培養(yǎng)基配方對慈姑花粉萌發(fā)與花粉貯藏壽命的影響

李 峰，劉玉平，黃新芳，孫亞林，彭 靜

（武漢市農(nóng)業(yè)科學院，武漢 430064）

慈姑（Sagittaria trifolia）為中國南方水生蔬菜，主要分布在長江流域及其以南各省［1，2］，每年栽培面積達2 萬hm2左右。各地慈姑栽培品種多為地方品種，育種多采用無性系單株系統(tǒng)選育方法進行，育種方法單一。為拓展慈姑育種新方法，人工雜交育種方法在慈姑育種上的應用逐步展開，但相關研究較少［3，4］。

花粉是高等植物雄配子體，在植物有性繁殖中有很重要的作用。花粉活力的高低是決定結實率高低的關鍵因素，因此，研究慈姑花粉生活力對于提高慈姑雜交育種效率具有重要意義。本試驗通過研究慈姑花粉萌發(fā)最適培養(yǎng)基配方，并測定離體常溫和低溫條件下花粉的活力變化動態(tài)，以期為慈姑雜交育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品采集

慈姑花粉萌發(fā)培養(yǎng)基配方篩選試驗材料為野生慈姑資源隨州小葉，慈姑花粉貯藏壽命測定試驗材料為隨州小葉、貴陽烏慈和石屏家慈。于慈姑盛花期（7 月），采集第2 天即將開放的雄花花序，帶回實驗室扦插于清水中備用。

1.2 花粉萌發(fā)培養(yǎng)基配方篩選試驗

慈姑花粉萌發(fā)采用液體培養(yǎng)基，參照胡適宜［5］的配方，經(jīng)預備試驗初步確定蔗糖和硼酸的濃度范圍，按照表1 配制液體培養(yǎng)基。選擇若干盛開雄花樣品，將花粉刷至干燥培養(yǎng)皿內混合均勻，取少量花粉散于載玻片上，加1～2 滴上述配制的液體培養(yǎng)基，置于室溫下培養(yǎng)30 min 后，采用Olympus IX70 型顯微鏡觀察3 個視野，凡是出現(xiàn)花粉管伸出即認為萌芽。試驗采用二因素隨機區(qū)組設計，重復3 次。

表1 慈姑花粉萌發(fā)液體培養(yǎng)基配方

1.3 花粉壽命測定

貯藏溫度設置25 ℃常溫和4 ℃低溫。取回后的雄花花序樣品分為2 份，一份置于室溫，另一份置于4 ℃冰箱保存，每隔3 h 或6 h，選擇若干盛開雄花樣品，將花粉刷至干燥培養(yǎng)皿內，混合均勻，取少量花粉置于載玻片上，加1～2 滴上述篩選出的液體培養(yǎng)基，置于室溫下30 min，于顯微鏡下觀察3 個視野，凡是出現(xiàn)花粉管伸出即認為萌芽，觀察3 個制片。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進行分析并作圖，采用DPS v7.05 軟件進行方差分析，采用Duncan 氏新復極差法（SSR）進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 培養(yǎng)基配方篩選試驗

慈姑花粉在液體培養(yǎng)基萌發(fā)試驗中，在顯微鏡下可觀察到部分花粉粒萌發(fā)花粉管，呈乳突狀或者更長者記為有活力（圖1），不同配方液體培養(yǎng)基條件下慈姑花粉萌芽率方差分析見表2。從表2 可以看出，蔗糖因子間差異達到極顯著水平，而硼酸因子、蔗糖與硼酸交互因子間差異不顯著。經(jīng)進一步多重比較（表3），5 號處理慈姑花粉的萌芽率最高，達25.14%，與處理10、9、6、4、2、3、7 差異不顯著，與處理8、1、16、15、11、14、12、13 差異顯著，與處理14、12、13 差異極顯著，即蔗糖濃度為5%～15%的大部分處理的萌芽率較高，蔗糖濃度為20%的所有處理萌芽率均較低。所以，認為慈姑花粉萌發(fā)的主要影響因子是蔗糖濃度，其適宜的濃度范圍為5%～15%，本試驗篩選的最優(yōu)培養(yǎng)基為5 號培養(yǎng)基，即10%蔗糖+50 μg/mL 硼酸。

