不同培養(yǎng)條件及礦質(zhì)元素對蜂糖李花粉活力的影響

李婷婷 高倩 李悅 陳紅

摘要：為研究蜂糖李（Prunus salicina Fengtang plum）的花粉活力，以青脆李（Prunus americana）花粉作為對照，采用離體萌發(fā)法研究不同培養(yǎng)溫度、pH和氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)對蜂糖李的花粉萌發(fā)率和花粉管伸長的影響。結(jié)果表明：當(dāng)溫度為25 ℃時，最有利于蜂糖李花粉萌發(fā)，萌發(fā)率為25.30%，花粉管長度為569.84 μm，溫度為20 ℃時，花粉活力與其變化相似，青脆李花粉活力變化與其無顯著性差異;pH為5.0時最有利于蜂糖李花粉萌發(fā)，萌發(fā)率和花粉管長度分別為44.54%和723.94 μm;而青脆李最適pH為5.5，花粉萌發(fā)率和花粉管長度分別為43.89%和623.25 μm;氮、磷、鉀、鈣和鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)對蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管生長作用不同，其中20 mg/L的CH4N2O對蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管生長效果最好，其萌發(fā)率為70.03%，花粉管長度為1717.89 μm，蜂糖李花粉的活力變化趨勢與對照青脆李相似，無顯著差異。

關(guān)鍵詞：花粉活力;溫度;pH值;礦質(zhì)元素

中圖分類號：S662.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2022）02-0071-005

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2022.02.011

蜂糖李（Prunus salicina Fengtang plum）是貴州省優(yōu)良地方品種，果實品質(zhì)上乘，市場上供不應(yīng)求。但蜂糖李花期較早，易受早春低溫的影響，再加上其自花坐果率低，嚴(yán)重影響蜂糖李產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[1-2]。其坐果率低的內(nèi)在原因尚未查明，其中花粉活力是影響坐果的重要因素[3-4]，花粉活力除與內(nèi)在因素有關(guān)外，還受外界因素的影響，因此需選擇有利于花粉萌發(fā)和花粉管生長的培養(yǎng)條件，不僅可提高授粉受精的成功率，同時也可以為生產(chǎn)方面提供理論參考[5-6]。目前對蜂糖李的研究主要集中在果實品質(zhì)、栽培等方面[7-10]，而蜂糖李的花粉活力方面，主要是本課題組前期對培養(yǎng)基、生長調(diào)節(jié)劑、貯藏方式、外源物質(zhì)等進(jìn)行了探討[4-5]，但是關(guān)于溫度、pH值以及礦質(zhì)養(yǎng)分等對蜂糖李花粉活力影響的研究還未見報道。基于此，本研究分析了溫度、培養(yǎng)基pH、氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)對蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管長度的影響，篩選出最佳的花粉離體萌發(fā)的培養(yǎng)條件及最適宜的礦質(zhì)養(yǎng)分，為花期調(diào)控等研究奠定基礎(chǔ)，最大程度提高蜂糖李的坐果率。

1材料與方法

1.1試驗材料

材料來自貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗基地，收集蕾期時花朵，帶回實驗室采集花粉，放置25 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行散粉，待花粉散出后用孔徑100 μm的標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩過篩，分裝于干燥容器內(nèi)備用，每個處理3次重復(fù)。

1.2試驗方法

1.2.1最適溫度的篩選

花粉萌發(fā)的基本培養(yǎng)基為15 g/L蔗糖+0.1 g/L硼酸+10 g/L瓊脂，以青脆李（Prunus americana）花粉為對照，放置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，分別設(shè)置6個溫度梯度（5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃）進(jìn)行試驗，光照強(qiáng)度為12 000 lx，以篩選蜂糖李花粉萌發(fā)的最佳溫度。

1.2.2最適宜pH值的篩選

以篩選出的溫度梯度作為最適宜花粉萌發(fā)的溫度，以青脆李花粉為對照，設(shè)置6個pH值梯度（4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0）進(jìn)行試驗，篩選出蜂糖李花粉最適宜的pH，以NaOH或HCl調(diào)節(jié)pH值。

1.2.3礦質(zhì)元素的篩選

將篩選出的溫度及pH作為花粉萌發(fā)的適宜條件，觀察CH4N2O（0、20、40、60 mg/L）、K2HPO4·3H2O（0、5、10、20 mg/L）、KNO3（0、5、10、20 mg/L）、CaCl2（0、10、20、40 mg/L）、MgCl2（0、20、40、80 mg/L）這五種礦質(zhì)元素對花粉活力的影響，分別設(shè)置3個梯度和不添加任何礦質(zhì)元素為對照，以篩選出適宜花粉萌發(fā)的最佳礦質(zhì)元素及其濃度。

1.3花粉培養(yǎng)方法

采用離體萌發(fā)法測定花粉的萌發(fā)率[11]。

花粉萌發(fā)率（%）=（花粉萌發(fā)粒數(shù)/花粉?？倲?shù)）×100%。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用IBM SPSS STATISTIC 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2結(jié)果與分析

