花粉萌發(fā)和激素處理對“南水8號”制種產(chǎn)量的影響

張春靜 劉爽 陳潔 錢春桃

摘要 為提高“南水8號”種子產(chǎn)量，以雌性系黃瓜“NW-6”、自交系“NY-m”為材料，授粉后觀察花粉萌發(fā)以探究“南水8號”種子產(chǎn)量低的原因。以單瓜種子數(shù)、單瓜種子產(chǎn)量、百粒重、發(fā)芽率、發(fā)芽勢5個(gè)方面為指標(biāo)，采用單因素分析進(jìn)行綜合評價(jià)，選擇對提高種子產(chǎn)量具有顯著作用的激素。 結(jié)果表明，“NW-6”與“NY-m”雜交后表現(xiàn)出類似遠(yuǎn)緣雜交障礙的現(xiàn)象;油菜素內(nèi)酯對提高制種產(chǎn)量有顯著作用，用濃度為0.080 mg/L 的BR處理得到的單瓜種子數(shù)、單瓜種子產(chǎn)量最高，單瓜種子數(shù)可達(dá)91.27粒，單瓜產(chǎn)量達(dá)2.60 g，百粒重為2.93 g，綜合評價(jià)最高。

關(guān)鍵詞 花粉萌發(fā);蕓苔素內(nèi)酯;種子

中圖分類號 S 642.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）08-0055-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.015

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Pollen Germination and Hormone Treatment on Seed Production of ‘Nanshui No.8’

ZHANG? Chun-jing， LIU? Shuang， CHEN Jie? et al （School of Horticulture， Nanjing Agricultural University， Nanjing，Jiangsu? 210095）

Abstract To increase the seed yield， the experiment used the ‘NW-6’，‘NY-m’ as the female cucumber material， and observed pollen germination to explore the reason of the low seed yield;seed number single melon，single melon yield， 100-grain weight， the germination rate and germination potential were adopted to evaluate comprehensively by single factor.The test results showed that ‘NW-6’ and ‘NY-m’ showed similar remote hybrid disorder;canolein had a significant effect in improving seed production.The number of seed and yield of single melon by BR with concentration of 0.080 mg/L were the highest，the number of seed of single melon could reach 91.27，the yield of single melon could reach 2.60 g，and 100-grain weight was 2.93 g，which was the highest in comprehensive evaluation.

Key words Pollen germination;Ttundrin inner fat;Seed

黃瓜是我國主要園藝作物之一，其中水果黃瓜表皮油亮，果面無刺光滑，口感清爽甜脆，營養(yǎng)價(jià)值高，市場前景廣闊?！澳纤?號”是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)葫蘆科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培育的新型水果黃瓜品種，果實(shí)長25～35 cm，是市場上少見的光皮長黃瓜，品質(zhì)優(yōu)良，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)前期對“南水8號”制種發(fā)現(xiàn)，“南水8號”的種子產(chǎn)量較低，約105 kg/hm 2，單瓜種子數(shù)約為70粒，單瓜種子產(chǎn)量2 g左右，百粒重為2.7 g左右 [1]。

研究發(fā)現(xiàn)，種子形成受到花粉萌發(fā)、受精作用、從合子胚到成熟種子的發(fā)育過程，以及肥水狀況、激素協(xié)調(diào)作用等的影響 [2-4]。若上述環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都有可能導(dǎo)致種子敗育，從而產(chǎn)生空癟籽，導(dǎo)致種子產(chǎn)量低。為此，筆者利用熒光顯微技術(shù)觀察“南水8號”制種過程中花粉管生長動(dòng)態(tài)，從細(xì)胞學(xué)層面來探究“南水8號”種子產(chǎn)量低的原因;通過激素噴施授粉后的子房，對種子產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探究激素對種子產(chǎn)量的影響，以期為提高“南水8號”制種產(chǎn)量提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料 供試品種由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)葫蘆科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室提供，“南水8號”的母本為“NW-6”、父本為“NY-m”。于2019年秋季及2020年春季在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白馬基地進(jìn)行。播種使用72孔穴盤，基質(zhì)為草炭∶蛭石按照3∶1 比例混合而成。田間管理按常規(guī)進(jìn)行。

