大丁草屬2種植物花粉萌發(fā)與貯藏特性研究

劉春雪 李葉芳 關(guān)文靈

摘要：以野生大丁草、鉤苞大丁草花粉為材料，采用離體培養(yǎng)法，研究大丁草屬2種植物花粉萌發(fā)的最適條件以及適合花粉保存的貯藏方法。結(jié)果表明，大丁草和鉤苞大丁草花粉萌發(fā)最適宜的培養(yǎng)基相同，均為部分ME3+600 g/L PEG200，最高萌發(fā)率分別為47.11%和44.40%。2種植物花粉萌發(fā)最適合的溫度差別較大，最適合大丁草花粉萌發(fā)的溫度為30 ℃，萌發(fā)率為51.09%;而最適合鉤苞大丁草花粉萌發(fā)的溫度為25 ℃，萌發(fā)率為51.90%。2種植物花粉自然條件下的離體壽命均較短，僅可維持48 h。4 ℃低溫干燥貯藏有利于延長(zhǎng)2種植物花粉的壽命，貯藏15 d后萌發(fā)率均高于10%，而室溫貯藏、-20 ℃冷凍貯藏15 d后萌發(fā)率均低于10%。

關(guān)鍵詞：大丁草屬;花粉萌發(fā)力;適宜條件;離體壽命;貯藏方式

中圖分類(lèi)號(hào)： Q945.34? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）11-0173-04

收稿日期：2018-02-03

基金項(xiàng)目：云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)花卉苗木產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：2017KJTX0010）。

作者簡(jiǎn)介：劉春雪（1992—），女，河北秦皇島人，碩士研究生，主要從事園林植物資源利用與創(chuàng)新研究。E-mail：306143396@qq.com。

通信作者：關(guān)文靈，博士，教授，主要從事園林植物種質(zhì)資源及植物造景研究。E-mail：158066692@qq.com。? 大丁草屬（Gerbera）植物是菊科（Compositae）帚菊木族中的一屬，全世界有近80種，主要分布于非洲，次為亞洲東部及東南部。我國(guó)有20種，除個(gè)別種遍及于南北各地外，絕大部分集中于西南地區(qū)，云南有16種，占全國(guó)種類(lèi)的80%[1]。

該屬最常見(jiàn)的植物非洲菊（Gerbera jamesonii）觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，是一種應(yīng)用廣泛的切花材料[2]。本屬其他植物在國(guó)內(nèi)多作民間用藥[3]，如大丁草（Gerbera anandria）可用于清熱利濕、解毒消腫、止咳、止血[4];鉤苞大丁草（Gerbera delavayi）可清熱利濕、消積殺蟲(chóng)，也可作為我國(guó)西南少數(shù)民族人民編織火草服飾的原料[5-6]。

大丁草和鉤苞大丁草為大丁草屬的2個(gè)野生種。經(jīng)過(guò)野外調(diào)查以及田間觀察，2個(gè)種對(duì)白粉病抗性較強(qiáng)。將大丁草、鉤苞大丁草與非洲菊進(jìn)行種間遠(yuǎn)緣雜交，有望培育出抗病性較強(qiáng)的非洲菊新品種。因此需要充分了解大丁草、鉤苞大丁草花粉生活力和貯藏特性。目前，對(duì)大丁草、鉤苞大丁草的研究主要集中于化學(xué)成分及藥理活性[3-4，7]、環(huán)境脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響[8-10]、組織培養(yǎng)及快繁技術(shù)[11-12]、遺傳多樣性[5-6，13]、基因測(cè)序分析[14-15]等，花粉萌發(fā)方面的研究未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以野生大丁草、鉤苞大丁草為材料，采用液體培養(yǎng)基萌發(fā)法來(lái)篩選適合大丁草花粉萌發(fā)的培養(yǎng)基和培養(yǎng)溫度，并探討不同貯藏條件對(duì)大丁草、鉤苞大丁草花粉生活力的影響，旨在為其遠(yuǎn)緣雜交提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

