連翹花粉生活力和萌發(fā)率研究

摘 要：對校園內(nèi)栽種的連翹進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，為提高連翹的授粉效果和結(jié)實(shí)率提供理論依據(jù)。以連翹花粉為試驗(yàn)材料，采用碘化鉀染色法和離體萌發(fā)法來探究不同質(zhì)量濃度的蔗糖、硼酸、氯化鈣、蔗糖與硼酸的混合液及不同溫度（25 ℃、4 ℃、-20 ℃）對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響。用不同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液來處理連翹花粉，當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度為150 g/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為79.53％、36.48％。用不同質(zhì)量濃度的硼酸溶液來處理花粉，當(dāng)硼酸溶液質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為85.26％、35.13％。當(dāng)處理花粉的氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為80.76％、30.73％。當(dāng)蔗糖＋硼酸混合液質(zhì)量濃度為20 g/L（蔗糖）+0.01 g/L（硼酸）時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為79.73％、36.32％。在3種溫度條件下，隨著時(shí)間的推移，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率均呈下降趨勢，下降速率表現(xiàn)為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃，這說明低溫能在一定時(shí)間范圍內(nèi)保持連翹花粉的生活力和萌發(fā)率。

關(guān)鍵詞：連翹；花粉；生活力；萌發(fā)率

中圖分類號：S685.24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）4-75-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.04.014

0 引言

連翹［Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl］屬木犀科連翹屬落葉灌木，別名為黃壽丹、黃花桿等，原產(chǎn)于中國中部、北部，廣泛分布于山西省、河南省、陜西省等地，適宜在陽光充足和濕潤的地區(qū)生長，對土壤沒有特別嚴(yán)格的要求，能在山坡上生長［1］。葉片通常為單葉，有些能制作茶葉；根系發(fā)達(dá)，能起到水土保持作用，是退耕還林先鋒樹種。連翹在早春開花，具有觀賞價(jià)值，可作為發(fā)展觀光農(nóng)業(yè)的優(yōu)良樹種［2］。連翹從根莖到花、果、葉、種子都具有一定價(jià)值，可在人們生活中得到合理利用。

我國具有豐富的野生和栽培花卉的種質(zhì)資源［3］，培育新花卉品種和種質(zhì)資源如何合理使用是目前具有研究意義的課題。研究花粉活力對新品種選育具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。目前，對花粉生活力的試驗(yàn)研究多是在果樹和主要農(nóng)作物上進(jìn)行的，而對園林植物花粉生活力的測定試驗(yàn)相對較少。

在高等植物中，花粉作為雄配子體，攜帶遺傳信息，在育種進(jìn)化和醫(yī)藥制造方面發(fā)揮著重要作用，是重要的研究材料［4］。由于花粉萌發(fā)率會(huì)直接影響植物的結(jié)實(shí)情況，因而在雜交育種工作中，對花粉的研究是必不可少的。為了能順利實(shí)現(xiàn)人工授粉，對花粉的采集和貯存要做到合規(guī)［5］。通常情況下，測定花粉生活力的方法有染色法、離體萌發(fā)測定法和田間授粉法。用碘化鉀對花粉進(jìn)行染色，若花粉變?yōu)樗{(lán)色，則說明該花粉具有正常的生活力；若花粉變?yōu)辄S褐色，則說明該花粉不具有正常的生活力，是發(fā)育不良的畸形花粉［6］。花粉離體萌發(fā)測定法作為一項(xiàng)花粉體外萌發(fā)測定技術(shù)，所用到的培養(yǎng)基的主要成分是蔗糖和硼酸，并可應(yīng)用于許多植物花粉的研究［7-8］。相關(guān)研究表明，離體培養(yǎng)法在花粉生活力測定中的應(yīng)用相當(dāng)普遍，在對榆葉梅、杜鵑花、茉莉花等的花粉研究中均有應(yīng)用［9-11］，但尚未應(yīng)用于連翹花粉生活力測定。為了探索準(zhǔn)確、可靠的連翹花粉生活力和萌發(fā)率測定方法，以不同質(zhì)量濃度的蔗糖、硼酸、氯化鈣、蔗糖與硼酸混合液和不同溫度為測定條件，通過檢測分析上述因素對連翹花粉生活力和萌發(fā)率產(chǎn)生的影響，為提高連翹人工授粉效率和連翹結(jié)實(shí)率提供有力的理論依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用校園內(nèi)栽種的連翹的花粉作為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花粉采集

