不同培養(yǎng)基及貯藏條件對山梅花屬植物花粉生活力的影響1)

劉贏男 周 丹 劉 瑋 李長海 宋瑩瑩

(黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱，150040) (黑龍江省森林植物園)

虎耳草科(Saxifragaceae)山梅花屬(PhiladelphusLinn.)植物為落葉灌木，葉對生，枝條也對生，因此，由它形成的灌叢顯得十分豐滿。花白色，有芳香味，花期6～7月，因形狀酷似梅花，故得其名。全世界山梅花屬植物約75種，我國有18種12個變種或變型［1］，黑龍江省內(nèi)分布有3種［2］。哈爾濱市灌木樹種資源豐富，但應(yīng)用于園林綠化的灌木樹種卻較為單一。如常見的連翹(Forsythia.suspensaVahl.)、榆葉梅(Prunus.trilobaLindl.)等，這些樹種春季開花較多、觀賞期短，而且花色以紅黃為主，缺乏白色系花，而山梅花屬植物正好彌補(bǔ)了這些缺憾。對山梅花屬植物進(jìn)行雜交育種，可獲得優(yōu)良山梅花屬景觀樹種，為哈爾濱城市園林綠化美化提供新品種。

花期不遇是雜交育種工作中經(jīng)常面臨的難題，有的樹木和園林植物可通過催延花期解決，有的則不得不進(jìn)行花粉貯藏［3］。因此，了解花粉的活力和貯藏性，對于解決雜交育種過程中的時空障礙和親本選配問題具有重要意義。山梅花分布廣泛，但花期不一。在進(jìn)行雜交育種時，若其父本花先于母本開放或從外地采集花粉，就必須有效地貯藏花粉，并在雜交前進(jìn)行花粉生活力的測定，以便對雜交結(jié)果進(jìn)行分析和研究，確保雜交成功。

目前，關(guān)于山梅花屬植物花粉生活力和貯藏條件的研究尚未見報道。本研究采用正交試驗(yàn)法，以4種山梅花為試材，研究花粉萌發(fā)的最佳培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件。對比分析不同貯藏條件下的花粉生活力，為解決山梅花雜交育種的花期不遇或遠(yuǎn)距離雜交問題提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

以黑龍江省森林植物園4種山梅花盛花期花粉為試材。其中，歐洲山梅花(Philadelphus coronariesAureus)和慶典山梅花(PhiladelphusGalahad)為2005年加拿大引進(jìn)品種;東北山梅花(P.schrenkiiRupr.)為黑龍江省鄉(xiāng)土樹種;京山梅花(P.pekinensisRupr.)主產(chǎn)華北地區(qū)，黑龍江省哈爾濱市有栽培，黑龍江省森林植物園于20世紀(jì)70年代從遼寧引進(jìn)。

將4種山梅花植物的新鮮花粉置于不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)蔗糖、硼酸的培養(yǎng)基上，在不同的培養(yǎng)溫度下進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)(見表1)。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)觀察3個視野，然后計算平均值。以花粉管長度超過花粉粒直徑作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。萌發(fā)率=(已萌發(fā)的花粉粒數(shù)/花粉?？倲?shù))×100%。

采集4種山梅花的新鮮花粉500粒，經(jīng)室內(nèi)陰干去除雜質(zhì)后裝入指形管中，置于干燥器內(nèi)。分別進(jìn)行常溫(20℃)、冷藏(3℃)和冷凍(－23℃)貯藏。貯藏后的花粉采用最適培養(yǎng)條件培養(yǎng)，在顯微鏡下觀測，并按照萌發(fā)率計算公式計算花粉萌發(fā)率。

表1 山梅花花粉生活力測定的影響因素和水平

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)基對花粉生活力的影響

花粉萌發(fā)率是鑒定花粉生活力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。除了與花粉本身的質(zhì)量有關(guān)外，萌發(fā)率還與萌發(fā)時的環(huán)境條件密切相關(guān)，如培養(yǎng)濃度、營養(yǎng)物質(zhì)、礦質(zhì)元素等，一般蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% ～20%，硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001% ～0.005%［4］。蔗糖的作用是提供合適的滲透壓和花粉管形成所需能量，硼酸的作用是促進(jìn)花粉管的萌發(fā)。不同植物花粉萌發(fā)所需的培養(yǎng)基種類和濃度不同。

對蔗糖、硼酸和培養(yǎng)溫度的正交試驗(yàn)結(jié)果表明:京山梅花和東北山梅花具有較高的花粉萌發(fā)率，分別為83%和63.33%;歐洲山梅花和慶典山梅花的花粉萌發(fā)率相對較低，分別為35.32%和33.66%(見表2)?？梢?，加拿大引進(jìn)品種山梅花的花粉萌發(fā)率相對國內(nèi)品種低。

依據(jù)正交試驗(yàn)不同組合的花粉萌發(fā)率，得到4種山梅花的最佳花粉萌發(fā)條件。京山梅花和東北山梅花的最佳培養(yǎng)基均為蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10×10－6，20℃條件下培養(yǎng)。歐洲山梅花的最佳培養(yǎng)基為蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10×10－6，25℃條件下培養(yǎng)。慶典山梅花的最佳培養(yǎng)基為蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)30×10－6，20℃條件下培養(yǎng)。

