4個蘋果觀賞品系開花、授粉習(xí)性及花粉管萌發(fā)的熒光顯微觀察

季璇 郭紹霞+孫欣 趙瑞雪+劉源霞 戴洪義+張玉剛

摘要：花量大、親和性好的授粉品種對于蘋果的連年豐產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)有重要意義。本試驗(yàn)以4個觀賞性好的雜交后代品系為試材，觀察其開花、授粉習(xí)性，并通過花粉管原位萌發(fā)及坐果率調(diào)查，評價(jià)其與‘嘎啦、‘富士蘋果的親和性，以期篩選高效的授粉品種。結(jié)果如下：4個品系花量大、顏色鮮艷，始花期均比‘富士、‘嘎啦等栽培品種早4～6 d，開花持續(xù)時間15～20 d。4種花粉給‘嘎啦和‘富士授粉后，花粉在富士蘋果柱頭上的萌發(fā)率及在花柱中的生長速度優(yōu)于‘嘎啦蘋果，表現(xiàn)出更好的親和性。授粉24 h后，4種花粉在柱頭上均有大量花粉萌發(fā)，萌發(fā)率均在72%以上，萌發(fā)量由大到小為S14>S69>R15>S44。授粉72 h后花粉的萌發(fā)率均達(dá)到最大值，S44和R15花粉管生長到花柱長度的1/2處，S14和S69花粉管生長至花柱3/4處。授粉120 h后，S44和R15花粉的花粉管長至花柱3/4處，而S14和S69花粉幾乎到達(dá)了花柱的基部。168 h后，4種花粉均生長至柱頭最基部胚囊內(nèi)。4個品系與‘嘎啦、‘富士授粉的坐果率均在62.4%以上，S14和S69花粉授粉后坐果率較高，其次為S44，R15坐果率最低。‘富士蘋果坐果率優(yōu)于對應(yīng)的‘嘎啦蘋果。以上結(jié)果初步表明4個品系可以作為觀賞蘋果以及授粉品種，有較好的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：觀賞蘋果；紅肉蘋果；授粉樹；花粉萌發(fā)；親和性

中圖分類號：S661.101文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）05-0034-06

Flowering and Pollination Habit and Fluorescence Microexamination of

Pollen Tube Germination of Four Ornamental Apple Strains

Ji Xuan1， Guo Shaoxia2， Sun Xin1， Zhao Ruixue3， Liu Yuanxia1， Dai Hongyi1， Zhang Yugang1，4

（1.College of Horticulture Science， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China；

2.College of Landscape Architecture and Forestry， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China；

3.Shandong Technique Popularization Station of Fruits and Tea， Jinan 250013， China；

4.Qingdao Key Laboratory of Genetic Development and Breeding for Horticultural Plants， Qingdao 266109， China）

AbstractThe pollination varieties with large amount of flowers and good compatibility have important significance to the high yield and fruit quality of apple. Four apple hybrid offsprings with good ornamental characteristics were used as materials to observe the habit of flowering and pollination. The situ pollen tube germination and fruit setting rate were also investigated to evaluate the sexual compatibility with ‘Gala and ‘Fuji apple. The results showed that the flowers of the four strains had large numbers and bright color. The early flowering season of the four strains were 4～6 days earlier than that of ‘Gala and ‘Fuji apple， and the flower season lasted normally for 15～20 days. The pollen germination rate in ‘Fuji stigma and growth rate in style were superior to ‘Gala，which showed better compatibility in ‘Fuji. A large amount of pollen germinated after pollination for 24 hours， and the germination rates were more than 72%. The order of pollen germination number was S14>S69>R15>S44. The pollen germination reached the maximum after pollination for 72 hours； at this time， the pollen tube of S44 and R15 extended into 1/2 of style， while that of S14 and S69 extended into 3/4. The pollen tube of S44 and R15 reached the 3/4 of style after 120 hours， while that of S14 and S69 passed through to the bottom of style. All the four kinds of pollen entered the ovary after 168 hours. The fruit setting rate of ‘Gala and ‘Fuji pollinated with the four hybrid offspring strains were more than 62.4%. The fruit setting rate of S14 and S69 were higher followed by S44， and that of R15 was the lowest. The fruit setting rate of ‘Fuji apple was better than that of corresponding ‘Gala. This study proved that the four hybrid offspring strains could be used as ornamental apple as well as pollination varieties with better prospect of popularization and application.