2.1溫度對花粉萌發(fā)的影響

由表1可知，蜂糖李花粉活力變化趨勢與青脆李相似，5～25 ℃間花粉萌發(fā)率和花粉管長度隨溫度升高而逐漸增大，溫度達(dá)30 ℃時花粉活力下降，說明高溫不利于花粉萌發(fā)及花粉管伸長;在5 ℃低溫條件下花粉也能萌發(fā)，但花粉管長度較短，低溫條件下也具有一定的活力，說明花粉具有一定抗寒性。溫度在25 ℃時，蜂糖李萌發(fā)率為25.30%，花粉管長度為569.84 μm，溫度為20 ℃時，萌發(fā)率為30.54%，與25 ℃花粉萌發(fā)率無顯著性差異，花粉管長度為411.25 μm，綜合分析，蜂糖李花粉萌發(fā)最佳溫度為25 ℃。20 ℃和25 ℃均為青脆李花粉萌發(fā)的適宜溫度，萌發(fā)率和花粉管長度均無顯著性差異。

2.2pH值對花粉萌發(fā)的影響

由表2可以看出，在不同pH條件下，蜂糖李和青脆李的花粉活力存在一定差異。pH為5.0時，蜂糖李萌發(fā)率最高為44.54%，且花粉管最長為723.94 μm ;萌發(fā)率在不同pH處理間無顯著差異。而青脆李在pH為5.5時花粉萌發(fā)率最高為4389%，且花粉管最長為623.25 μm，不同pH處理間花粉管長度不存在顯著差異。說明蜂糖李花粉在20 ℃、25 ℃，pH為5.0的條件下，活力表現(xiàn)最佳，為最適宜的培養(yǎng)條件。

2.3礦質(zhì)元素對花粉萌發(fā)的影響

由表3可見，CH4N2O濃度為20～60 mg/L時，能顯著促進(jìn)蜂糖李和青脆李花粉的萌發(fā)。在CH4N2O濃度為60 mg/L時蜂糖李花粉萌發(fā)率最高達(dá)7709%，

且與濃度為20、40 mg/L時的萌發(fā)率無明顯不同;CH4N2O濃度為20 mg/L時青脆李花粉萌發(fā)率最高為59.76%。CH4N2O濃度為20 mg/L時蜂糖李和青脆李的花粉管最長，分別達(dá)1717.89 μm，94795 μm;分別比對照提高了90.15%，12.86%。

K2HPO4·3H2O濃度為5～20 mg/L范圍內(nèi)，能顯著促進(jìn)蜂糖李花粉萌發(fā)，但不同濃度處理對蜂糖李和青脆李花粉管伸長均無顯著影響，并且對青脆李的花粉萌發(fā)也無顯著促進(jìn)作用。

KNO3濃度為5～20 mg/L時，能極顯著促進(jìn)蜂糖李花粉的萌發(fā)，濃度為20 mg/L不管是蜂糖李還是青脆李，其萌發(fā)率都處于最佳狀態(tài)，蜂糖李萌發(fā)率可達(dá)70.82%，比對照提高了35.77%;青脆李萌發(fā)率為59.48%，比對照提高了13.88%。不同濃度處理對蜂糖李花粉管的伸長無顯著作用，但顯著降低了青脆李花粉管的伸長。

CaCl2濃度在10～40 mg/L間，能顯著提高蜂糖李花粉萌發(fā)率，其中20 mg/L是最適宜濃度，萌發(fā)率可達(dá)69.43%，但對花粉管伸長無促進(jìn)作用，且濃度為10、40 mg/L會顯著降低其花粉管長度。氯化鈣濃度處理不但沒有提高青脆李花粉萌發(fā)率還會抑制花粉管的伸長，且濃度為10、40 mg/L會顯著降低其萌發(fā)率。礦質(zhì)元素是否有促進(jìn)作用可能和花粉本身對此種元素的含量和需求量也有關(guān)。

MgCl2濃度在20～80 mg/L，可極顯著提高蜂糖李花粉的萌發(fā)，但對花粉管伸長無顯著影響;濃度為40、80 mg/L可顯著提高青脆李花粉的萌發(fā)，不同濃度處理顯著抑制青脆李花粉管的伸長。

綜合分析，K2HPO4·3H2O、KNO3、CaCl2和MgCl2四種礦質(zhì)養(yǎng)分都能顯著促進(jìn)蜂糖李花粉的萌發(fā)，但沒有促進(jìn)其花粉管的生長。綜合萌發(fā)率和花粉管長度來看，CH4N2O是最適宜的礦質(zhì)營養(yǎng)，濃度為20 mg/L能同時促進(jìn)蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管生長。

