薄殼山核桃‘Shaoxing’和‘Pawnee’花粉活力及儲(chǔ)藏特性研究

黃瓊　李瑩　中山圣子　郭松　謝偉東　李在留

摘 ?要：以薄殼山核桃‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉為材料，采用MTT染色法對(duì)其4個(gè)散粉時(shí)期的花粉活力及不同儲(chǔ)藏條件下的花粉活力變化進(jìn)行了研究，篩選出最佳花粉收集時(shí)期和最佳儲(chǔ)藏條件。結(jié)果表明：（1）‘Shaoxing和‘Pawnee不同散粉時(shí)期花粉活力由高到低變化規(guī)律都為：散粉盛期>散粉初期>即將散粉期>散粉末期。（2）‘Shaoxing和‘Pawnee各散粉期的花粉活力隨陰干時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，其中‘Shaoxing盛花期、‘Pawnee散粉初期的花粉在0～4 d的短時(shí)間陰干儲(chǔ)藏下降速率最慢，96 h后分別仍有63.2145.70%和64.31%;（3）低溫、干燥的儲(chǔ)藏條件有利于‘Shaoxing和‘Pawnee花粉活力的保持，2個(gè)品種的花粉在不同儲(chǔ)藏條件下都表現(xiàn)為：?80 ℃密封干燥>?80 ℃密封>4 ℃密封干燥>4 ℃密封>常溫密封干燥>常溫密封，其中2個(gè)品種的花粉在?80 ℃條件儲(chǔ)藏30 d后活力仍保持在60%以上，而常溫條件儲(chǔ)藏30 d后的花粉活力低于20%，儲(chǔ)藏80 d就完全失去活力。

關(guān)鍵詞：薄殼山核桃;花粉活力;散粉時(shí)期;儲(chǔ)藏條件

中圖分類號(hào)：S664.131 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Pollen Vitality and Storage Characteristics of ‘Shaoxing and ‘Pawnee of Juglandaceae

HUANG Qiong， LI Ying， NAKAYAMAakayama Seiko， GUO Song， XIE Weidong*， LI Zailiu*

College of Forestry， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530004， China

Abstract： In order to select the best collection period and storage conditions of the pollen of ‘Shaoxing and ‘Pawnee， the male flowers of two pecans were used as the experimental materials， and the pollen vitality was measured and analyzed by the MTT staining method in different periods of dispersal and storage conditions. The pollen vitality of ‘Shaoxing and ‘Pawnee changed from high to low in different periods in the order： flowering period > early stage of loose powder > upcoming powder period > end stage of loose powder. The vitality of ‘Shaoxing and ‘Pawnee decreased with the prolongation of the drying time in the shade. Among them， the pollen of ‘Shaoxings flowering period and ‘Pawnees powder initial stage had the slowest decline rate in the short time of drying storage from 0 to 4 days， and still had 63.2145.70% and 64.31% respectively after 96 h. Low temperature and dry storage conditions were conducive to the maintenance of the pollen vitality of ‘Shaoxing and ‘Pawnee. Under different storage conditions， the pollen vitality of the two varieties showed as： ?80 ℃ sealed dry > ?80 ℃ sealed >4 ℃ sealed dry > 4 ℃ sealed > normal temperature sealed dry > normal temperature sealed. The pollen vitality remained above 60% after 30 days of storage at ?80 ℃ and was less than 20% after 30 days of storage at room temperature， and was completely lost after 80 days storage.

Keywords： Carya illinoensis; pollen vitality; loose powder period; storage conditions