KeywordsOrnamental apple； Red flesh apple； Pollination tree； Pollen germination； Compatibility

蘋果是異花授粉果樹，絕大多數(shù)品種自花不實(shí)[1-3]，即使有自花結(jié)實(shí)的品種，坐果率也不能滿足生產(chǎn)需要，生產(chǎn)中必須配置適宜的授粉品種或通過壁蜂、蜜蜂授粉或人工授粉等措施來保證高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[4-6]。蘋果的生產(chǎn)過程中，由于授粉樹配置不當(dāng)引起的坐果率低、偏斜果率高、產(chǎn)量低、品質(zhì)差等問題嚴(yán)重影響其產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升[7]。長期以來一直采用多品種混栽來解決蘋果的授粉問題，造成管理困難，生產(chǎn)成本增加。一些果樹工作者從國外引進(jìn)了‘紅瑪瑙和‘金峰等授粉樹品種[8-10]，盡管這些品種對‘紅富士、‘王林、‘金矮生等授粉后坐果率較高，但仍滿足不了我國蘋果主產(chǎn)區(qū)品種多樣化對授粉樹的需求。因此選育出適合我國栽培條件且與我國主栽品種親和性高的優(yōu)良授粉樹，顯得尤為重要。

授粉親和性是評價(jià)授粉樹好壞的重要指標(biāo)。觀察授粉受精過程中花粉管的生長動態(tài)，可為研究授粉親和機(jī)理提供依據(jù)[11，12]。本試驗(yàn)通過評價(jià)4個觀賞蘋果品系開花授粉習(xí)性，觀察花以及花粉的形態(tài)特征，測定室溫貯藏不同時間的花粉生活力，觀察不同授粉組合花粉管在柱頭的萌發(fā)以及在花柱內(nèi)的生長狀況，判定觀賞蘋果花粉與‘富士、‘嘎啦等蘋果品種的親和性，從而選出優(yōu)良的有中國知識產(chǎn)權(quán)的高效授粉品系，對蘋果生產(chǎn)以及豐富我國現(xiàn)有的蘋果授粉品種具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試材為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)蘋果育種課題組從雜交后代群體中選育出的花量大、觀賞性好、掛果期長的4個蘋果品系。S14親本為‘瑞丹（自然開放授粉），S44和S69親本為‘綁扎（自然開放授粉），R15親本為‘新紅星和新疆紅肉蘋果，4個品系雜交授粉時間均為2008年4月，2009年雜種實(shí)生苗直接播種于青島萊西豐實(shí)園藝場，2013年開始開花結(jié)果。2014—2015連續(xù)2年對其物候期以及開花、結(jié)果等生物學(xué)習(xí)性進(jìn)行觀察記錄。

1.2花粉采集及保存

根據(jù)文獻(xiàn)[13]的方法進(jìn)行花粉采集與保存。于開花初期，采集4種材料未開放的大鈴鐺花，帶回實(shí)驗(yàn)室，取出花藥后在室內(nèi)晾干，待花粉爆出后裝瓶于-20℃低溫干燥保存。

1.3花粉形態(tài)觀察及花粉生活力測定

取低溫干燥保存的4種材料花粉，用碘-碘化鉀（I-KI）進(jìn)行染色，染色后在生物顯微鏡下觀察染色情況及花粉形態(tài)[14]。采用EVOS FL Auto全自動成像系統(tǒng)（美國Thermo Fisher）進(jìn)行拍照，測量花粉的直徑?；ǚ勖劝l(fā)實(shí)驗(yàn)參照文獻(xiàn)[15]采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)：10%蔗糖+0.001%硼酸+0.5%瓊脂，25℃條件下培養(yǎng)4 h后，生物顯微鏡下觀察花粉管生長狀況，Nikon E80i生物顯微鏡進(jìn)一步觀察拍照。

1.4不同授粉組合花粉管萌發(fā)熒光觀察及坐果率調(diào)查

用參考文獻(xiàn)[3]、[16]的方法并做了部分修改。在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園的蘋果育種基地，于開花初期、晴朗無風(fēng)的上午，各選取3株長勢一致、無病蟲害的6年生‘嘎啦和‘富士蘋果作為受粉母株，將4種花粉在每棵植株相同方位的花枝上進(jìn)行授粉。每個雜交組合每棵植株授粉30個花序，授粉后立即套袋，標(biāo)記。分別在授粉24、72、120、168 h后取樣，放入盛有FAA固定液的青霉素小瓶內(nèi)。帶回實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)文獻(xiàn)[11]的方法，用1 mol/L的氫氧化鈉40℃恒溫箱內(nèi)軟化2 h，蒸餾水沖洗數(shù)遍，放入盛有0.5%苯胺藍(lán)染色液的培養(yǎng)皿中染色2 h。染色完畢后選取基本等長的已授粉花柱，滴1滴苯胺藍(lán)溶液，壓片，置于EVOS FL Auto全自動成像系統(tǒng)下觀察[17]，拍照。授粉花序7 d后摘袋，于授粉1個月后調(diào)查花序坐果率和花朵坐果率。

2結(jié)果與分析

2.14個蘋果雜種品系物候期及開花結(jié)果習(xí)性觀察

經(jīng)過連續(xù)2年的觀察和評價(jià)，4個蘋果雜種后代品系整體表現(xiàn)為花量大、顏色鮮艷、結(jié)果量大，果實(shí)外觀漂亮，果實(shí)成熟后到冬季一直不落果，4個品系均表現(xiàn)出較好的觀賞性。