于2015年11月從云南省祿豐縣采集生長(zhǎng)健壯的野生大丁草、鉤苞大丁草種苗，并栽于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林苗圃大棚內(nèi)。栽植株行距為16 cm×16 cm，栽后進(jìn)行常規(guī)田間管理。大丁草于2016年9月開(kāi)始陸續(xù)開(kāi)花，鉤苞大丁草于2016年12月開(kāi)始陸續(xù)開(kāi)花。于晴天08：00—09：00采集盛花期花粉。

1.2 試驗(yàn)時(shí)間及地點(diǎn)

試驗(yàn)于2016年9月至2017年1月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

采用離體萌發(fā)法[16]，花粉萌發(fā)培養(yǎng)基參考趙宏波等的方法[17]，以部分ME3培養(yǎng)基（MgSO4·7H2O 370 mg/L、KNO3 950 mg/L、CaCl2·2H2O 880 mg/L、H3BO3 50 mg/L）為基礎(chǔ)，將液體培養(yǎng)基滴于凹面載玻片，把花粉散播于培養(yǎng)基，放于裝有濕濾紙的培養(yǎng)皿中，根據(jù)試驗(yàn)需要培養(yǎng)。花粉離體萌發(fā)率統(tǒng)計(jì)以花粉管長(zhǎng)于花粉直徑為標(biāo)準(zhǔn)，每次每個(gè)處理分別取3個(gè)固定大小的視野統(tǒng)計(jì)，單次統(tǒng)計(jì)的花粉數(shù)不少于50個(gè)，重復(fù)3次[2]。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 不同濃度的PEG200對(duì)花粉萌發(fā)的影響 采集新鮮的大丁草、鉤苞大丁草花粉，分別撒播在添加了不同濃度的PEG200的部分ME3培養(yǎng)基上（表1），置于25 ℃的智能光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。24 h后在生物顯微鏡下觀察每種培養(yǎng)基上花粉萌發(fā)的情況。根據(jù)結(jié)果篩選出最適于花粉萌發(fā)的PEG200濃度。

1.4.2 花粉萌發(fā)最適溫度篩選 采集新鮮大丁草、鉤苞大丁草花粉，使用“1.4.1”節(jié)所得的最適培養(yǎng)基，在不同溫度的智能光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后觀察不同溫度對(duì)花粉萌發(fā)的影響，設(shè)置處理溫度為15、20、25、30、35、40 ℃。統(tǒng)計(jì)并計(jì)算萌發(fā)率，根據(jù)結(jié)果篩選出最適合花粉萌發(fā)的溫度。

1.4.3 貯藏方法對(duì)花粉壽命的影響 采集新鮮大丁草、鉤苞大丁草花粉，不經(jīng)過(guò)任何處理放于室溫下，分別于0、1、2、4、6、12、24、30、48 h后測(cè)定花粉活力，培養(yǎng)24 h后觀察花粉萌發(fā)情況。使用“1.4.1”節(jié)所得的最適培養(yǎng)基，“1.4.2”節(jié)所得的最適溫度。記錄并統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率（萌發(fā)率=萌發(fā)的花粉數(shù)/總的花粉數(shù)×100%）。

測(cè)定出室溫條件下花粉的壽命。同時(shí)測(cè)定貯藏方法對(duì)花粉壽命的影響。采集新鮮大丁草、鉤苞大丁草花粉，首先放置于裝有硅膠干燥劑的干燥器內(nèi)干燥24 h，然后分三部分貯藏：（1）室溫貯藏。將干燥后的花粉用封口膜封口，放入密閉、裝有硅膠干燥劑的自封袋中，將自封袋封口，置于室溫環(huán)境貯藏。（2）4 ℃冷藏貯藏。將干燥后的花粉用封口膜封口，放入密閉、裝有硅膠干燥劑的自封袋中，將自封袋封口，置于4 ℃冰箱內(nèi)冷藏貯藏。（3）-20 ℃冷凍貯藏。將干燥后的花粉用封口膜密封封口，放入密閉、裝有干硅膠燥劑的自封袋中，將自封袋封口，置于-20 ℃冰箱內(nèi)冷凍貯藏。分別在5、10、15 d 后測(cè)定不同貯藏方式下的花粉萌發(fā)力。使用“1.4.1”節(jié)所得的最適培養(yǎng)基，“1.4.2”節(jié)所得最適溫度，記錄并統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率，并根據(jù)結(jié)果得出花粉最適貯藏溫度。