于2018年3月20日9：00采集連翹花朵，不能采摘快要凋謝的花朵，且要將采集的花朵立刻帶往實(shí)驗(yàn)室以備用。采集花粉時(shí)，要用消毒后的鑷子來取雄蕊，并將其放在消毒后的培養(yǎng)皿中。

1.2.2 單因素試驗(yàn)

試驗(yàn)1：配制不同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液，分別為0 g/L、50 g/L、100 g/L、150 g/L、200 g/L、300 g/L，并用其對連翹花粉進(jìn)行處理。試驗(yàn)2：配制不同質(zhì)量濃度的硼酸溶液，分別為0 g/L、50 g/L、100 g/L、200 g/L、300 g/L、400 mg/L，并用其對連翹花粉進(jìn)行處理。試驗(yàn)3：配制不同質(zhì)量濃度的氯化鈣溶液，分別為0 g/L、50 g/L、150 g/L、250 g/L、350 g/L、450 mg/L，并用其對連翹花粉進(jìn)行處理。試驗(yàn)4：配制不同質(zhì)量濃度的蔗糖＋硼酸混合液，分別為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸、10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，并用其對連翹花粉進(jìn)行處理。試驗(yàn)5：設(shè)置不同溫度梯度，分別為25 ℃、4 ℃、-20 ℃。

1.2.3 花粉生活力和萌發(fā)率的測定

在使用碘—碘化鉀染色法來測定花粉生活力時(shí)，每個(gè)濃度梯度試驗(yàn)重復(fù)3次，每一個(gè)重復(fù)試驗(yàn)要觀察3次（每一次觀察時(shí)，視野內(nèi)的花粉粒數(shù)不能少于100粒），最后可計(jì)算出花粉生活力，見式（1）。

花粉生活力（%）=染色花粉數(shù)/統(tǒng)計(jì)花粉總數(shù)×100%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （1）

測定花粉萌發(fā)率時(shí)，采用花粉液體培養(yǎng)法對花粉進(jìn)行培養(yǎng)。首先，對解剖針及其他用具進(jìn)行消毒滅菌處理，用消毒后的解剖針取少量花粉，并將其置于滴有營養(yǎng)液的載玻片上，再蓋上蓋玻片。其次，將載玻片放進(jìn)培養(yǎng)箱中，并在25 ℃環(huán)境中培養(yǎng)6 h。再次，用顯微鏡低倍鏡對載玻片上的花粉萌發(fā)情況進(jìn)行觀察。判斷花粉萌發(fā)的依據(jù)為花粉管長度大于花粉直徑。最后，計(jì)算各處理下的花粉萌發(fā)率，見式（2）。

花粉萌發(fā)率（%）=花粉萌發(fā)數(shù)/統(tǒng)計(jì)花粉總數(shù)×100%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （2）

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

用DPS 7.5軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并用Excel 2010進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響

不同質(zhì)量濃度的蔗糖溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響如圖1所示。由圖1可知，無蔗糖添加時(shí)，花粉的生活力最低（60.98%）；當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度為150 g/L時(shí)，花粉的生活力（79.53%）和萌發(fā)率（36.48%）最高。但當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度超過150 g/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率開始逐漸降低，且蔗糖質(zhì)量濃度為300 g/L時(shí)，連翹花粉萌發(fā)率（18.88%）要低于對照組。由此可知，當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度為0～150 g/L時(shí)，連翹花粉的生活力、萌發(fā)率與蔗糖的質(zhì)量濃度呈正相關(guān)，而超過此范圍后，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率均會(huì)降低。