由表1、表2和圖1可以看出，4個品系中，紅肉蘋果的物候期早于其它3個品系，尤其是萌芽期、盛花期和生理落果期早于其它品系3～7 d，4個品系的成熟期集中在8月下旬和9月上旬。4個品系的始花期均比同等栽培條件下的‘富士、‘嘎啦等栽培品種早4～6 d（數(shù)據(jù)未顯示），花量大、開花持續(xù)時間長（15～20 d），可滿足授粉樹花量的要求。平均單果重最小的是S44品系，為25 g，紅肉品系R15最大，為72 g， 4個品系果實(shí)外觀鮮紅或濃紅色，極豐產(chǎn)、果實(shí)成熟后一直不落果，4個品系的花和果實(shí)均具有極好的觀賞特性。

.24個蘋果雜種品系花粉形態(tài)觀察及生活力測定

經(jīng)I-KI染色及在顯微鏡下的觀察（圖2），4個品系的花粉形態(tài)大多呈圓形，少部分呈三角形、橢圓形；花粉粒平均直徑為0.03 mm。95%以上的花粉粒均能染上藍(lán)色或者深藍(lán)色。通過花粉培養(yǎng)的萌發(fā)試驗(yàn)可以觀察到（圖2），4個品系的花粉在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)4 h后，均萌發(fā)良好，S14、S44、S69、R15花粉管平均萌發(fā)長度分別為0.85、0.65、0.90、0.75 mm。經(jīng)過花粉染色及萌發(fā)試驗(yàn)顯示，4個品系的花粉生活力均在95%以上。

2.34個蘋果雜種品系與‘嘎啦、‘富士授粉后花粉原位萌發(fā)差異

將4個品系花粉分別給‘嘎啦、‘富士授粉，于授粉24、72、120、168 h后分別取花柱壓片觀測。由圖3和圖4可以看出，授粉24 h 后4種花粉在‘嘎啦和‘富士柱頭上均有大量花粉萌發(fā)，萌發(fā)率均在72%以上，4個品系在‘嘎啦和‘富士柱頭上花粉萌發(fā)量表現(xiàn)出了一致的順序，

即 S14>S69>R15>S44；‘富士蘋果柱頭的花粉萌發(fā)率高于‘嘎啦蘋果，S44花粉在嘎啦柱頭上的萌發(fā)率只有72%，而在富士柱頭上為85%（圖3）。此后隨著時間的推移，4個品系花粉在‘嘎啦、‘富士柱頭上花粉的萌發(fā)率均逐漸提高，在授粉72 h后均達(dá)到最大值：S14、S44、S69、R15 在‘嘎啦柱頭上的萌發(fā)率分別100%、92%、97%、96%，在‘富士柱頭上的萌發(fā)率分別為100%、93%、98%、97%。隨后，120 h和168 h在柱頭上沒有觀察到花粉萌發(fā)率的提高。

2.44個蘋果雜種品系給‘富士、‘嘎啦授粉后花粉管在花柱中生長動態(tài)觀察

由圖4可見，授粉24 h后4種花粉在‘嘎啦、‘富士柱頭上大量萌發(fā)，萌發(fā)長度約占整個柱頭長度的1/5，萌發(fā)長度為：S14>S69>S44>R15。授粉72 h 后，花粉在柱頭上進(jìn)一步伸長生長，S44和紅肉蘋果R15花粉萌發(fā)到花柱長度的1/2處，S14和S69花粉生長至花柱3/4處，4種花粉在‘富士蘋果柱頭上萌發(fā)長度均長于‘嘎啦蘋果。S14、S44、S69、R15花粉管到達(dá)‘嘎啦蘋果花柱中部數(shù)量分別為30、13、15、8，到達(dá)‘富士蘋果花柱中部數(shù)量分別為24、25、38、7。由圖5可見，授粉120 h后，S44和紅肉蘋果R15的花粉管長至花柱的3/4處，而S14和S69花粉幾乎到達(dá)了花柱的基部。授粉168 h后，觀察到4種花粉均生長至‘嘎啦和‘富士柱頭最基部胚囊內(nèi)，完成受精過程。

2.54個蘋果雜種品系與‘富士、‘嘎啦授粉后結(jié)果率調(diào)查

用4個蘋果雜種品系分別給‘嘎啦、‘富士授粉。由表3看出，經(jīng)4個品系授粉的花序坐果率均在70.0%以上，花朵坐果率在62.4%以上，符合作為授粉樹的要求。對于2個蘋果品種而言，‘富士的花序坐果率和花朵坐果率均高于對應(yīng)授粉的‘嘎啦，說明4個品系與‘富士的親和性要好于‘嘎啦蘋果。S14和S69與‘嘎啦和‘富士蘋果授粉的坐果率均較高，尤其是與‘富士授粉的花序坐果率最高，均達(dá)到100%，紅肉蘋果R15與‘嘎啦及‘富士授粉坐果率表現(xiàn)最低，花序坐果率為70.0%、73.3%，花朵坐果率為62.4%、63.2%。S44花粉與‘嘎啦及‘富士授粉坐果率居中。

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