不同可拉種質花粉離體萌發(fā)研究

李付鵬+譚樂和+郝朝運

摘 要 以2份可拉種質為材料，進行可拉花粉離體萌發(fā)研究。結果表明，可拉花粉萌發(fā)的最適培養(yǎng)基濃度為20 %蔗糖+200 mg/L H3BO3+300 mg/L Ca（NO3）2。不同種質花粉萌發(fā)規(guī)律不相同，24 h中Cl-1花粉萌發(fā)率隨著溫度的升高而持續(xù)升高，Cl-2花粉萌發(fā)率在12：00達到最高繼而降至較低水平。本研究結果將為可拉雜交育種，提高稔實率提供理論支撐。

關鍵詞 可拉 ；花粉 ；離體萌發(fā)

中圖分類號 S571.4

Abstract Studied with 2 copies of Korah germplasm materials of pollen germination on the body. The results showed that the tensile pollen germination of the optimum medium concentration of 20 % sucrose +200 mg/L H3BO3+300 mg/L Ca （NO3）2. The pollen germination rate of different germplasm was not the same. The germination rate of Cl-1 in 24 h increased with the increase of temperature， and the germination rate of Cl-2 pollen reached the highest and then decreased to a lower level in 12：00. The results for Korah cross breeding， improve fertility rate and provide theoretical support.

Key words Korah ； pollen ； germination in vitro

可拉（Cola acuminata schott ex endl）屬梧桐科常綠喬木，原產(chǎn)于熱帶西非常綠低地和山區(qū)森林，廣泛分布于南北緯15°內的熱帶地區(qū)，主要分布于北緯6°-7°以內的狹窄區(qū)域[1]。目前，可拉已種植于非洲、南美、大洋洲、東南亞的20多個國家和地區(qū)[2]，海南省及云南西雙版納是中國適宜種植可拉的地區(qū)?？衫N子含2 %的咖啡因和脂肪、蛋白質等，具有與茶、咖啡同樣的刺激興奮作用，可用于制酒、飲料、巧克力和藥物等[3-4]。據(jù)聯(lián)合國糧農組織（FAO）統(tǒng)計，2012年世界可拉總產(chǎn)量為29.8萬t，是西非熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟作物，具有廣闊的發(fā)展前景。

中國于20世紀60年代開始引種可拉，經(jīng)過多年觀察，在海南興隆地區(qū)能夠開花結果[5]。通過試種發(fā)現(xiàn)，中國引種的2份可拉種質每年均能正常開花，然而稔實率偏低[6]；將2份可拉種質混合種植，稔實率有所提高，并且種質Cl-1的稔實率明顯高于種質Cl-2?；ǚ勖劝l(fā)和生長是受精以及結實的基礎，不同種質、不同環(huán)境均會影響花粉萌發(fā)以及花粉管生長。本研究以中國熱帶農業(yè)科學院香料飲料研究所收集保存的2份可拉種質為材料，篩選可拉花粉離體萌發(fā)最佳的培養(yǎng)體系，分析海南種植可拉稔實率低的原因，也為可拉受精的生理特性研究、種質創(chuàng)新奠定技術基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為中國熱帶農業(yè)科學院香料飲料研究所保存的2份可拉（Cola acuminata）種質Cl-1和Cl-2（圖1）。

1.2 方法

1.2.1 花粉采集

于晴天在9：00、12：00、15：00 3個時間點剪取開放的可拉花序，在實驗室用鑷子夾取雄蕊，用細毛筆將花粉掃落于干凈的培養(yǎng)皿中，裝于離心管中，避光，備用。

1.2.2 花粉培養(yǎng)方法

花粉采用液體培養(yǎng)法。將濕潤的濾紙平鋪于直徑為20 cm的培養(yǎng)皿中，凹面載玻片置于濾紙之上，并滴上配置好的各種液體培養(yǎng)基50 μL，再將收集的花粉撒播到培養(yǎng)基表面，為了保濕用封口膜將培養(yǎng)皿密封。置于恒溫培養(yǎng)箱中，28 ℃黑暗條件下培養(yǎng)3 h。

1.2.3 試驗處理

為篩選適宜的立體萌發(fā)培養(yǎng)基，利用不同濃度的蔗糖（Sucrose）、硼酸（H3BO3）、硝酸鈣（Ca（NO3）2）共組合出18種培養(yǎng)基（表1），每個處理3次重復。經(jīng)過培養(yǎng)，花粉萌發(fā)率最高的培養(yǎng)基即為最適培養(yǎng)基，用于觀察比較不同種質花粉萌發(fā)。

