H3BO3及植物生長調(diào)節(jié)劑對錐栗花粉萌發(fā)率的影響

楊斐翔，袁德義，范曉明，唐 靜，陳文濤，高 偉

(中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004)

錐栗Castanea henryiRehd.et Wils.屬殼斗科Fagaceae栗屬Castanea植物，是我國南方重要的木本糧食樹種之一[1]。錐栗堅(jiān)果呈圓錐形，紅褐色，鮮亮、美觀[2]，其口感香，甜而不膩，營養(yǎng)豐富[3]，除鮮食外，還可加工成各種產(chǎn)品，如罐頭、栗干、糕點(diǎn)等，深受大眾喜愛。栗屬植物未見孤雌生殖現(xiàn)象，授粉受精不良是導(dǎo)致錐栗空苞、低產(chǎn)的重要原因之一[4]。前人通過促進(jìn)花粉萌發(fā)，提高授粉受精效率，來提高核桃[5]、棗[6]、板栗[7]、油茶[8]等果樹的產(chǎn)量。而關(guān)于如何有效提高錐栗花粉萌發(fā)率的文獻(xiàn)較為少見[9-10]，因白露仔樹體旺盛、栽培面積廣，本文中以其花粉為試材，探討了H3BO3及不同植物生長調(diào)節(jié)劑對錐栗花粉萌發(fā)率的影響，旨在為錐栗的豐產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料采自郴州市汝城縣中南林業(yè)科技大學(xué)南方錐栗試驗(yàn)基地(25°33′43″N，113°45′08″E)。樹體均為8年生嫁接樹。于白露仔盛花期采集當(dāng)天開放的成熟花藥，置于100 W電燈泡下烘烤(溫度控制在30～35℃)，待散粉后貯存于稱量瓶內(nèi)，以備試驗(yàn)。

1.2 藥劑和儀器

藥劑：H3BO3及2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)、GA3(赤霉素)、IBA(吲哚丁酸)、NAA(萘乙酸)4種植物生長調(diào)節(jié)劑，瓊脂，蔗糖。儀器：Olympus BX51生物顯微鏡。

1.3 試驗(yàn)方法

花粉萌發(fā)試驗(yàn)的基本培養(yǎng)基為10％蔗糖＋1％瓊脂，在此培養(yǎng)基上分別添加不同濃度的H3BO3及4種植物生長調(diào)節(jié)劑，觀察其對錐栗花粉萌發(fā)率的影響，各單因素濃度設(shè)置如下：H3BO3為0.0、10.0、50.0、100.0、200.0、400.0mg·L-1，2,4-D 為 0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、10.0、20.0、30.0mg·L-1，GA3為 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0mg·L-1，IBA 為 0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、10.0、20.0、30.0mg·L-1，NAA 為 0.0、1.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0mg·L-1。根據(jù)單因素處理結(jié)果，選取H3BO3、2,4-D、GA3、IBA進(jìn)行正交試驗(yàn)，如表1所示。

表1 正交設(shè)計(jì)L9(34)Table 1 L9(34)orthogonal design

參照廖婷等[8]的方法，將培養(yǎng)基盛于多孔凹玻片上，待培養(yǎng)基凝固后，用毛發(fā)醮花粉播種，每播完1個(gè)處理，用75％酒精處理毛發(fā)，然后用濾紙擦干毛發(fā)，再行播種，于30℃恒溫箱中培養(yǎng)30h[9]，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)選取5個(gè)視野進(jìn)行觀察，每個(gè)視野花粉粒數(shù)均大于40粒。最后統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率，以花粉管超過花粉粒直徑為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，花粉萌發(fā)率＝(花粉萌發(fā)數(shù)/花粉總數(shù))×100％。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度的H3BO3對錐栗花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量濃度的H3BO3對錐栗花粉的萌發(fā)有不同程度的影響，如圖1所示。方差分析結(jié)果見表2。