注：圖中所列數(shù)據(jù)均為平均數(shù)，用Duncan法進(jìn)行檢驗(yàn)。圖中不同小寫字母表示各處理之間在0.05水平上的差異顯著（P lt;0.05），下同。

萌發(fā)率的影響

2.2 不同質(zhì)量濃度的硼酸溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響

不同質(zhì)量濃度的硼酸溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響如圖2所示。由圖2可知，在不添加硼酸時(shí)，連翹花粉的生活力最低（65.04%）；當(dāng)硼酸溶液的質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力（85.26%）和萌發(fā)率（35.13%）達(dá)到最高；當(dāng)超過此質(zhì)量濃度后，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率開始逐漸降低。不同質(zhì)量濃度的硼酸溶液既會(huì)促進(jìn)花粉萌發(fā)，也會(huì)導(dǎo)致萌發(fā)率降低，并與對照組存在差異，且各個(gè)處理之間也存在差異。由此可知，最適連翹花粉萌發(fā)的硼酸溶液質(zhì)量濃度為200 mg/L。

2.3 不同質(zhì)量濃度的氯化鈣溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響

不同質(zhì)量濃度的氯化鈣溶液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響如圖3所示。由圖3可知，不添加氯化鈣時(shí)，連翹花粉的生活力最低（68.12%），且隨著氯化鈣溶液質(zhì)量濃度的增加，連翹花粉的生活力先升后降。當(dāng)氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力（80.76%）和萌發(fā)率（30.73%）均達(dá)到最高。當(dāng)氯化鈣溶液質(zhì)量濃度超過150 mg/L后，連翹花粉的生活力逐漸降低。由此可知，最適宜連翹花粉萌發(fā)的氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為150 mg/L。當(dāng)氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為350 mg/L時(shí)，連翹花粉萌發(fā)率為29.07%，且各處理間的差異不明顯（Pgt;0.05）；當(dāng)氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為450 mg/L時(shí)，連翹花粉的萌發(fā)率降至15.47%，低于對照組。由此可知，當(dāng)氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為150～350 mg/L時(shí)，連翹花粉的萌發(fā)率均顯著高于其他處理及對照組。

2.4 不同質(zhì)量濃度的蔗糖+硼酸混合液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響

不同質(zhì)量濃度的蔗糖+硼酸混合液處理對連翹花粉生活力和萌發(fā)率的影響如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)混合液的質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時(shí)，連翹花粉的生活力最高（79.73%）；當(dāng)混合液的質(zhì)量濃度為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時(shí)，連翹花粉的生活力最低（71.04%）；當(dāng)混合液的質(zhì)量濃度分別為10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸時(shí)，兩個(gè)處理之間無顯著性差異（Pgt;0.05）。由此可知，最適宜的蔗糖+硼酸混合液質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸。當(dāng)混合液的質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時(shí)，連翹花粉的萌發(fā)率最高（36.32%），其次為20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，連翹花粉萌發(fā)率為33.12%，這兩個(gè)處理之間顯著差異不明顯（Pgt;0.05）；當(dāng)混合液質(zhì)量濃度為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時(shí)，連翹花粉的萌發(fā)率最低（19.01%），其次為10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，連翹花粉的萌發(fā)率為21.37%，這個(gè)兩處理之間顯著差異不明顯（Pgt;0.05）。由此可知，最適宜連翹花粉萌發(fā)的蔗糖+硼酸混合液的質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸。

2.5 不同溫度處理對連翹花粉生活力的影響

不同溫度處理對連翹花粉生活力的影響如圖5所示。由圖5可知，在不同溫度處理下，隨著時(shí)間的推移，連翹花粉的生活力均會(huì)下降，且下降速度隨溫度的變化而變化。在25 ℃處理下，連翹花粉的生活力下降速度最快；在-20 ℃處理下，連翹花粉的生活力下降較為緩和。連翹花粉生活力總的下降趨勢表現(xiàn)為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃，即低溫能在一定時(shí)間范圍內(nèi)保持連翹花粉的生活力。

