木槿屬3種植物花粉萌發(fā)及貯藏性探討

程巖+吳春雷+李玉萍

摘 要：以木槿屬3種植物的新鮮花粉為材料，探討花粉萌發(fā)培養(yǎng)液組成、貯藏溫度和時(shí)間對花粉生活力的影響。結(jié)果表明：（1）3種植物花粉萌發(fā)的適宜培養(yǎng)基不同，朱槿和木槿適宜培養(yǎng)基為150 g·L-1蔗糖+10 mg·L-1硼酸+10 mg·L-1無水氯化鈣，芙蓉葵適宜培養(yǎng)基為200 g·L-1蔗糖+10 mg·L-1 硼酸+10 mg·L-1無水氯化鈣；（2）3種植物花粉萌發(fā)率差別較大，從高到低依次為芙蓉葵79.72%，木槿33.00%，朱槿19.88%；（3）3種植物花粉活力隨貯藏時(shí)間的延長而下降，不同的貯藏溫度對花粉壽命的影響不相同，朱槿和木槿花粉適宜4 ℃貯藏，均可達(dá)12 d，芙蓉葵花粉適宜-20 ℃貯藏，可達(dá)14 d。

關(guān)鍵詞：木槿屬；花粉萌發(fā)；培養(yǎng)基；貯藏

中圖分類號：Q944.42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.09.007

Abstract： The paper studied the influence of culture medium composition of pollen germination， storage temperature and storage time on pollen activity of 3 species of Hibiscus plant. The results showed that the suitable culture medium of pollen germination of 3 species plant were different， H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis and H. syriacus var syriacus. The appropriate medium was composed of 150 g·L-1 sucrose + 10 mg·L-1 H3BO3 + 10 mg·L-1 CaCl2， for Hibiscus mutabilis f. Mutabilis the suitable culture medium of was composed of 200 g·L-1 sucrose + 10 mg·L-1 H3BO3 + 10 mg·L-1CaCl2. The difference of pollen germination rate of 3 species was bigger， from high to low was Hibiscus mutabilis f. Mutabilis 79.72%， H. syriacus var. Syriacus 33.00% and H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis 19.88%. The pollen vitality of 3 species decreased with the extension of storage time. The effect of different storage temperature on pollen longevity was not the same， H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis and H. syriacus var. Syriacus pollen was 4 ℃， both could reach 12 d， Hibiscus mutabilis f. Mutabilis was - 20 ℃， and can be up to 14 d.

Key words： Hibiscus； pollen germination； media； storage

木槿屬（Hibiscus）為錦葵科灌木或小喬木，約220種，分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，中國（連栽培的）約24種，大部供觀賞用。中國常見的木槿屬植物有木槿、朱槿、木芙蓉、芙蓉葵、玫瑰茄、錦葵等[1-3]。

朱槿（原變種）H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis，又名扶?；?、大紅花、朱槿牡丹，常綠大灌木。原產(chǎn)中國，分布于福建、廣東、廣西、云南、四川等省區(qū)。朱槿鮮艷奪目的花朵，朝開暮萎，姹紫嫣紅，在南方多散植于池畔、亭前、道旁和墻邊，盆栽朱槿適用于客廳和入口處擺設(shè)。

木芙蓉（原變型）H. mutabilis f. Mutabilis，又名草芙蓉、大花秋葵，多年生草本植物。原產(chǎn)于北美，花期6—8月，花色豐富艷麗，具有較高觀賞價(jià)值。宜栽于河坡、池邊、溝邊，為夏季重要花卉。

木槿（原變種）H. syriacus var. syriacus，落葉灌木或小喬木。原產(chǎn)于亞洲東部，夏秋開花，花色艷麗，作為觀賞植物廣泛栽種。耐修剪，可做綠籬，是抗煙塵、抗氟化氫等有害氣體的極好植物，也是美化、綠化、凈化空氣的好樹種。