3結(jié)論與討論

溫度是花粉細(xì)胞中一系列生理生化反應(yīng)的發(fā)生和平衡的基礎(chǔ)條件，適宜的溫度能夠促進(jìn)花粉的萌發(fā)[12]。蜂糖李花期適溫是其正常授粉受精的重要條件，而蜂糖李花期常遇低溫陰雨天氣，若溫度過低，坐果率會受到影響，因此花期保溫對于提高蜂糖李的產(chǎn)量至關(guān)重要。本研究從花粉培養(yǎng)條件的單因素試驗得出，蜂糖李花粉萌發(fā)最適宜溫度為25 ℃，同時也是青脆李花粉萌發(fā)的適宜溫度。Wolukau等[13]研究發(fā)現(xiàn)，梅花花粉的最佳培養(yǎng)溫度為25 ℃，蘭州大接杏花粉萌發(fā)及花粉管生長的最適溫度同為25 ℃[14]，與本研究結(jié)果一致。而溫度為5 ℃時蜂糖李花粉萌發(fā)率僅為5.61%，花粉管長度為133.08 μm;青脆李花粉萌發(fā)率為949%，花粉管長為116.59 μm;30 ℃時蜂糖李花粉萌發(fā)率為13.37%，花粉管長為454.95 μm，青脆李花粉萌發(fā)率為7.14%，花粉管長275.66 μm;說明溫度過高或過低均不利于花粉萌發(fā)，且低溫會顯著降低花粉管長度，這與魏嬋嬋[15]在蘋果上的研究結(jié)果一致。

pH為5.0時，蜂糖李萌發(fā)率最高為44.54%，且花粉管最長為723.94 μm。在不同pH處理范圍內(nèi)花粉活力不存在顯著差異，而青脆李在pH為55時花粉萌發(fā)率最高為43.89%，且花粉管最長為623.25 μm?；ǚ勰茉趶V泛pH范圍內(nèi)正常萌發(fā)和生長，說明其花粉對pH具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

花粉活力的影響因素較多，除自身遺傳特性、環(huán)境條件外，營養(yǎng)條件也會影響花粉活力強(qiáng)度，充足的營養(yǎng)條件有利于花粉的萌發(fā)和生長。本文通過單因素試驗，探討了不同濃度礦質(zhì)營養(yǎng)對蜂糖李、青脆李花粉活力的影響。其中氮、磷、鉀、鈣和鎂等礦質(zhì)營養(yǎng)對蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管生長表現(xiàn)作用不同;K2HPO4·3H2O、KNO3、CaCl2和MgCl2能顯著促進(jìn)蜂糖李花粉的萌發(fā)，但沒有顯著促進(jìn)其花粉管的生長; CH4N2O是最適宜的營養(yǎng)物質(zhì)，濃度為20 mg/L可以促進(jìn)蜂糖李花粉萌發(fā)和花粉管生長，而促進(jìn)巴旦木花粉萌發(fā)和花粉管生長[16]、蘋果花粉萌發(fā)[17]均以0.1%CH4N2O較為適宜。不同礦質(zhì)營養(yǎng)在不同植物上的表現(xiàn)也可能存在較大差異，因此應(yīng)根據(jù)不同外植體來選擇適宜種類和濃度的礦質(zhì)營養(yǎng)，方可提高花粉活力。本試驗對礦質(zhì)營養(yǎng)的探討僅為單因素研究，針對礦質(zhì)營養(yǎng)間的混合效應(yīng)未做研究，今后可在礦質(zhì)營養(yǎng)間做進(jìn)一步的探討。

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Effects of Different Culture Conditions and Mineral Elements on the Pollen Viability of Fengtang Plum

Li Tingting 1，Gao Qian1，Li Yue2，Chen Hong1*

（1.Guizhou Fruit Engineering Technology Research Center，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China; 2.College of Science and Technology，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550004，China）

Abstract：To study pollen viability of Fengtang plum，the in vitro germination method was used to study the effects of different culture temperatures，pH，and mineral nutrients （N，P，K，Ca，Mg） on pollen germination rate and pollen tube elongation with Qingcui plum as a control.The results showed that the conductive temperature for the germination of Fengtang plum pollen was 25℃，the germination rate of pollen was 25.30%，the length of the pollen tube was 569.84 μm，and there was also a similar trend in pollen viability when maintained at 20℃.There was no significant difference in the pollen viability between Fengtang plum and Qingcui plum.The most conducive PH for the germination of Fengtang plum was 5.0，and the germination rate and pollen tube length were 44.54% and 723.94 μm，respectively.The optimal pH value for Qingcui plum was 5.5，and the pollen germination rate and pollen tube length were 43.89% and 623.25 μm，respectively.The mineral nutrients such as N，P，K，Ca，and Mg had different effects on the germination and pollen tube growth of Fengtang plum powder.Among them，20 mg/L CH4N2O had the best effect on pollen germination and pollen tube growth，the germination rate was 70.03%，and the length of the pollen tube was 1717.89 μm.The changing trend of the vitality of the Fengtang plum was similar to that of the control Qingcui plum，and there was no significant difference.

Keywords：pollen viability;temperature;pH value;mineral elements

收稿日期：2021-10-26;

修回日期：2021-11-18

基金項目：貴州省科技廳攻關(guān)項目（黔科合支撐[2016]2521）

通訊作者：陳紅（1975—），男，博士，副教授，主要從事生物技術(shù)與園藝植物遺傳育種研究，E-mail：957831450@qq.com.

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