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.027

薄殼山核桃（Carya illinoensis），又名長(zhǎng)山核桃，屬胡桃科山核桃屬，原產(chǎn)于美國和墨西哥，是世界重要的油料干果樹種[1]。美國迄今已選育并命名的薄殼山核桃品種約1000個(gè)，而我國引種并栽培的優(yōu)良品種不多，僅30個(gè)左右?！甋haoxing和‘Pawnee是其中的2個(gè)栽培品種，分別于1974年、1999年引入云南種植[2-3]，2013年引入廣西種植。目前，國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)‘Mahan[4]、‘Western、‘Shoshoni、‘鐘山25[5]、‘莫愁[6]、‘Pawenn[7]、‘金華[8]等品種花粉活力及花粉的儲(chǔ)藏特性進(jìn)行過研究報(bào)道，而‘Shaoxing和‘Pawnee的研究?jī)H限于物候期、植株生長(zhǎng)量、果實(shí)品質(zhì)、營養(yǎng)成分等方面[9-11]，對(duì)其花粉生活力測(cè)定及儲(chǔ)藏方面的研究尚屬空白。巖溶地區(qū)的石漠化嚴(yán)重影響、制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，直接威脅著人類的生存。廣西是巖溶地貌發(fā)育最典型的地區(qū)，也是石漠化最嚴(yán)重的地區(qū)之一[12]。經(jīng)濟(jì)作物薄殼山核桃在廣西生境惡劣的巖溶山區(qū)生長(zhǎng)良好，成為廣西近年來大力推廣種植的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益完美結(jié)合的樹種。自2001年起，廣西開始從云南引入薄殼山核桃的多個(gè)品種進(jìn)行大規(guī)模種植，種植面積約1.699×105 hm2[13]。各品種目前均已進(jìn)入開花結(jié)實(shí)期，然而，存在結(jié)實(shí)率低、產(chǎn)量低、落花落果嚴(yán)重等現(xiàn)狀，嚴(yán)重制約著石山地區(qū)人民的脫貧致富進(jìn)程。因此，本研究通過MTT染色法[14]，對(duì)‘Shaoxing和‘Pawnee不同散粉期、不同陰干時(shí)間、不同儲(chǔ)藏條件下的花粉活力進(jìn)行比較，旨在探究2個(gè)薄殼山核桃品種花粉壽命、儲(chǔ)藏的適宜條件，以期為授粉樹配置、人工輔助授粉等生產(chǎn)實(shí)踐提供科學(xué)指導(dǎo)，為解決薄殼山核桃的低產(chǎn)問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 ?材料

試驗(yàn)基地位于廣西壯族自治區(qū)河池市環(huán)江縣思恩鎮(zhèn)千畝核桃示范片高產(chǎn)栽培示范點(diǎn)（10856E，2451N，海拔470.3 m），1月平均氣溫10.1 ℃，7月平均氣溫是28 ℃;年平均降雨量為1726 mm。供試材料為2013年引自云南薄殼山核桃‘Shaoxing和‘Pawnee品種嫁接苗，樹齡6 a，2017年開始開花結(jié)實(shí)，現(xiàn)處于生長(zhǎng)結(jié)果期。每個(gè)品種各選取生長(zhǎng)勢(shì)、管理一致的無病蟲害6株植株進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 ?方法

1.2.1 ?不同散粉期花粉的活力檢測(cè) ?上午8：00，選取薄殼山核桃‘Shaoxing‘Pawnee即將散粉期（花藥由綠變黃）、散粉始期（雄花散粉達(dá)25%以下）、散粉盛期（雄花散粉達(dá)75%以上）、散粉末期（雄花脫落達(dá)75%以上）4個(gè)時(shí)期的雄花序，用硫酸紙包好，帶回實(shí)驗(yàn)室將花序平攤在硫酸紙上，采集當(dāng)天取散落在紙上的花粉，用MTT染色法測(cè)定花粉的活力，3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)觀察5個(gè)視野。計(jì)算公式為：花粉活力=每個(gè)視野著色花粉粒數(shù)量/每個(gè)視野總花粉粒數(shù)量 100%

1.2.2 ?不同陰干時(shí)間花粉的活力檢測(cè) ?2個(gè)薄殼山核桃品種各選擇6株植株，在雄花不同散粉期分別選擇植株東南西北4個(gè)方向各1個(gè)雄花序，每品種共24個(gè)雄花序，平鋪在硫酸紙上，置陰涼的室內(nèi)，每隔0、24、72、96 h采集散落在紙面上的花粉，測(cè)定花粉活力。