圖1 不同質(zhì)量濃度H3BO3處理?xiàng)l件下白露仔花粉的萌發(fā)率Fig.1 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of H3BO3

表2 不同質(zhì)量濃度H3BO3處理?xiàng)l件下白露仔花粉萌發(fā)率的方差分析Table 2 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of H3BO3

當(dāng)H3BO3質(zhì)量濃度在0.0～400.0mg·L-1范圍內(nèi)時(shí)，均可進(jìn)錐栗花粉萌發(fā)。H3BO3質(zhì)量濃度由0mg·L-1上升至10.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率僅增加了3.20％，花粉萌發(fā)率差異不顯著(P＞0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度由10.0mg·L-1上升至50.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率由到21.58％迅速增至38.18％；隨著H3BO3質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，花粉萌發(fā)率在100.0mg·L-1時(shí)達(dá)到最大值41.75％，比對照的18.28％增高了23.47個(gè)百分點(diǎn)，與對照組的差異達(dá)到了顯著水平(P＜0.05)，而與質(zhì)量濃度50.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)情況差異不顯著(P＞0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度超過100.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率開始下降，但H3BO3質(zhì)量濃度在200.0mg·L-1時(shí)所得萌發(fā)率與100.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率不存在顯著差異(P＞0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度進(jìn)一步增至400.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率降至27.76％，但仍表現(xiàn)為促進(jìn)作用，與100.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異顯著(P＜0.05)。因此，H3BO3的最適質(zhì)量濃度為50.0～200.0mg·L-1。

2.2 不同質(zhì)量濃度的2,4-D對錐栗花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量濃度的2,4-D對錐栗花粉萌發(fā)的作用效果如圖2所示，方差分析結(jié)果見表3。

圖2 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理?xiàng)l件下白露仔花粉的萌發(fā)率Fig.2 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of 2,4-D

表3 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理?xiàng)l件下白露仔花粉萌發(fā)率的方差分析Table 3 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of 2,4-D

2,4-D質(zhì)量濃度在0.0～0.5mg·L-1范圍內(nèi)，花粉萌發(fā)率有較大提高，由18.28％增至27.62％(P＜0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度增至1.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率迅速達(dá)到最大值40.66％，比對照(18.28％)高出22.38個(gè)百分點(diǎn)，并且與質(zhì)量濃度0.5mg·L-1下的萌發(fā)情況差異顯著(P＜0.05)。隨著質(zhì)量濃度的繼續(xù)增加，花粉萌發(fā)率開始下降，當(dāng)質(zhì)量濃度增至2.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率為38.60％，與最大值相比，僅降低了2.06％，差異不顯著(P＞0.05)；當(dāng)2,4-D質(zhì)量濃度增至4.0mg·L-1時(shí)，萌發(fā)率迅速降至25.72％，但仍表現(xiàn)為促進(jìn)作用，與1.0mg·L-1質(zhì)量濃度下的萌發(fā)率達(dá)顯著水平(P＜0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度繼續(xù)增至10.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率降至對照組水平，僅為18.95％，隨著質(zhì)量濃度的進(jìn)一步增加，2,4-D開始抑制花粉萌發(fā)。通過以上分析，說明低質(zhì)量濃度的2,4-D促進(jìn)錐栗花粉萌發(fā)，最適質(zhì)量濃度為1.0～2.0mg·L-1，質(zhì)量濃度過高對錐栗花粉萌發(fā)不利。

2.3 不同質(zhì)量濃度的GA3對錐栗花粉萌發(fā)的影響

GA3在該試驗(yàn)質(zhì)量濃度設(shè)置范圍內(nèi)，均能促進(jìn)錐栗花粉萌發(fā)(見圖3)，方差分析結(jié)果見表4。

表4 不同質(zhì)量濃度GA3處理?xiàng)l件下白露仔花粉萌發(fā)率的方差分析Table 4 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of GA3

