-43，47.

[5] 金英善，曹后男，玄永浩，等.蘋果梨授粉花粉離體萌發(fā)率的影響因子[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2002，24（4）：235-237.

[6] 年玉欣，羅鳳霞，張穎，等.測(cè)定百合花粉生命力的液體培養(yǎng)基研究[J].園藝學(xué)報(bào)，2005，32（5）：922-925.

[7] 徐臣善，徐愛紅.高溫對(duì)蘋果花粉在花柱內(nèi)萌發(fā)和生長的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，2014，50（1）：51-55.

[8] 王秀峰，李憲利.園藝學(xué)各論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[9] 王貴平，查養(yǎng)良，馬明，等.不同蘋果產(chǎn)區(qū)壁蜂授粉生物學(xué)特性及授粉效應(yīng)研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（34）：171-176.

[10] 王鳳鶴，楊甫.中國幾種果樹傳粉壁蜂授粉技術(shù)與開發(fā)[J].昆蟲知識(shí)，2008，45（6）：862-868.

[11] 魏樞閣，王韌.應(yīng)開發(fā)利用國內(nèi)授粉壁蜂資源[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，1992（4）：31-32.

[12] 李茂海，叢斌，李建平，等.壁蜂及其在果樹授粉中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（4）：422-425.

[13] 蘇永全.溫度對(duì)不同類型甜瓜花粉萌發(fā)率的影響[J].長江蔬菜，2012（4）：17-18.

[14] 楊森，李懷智，李光.授粉溫度對(duì)黃瓜網(wǎng)室采種產(chǎn)量的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1998（3）：34-37.

[15] 郭媛，邵有全，郭寶貝，等.梨花粉和柱頭發(fā)育與溫度關(guān)系研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，22（12）：1446-1452.

[16] 姜春源，孟桂風(fēng).錳、鋅、鉬對(duì)蘋果花粉萌發(fā)及坐果的影響[J].煙臺(tái)果樹，1997（1）：16.