圖1 慈姑花粉萌芽情況

表2 不同培養(yǎng)基配方慈姑花粉萌芽率方差分析

表3 不同培養(yǎng)基配方處理下慈姑花粉萌芽率

2.2 慈姑花粉貯藏壽命

2.2.1 室溫離體貯存條件下慈姑花粉活力變化動態(tài) 在室溫離體貯存條件下，慈姑不同品種花粉活力變化動態(tài)見圖2。從圖2 可以看出，慈姑不同品種花粉萌芽率隨著貯藏時間的延長而不斷降低，貯藏0～6 h 內花粉活力迅速降低，6 h 之后逐漸緩慢降低，至24 h 時花粉活力降至5%左右。不同慈姑品種在室溫各貯藏時間點的花粉萌芽率存在較大差異，石屏家慈明顯高于隨州小葉和貴陽烏慈，而隨州小葉和貴陽烏慈則差異不大。

圖2 不同慈姑品種25 ℃室溫離體貯藏條件下花粉萌芽率變化動態(tài)

2.2.2 低溫離體貯存條件下慈姑花粉活力變化動態(tài) 在低溫離體貯藏條件下，慈姑不同品種花粉活力變化動態(tài)見圖3。從圖3 可以看出，慈姑不同品種花粉萌芽率隨著貯藏時間的延長逐漸降低，石屏家慈在0～6 h 萌芽率迅速下降，6 h 后緩慢降低；隨州小葉和貴陽烏慈在0～12 h 萌芽率迅速下降，12 h 后緩慢降低。3 個品種在低溫貯藏30 h 時，花粉萌芽率均降至5%～10%。不同慈姑品種在低溫各貯藏時間點的花粉萌芽率亦存在較大差異，變化規(guī)律與室溫條件下基本一致。

圖3 不同慈姑品種4 ℃低溫離體貯藏條件下花粉萌芽率變化動態(tài)

3 小結

花粉活力檢測方法主要有染色法和離體萌發(fā)法［6］，離體萌發(fā)法由于直觀、準確而被廣泛應用［7-9］。本試驗著重探究了慈姑花粉離體培養(yǎng)基中最適蔗糖濃度和硼酸濃度，結果表明，蔗糖對慈姑花粉萌芽影響顯著，慈姑花粉萌芽培養(yǎng)基蔗糖濃度宜為5%～15%，硼酸對慈姑花粉萌芽的影響差異不顯著，有待進一步研究。本試驗篩選的慈姑花粉最適培養(yǎng)基配方為10%蔗糖+50 μg/mL 硼酸。

通過本試驗研究，慈姑花粉活力因品種不同而存在一定差異，在各貯藏時間段基本表現(xiàn)為石屏家慈＞隨州小葉＞貴陽烏慈，不同類型慈姑品種的花粉活力變化規(guī)律有待今后對大量慈姑品種開展研究。慈姑花粉在不同貯藏時間和方式條件下，隨著貯藏時間延長逐步降低，在室溫貯藏條件下慈姑花粉保持活力可達24 h 左右，低溫條件可延長貯藏時間約6 h，但是在室溫和低溫貯藏條件下，慈姑花粉在貯藏6 h 前保持活力比例較高。因此，慈姑雜交人工授粉時宜在采集到花粉后6 h 內進行。在慈姑人工雜交育種實踐中，一般取當天開放的花粉進行授粉，或者旁晚選取即將開放的雄花花序插于清水中，于第二天早晨取盛開雄花花粉6 h 內完成授粉。