1.2 激素

授粉后的子房噴施油菜素內(nèi)酯作為促進(jìn)授粉受精的輔助手段。濃度處理：C1用濃度為0.005 mg/L的BR進(jìn)行處理，C2用濃度為0.010 mg/L的BR進(jìn)行處理，C3用濃度為0.040 mg/L的BR進(jìn)行處理，C4用濃度為0.060 mg/L的BR進(jìn)行處理，C5用濃度為0.080 mg/L 的BR進(jìn)行處理，C6用濃度為0.100 mg/L 的BR進(jìn)行處理;CK為熊蜂授粉。

1.3 方法

1.3.1 花粉萌發(fā)過程觀察?！癗W-6”דNY-m”授粉后分別于2、4、6、8、12、24、32 h 采集3～4個(gè)雌蕊，放入FAA 固定液（50%乙醇∶甲醛∶冰醋酸=90∶5∶5）中固定24 h 以上，4 ℃ 儲存。將雌蕊在2 mol/L NaOH 中過夜軟化，然后在蒸餾水中洗滌3次。將樣品轉(zhuǎn)移至水溶性苯胺藍(lán)（0.1%苯胺藍(lán)+0.1 g/L 磷酸二氫鉀）染色30 min，染色完成后將雌蕊切片，在熒光顯微鏡（Zeiss Axioskop 40）下用激發(fā)濾光片BP 330-385（彩色）進(jìn)行花粉管伸長情況觀察 [5]。使用Axiocam MRC 相機(jī)捕獲數(shù)字圖像，并對所有圖像進(jìn)行數(shù)字處理。

1.3.2 激素處理子房。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，兩邊設(shè)保護(hù)行，每個(gè)處理10株，每株留3個(gè)瓜，3次重復(fù)。

從授粉期開始，對每天開放的雌花噴施激素，噴于子房和柱頭，直至布滿液滴為止，噴施時(shí)間以08：00—10：00為宜。掛牌記錄，成熟后統(tǒng)計(jì)飽滿種子數(shù)，計(jì)算平均單瓜種子數(shù)、百粒重、單瓜種子產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，利用SPSS進(jìn)行方差分析和單因素分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 父本花粉萌發(fā)過程

成熟的黃瓜花粉粒呈球形，表面有3個(gè)萌發(fā)孔;雌蕊柱頭表面具發(fā)達(dá)的乳突細(xì)胞，以便黏住花粉;花藥裂開后，散出大量花粉且隨風(fēng)飄落或被熊蜂帶到柱頭上，花粉釋放出親脂性物質(zhì)與柱頭上的親脂性物質(zhì)相互接觸，并從柱頭表面的乳突細(xì)胞中吸收水分，隨后花粉管自萌發(fā)孔長出，經(jīng)花粉管通道后，向子房方向延伸 [6]。

經(jīng)水溶性苯胺藍(lán)染色后，具有較高花粉活力的、能正常萌發(fā)的花粉及花粉管呈現(xiàn)強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光反應(yīng)，授粉后2 h 花粉已在柱頭上萌發(fā)，從萌發(fā)孔中長出的花粉管朝花粉通道生長;授粉后4 h，部分花粉管到達(dá)柱頭1/3位置;授粉后6 h，部分花粉管到達(dá)柱頭1/2位置;授粉后8 h，部分花粉管到達(dá)花柱上部;授粉后12 h，花粉管呈束狀到達(dá)花柱上部;授粉24 h后，花粉活力下降，整體熒光反應(yīng)微弱，大部分花粉管停留在花柱上部未見持續(xù)伸長（圖1）。

2.2 激素處理對種子產(chǎn)量的影響

油菜素內(nèi)酯具有提高坐果率和結(jié)實(shí)率的生理作用，對種子產(chǎn)量和質(zhì)量有一定的影響。由表1可知，用C5濃度為0.080 mg/L 的BR進(jìn)行處理得到的單瓜種子數(shù)、單瓜種子產(chǎn)量最高，分別為91.27粒和2.60 g。而C1濃度為0.005 mg/L的BR進(jìn)行處理得到的單瓜種子數(shù)和單瓜種子產(chǎn)量最低，與C5處理間差異顯著。百粒重以C6 濃度為0.100 mg/L 的BR進(jìn)行處理得到的最重，為3.04 g，與C5差異不顯著，但單瓜種子數(shù)、單瓜種子產(chǎn)量顯著低于C5處理。在一定激素濃度范圍內(nèi)，“南水8號”單瓜種子產(chǎn)量隨激素濃度升高而升高，達(dá)到峰值后高濃度油菜素內(nèi)酯使單瓜種子產(chǎn)量下降。C5處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢也較高，這說明油菜素內(nèi)酯對于提高“南水8號”雜交種產(chǎn)量和質(zhì)量有一定效果，適當(dāng)?shù)募に貪舛瓤商岣叻N子產(chǎn)量和質(zhì)量，以0.080 mg/L 的BR 為最佳。