2.6 不同溫度處理對連翹花粉萌發(fā)率的影響

不同溫度處理對連翹花粉萌發(fā)率的影響如圖6所示。由圖6可知，在不同溫度處理下，隨著時(shí)間推移，連翹花粉萌發(fā)率會(huì)逐漸下降。當(dāng)溫度為25 ℃時(shí)，連翹花粉萌發(fā)率下降最快，其次為4 ℃，而-20 ℃時(shí)的連翹花粉萌發(fā)率變化相對平緩，總體下降趨勢表現(xiàn)為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃。由此可知，低溫能在一定時(shí)間范圍內(nèi)保持連翹花粉的萌發(fā)率。

3 討論與結(jié)論

蔗糖對花粉萌發(fā)起到非常重要的作用。蔗糖不僅是主要的碳素來源，還能提供一定的能源，維持花粉與培養(yǎng)液之間的平衡，起到調(diào)節(jié)滲透壓的作用。適宜質(zhì)量濃度的蔗糖溶液能防止花粉管破裂，但當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度過高時(shí)，會(huì)抑制花粉萌發(fā)［12］。試驗(yàn)中，當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度為50～150 g/L時(shí)，花粉的生活力和萌發(fā)率會(huì)隨蔗糖溶液質(zhì)量濃度的升高而升高；但當(dāng)蔗糖溶液質(zhì)量濃度超過150 g/L時(shí)，花粉的生活力和萌發(fā)率會(huì)隨著蔗糖溶液質(zhì)量濃度升高而下降。

植物體內(nèi)的硼含量低，且分布不均勻，但以花中的含量最高。相關(guān)研究結(jié)果表明，在花粉萌發(fā)過程中，硼酸的存在有利于花粉對能源物質(zhì)的吸收和利用，適宜質(zhì)量濃度的硼酸溶液會(huì)促進(jìn)花粉的萌發(fā)［13-14］。當(dāng)硼酸溶液的質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率都達(dá)到最大值，和對照組相比，要高出10%。這表明當(dāng)硼酸溶液質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)最有利于提高連翹的花粉活力，但硼酸質(zhì)量濃度過高反而會(huì)起到抑制作用。

氯化鈣中的鈣離子也會(huì)影響花粉的萌發(fā)。已有研究表明，適宜質(zhì)量濃度的鈣離子有利于花粉萌發(fā)，但過高或過低都會(huì)對花粉萌發(fā)產(chǎn)生影響［15-16］。當(dāng)氯化鈣溶液的質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率都達(dá)到最大值，但隨著氯化鈣溶液質(zhì)量濃度的繼續(xù)上升，連翹花粉萌發(fā)率并不會(huì)一直上升，反而會(huì)有所下降。

硼對花粉管的生長也起到一定促進(jìn)作用，其與糖形成一種結(jié)合物，這種物質(zhì)參與植物組織養(yǎng)分運(yùn)輸，并參與果膠物質(zhì)的生成［17］。試驗(yàn)中，質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸的混合液能有效提高連翹花粉的生活力和萌發(fā)率，生活力達(dá)到79.73%，萌發(fā)率達(dá)到36.32%。

已有的研究結(jié)果顯示，云南松花粉在25 ℃環(huán)境中儲(chǔ)藏463 d時(shí)，花粉生活力為48.21%；在5 ℃環(huán)境中儲(chǔ)藏463 d時(shí)，花粉生活力為60.28%；在-20 ℃環(huán)境中儲(chǔ)藏463 d時(shí)，花粉生活力為70.34%［18］。

此試驗(yàn)結(jié)果表明：在不同溫度下，隨著時(shí)間的推移，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率均會(huì)有所下降，且下降速率不同。當(dāng)溫度為25 ℃時(shí)，下降速度較快，在96 h后，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率分別為4.04%、4.94%；當(dāng)溫度為-20 ℃時(shí)，下降速度較為平緩，96 h后連翹花粉的生活力和萌發(fā)率分別為39.76%、18.77%。連翹花粉總的活力下降趨勢表現(xiàn)為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃。由此可知，在-20 ℃冷凍條件下，能在一定時(shí)間范圍內(nèi)保持花粉的生活力和萌發(fā)率。

