植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響

盧精林，趙建雄

（河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

榆葉梅Prunus trilobaLindl屬薔薇科李屬植物[1]，是我國(guó)北方地區(qū)普遍栽培的早春觀賞樹種，其觀賞價(jià)值高，在園林中應(yīng)用廣泛。在榆葉梅的栽培育種過程中，需要提高其坐果率和采種量，解決實(shí)生繁殖種子需求量大的問題；在進(jìn)行榆葉梅的雜交育種尤其是遠(yuǎn)緣雜交時(shí)，需要解決榆葉梅雜交不親和及不育等問題，提高花粉的生活力和可育性。杜玉虎等人[1]研究了離體培養(yǎng)條件下蔗糖、硼(H3BO3)和鈣(CaCl2)對(duì)單瓣和重瓣榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況。賈文慶等人[2]以榆葉梅花粉為試材，分別采用離體培養(yǎng)法、碘—碘化鉀染色法、醋酸洋紅染色法和TTC（氯化三苯基四氮唑）染色法對(duì)花粉生活力進(jìn)行了測(cè)定，并研究了不同的貯藏條件對(duì)花粉萌發(fā)的影響情況。目前尚未見到有關(guān)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)影響的研究報(bào)道。為此，文中以不同質(zhì)量濃度的赤霉素、NAA、6-BA、2,4-D和多效唑?yàn)榕囵B(yǎng)基對(duì)榆葉梅花粉進(jìn)行了離體培養(yǎng)試驗(yàn)，探討了植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響問題，以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在花粉萌發(fā)中的生理作用，從而為提高榆葉梅的授粉效果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料取自河西學(xué)院院內(nèi)的重瓣榆葉梅Prunus trilobavar.plenaDipp.。于盛花初期選擇當(dāng)天開放的花朵，采集后帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將花藥取出，集中于培養(yǎng)皿中，放入人工氣候箱內(nèi)（25 ℃）陰干，散粉后將花粉盛入小瓶中，置于干燥器中，低溫保存以備用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

花粉培養(yǎng)采用液體培養(yǎng)法，以100 mg/L蔗糖＋100 mg/L硼酸為基本培養(yǎng)基，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑選用生產(chǎn)上常用的赤霉素、萘乙酸、2,4-D、6-BA、多效唑，分別按表1所示的質(zhì)量濃度配制花粉液體培養(yǎng)基，以不加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的基本培養(yǎng)基作為對(duì)照（CK）。

表1 不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑不同處理的質(zhì)量濃度Table 1 Mass concentrations of different plant growth regulators in different treatments

1.3 試驗(yàn)方法

滴1～2 滴配制好的液體培養(yǎng)基于凹形載玻片上，用棉簽蘸取少量花粉，均勻撒播于滴液的表面，放入加有適量蒸餾水的瓷盤中，加蓋后置于恒溫為25 ℃的人工氣候箱中培養(yǎng)24 h，每處理在顯微鏡下觀察3個(gè)視野，統(tǒng)計(jì)總花粉數(shù)與發(fā)芽的花粉數(shù)，測(cè)定花粉管長(zhǎng)度，供試花粉的粒數(shù)不少于100 粒，供試的花粉管不少于30 個(gè)，重復(fù)3 次，將花粉管長(zhǎng)度超過花粉粒直徑2倍的看作發(fā)芽正常的花粉[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 整理所有數(shù)據(jù)，用SAS（V6.12）軟件進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉素對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響

赤霉素GA3對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況如分別如圖1和圖2所示。從圖1中可以看出，質(zhì)量濃度為25.0～100.0 mg/L的赤霉素，可使花粉萌發(fā)率從36.6%上升到55.2%，比對(duì)照提高了10.9%～67.5%，顯著促進(jìn)了花粉萌發(fā)率（P＜0.05）；若其質(zhì)量濃度超過100 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量濃度提高到400.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率僅為11.9%，比對(duì)照下降了64.1%，顯著抑制了花粉萌發(fā)（P＜0.05）。由圖2可知，其質(zhì)量濃度為25.0～150.0 mg/L時(shí)，花粉生長(zhǎng)長(zhǎng)度高于對(duì)照；其質(zhì)量濃度為70 mg/L時(shí)，花粉管生長(zhǎng)長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為139.36 μm，比對(duì)照提高30.4%，顯著促進(jìn)了花粉管的生長(zhǎng)（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到200.0 mg/L時(shí)，花粉管生長(zhǎng)長(zhǎng)度與對(duì)照相近，二者差異不顯著（P＞0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度增加到400.0 mg/L時(shí)，花粉管長(zhǎng)度僅為65.94 μm，比對(duì)照降低了38.3%，與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）。可見，赤霉素對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響表現(xiàn)出隨質(zhì)量濃度的遞增呈先促進(jìn)后抑制的作用特點(diǎn)，對(duì)花粉管長(zhǎng)度的影響表現(xiàn)趨勢(shì)相同。

