仙客來(lái)花粉離體萌發(fā)主要影響因素研究

林艷 邊光亞 趙玉芬 郝旭新 郝蕓莉

摘? ? 要：為提高仙客來(lái)雜交育種效率，明確花粉萌發(fā)率的主要影響因素，以當(dāng)前12個(gè)仙客來(lái)主栽品種及自交系A(chǔ)H為試驗(yàn)材料，利用培養(yǎng)基法進(jìn)行了不同品種、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、糖類、硼酸、pH值的花粉離體萌發(fā)試驗(yàn)。結(jié)果表明：不同品種間花粉萌發(fā)率存在顯著差異。不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)的促進(jìn)作用存在顯著差異，蕓苔素及赤霉素均可促進(jìn)仙客來(lái)花粉萌發(fā)，以蕓苔素0.02 mg·L-1效果最好，復(fù)硝酚鈉對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)無(wú)影響。蔗糖可顯著提高仙客來(lái)花粉萌發(fā)率，濃度以10%最佳，葡萄糖對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)無(wú)促進(jìn)作用，10%蔗糖+0.02 mg·L-1蕓苔素可顯著提高花粉萌發(fā)率。硼酸單獨(dú)作用對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)的促進(jìn)作用不大，與10%蔗糖聯(lián)合作用則顯著提高仙客來(lái)花粉萌發(fā)率。不同pH值顯著影響仙客來(lái)花粉萌發(fā)率，pH值為6.0時(shí)萌發(fā)率最高，pH值為7.0時(shí)次之。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，促進(jìn)仙客來(lái)花粉萌發(fā)的最佳配方為 10%蔗糖 + 0.2%硼酸 + 0.02 mg·L-1蕓苔素。品種、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、糖類、pH值等因素均會(huì)對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)產(chǎn)生重要影響。

關(guān)鍵詞：仙客來(lái)；花粉萌發(fā)；影響因素

中圖分類號(hào)：S682.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.05.001

Abstract： To improve the efficiency of Cyclamen hybrid breeding and identify the main factors affecting pollen germination rate， 12 main cultivated varieties and inbred line AH of Cyclamen persicum were used as experimental materials. Using the medium method， pollen germination tests were carried on different varieties， plant growth regulators， sugars， boric acid， and pH values. The results showed that there were significant differences in pollen germination rates among different varieties. Different plant growth regulators had significantly different effects on Cyclamen pollen germination. Both brassicin and gibberellin could promote Cyclamen pollen germination， with 0.02 mg·L-1 brassicin having the best effect. Sucrose could significantly improve Cyclamen pollen germination rate， with 10% being the optimal concentration. 10% sucrose+0.02 mg·L-1 brassicin could significantly improve Cyclamen pollen germination rate. Boric acid alone had little effect on pollen germination， but when combined with 10% sucrose， it significantly increased Cyclamen pollen germination. Different pH values significantly affected Cyclamen pollen germination rate， with the highest germination rate obtained when the pH value was 6.0， followed by pH value of 7.0 According to the results of the orthogonal test， the optimal formula for promoting Cyclamen pollen germination was 10% sucrose + 0.2% boric acid + 0.02 mg·L-1 brassicin. Variety， plant growth regulator， carbohydrate， pH value， and other factors had important effects on Cyclamen pollen germination.

Key words： Cyclamen persicum; pollen germination; influence factor

仙客來(lái)（Cyclamen persicum）為報(bào)春花科仙客來(lái)屬球莖花卉[1]，因其花形獨(dú)特、種類繁多，開花期長(zhǎng)且冬季盛開而深受消費(fèi)者喜愛，是目前國(guó)內(nèi)外主要盆栽花卉之一[2-3]。仙客來(lái)依靠種子繁殖，目前的栽培品種多為F1代雜交種，在授粉過(guò)程中，花粉質(zhì)量的好壞及環(huán)境因素直接影響授粉結(jié)實(shí)情況，掌握仙客來(lái)不同品種的花粉萌發(fā)情況及影響花粉萌發(fā)的主要促進(jìn)因素，對(duì)仙客來(lái)雜交育種及種子生產(chǎn)均具有重要的指導(dǎo)意義。此外，仙客來(lái)通過(guò)體外雜交獲得雜種胚是很有潛力的育種途徑，研究花粉體外萌發(fā)的條件是體外雜交的基礎(chǔ)性工作。在仙客來(lái)花粉生命力方面，已有學(xué)者利用TTC染色法及培養(yǎng)基法進(jìn)行了研究[4-7]，多數(shù)學(xué)者的研究為蔗糖、硼酸等條件對(duì)花粉離體萌發(fā)的影響，在不同品種的離體萌發(fā)方面研究的較少，利用蕓苔素等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)的影響卻未有報(bào)道，對(duì)仙客來(lái)花粉因素的綜合作用亦鮮有報(bào)道。