3 討論

該研究發(fā)現(xiàn)“NW-6”與“NY-m”雜交后表現(xiàn)出類似遠(yuǎn)緣雜交障礙的現(xiàn)象，即花粉萌發(fā)量少，花粉管生長緩慢、扭曲甚至停止，可能是以下原因?qū)е拢捍迫镉H和力差，授粉受精能力差;雌蕊外觀表現(xiàn)正常，實(shí)則花柱敗育，無法完成授粉受精 [7]。王沖等 [8]通過對君子蘭種間雜交親和性研究，發(fā)現(xiàn)在君子蘭種間雜交花粉萌發(fā)與花粉管伸長存在胼胝體現(xiàn)象，母本柱頭表面出現(xiàn)大量胼胝體阻礙花粉萌發(fā)和花粉管伸長。周旭紅等 [9]通過不同倍性香石竹雜交花粉管生長熒光顯微觀察，發(fā)現(xiàn)花粉管先端沉積胼胝體而停止生長。這說明在雜交授粉中，花粉管伸長以及柱頭產(chǎn)生胼胝體是影響受精順利進(jìn)行的因素，在下一步的研究中，應(yīng)著重研究授粉過程中影響授粉因素的作用機(jī)理，如生理生化指標(biāo)、酶活性、激素含量的變化等，從而進(jìn)一步研究受精過程，通過這些研究更加深入地了解不親和性的機(jī)理，從而克服不親和性，提高雜交結(jié)籽率。

該研究發(fā)現(xiàn)“南水8號”黃瓜制種在授粉過程中噴施油菜素內(nèi)酯有利于提高結(jié)籽率，這可能與油菜素內(nèi)酯促進(jìn)花粉管伸長有關(guān) [10]。該研究用濃度為0.080 mg/L 的BR 進(jìn)行處理得到的單瓜種子數(shù)、單瓜種子產(chǎn)量和種子質(zhì)量明顯高于其他處理。駱炳山 [11]認(rèn)為油菜素內(nèi)酯對大豆的全株生長和結(jié)實(shí)率均有明顯影響，每莢粒數(shù)有所增加。該試驗(yàn)雖有激素濃度達(dá)到單瓜種子數(shù)峰值，但后續(xù)高濃度激素的效果仍需進(jìn)一步研究，可能會(huì)進(jìn)一步提高種子產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]高明亮.南水8號黃瓜制種技術(shù)研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020：24.

[2] 陳建軍.白皮黃瓜種子敗育的初步研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004：3.

[3] 陳建軍，徐躍進(jìn)，張棟梁，等.白皮黃瓜雌雄配子敗育的細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，45（3）：339-341.

[4] 楊志瑩，邱玉賓，張海良，等.丁香種子研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（21）：33-35.

[5] 謝淼，趙雋，潘俊松，等.輻射花粉授粉誘導(dǎo)黃瓜單倍體[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2005，23（2）：153-157.

[6] 姜成英，史艷虎，吳文俊，等.油橄欖授粉受精和胚胎發(fā)育過程觀察[J].廣西植物，2016，36（9）：1026-1031，1106.

[7] 鄧衍明，葉曉青，佘建明，等.植物遠(yuǎn)緣雜交育種研究進(jìn)展[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2011，26（S2）：52-55.

[8] 王沖，雷家軍，姜闖，等.君子蘭種間雜交及自交親和性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（18）：3822-3829.

[9] 周旭紅，桂敏，王繼華，等.不同倍性香石竹雜交花粉管生長熒光顯微觀察及結(jié)實(shí)研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，2012，32（1）：67-74.

[10] 顧慶龍.新型植物激素油菜素內(nèi)脂的研究進(jìn)展[J].生物學(xué)教學(xué)，2002（12）：1-2.

[11] 駱炳山.高等植物油菜素甾體類的研究及其應(yīng)用[J].植物生理學(xué)通訊，1986，22（1）：11-14.