在父本、母本花期不遇時(shí)，需對(duì)花粉進(jìn)行妥善貯藏。在室溫條件下，大丁草屬2種植物的花粉活力均下降最快，15 d后2種植物的花粉萌發(fā)率均低于10%。對(duì)地被菊[24]、小菊花[31]等菊科植物花粉的貯藏研究也表明，室溫條件不利于花粉活力的保持和壽命的延長(zhǎng)。原因可能是室溫環(huán)境下酶活性強(qiáng)，花粉的呼吸作用等生理代謝活動(dòng)活躍，使活力下降迅速。有研究表明，低溫可降低花粉呼吸作用及其他生理功能，有利于花粉較長(zhǎng)時(shí)期保存活力[32]。尾葉紫薇花粉在干燥6～8 h后，在4 ℃條件下貯藏25 d后仍然保持較高的萌發(fā)率和較長(zhǎng)的花粉管[33];菠蘿蜜花粉在干燥3 h后，在4 ℃的環(huán)境條件下生命力可延長(zhǎng)20 d[34]。本研究顯示，大丁草屬2種植物的花粉在4 ℃低溫干燥貯藏條件下的活力變化趨勢(shì)與其他植物一致，可有效延長(zhǎng)花粉壽命，在貯藏15 d后2種植物的花粉活力均高于10%。-20 ℃低溫冷凍條件與室溫條件相比，2種植物的花粉活力也維持在較高水平，但與4 ℃儲(chǔ)藏相比沒(méi)有顯著優(yōu)勢(shì)。因此大丁草屬2種植物花粉最好的貯藏方法是 4 ℃ 低溫干燥冷藏，但貯藏時(shí)間不宜超過(guò)15 d。

影響花粉壽命的因子還有許多，如花粉含水量、干燥時(shí)間、貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度以及超低溫等[35-36]，它們對(duì)大丁草屬2種植物花粉生活力的影響以及更好的貯藏方法還有待于進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì).中國(guó)植物志[M]. 北京：科學(xué)出版社，1996：73.

[2]孫 強(qiáng)，蘆建國(guó)，沈永寶，等. 非洲菊花粉和柱頭生物學(xué)習(xí)性初步研究[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2008，26（1）：78-80，90.

[3]肖 瑛，丁 怡. 大丁草屬植物的化學(xué)成分和藥理活性研究[J]. 天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，2002，14（6）：51-57.

[4]He F，Wang M，Gao M H，et al. Chemical composition and biological activities of Gerbera anandria[J]. Molecules，2014，19（4）：4046-4057.

[5]徐曉丹. 鉤苞大丁草的纖維特性及遺傳多樣性研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[6]歐成川. 鉤苞大丁草的葉片形態(tài)多樣性研究及優(yōu)異纖維種質(zhì)發(fā)掘[D]. 昆明：昆明理工大學(xué)，2016.

[7]谷黎紅，李 銑，陳英杰，等. 大丁草中抗菌活性成分的研究：人腸道微生物對(duì)大丁甙及其類(lèi)似物的代謝產(chǎn)物[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào)，1988（7）：511-515.

[8]姜云天，李玉梅，顧地周，等. Na2CO3脅迫對(duì)野生大丁草種子萌發(fā)的影響[J]. 種子，2014，33（6）：86-88.

[9]姜云天，沈紅梅，顧地周，等. NaCl脅迫對(duì)長(zhǎng)白山區(qū)野生大丁草種子萌發(fā)的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)村科技，2014（17）：59-59，60.

[10]姜云天，顧地周，周 繇，等. 鹽脅迫對(duì)野生大丁草種子萌發(fā)的影響[J]. 中國(guó)園藝文摘，2014（8）：25-27.