當(dāng)GA3質(zhì)量濃度由0.0mg·L-1增至5.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率顯著上升(P＜0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度在5.0～10.0mg·L-1范圍內(nèi)，萌發(fā)率僅增加了1.07％，上升速度緩慢(P＞0.05)；當(dāng)GA3質(zhì)量濃度由10.0mg·L-1增至40.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率從23.52％升至31.39％，增加了7.87個(gè)百分點(diǎn)，上升速度加快；隨著GA3的質(zhì)量濃度繼續(xù)增至 60.0mg·L-1時(shí)花粉萌發(fā)率達(dá)到最大值38.73％，是對照值(18.28％)的2倍，并且與40.0mg·L-1質(zhì)量濃度下的萌發(fā)情況存在顯著差異(P＜0.005)；當(dāng)質(zhì)量濃度進(jìn)一步增加時(shí)，萌發(fā)率開始下降，并在80.0mg·L-1時(shí)降至29.63％，但仍表現(xiàn)為促進(jìn)作用，與質(zhì)量濃度60.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異顯著(P＜0.005)。由此分析，GA3的最適質(zhì)量濃度為 60.0mg·L-1。

2.4 不同質(zhì)量濃度的IBA對錐栗花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量濃度的IBA對錐栗花粉萌發(fā)的促進(jìn)程度不同(見圖4)，方差分析結(jié)果見表5。

圖4 不同質(zhì)量濃度IBA處理?xiàng)l件下白露仔花粉的萌發(fā)率Fig.4 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of IBA

表5 IBA處理?xiàng)l件下白露仔花粉萌發(fā)率的方差分析Table 5 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of IBA

當(dāng)IBA質(zhì)量濃度由0.0mg·L-1增至0.5mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率由18.28％增加到23.64％；隨著質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，花粉萌發(fā)率上升速度加快，并在質(zhì)量濃度2.0mg·L-1下達(dá)到最大值43.15％，是對照(18.28％)的2.36倍，并且與質(zhì)量濃度1.0mg·L-1下的花粉萌發(fā)率(35.71％)差異顯著(P＜0.05)；當(dāng)質(zhì)量濃度超過2.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率開始下降，濃度增至4.0mg·L-1，花粉萌發(fā)率為38.29％，與質(zhì)量濃度2.0mg·L-1下的萌發(fā)情況差異顯著(P＜0.05)；隨著IBA質(zhì)量濃度的進(jìn)一步增加，花粉萌發(fā)率迅速下降，但仍表現(xiàn)為促進(jìn)作用，并在質(zhì)量濃度30.0mg·L-1時(shí)與空白持平(P＞0.05)。由此可知，低質(zhì)量濃度的IBA對錐栗花粉促進(jìn)作用較為明顯，IBA的最適質(zhì)量濃度為2.0mg·L-1。

2.5 不同質(zhì)量濃度的NAA對錐栗花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量濃度NAA處理下的錐栗花粉萌發(fā)率變化相對平緩(見圖5)，方差分析結(jié)果見表6。

圖5 不同質(zhì)量濃度NAA處理?xiàng)l件下白露仔花粉的萌發(fā)率Fig.5 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of NAA

表6 NAA處理?xiàng)l件下白露仔花粉萌發(fā)率的方差分析Table 6 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of NAA

NAA在0.0～1.0mg·L-1質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，錐栗花粉萌發(fā)率提升不顯著(P＞0.05)；當(dāng)NAA質(zhì)量濃度為5.0mg·L-1時(shí)，花粉萌發(fā)率為23.42％，與1.0mg·L-1質(zhì)量濃度下的萌發(fā)率有顯著差異(P＜0.05)；在5.0～10.0mg·L-1質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，花粉萌發(fā)率由23.42％提升至28.61％，提升效果顯著(P＜0.05)。當(dāng)NAA質(zhì)量濃度為30mg·L-1時(shí)花粉萌發(fā)率達(dá)到最大值33.61％，比對照值(18.28％)超出15.33個(gè)百分點(diǎn)，并且與20.0mg·L-1質(zhì)量濃度時(shí)所得萌發(fā)率的差異達(dá)到了顯著水平(P＜0.05)，但與40.0mg·L-1質(zhì)量濃度下的萌發(fā)率差異不顯著(P＞0.05)。所以，NAA的最適質(zhì)量濃度為30.0～40.0mg·L-1。