1.2.3 ?不同儲(chǔ)藏條件花粉的活力檢測(cè) ?在2個(gè)薄殼山核桃品種雄花的盛花期，用100目篩子過目后隨機(jī)分為6份，總共12份，將其裝入硫酸紙袋中。冷凍保存運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室后，設(shè)置6種處理方法：常溫密封、常溫密封干燥（把裝有花粉的硫酸紙袋放入裝有色硅膠的瓶?jī)?nèi)密封保存，其它干燥處理同）、4 ℃密封、4 ℃密封干燥、?80 ℃密封、?80 ℃密封干燥。每隔0、2、4、6、8、10、12、20、30、50、80、120、200 d檢測(cè)上述6個(gè)處理的花粉活力。

1.2.43 ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Office Excel 2010和SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同散粉期花粉生活力的比較

由圖1知，‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉活力在散粉期內(nèi)隨散粉時(shí)間呈先上升后下降的趨勢(shì)?！甋haoxing花粉散粉期持續(xù)時(shí)間為13 d，各個(gè)時(shí)期之間差異顯著（P<0.05）;花粉活力最高值在散粉盛期，達(dá)到了96.90%，花期持續(xù)時(shí)間7 d;散粉初期花粉活力次高，為94.71%，花期持續(xù)時(shí)間2 d;散粉末期花粉活力最差，僅有80.64%，花期持續(xù)時(shí)間3 d。‘Pawnee散粉期總持續(xù)時(shí)間為14 d，散粉初期和散粉盛期的花粉活力差異不顯著（P>0.05），這2個(gè)時(shí)期是整個(gè)花粉散粉期最高的，為91.53%和92.43%，花期持續(xù)時(shí)間分別為2 d和7 d;即將散粉期和散粉末期的花粉活力二者之間存在顯著性差異（P<0.05），分別為84.58%和79.58%，花期持續(xù)時(shí)間分別為2 d和3 d;‘Pawnee花粉活力最高出現(xiàn)在盛花期，達(dá)92.43%，花粉活力最低的是散粉末期，為79.58%。2個(gè)品種的花粉活力隨時(shí)間的變化表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律：散粉盛期>散粉初期>即將散粉期>散粉末期。雖然散粉盛期是這兩個(gè)品種收集花粉的最佳時(shí)期，但考慮到其他3個(gè)時(shí)期的花粉活力均在75%以上，所以在這2個(gè)品種的柱頭可授期內(nèi)收集4個(gè)散粉時(shí)期中任一時(shí)期的花粉進(jìn)行授粉都可以達(dá)到很好的效果。

2.2 ?不同陰干時(shí)間對(duì)花粉生活力的影響

由表1、表2得出，‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉與散粉時(shí)期、陰干時(shí)間及二者互作對(duì)花粉

活力的影響均達(dá)極顯著水平（P<0.01），且‘Pawnee各散粉期的花粉活力下降速率都比‘Shaoxing慢。其中，‘Shaoxing的花粉在陰干過程中，4個(gè)時(shí)期花粉的活力都隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì);盛花期陰干0 h花粉活力最高，為96.90%;且盛花期花粉活力隨陰干時(shí)間的延長(zhǎng)下降最慢，相比其他3個(gè)時(shí)期的花粉更耐儲(chǔ)藏，陰干儲(chǔ)藏96 h之后花粉活力仍高達(dá)45.70%?！甈awnee散粉盛期、散粉末期的花粉活力隨陰干時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，而即將散粉期、散粉初期的花粉活力變化規(guī)律則是先上升后下降;在整個(gè)陰干過程中，花粉活力最高值出現(xiàn)在散粉初期24 h，高達(dá)95.74%;陰干96 h后，散粉初期的花粉活力最高，為64.31%。因此，如果在實(shí)踐生產(chǎn)過程中遇到花期不遇、陰雨等因素導(dǎo)致不能對(duì)這2個(gè)薄殼山核桃品種的花粉進(jìn)行現(xiàn)采現(xiàn)用，則可采用陰干儲(chǔ)藏的方式對(duì)花粉進(jìn)行短期儲(chǔ)藏。