利用篩選出的15號培養(yǎng)基，分別將在9：00、12：00、15：00 3個時間點收集的Cl-1和Cl-2可拉花粉置于28 ℃黑暗條件下恒溫培養(yǎng)3 h，每份種質3次重復。

1.2.4 萌發(fā)率檢測

使用4.5×10倍Olympus顯微鏡觀察花粉萌發(fā)情況，統(tǒng)計視野內的花粉總數(shù)、萌發(fā)花粉數(shù)，花粉萌發(fā)以其花粉管長度超過花粉直徑為標準，計算花粉萌發(fā)率。

萌發(fā)率/%=（萌發(fā)花粉數(shù)/花粉總數(shù)）×100

2 結果

2.1 蔗糖對花粉萌發(fā)的影響

由表2可見，蔗糖可促進可拉花粉的萌發(fā)，并且花粉萌發(fā)率隨蔗糖濃度的提高而增加。濃度為5 %時，花粉萌發(fā)率僅為23.6 %；當濃度提高到20 %時，花粉萌發(fā)率顯著增加到48.7 %。說明碳源對可拉花粉萌發(fā)十分必要，高濃度蔗糖會顯著促進可拉花粉的體外萌發(fā)。

2.2 H3BO3對花粉萌發(fā)的影響

在一定濃度范圍內，花粉萌發(fā)率隨培養(yǎng)基內H3BO3濃度的增加而增加，但超過一定濃度時，H3BO3對花粉萌發(fā)具有抑制作用。最適可拉花粉萌發(fā)的H3BO3濃度為200 mg/L，在該培養(yǎng)基內花粉萌發(fā)率達41.6 %；當H3BO3濃度繼續(xù)增加到300 mg/L，花粉萌發(fā)率下降到36.9 %。

2.3 Ca（NO3）2對花粉萌發(fā)的影響

Ca（NO3）2對可拉花粉萌發(fā)的影響與H3BO3具有相同趨勢，同樣是在較低濃度范圍內，隨著Ca（NO3）2濃度的提高，花粉萌發(fā)率增加，超過一定濃度后，花粉萌發(fā)率急劇下降。Ca（NO3）2濃度為300 mg/L時，可拉花粉萌發(fā)率達到最大值，為41.5 %。

2.4 不同種質花粉萌發(fā)與采集時間的關系

由圖2可以看出，可拉花粉的萌發(fā)率與時間成明顯的相關性，并在不同種質間表現(xiàn)出顯著的差異。上午9：00種質Cl-1和Cl-2的萌發(fā)率均呈現(xiàn)出較低水平，均在15 %以下。隨著溫度的升高，中午12：00種質Cl-1和Cl-2的花粉萌發(fā)率均大幅提升，種質Cl-2的花粉萌發(fā)率達60.6 %。12：00之后，種質Cl-1的花粉萌發(fā)率繼續(xù)升高，至下午15：00達80.3 %；種質Cl-2的花粉萌發(fā)率轉而下降，下午15：00僅有12.4 %。說明在1 d內，可拉花粉的活性與溫度密切相關，種質Cl-1的花粉活性隨著溫度升高而增加，而過高的溫度會影響種質Cl-2的花粉活性。

3 討論

不同植物花粉體外萌發(fā)所需的最適培養(yǎng)基組分各有差異[7-9]。多數(shù)植物花粉的萌發(fā)及生長與蔗糖、硼酸和Ca2+濃度有緊密關聯(lián)，各組分對花粉萌發(fā)及生長的作用有所不同，一定濃度的蔗糖、硼酸以及鈣元素對花粉萌發(fā)有良好的促進作用。通過試驗篩選，可拉花粉萌發(fā)的最適培養(yǎng)基濃度為20 %蔗糖+200 mg/L H3BO3+300 mg/L Ca（NO3）2。

可拉花分雄花、雌花和兩性花，兩性花比例不高，在10 %左右，在開花當天雄蕊雖已發(fā)育成熟，而散粉需1-2 d，授粉昆蟲為蒼蠅[10]，花粉活性會直接影響到稔實率。通過分析開花后1 d可拉花的花粉萌發(fā)率，一天中花粉的活性會發(fā)生顯著變化，并且不同種質間萌發(fā)率的變化規(guī)律各不相同。一天中，2份可拉種質的花粉萌發(fā)率具有一定的互補性，12：00之前Cl-2的花粉萌發(fā)率高于Cl-1，12：00之后Cl-1花粉仍有較高的活性。將Cl-1和Cl-2可拉混合種植，花粉可以自由散播，有助于稔實率的提升。種質Cl-2的稔實率低于Cl-1，二者之間差異在于12：00花粉萌發(fā)率不同，除花粉活性的因素外，是否與柱頭親和性、花粉管生長等相關有待進一步探討。

參考文獻

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