培養(yǎng)基法是測(cè)定花粉生活力最直觀、最可靠的方法[8-9]， 花粉萌發(fā)率是衡量花粉生活力狀況的重要指標(biāo)[10]。本研究利用培養(yǎng)基法研究了仙客來(lái)當(dāng)前主栽的不同品種花粉萌發(fā)率差異及蔗糖、硼酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、pH值等因素對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響，以便進(jìn)一步提高仙客來(lái)授粉結(jié)實(shí)率，為未來(lái)仙客來(lái)雜交育種、種子生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

不同品種試驗(yàn)采用當(dāng)前主流品種‘哈里奧2015鮮紅‘哈里奧2016鮮紅‘哈里奧2090紫‘哈里奧2160火紋紫‘哈里奧2415瑰紅皺‘哈里奧2850火炬品紅‘巴黎之吻粉‘法娃深紫紅‘夢(mèng)幻鮮紅‘扇舞橙紅‘扇舞品紅‘雪印粉12個(gè)品種，其他試驗(yàn)均以河北省林業(yè)和草原科學(xué)院選育出的紅色平瓣自交系A(chǔ)H為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 品種、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、糖、硼酸、pH值分別進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，品種采用試驗(yàn)材料中列出的12個(gè)主栽品種。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑采用蕓苔素、赤霉素、復(fù)硝酚鈉，蕓苔素濃度梯度為0.005、0.01、0.02、0.03、0.04 mg·L-1，赤霉素和1.4%復(fù)硝酚鈉水劑的濃度梯度為50、100、200、300 mg·L-1。糖采用蔗糖和葡萄糖進(jìn)行了試驗(yàn)，蔗糖濃度梯度為1%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%，葡萄糖濃度梯度為1%、5%、10%、15%。硼酸濃度梯度為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，pH值梯度采用5.0、6.0、7.0、8.0進(jìn)行了試驗(yàn)。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，分別對(duì)糖和硼酸、糖和蕓苔素進(jìn)行了復(fù)因素試驗(yàn)，糖濃度為10%，分別添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%硼酸及0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03 mg·L-1蕓苔素進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)單因素及復(fù)因素的試驗(yàn)結(jié)果，采用糖、硼酸、蕓苔素進(jìn)行了正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用L9（34）[11]，見表1。

1.2.2 培養(yǎng)基成分 以1%瓊脂為基本培養(yǎng)基，作為對(duì)照（CK）， 品種及pH值試驗(yàn)培養(yǎng)基為1%瓊脂+10%蔗糖+0.2%硼酸，其他試驗(yàn)培養(yǎng)基為1%瓊脂添加相應(yīng)的試驗(yàn)因素成分。除pH值試驗(yàn)外，其余各試驗(yàn)培養(yǎng)基pH值均為6.0。

1.2.3 取材與培養(yǎng) 在花瓣已充分展開1～2 d的花朵上取粉，取粉時(shí)間為晴天上午10：00至下午3：00。用滴管吸取少量培養(yǎng)基趁熱滴在載玻片上，放置片刻，使其凝固；將少量花粉均勻地撒播在培養(yǎng)基上，蓋上蓋玻片，用手輕輕敲打使培養(yǎng)基散布均勻；將制備好的片子放在墊有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，放入25 ℃培養(yǎng)箱中，光培養(yǎng)12 h，暗培養(yǎng)12 h，24 h后置于顯微鏡下觀察并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.2.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析 觀察儀器為加載計(jì)算機(jī)的LEICA DME顯微鏡，放大倍數(shù)為10×10倍，每一材料隨機(jī)觀察3個(gè)視野，每個(gè)視野內(nèi)的花粉粒總數(shù)應(yīng)大于50個(gè)，用計(jì)數(shù)器分別統(tǒng)計(jì)出每一觀察視野中已萌發(fā)的花粉數(shù)及花粉?？倲?shù)，花粉萌發(fā)率=某視野萌發(fā)的花粉粒數(shù)/花粉粒的總數(shù)×100%[12]，3個(gè)視野的花粉萌發(fā)率平均值作為該處理的花粉萌發(fā)率，花粉管長(zhǎng)度超過(guò)花粉粒直徑視為花粉粒萌發(fā)[13]，利用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件中的單因素方差分析（one-way ANOVA）、Duncan多重比較法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種間仙客來(lái)花粉萌發(fā)率