圖1 赤霉素對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響Fig.1 Effect of GA3 on pollen germination in Prunus triloba

圖2 赤霉素對(duì)榆葉梅花粉管生長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of GA3 on pollen tube growth in Prunus triloba

2.2 NAA對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響

萘乙酸NAA對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況如分別如圖3和圖4所示。從圖3中可以看出，NAA質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率為27.2%，與質(zhì)量濃度為2.5 mg/L處理（26.9%）相比，二者差異不顯著（P＞0.05），但均顯著低于對(duì)照（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度增加到50.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率僅為8.1%，顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。由圖4可知，NAA質(zhì)量濃度2.5 mg/L時(shí)，花粉管生長(zhǎng)長(zhǎng)度為99.51 μm，比對(duì)照提高20.6%，二者差異顯著（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度高于5.0 mg/L時(shí)，花粉管長(zhǎng)度低于對(duì)照；當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到50.0 mg/L時(shí)，花粉管長(zhǎng)度為43.0 μm，顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。這一試驗(yàn)結(jié)果表明，萘乙酸能抑制榆葉梅花粉的萌發(fā)，但低質(zhì)量濃度的萘乙酸卻會(huì)促進(jìn)榆葉梅花粉管的生長(zhǎng)。

圖3 萘乙酸對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響Fig.3 Effect of NAA on pollen germination in Prunus triloba

圖4 萘乙酸對(duì)榆葉梅花粉管生長(zhǎng)的影響Fig.4 Effect of NAA on pollen tube growth in Prunus triloba

2.3 2,4-D對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響

2,4-D對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況分別如圖5和圖6所示。從圖5中可以看出，2,4-D質(zhì)量濃度為0.5～10.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)其質(zhì)量濃度為10.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率最高，達(dá)71.9%，比對(duì)照提高了27.6%，二者差異顯著（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度超過10.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率下降；當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到50.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率僅為5.9%，比對(duì)照降低了82.1%，顯著抑制了花粉萌發(fā)（P＜0.05）。由圖6可知，2,4-D對(duì)花粉管生長(zhǎng)的影響情況如下：當(dāng)質(zhì)量濃度低于5.0 mg/L時(shí)，其對(duì)花粉管生長(zhǎng)起促進(jìn)作用；當(dāng)質(zhì)量濃度高于5.0 mg/L時(shí)，其對(duì)花粉管生長(zhǎng)起抑制作用。當(dāng)其質(zhì)量濃度為5.0 mg/L時(shí)，花粉管最長(zhǎng)，達(dá)122.06 μm，比對(duì)照提高了19.6%，顯著促進(jìn)了花粉管生長(zhǎng)（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度增加到50.0 mg/L時(shí)，花粉管生長(zhǎng)的長(zhǎng)度最短，僅為36.88 μm，比對(duì)照降低63.9%，二者差異顯著（P＜0.05）。這說明質(zhì)量濃度為0.5～10.0 mg/L的2,4-D可以促進(jìn)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)。

圖5 2,4-D對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響Fig.5 Effect of 2,4-D on pollen germination in Prunus triloba

圖6 2,4-D對(duì)榆葉梅花粉管生長(zhǎng)的影響Fig.6 Effect of 2,4-D on pollen tube growth in Prunus triloba

2.4 6-BA對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響

6-BA對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況分別如圖7和圖8所示。從圖7中可以看出，6-BA的質(zhì)量濃度為10.0 mg/L時(shí)，花粉的萌發(fā)率最大，為44.5%，比對(duì)照提高24.4%，與對(duì)照呈顯著差異（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度超過10.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)受到抑制；當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到200.0 mg/L時(shí)，花粉萌發(fā)率極低，僅為4.8%，顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。由圖8可知，質(zhì)量濃度為0.5～10.0 mg/L的6-BA能促進(jìn)榆葉梅花粉管生長(zhǎng)，其中，6-BA質(zhì)量濃度為10.0 mg/L時(shí)，花粉管最長(zhǎng)，達(dá)121.13 μm，顯著高于對(duì)照19.9%（P＜0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度高于10.0 mg/L時(shí)，花粉管長(zhǎng)度下降；當(dāng)其質(zhì)量濃度增加到200.0 mg/L時(shí)，花粉管幾乎不生長(zhǎng)，長(zhǎng)度僅為22.34 μm，顯著低于對(duì)照77.9%（P＜0.05）。因此，單獨(dú)利用6-BA促進(jìn)榆葉梅花粉萌發(fā)時(shí)，6-BA的質(zhì)量濃度應(yīng)低于10.0 mg/L。