2.3 ?不同儲(chǔ)藏條件對(duì)花粉生活力的影響

圖2、圖3、圖4、表3顯示，儲(chǔ)藏條件、儲(chǔ)藏時(shí)間都對(duì)‘Shaoxing和‘Pawnee花粉活力影響極顯著（P<0.01），儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)花粉活力的影響比儲(chǔ)藏條件大。在不同儲(chǔ)藏條件下，‘Shaoxing和‘Pawnee6種處理的花粉活力都隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化呈下降趨勢(shì);且在相同的儲(chǔ)藏時(shí)間下，儲(chǔ)藏溫度越低花粉活力下降速率越慢。干燥處理的花粉活力與未經(jīng)干燥處理的花粉活力之間差異不顯著（P>0.05），但干燥處理的花粉活力比未經(jīng)干燥處理的花粉活力略高。常溫密封條件下花粉的活力隨儲(chǔ)藏時(shí)間下降最快，80 d時(shí)‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉都完全喪失了活力（圖5）;4 ℃和?80 ℃條件下花粉活力隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)下降速率較為平緩，其中?80 ℃條件下花粉活力下降速率最慢，200 d后2個(gè)品種的花粉活力仍保持在20%以上。‘Shaoxing和‘Pawnee在不同儲(chǔ)藏條件下的花粉活力隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化規(guī)律都表現(xiàn)為：?80 ℃密封干燥>?80 ℃密封>4 ℃密封干燥>4 ℃密封>常溫密封干燥>常溫密封。?80 ℃條件下2個(gè)品種儲(chǔ)藏的花粉30 d后花粉活力仍有60%以上，所以這種條件下儲(chǔ)藏的花粉可為這2個(gè)薄殼山核桃品種應(yīng)對(duì)不良?xì)夂蚧驗(yàn)橥碛谶@2個(gè)品種開花的薄殼山核桃提供授粉來源。

3 ?討論

薄殼山核桃屬于雌雄異花植物，在實(shí)踐種植過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)授粉樹缺乏、自然授粉不良和花期不遇等現(xiàn)象[15-16]?；ǚ凵盍κ怯绊懗跏甲屎彤a(chǎn)量的重要因素，所以“適時(shí)采集花粉，進(jìn)行人工輔助授粉”是提高坐果率和果實(shí)品質(zhì)的重要措施[17]。相比TTC和I2-KI染色法染色后無法區(qū)分花粉顏色，而離體培養(yǎng)法耗時(shí)長(zhǎng)且測(cè)定的花粉萌發(fā)率較低，而MTT染色法更易于辨識(shí)花粉活力，其測(cè)定的花粉活力也接近原位萌發(fā)法[18]。所以本研究參考李雪[5]等對(duì)花期物候期觀察確定薄殼山核桃‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉成熟期，利用MTT染色法對(duì)‘Shaoxing和‘Pawnee花粉在不同散粉期、不同陰干時(shí)間、不同儲(chǔ)藏條件下的活力進(jìn)行檢測(cè)。研究結(jié)果表明：2個(gè)薄殼山核桃品種在不同散粉期的花粉活力差異顯著，4個(gè)散粉期中，花粉活力最高的是盛花期。

李川等[19]對(duì)薄殼山核桃無性系5號(hào)、27號(hào)、35號(hào)散粉盛期的花粉陰干儲(chǔ)藏24、48、72 h后檢測(cè)它們的花粉活力得出：24 h>48 h>72 h;張偉梅等[4]對(duì)薄殼山核桃‘Mahan4個(gè)時(shí)期的花粉陰干儲(chǔ)藏0、24、48、72 h后，表明0 h收集的花粉活力最高，且即將散粉期花粉耐儲(chǔ)藏性最優(yōu)。本研究中‘Shaoxing花粉4個(gè)散粉期陰干儲(chǔ)藏96 h后表明0 h時(shí)花粉活力最高，且4個(gè)散粉期的花粉活力都隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，這與其他薄殼山核桃品種的試驗(yàn)結(jié)果一致?！甈awnee即散粉盛期、散粉末期陰干儲(chǔ)藏試驗(yàn)結(jié)果與‘Shaoxing相一致;不同的是‘Pawnee即將散粉期、散粉初期的花粉活力在陰干24 h后達(dá)最高，可能原因是這2個(gè)時(shí)期的花粉剛采摘回來時(shí)還未完全發(fā)育成熟，需陰干24 h后才逐漸發(fā)育成熟。