朱槿、芙蓉葵、木槿3種植物自古就是重要的觀賞植物，在中國園林綠化中已廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)選用金陵科技學(xué)院園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)站內(nèi)栽植的3種植物盛花期花粉為材料，通過液體培養(yǎng)法研究花粉萌發(fā)力及其貯藏時(shí)間與溫度對花粉的影響，為木槿屬植物育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以金陵科技學(xué)院幕府校區(qū)園藝站內(nèi)栽植的單瓣粉色朱槿、粉色芙蓉葵和單瓣粉色木槿盛花期的花粉為材料，于晴天上午8：00—8：30采集。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花粉采集 根據(jù)朱槿、芙蓉葵和木槿的不同生物學(xué)特性，花粉采集于不同時(shí)間段。每種植物花粉采集2次，即2次重復(fù)，具體為：朱槿2013年5月12日上午8：00—8：30和5月14日上午8：00—8：30采集；芙蓉葵2013年7月9日上午8：00—8：30和7月12日上午8：00—8：30采集；木槿2013年7月11日上午8：00—8：30和7月13日上午8：00—8：30采集。

1.2.2 花粉萌發(fā)培養(yǎng)基 配制7種不同濃度的蔗糖溶液，分別為50，100，150，200，250，300，350 g·L-1，以清水為對照。通過比較花粉萌發(fā)率找出3種植物最佳的蔗糖濃度。在適宜蔗糖的基礎(chǔ)上，加入硼酸和無水氯化鈣，2種成份各設(shè)2個(gè)濃度，分別為10和20 mg·L-1，進(jìn)而篩選出適宜的花粉萌發(fā)培養(yǎng)基。

將配制好的液體培養(yǎng)基滴于載玻片上，然后將花粉撒播在培養(yǎng)基中，載玻片置于保濕的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放置在25 ℃的恒溫光照培養(yǎng)箱中，每一處理4個(gè)重復(fù)。每隔4 h鏡檢1次花粉萌發(fā)數(shù)，直至前后2次觀測值基本一致為止。每個(gè)重復(fù)觀察3個(gè)視野，花粉數(shù)不少于300個(gè)，統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)數(shù)，計(jì)算花粉萌發(fā)率，以花粉管長度超過花粉直徑為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)[4]?；ǚ勖劝l(fā)率=（已萌發(fā)的花粉粒數(shù)/觀察的花粉?？倲?shù)）×100%。

1.2.3 花粉貯藏 將采集的朱槿、芙蓉葵、木槿盛花期花粉各分為3份裝在硫酸紙袋內(nèi)，分別放于常溫、4 ℃、-20 ℃的溫度下貯藏，每隔2 d花粉培養(yǎng)1次，記錄花粉萌發(fā)情況?；ǚ勖劝l(fā)培養(yǎng)基為各植物最適培養(yǎng)基，觀察方法同1.2.2。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 通過Excel對試驗(yàn)記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)基組成對花粉萌發(fā)的影響

2.1.1 蔗糖對花粉萌發(fā)的影響 花粉萌發(fā)過程中，蔗糖不但提供營養(yǎng)物質(zhì)和碳源，同時(shí)還起到調(diào)節(jié)環(huán)境滲透壓的作用。糖濃度過低，能量不足；糖濃度過高，對花粉細(xì)胞會造成損傷。將采集的木槿屬3種植物花粉在不同濃度的蔗糖溶液中培養(yǎng)，花粉萌發(fā)率結(jié)果見表1。

由表1可知，隨蔗糖濃度的升高，3種植物花粉萌發(fā)率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但不同植物花粉適宜的蔗糖濃度不同。朱槿和木槿花粉在蔗糖濃度為150 g·L-1時(shí)，萌發(fā)率達(dá)最大值，分別為6.9%和14.23%；芙蓉葵花粉在蔗糖濃度為200 g·L-1時(shí)萌發(fā)率達(dá)最大值，為48.86%?；ǚ勖劝l(fā)率達(dá)到最高值后隨蔗糖濃度增加其萌發(fā)率下降，當(dāng)蔗糖濃度為350 g·L-1時(shí)，對花粉萌發(fā)的抑制作用非常明顯，除芙蓉葵花粉萌發(fā)率稍高于對照外，朱槿和木槿的花粉萌發(fā)率均低于對照，主要原因可能是蔗糖濃度過高，使培養(yǎng)基水勢降低，引起了花粉質(zhì)壁分離從而降低了花粉活力。