2.6 H3BO3及植物生長調(diào)節(jié)劑配比對錐栗花粉萌發(fā)的影響

根據(jù)單因素處理結(jié)果，選取H3BO3，2,4-D，GA3和IBA進(jìn)行正交試驗(yàn)，研究其配比效果，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示，方差分析結(jié)果見表8。

表7 H3BO3及植物生長調(diào)節(jié)劑配比對錐栗花粉萌發(fā)率的影響Table 7 Effects of different proportions of H3BO3 and plant growth regulators on pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’

表8 正交試驗(yàn)下錐栗花粉萌發(fā)率的的方差分析Table 8 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’in the orthogonal test

從表2中可知，各個(gè)組合相對于CK組，錐栗花粉萌發(fā)率均有明顯的提高。以6號處理的表現(xiàn)最佳，萌發(fā)率為62.34％，超出對照44.06個(gè)百分點(diǎn)，其次為3、4號處理，萌發(fā)率分別達(dá)到了57.74％、58.74％。方差分析結(jié)果顯示，H3BO3在其質(zhì)量濃度為100.0mg·L-1時(shí)的平均萌發(fā)率最大，達(dá)45.56％，且分別與質(zhì)量濃度為50.0mg·L-1和200.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異均不顯著(P＝0.526＞ 0.05，P＝0.476＞ 0.05)；2,4-D在2.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率達(dá)最大值47.99％，且與質(zhì)量濃度為1.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異不顯著(P＝0.360＞0.05)，但與質(zhì)量濃度為0.5mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異顯著(P＝0.047＜0.05)；GA3在70.0mg·L-1時(shí)的平均萌發(fā)率最大，為46.69％，且分別與50.0、60.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異均不顯著(P＝0.096＞0.05，P＝0.476＞0.665)；IBA在2.0mg·L-1時(shí)的平均萌發(fā)率最大，為46.35％，且分別與1.0、4.0mg·L-1時(shí)的萌發(fā)率差異均不顯著(P＝0.163＞0.05，P＝0.659＞0.665)。由此可知，在該正交試驗(yàn)中H3BO3、2,4-D、GA3和IBA的最適質(zhì)量濃度分別為：50.0～200.0、1.0～2.0、50.0～70.0、1.0～4.0mg·L-1。

3 結(jié)論與討論

植物生長調(diào)節(jié)劑是與植物內(nèi)源激素具有相同作用的一種人工合成激素，對調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育過程有極其重要的作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，H3BO3及植物生長調(diào)節(jié)劑對錐栗花粉萌發(fā)有著不同程度的影響，同一物質(zhì)不同質(zhì)量濃度時(shí)，對錐栗花粉萌發(fā)的作用效果也不盡相同。有研究表明，低質(zhì)量濃度的NAA、和2,4-D對桃[11]、油茶[12-13]、獼猴桃[14]、梨[15]和榆葉梅[16]等的花粉萌發(fā)和花粉管生長有促進(jìn)作用，但使用質(zhì)量濃度過高時(shí)表現(xiàn)出抑制效應(yīng)。

經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，H3BO3、2,4-D、GA3、IBA、NAA促進(jìn)花粉萌發(fā)的最佳質(zhì)量濃度分別為50.0～200.0，1.0～2.0，60.0，2.0，30.0～40.0mg·L-1。最佳配比為：100.0mg·L-1H3BO3＋2.0mg·L-12,4-D ＋ 70.0mg·L-1GA3＋ 2.0mg·L-1IBA，其萌發(fā)率達(dá)到62.34％，比對照提高了44.06個(gè)百分點(diǎn)。

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