低溫、干燥條件會(huì)對(duì)花粉的活力產(chǎn)生明顯的影響，比如減緩其代謝活動(dòng)、降低酶活性和呼吸作用等，從而使花粉活力下降的速率變慢[20]。范婷婷等[21]把翠竹的花粉放在常溫不干燥、常溫干燥、4 ℃不干燥、4 ℃干燥4個(gè)儲(chǔ)藏條件下，發(fā)現(xiàn)在4 ℃條件下比常溫下萌發(fā)率要高，且干燥處理后的花藥比未經(jīng)干燥處理的花藥的萌發(fā)率低。Yuan等[22]把蝴蝶蘭花粉放在室溫、4 ℃、?80 ℃下儲(chǔ)藏得出：花粉在室溫下只能保存28 d，而在4 ℃和?80 ℃條件下則可以分別保存280 d和672 d。不同儲(chǔ)藏條件對(duì)薄殼山核桃花粉活力影響顯著，且溫度與花粉儲(chǔ)藏壽命呈負(fù)相關(guān)[23]。李雪等[5]對(duì)‘Mahan、‘Western、‘Shoshoni、‘鐘山25這4個(gè)品種的薄殼山核桃放在不同溫度條件下儲(chǔ)藏，得出儲(chǔ)藏溫度對(duì)花粉活力的保持有顯著影響，利于花粉活力保持的儲(chǔ)藏溫度依次為：?20 ℃>4 ℃>25 ℃。李紫薇等[24]對(duì)不同馬蹄蓮花粉進(jìn)行不同溫度的儲(chǔ)藏得出：在相同的貯藏條件下，不同馬蹄蓮花粉活力的變化明顯不同;同種花粉在不同貯藏條件下的活力差異顯著。這與本研究結(jié)果一致，‘Shaoxing在相同的儲(chǔ)藏條件和儲(chǔ)藏時(shí)間下花粉活力隨時(shí)間下降速率都比‘Pawnee快，說明不同薄殼山核桃品種間花粉活力下降速率不同;不同的儲(chǔ)藏條件下，同一品種花粉活力隨時(shí)間變化下降速率也不同，薄殼山核桃‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉在不同儲(chǔ)藏條件下變化規(guī)律都為：?80 ℃密封干燥>?80 ℃密封>?4 ℃密封干燥>?4 ℃密封>?常溫密封干燥>?常溫密封。

在對(duì)薄殼山核桃‘Shaoxing和‘Pawnee的花粉活力及其儲(chǔ)藏特性進(jìn)行研究之后，得出以下結(jié)論：雖然‘Shaoxing和‘Pawnee花粉的采集時(shí)間對(duì)花粉活力有一定影響，但4個(gè)散粉期的花粉活力都高達(dá)75%以上，所以在這2個(gè)薄殼山核桃品種散粉期內(nèi)都可以對(duì)花粉進(jìn)行現(xiàn)采現(xiàn)用?！甋haoxing和‘Pawnee雄花4個(gè)散粉期陰干儲(chǔ)藏96 h后的花粉活力仍保持在25%以上，在實(shí)踐生產(chǎn)過程中如果氣候、技術(shù)等條件允許，采用這種方式儲(chǔ)藏花粉是最經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的?！甋haoxing和‘Pawnee的花粉在4 ℃條件和?80 ℃條件儲(chǔ)藏30 d后花粉活力分別還有35%和60%以上，所以在應(yīng)對(duì)當(dāng)年不利氣候條件時(shí)這2個(gè)品種可在4 ℃或?80 ℃條件下對(duì)花粉進(jìn)行儲(chǔ)藏;?80 ℃條件下儲(chǔ)藏200 d后花粉活力最高，但也只有20%左右，因此對(duì)這2個(gè)薄殼山核桃品種花粉進(jìn)行長(zhǎng)期有效的儲(chǔ)藏方式還有待進(jìn)一步的研究。本研究為今后薄殼山核桃花粉的收集、儲(chǔ)藏提供依據(jù)，同時(shí)也為探究薄殼山核桃開花結(jié)實(shí)率低以及進(jìn)行雜交育種等研究提供了理論基礎(chǔ)支撐。

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責(zé)任編輯：崔麗虹