表2 不同培養(yǎng)基對花粉萌發(fā)率的影響 %

根據(jù)花粉萌發(fā)率求出每一因素水平下的數(shù)據(jù)平均值ki及同一因素不同水平間平均值的極差R。極差R反映了影響因素對反應(yīng)體系的影響情況，R越大，影響越顯著。由表3可知，3個因素的變化對花粉萌發(fā)率的影響，除東北山梅花表現(xiàn)為:硼酸、蔗糖和培養(yǎng)溫度外，其他3個品種從大到小均表現(xiàn)為:蔗糖、硼酸和培養(yǎng)溫度?？梢姡囵B(yǎng)基對于花粉萌發(fā)的影響要比培養(yǎng)溫度對花粉萌發(fā)的影響顯著。試驗(yàn)中所采用的20、25、30℃培養(yǎng)溫度對花粉萌發(fā)率的影響差異不顯著。

每一因素水平下的數(shù)據(jù)平均值ki反映了影響因素水平對萌發(fā)率的影響情況，ki值越大，萌發(fā)率越好。由表3可以看出，京山梅花的最佳萌發(fā)條件為:蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10×10－6，培養(yǎng)溫度20℃;歐洲山梅花的最佳萌發(fā)條件為:蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10×10－6，培養(yǎng)溫度25℃;均與正交試驗(yàn)結(jié)果相符。東北山梅花的最佳萌發(fā)條件為:蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)20×10－6，培養(yǎng)溫度20℃;慶典山梅花的最佳萌發(fā)條件為:蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%+硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10×10－6，培養(yǎng)溫度20℃;3個因素的最佳水平組合并沒有在正交表中出現(xiàn)。因此，在使用正交設(shè)計進(jìn)行反應(yīng)體系優(yōu)化時，各因素的最佳水平組合不一定能獲得最佳的試驗(yàn)結(jié)果，可根據(jù)結(jié)果直接選擇來獲得較好的培養(yǎng)體系。

表3 山梅花花粉萌發(fā)率正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2 貯藏溫度對花粉生活力的影響

花粉的長期貯藏對種質(zhì)保存和雜交育種十分重要。低溫、干燥有利于花粉活力的保存，這是由于花粉貯藏期間可溶性糖類和有機(jī)酸消耗減少，在花粉貯藏過程中，貯藏溫度條件對花粉生活力影響最大［5］。

對3種不同貯藏溫度:常溫(20℃)、冷藏(3℃)和冷凍(－23℃)下花粉生活力進(jìn)行單因素對比試驗(yàn)(見表4)。結(jié)果表明，在冷凍條件下，4種山梅花的花粉萌發(fā)率最低。可能是由于冷凍條件會使細(xì)胞脫水，不利于花粉生命力的維持。在低溫冷藏條件下，加拿大引進(jìn)品種歐洲山梅花和慶典山梅花的花粉萌發(fā)率明顯高于常溫條件下貯藏的花粉。而對于國內(nèi)2個山梅花品種來說，常溫貯藏的花粉萌發(fā)率略高于冷藏處理，但冷藏方法可以延長花粉壽命40～50 d。因此，4種山梅花植物的最佳貯藏條件為3℃低溫冷藏。

表4 不同貯藏溫度對山梅花花粉萌發(fā)率的影響 %

3 結(jié)論與討論

對4種山梅花的最佳花粉萌發(fā)條件進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果表明:山梅花花粉萌發(fā)率在種間存在差異。歐洲山梅花和慶典山梅花2個加拿大引進(jìn)品種的花粉萌發(fā)率相似，均較國內(nèi)品種京山梅花和東北山梅花低。但主產(chǎn)華北地區(qū)的京山梅花花粉萌發(fā)率卻比黑龍江省鄉(xiāng)土樹種東北山梅花高，這可能是由于試驗(yàn)所用京山梅花為上世紀(jì)70年代從遼寧引進(jìn)，引種馴化時間較長所致。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)土樹種東北山梅花的花粉萌發(fā)所需時間最短。

正交試驗(yàn)中3個影響因素對東北山梅花花粉萌發(fā)率的影響，從大到小的順序?yàn)榕鹚?、蔗糖、培養(yǎng)溫度;對其余3種山梅花花粉萌發(fā)率的影響，從大到小的順序?yàn)檎崽?、硼酸、培養(yǎng)溫度;培養(yǎng)溫度對花粉萌發(fā)率影響不顯著。除京山梅花的最佳萌發(fā)條件與正交試驗(yàn)最佳實(shí)驗(yàn)組合吻合外，其余3種山梅花的各因素最佳水平組合并沒有在正交表中出現(xiàn)。因此，本實(shí)驗(yàn)依據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果直接獲得4種山梅花的最佳花粉萌發(fā)條件。

對3種不同貯藏溫度下花粉生活力進(jìn)行單因素對比試驗(yàn)，結(jié)果表明:3℃低溫冷藏是4種山梅花植物的最佳貯藏條件。這可能是由于低溫能明顯地阻止花粉的衰老。一般來說，溫度越低，花粉保存效果越好，主要原因是降低了呼吸強(qiáng)度和酶活性［6］。對百合品種花粉貯藏特性的研究表明，冷凍貯藏有利于保持百合花粉生活力［7］。而在本試驗(yàn)中，冷凍條件下貯藏的4種山梅花的花粉萌發(fā)數(shù)最低，可見，不同物種間花粉貯藏條件存在顯著差異。

［1］劉冬梅，盛繼文，李鳳容，等.山梅花屬植物化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展［J］.國際中醫(yī)中藥雜志，2006，28(1):13－16.

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