綜上所述，蔗糖溶液質(zhì)量濃度為150 g/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為79.53%、36.48%；硼酸溶液質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為85.26%、35.13%；氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為80.76%、30.73%；蔗糖＋硼酸混合液的質(zhì)量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時(shí)，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率最高，分別為79.37%、36.32%。溫度對連翹花粉的生活力和萌發(fā)率有很大影響，在-20 ℃環(huán)境中，連翹花粉的生活力和萌發(fā)率，即-20 ℃冷凍條件下有利于保持連翹花粉的生活力和萌發(fā)率，4 ℃低溫條件次之，25 ℃條件不利于保持連翹花粉的生活力和萌發(fā)率。

參考文獻(xiàn)：

［1］張永清.藥用植物栽培學(xué)［M］.北京：中國中醫(yī)藥出版社有限公司，2013

［2］楊雪艷，劉成倫.連翹的研究現(xiàn)狀與展望［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（9）：33-36.

［3］潘靜嫻，宋韻瓊，張朝陽，等.園藝作物種質(zhì)資源管理及數(shù)據(jù)庫建設(shè)研究綜述［J］.上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（5）：762-768.

［4］OLIVEIRA A C A，LéDO A D S，POLEK M，et al.Optimization of in vitro germination and cryopreservation conditions for preserving date palm pollen in the USDA National Plant Germplasm System［J］.Journal of Plant Biotechnology，2020（5）：223-232.

［5］李緒杰，盛雅娟，張彤，等.多花黃精花粉萌發(fā)與傳粉生物學(xué)特性［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021（6）：110-120.

［6］王士泉.四川牡丹花粉生活力測定方法的比較［J］.熱帶作物學(xué)報(bào)，2020（1）：57-62.

［7］李婷，喬琦，李劍峰，等.牡丹花粉生活力測定方法及其貯藏研究進(jìn)展［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020（9）：123-126.

［8］阮淑明.茵芋花粉生活力測定及其貯藏方法優(yōu)化［J］.武夷學(xué)院學(xué)報(bào)，2022（6）：1-5.

［9］杜玉虎，綦影，蔣錦標(biāo)，等.蔗糖、鈣和硼對榆葉梅花粉離體萌發(fā)及花粉管生長的影響［J］.北方園藝，2008（8）：106-109.

［10］徐斌，彭莉霞，潘文，等.杜鵑紅山茶花粉活力測定方法的比較研究［J］.北方園藝，2015（13）：88-90.

［11］鄧衍明，葉曉青，梁麗建，等.茉莉花粉離體培養(yǎng)萌發(fā)及花粉管生長特性研究［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2014（5）：107-113.

［12］蔡昭艷，董龍，王小媚，等.培養(yǎng)基pH值及蔗糖、硼酸、PEG-4000對百香果花粉體外萌發(fā)的影響［J］.分子植物育種，2021（21）：7274-7281.

［13］王波，周蘭英，夏華梅，等.蔗糖、硼酸、Ca2+對大白杜鵑花粉萌發(fā)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021（6）：129-133.

［14］王世明.調(diào)整蔗糖、硼酸和pH值可優(yōu)化甜櫻桃花粉萌發(fā)培養(yǎng)液［J］.中國果業(yè)信息，2019（1）：62.

［15］盧夢琪，周俊琴，劉懿瑤，等.外源鈣離子對NaCl脅迫下油茶花粉萌發(fā)的影響［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2021（6）：91-98.

［16］陳偉，李江，孟夢，等.糖、硼、鈣對思茅松花粉離體萌發(fā)及花粉管生長的影響［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2020（3）：496-501.

［17］吳尚，蘇曼琳，馬履一，等.噴施蔗糖及硼酸對文冠果開花結(jié)實(shí)的影響［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（8）：20-26.

［18］李梅，周蘭英.云南松花粉儲(chǔ)藏溫度及離體萌發(fā)條件［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（1）：63-67.

作者簡介：張小娜（1995—），女，碩士，助理農(nóng)藝師，研究方向：種質(zhì)資源利用與植物保護(hù)。