圖7 6-BA對(duì)榆葉梅花粉萌發(fā)的影響Fig.7 Effect of 6-BA on pollen germination in Prunus triloba

圖8 6-BA對(duì)榆葉梅花粉管生長(zhǎng)的影響Fig.8 Effect of 6-BA on pollen tube growth in Prunus triloba

2.5 多效唑?qū)τ苋~梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響

多效唑?qū)τ苋~梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響情況分別如圖9和圖10所示。從圖9中可以看出，質(zhì)量濃度為50.0～800.0 mg/L的多效唑，花粉萌發(fā)率均低于對(duì)照，且與對(duì)照的差異均顯著（P＜0.05）。由圖10可知，當(dāng)多效唑的質(zhì)量濃度為50.0 mg/L-1時(shí)，花粉管生長(zhǎng)的長(zhǎng)度與對(duì)照接近，二者差異不顯著（P＞0.05）；當(dāng)其質(zhì)量濃度超過50.0 mg/L時(shí)，隨著質(zhì)量濃度的增加花粉管生長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)；當(dāng)其質(zhì)量濃度為800.0 mg/L時(shí)，花粉管長(zhǎng)度僅為18.18 μm，抑制作用顯著（P＜0.05）。由此可見，多效唑會(huì)引起榆葉梅花粉萌發(fā)率下降，抑制花粉管生長(zhǎng)，表現(xiàn)為質(zhì)量濃度越高，抑制作用越明顯。

圖9 多效唑?qū)τ苋~梅花粉萌發(fā)的影響Fig.9 Effect of PP333 on pollen germination in Prunus triloba

圖10 多效唑?qū)τ苋~梅花粉管生長(zhǎng)的影響Fig.10 Effect of PP333 on pollen tube growth in Prunus triloba

3 討論與結(jié)論

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在觀賞園藝植物培養(yǎng)過程中，可促進(jìn)插條生根，控制株形，調(diào)控花期，提高抗逆性，解除休眠，提高繁殖率[4]。關(guān)于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)不同植物花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的影響，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究報(bào)道了植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)蘋果[5]、梨[6]、桃[7-8]、李[9]、葡萄[10]、草莓[11-12]、獼猴桃[13]、荔枝[14]、橄欖[15]、油茶[16]等花粉萌發(fā)的作用效果，但結(jié)果并不完全一致，說明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)植物花粉萌發(fā)的影響，不僅與植物種類有關(guān)，而且與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類、質(zhì)量濃度及培養(yǎng)條件密切相關(guān)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑會(huì)影響榆葉梅花粉的萌發(fā)及花粉管的生長(zhǎng)，而作用效果取決于生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)的種類和質(zhì)量濃度，促使榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的適宜濃度分別如下：赤霉素為25.0～100.0 mg/L，6-BA為5.0～10.0 mg/L，2,4-D為0.5～10.0 mg/L。但NAA能抑制榆葉梅花粉的萌發(fā)，但其質(zhì)量濃度為0.5～2.5 mg/L時(shí)又可促進(jìn)花粉管生長(zhǎng)。多效唑?qū)ζ浠ǚ勖劝l(fā)和花粉管生長(zhǎng)總體上起抑制作用。

花粉萌發(fā)率是體現(xiàn)花粉活力的指標(biāo)之一[17-18]。在雜交育種時(shí)，通過授粉受精使父本的遺傳信息傳遞給下一代，花粉能否在柱頭上正常萌發(fā)和花粉管能否正常生長(zhǎng)到達(dá)胚珠完成受精尤為關(guān)鍵，對(duì)于遠(yuǎn)緣雜交來(lái)說，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和及雜種不育性更是如此。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)有利于促進(jìn)花粉在柱頭上萌發(fā)及花粉管在花柱內(nèi)的快速生長(zhǎng)，從而縮短受精時(shí)間，達(dá)到提高坐果率和促進(jìn)果實(shí)發(fā)育的目的[19]。開展促進(jìn)榆葉梅花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的最佳植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑及其作用濃度的試驗(yàn)研究，有利于提高榆葉梅的坐果率和雜交育種效果，并為人工輔助授粉和雜交育種積累經(jīng)驗(yàn)。

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