2.1.2 硼酸、氯化鈣對花粉萌發(fā)的影響 硼不僅可增加糖的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和代謝，還可作為一種相關(guān)因子影響關(guān)鍵酶活性，改變細(xì)胞壁的延展性以至影響花粉管細(xì)胞壁的構(gòu)建。Ca2+對啟動花粉萌發(fā)、調(diào)節(jié)花粉管生長具有重要調(diào)節(jié)的作用。在適宜蔗糖濃度的基礎(chǔ)上，加入不同濃度的氯化鈣和硼酸，3種植物花粉萌發(fā)情況見表2。

由表2可知，在培養(yǎng)基中加入硼酸和氯化鈣均可促進(jìn)3種植物花粉的萌發(fā)，尤其在10 mg·L-1氯化鈣 + 10 mg·L-1硼酸培養(yǎng)基中花粉萌發(fā)均最好，萌發(fā)率分別為朱槿19.88%、芙蓉葵79.72%和木槿33%，和單一蔗糖因子相比，分別提高了12.98%，30.86%，18.77%。

對氯化鈣和硼酸濃度做極差分析，從中可知，氯化鈣濃度對木槿屬3種植物花粉萌發(fā)的影響較大，R值均高于硼酸的。

木槿屬3種植物花粉萌發(fā)率不同，芙蓉葵最高，達(dá)到了79.72%，朱槿最低，僅為19.88%。但均大于15%，可用于雜交育種。朱槿和木槿花粉萌發(fā)適宜培養(yǎng)基為150 g·L-1蔗糖 + 10 mg·L-1 氯化鈣 + 10 mg·L-1硼酸，芙蓉葵花粉萌發(fā)適宜培養(yǎng)基為200 g·L-1 蔗糖 + 10 mg·L-1氯化鈣 + 10 mg·L-1 硼酸。

2.2 貯藏對花粉活力的影響

將木槿屬3種植物新鮮花粉分別貯藏在常溫、4 ℃、-20 ℃環(huán)境中，每2 d測定1次花粉萌發(fā)率，結(jié)果見圖1、圖2和圖3。

2.2.1 貯藏溫度和時(shí)間對朱槿花粉萌發(fā)的影響 由圖1可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，花粉活力呈明顯的下降趨勢。3種貯藏環(huán)境相比，-20 ℃貯藏的花粉活力下降最快，貯藏2 d后花粉萌發(fā)率下降了7.92%，貯藏8 d后花粉萌發(fā)率降為0.56%，不能用于雜交授粉。室溫可適當(dāng)延長花粉的壽命，貯藏2 d后萌發(fā)率下降4.93%，貯藏12 d后萌發(fā)率為0。4 ℃貯藏，花粉活力下降較緩慢，貯藏2 d后萌發(fā)率僅下降1.04%，貯藏8 d后萌發(fā)率仍大于5%，為6.82%，可在雜交育種中作為父本使用。由此可知，朱槿花粉的適宜貯藏溫度為4 ℃，可保存12 d左右。

2.2.2 貯藏溫度和時(shí)間對芙蓉葵花粉萌發(fā)的影響 由圖2可知，芙蓉葵花粉分別貯藏在室溫、4 ℃、-20 ℃環(huán)境中，隨貯藏時(shí)間的延長，花粉活力不斷下降，但不同的溫度時(shí)貯藏反應(yīng)不一。室溫貯藏花粉活力下降較快，貯藏2 d后花粉萌發(fā)率下降52.52%，為27.21%；貯藏8 d后花粉萌發(fā)率下降77.71%，僅為2.01%，已不能用于雜交育種。-20 ℃貯藏芙蓉葵花粉可適當(dāng)延長活力，貯藏2 d后花粉活力僅下降了3.51%；貯藏8 d后花粉活力下降68.63%，為11.09%；貯藏14 d后花粉活力下降為1.24%。4 ℃貯藏雖也可延長花粉活力，但效果沒有-20 ℃好，貯藏10 d后花粉活力降為2.44%。由此可知，芙蓉葵花粉貯藏適宜溫度為-20 ℃，可保存14 d左右。