[11]凌 杰，寧淑香. 大丁草愈傷組織及試管苗培養(yǎng)的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：2671-2673.

[12]黃玉玲，朱躍珍，李永平，等. 火草組培快繁技術(shù)研究[J]. 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2016，41（4）：72-74，79.

[13]歐成川，鄭 偉，王談笑，等. 鉤苞大丁草的葉片形態(tài)多樣性研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（2）：194-197.

[14]陳 菁，鄭 偉，王談笑，等. 鉤苞大丁草高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及差異表達(dá)分析[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2017，37（3）：470-477.

[15]王談笑，鄭 偉，陳 菁，等. 基于ITS序列分析鉤苞大丁草九個(gè)居群的親緣關(guān)系[J]. 廣西植物，2017，37（3）：329-334.

[16]胡適宜. 植物學(xué)實(shí)驗(yàn)方法（一）：花粉生活力的測(cè)定[J]. 植物學(xué)通報(bào)，1993，10（2）：60-62.

[17]趙宏波，陳發(fā)棣，房偉民. 栽培小菊和幾種菊屬植物花粉離體萌發(fā)研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28（2）：22-27.

[18]Zhang H Q，Croes A F. A new medium for pollen germination in vitro[J]. Plant Biology，1982，31（1/2）：113-119.

[19]Subbaiah C C. A polyethylene glycol based medium for in vitro germination of cashew pollen[J]. Canadian Journal of Botany，1984，62（12）：2473-2475.

[20]Roberts I N，Stead A D，Ockendon D J，et al. Pollen stigma interactions in Brassica oleracea[J]. Theoretical and Applied Genetics，1980，58（6）：241-246.

[21]宋紅霞，吳旭艷，武 喆，等. PEG對(duì)胡蘿卜花粉離體萌發(fā)的影響[J]. 長(zhǎng)江蔬菜，2011（6）：22-24.

[22]何 琪，何 芳，劉 鵬，等. PEG-4000、蔗糖及pH值對(duì)七子花花粉萌發(fā)的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，45（2）：214-216.

[23]Jamesl B，Beyoungh K. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth[J]. American Journal of Botany，1963，50（9）：859-865.

[24]呂晉慧，趙 耀，任 意，等. 地被菊花粉生活力測(cè)定及影響因素研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（4）：189-193.

[25]葉利民. PEG和鈣對(duì)梔子花粉萌發(fā)的影響[J]. 種子，2012，31（7）：35-36，39.

[26]趙劍穎，張華麗，張西西，等. 萬(wàn)壽菊花粉活力及柱頭可授性研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（19）：159-163.

[27]劉林德，張洪軍，祝 寧. 刺五加花粉活力和柱頭可授性的研究[J]. 植物研究，2001，21（3）：375-380.

[28]姬慧娟，尹林克，嚴(yán) 成，等. 多枝檉柳的開(kāi)花動(dòng)態(tài)及花粉活力和柱頭可授性研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，37（5）：114-118.

[29]胡適宜. 被子植物胚胎學(xué)[M]. 北京：人民教育出版社，1982：51-58.

[30]孫 強(qiáng). 非洲菊雜交育種技術(shù)及優(yōu)良品系選育初步研究[D]. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2007.

[31]王 濤，祝朋芳，董玉芝. 小菊花粉生活力及貯藏力的研究[J]. 遼寧林業(yè)科技，2010（1）：8-11.

[32]尹佳蕾，趙惠恩. 花粉生活力影響因素及花粉貯藏概述[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（4）：110-113，193.

[33]王曉玉，徐 婉，胡 杏，等. 尾葉紫薇開(kāi)花及花粉萌發(fā)研究[J]. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，29（6）：966-970.

[34]余 慶，李映志，汪永保，等. 菠蘿蜜花粉萌發(fā)及貯藏特性研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（8）：60-64.

[35]楊 紅，顧 妍，張朝陽(yáng)，等. 不同輻射及溫度處理對(duì)西瓜花粉生活力的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（2）：111-113.

[36]張 婷，趙 林，張 梅，等. 不同蘋(píng)果品種花粉的生物學(xué)特性[J].