2.2.3 貯藏溫度和時(shí)間對木槿花粉萌發(fā)的影響 由圖3可知，隨貯藏時(shí)間的延長，木槿花粉活力在3種環(huán)境中均下降較快，尤其是室溫和-20 ℃貯藏花粉活力下降迅速，在貯藏2 d后花粉萌發(fā)率分別下降了24.03%和27.05%，貯藏8 d后下降至1.74%和1.6%，已不能用于雜交育種。在4 ℃貯藏，花粉活力下降相對較慢，貯藏2 d后下降了5.95%，之后下降迅速，貯藏6 d后的花粉活力與室溫貯藏6 d后的僅差0.01%，貯藏10 d后花粉萌發(fā)率降至1.68%。因此，4 ℃較適宜木槿花粉的貯藏，可貯藏10 d。

3 結(jié)論與討論

蔗糖是花粉粒萌發(fā)及花粉管壁合成的主要營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)蔗糖還能維持外界環(huán)境一定的滲透壓[5]。硼酸對花粉管的萌發(fā)也起著重要作用，當(dāng)添加一定量的硼酸后，即可大大提高其花粉萌發(fā)率和花粉管生長的長度[5-6]，同時(shí)對蔗糖和Ca2+的作用都有促進(jìn)作用。而無水氯化鈣中的Ca2+也對花萌發(fā)有重要的影響，較低濃度的Ca2+對花粉的萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，能較快地促進(jìn)花粉管的伸長，高濃度的Ca2+則對其有一定的阻礙和抑制作用[7]。更重要的是鈣可作為第二信使偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理生化反應(yīng)[8]。本研究通過試驗(yàn)選出了木槿屬3種植物花粉萌發(fā)的適宜蔗糖濃度，在此基礎(chǔ)上添加不同濃度的無水氯化鈣和硼酸鈉，得出了3種植物花粉萌發(fā)的適宜培養(yǎng)基，朱槿和木槿花粉最適宜的培養(yǎng)基組成為：150 g·L-1蔗糖+10 mg·L-1硼酸+10 mg·L-1無水氯化鈣；芙蓉葵花粉適宜的培養(yǎng)基組成為：200 g·L-1蔗糖+10 mg·L-1硼酸+10 mg·L-1無水氯化鈣。

花粉的貯藏與貯藏溫度、貯藏時(shí)間有密切關(guān)系，尹佳蕾等[9]的研究指出花粉保存應(yīng)用較多的為低溫干燥貯藏，冷凍干燥貯藏和超低溫貯藏。耿興敏等[10]通過對唐菖蒲的研究認(rèn)為-80 ℃可保存花粉活力1 a以上。周楠楠等[11]認(rèn)為紅榿木花粉適宜貯藏溫度為-20 ℃。李廣清[12]對20個(gè)不同品種的山茶花粉進(jìn)行低溫儲藏后發(fā)現(xiàn)保存溫度越低，花粉的壽命越長，這是因?yàn)榈蜏刭A藏中可溶性糖類和有機(jī)酸類消耗較少，致使花粉生活力下降較慢[13-15]。本試驗(yàn)將朱槿、芙蓉葵、木槿花粉分別貯藏在常溫、4 ℃、-20 ℃的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)朱槿花粉在溫度4 ℃條件下可保存12 d左右；芙蓉葵花粉在-20 ℃條件下可保存14 d左右；木槿花粉在4 ℃條件下可保存12 d左右。這與李玉萍等[16-17]前期的研究不一致，可能是與品種以及不同的發(fā)育時(shí)期以及不同的年份有關(guān)。花粉活力的保存受多種因素的影響，除溫度、品種外，花粉含水量也是主要的因素，這有待于進(jìn)一步的研究。

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