品種不同，仙客來(lái)花粉萌發(fā)率之間存在顯著差異，12個(gè)仙客來(lái)主栽品種的平均花粉萌發(fā)率中，‘哈里奧2016‘法娃深紫紅‘哈里奧2015‘哈里奧2415花粉萌發(fā)率較高，其中‘哈里奧2016花粉萌發(fā)率最高，為49.5%；‘雪印粉‘扇午品紅‘夢(mèng)幻鮮 紅‘扇午橙紅花粉萌發(fā)率較低。因此，觀測(cè)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率應(yīng)考慮品種差異（圖1、圖2）。

2.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響

蕓苔素、赤霉素、復(fù)硝酚鈉3種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理仙客來(lái)花粉，其萌發(fā)率間存在顯著差異，見表2。蕓苔素濃度為0.02 mg·L-1時(shí)效果最好，平均花粉萌發(fā)率為22.9%；蕓苔素濃度為0.01 mg·L-1及赤霉素濃度為50 mg·L-1時(shí)次之，平均花粉萌發(fā)率分別為18.1%和17.8%，顯著高于對(duì)照CK，但兩者處理效果均比蕓苔素濃度為0.02 mg·L-1時(shí)差。復(fù)硝酚鈉濃度為50～300 mg·L-1時(shí)處理效果與對(duì)照CK間差異不大，說(shuō)明復(fù)硝酚鈉對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率沒有產(chǎn)生影響。

2.3 糖類對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響

糖種類及濃度的處理結(jié)果見表3。葡萄糖為1%～15%的濃度時(shí)處理效果均不好，對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率沒有促進(jìn)作用。蔗糖對(duì)花粉萌發(fā)率的促進(jìn)作用顯著高于葡萄糖，10%濃度的蔗糖處理效果最好，平均花粉萌發(fā)率為27.6%，7.5%濃度效果次之，平均花粉萌發(fā)率為21.2%，兩者之間差異顯著。蔗糖濃度低于5%或高于12.5%，平均花粉萌發(fā)率均顯著降低。

2.4 糖和蕓苔素對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響

10%蔗糖加上不同濃度的蕓苔素的處理結(jié)果見圖3。10%蔗糖加上0.02～0.025 mg·L-1蕓苔素效果最好，平均花粉萌發(fā)率分別為33.4%和33.3%，兩者差異不大，均顯著高于10%蔗糖；10%蔗糖+0.03 mg·L-1蕓苔素組合處理效果與10%蔗糖單獨(dú)處理無(wú)顯著差異；10%蔗糖加上0.005～0.015 mg·L-1蕓苔素的效果顯著低于10%蔗糖。

2.5 硼酸及糖和硼酸對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響

硼酸處理在濃度為0.05%～0.4%時(shí)與對(duì)照CK間無(wú)顯著差異（表4），說(shuō)明硼酸單獨(dú)處理對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)不起促進(jìn)作用。在10%蔗糖的條件下，加入0.1%～0.2%的硼酸則顯著提高仙客來(lái)的花粉萌發(fā)率，10%蔗糖+0.3%組合則和10%蔗糖單獨(dú)處理差異不顯著，利用10%蔗糖+0.3%組合進(jìn)行處理，則花粉萌發(fā)率顯著下降。

2.6 pH值對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率的影響

仙客來(lái)在不同的pH值條件下花粉萌發(fā)率差異顯著。pH值在6.0條件下平均花粉萌發(fā)率最高，為38.9%；pH值為7.0時(shí)次之，平均花粉萌發(fā)率為28.5%；pH值為5.0時(shí)，平均花粉萌發(fā)率為14.6%；pH值為8.0時(shí)，平均花粉萌發(fā)率則極速降低，僅為0.72%，說(shuō)明仙客來(lái)花粉萌發(fā)在微酸性條件下較好，過(guò)酸及堿性條件下不利于仙客來(lái)的花粉萌發(fā)（圖4、圖5）。

2.7 影響仙客來(lái)花粉萌發(fā)率最佳組合篩選

正交試驗(yàn)結(jié)果見表5。最佳組合為10%蔗糖+0.2%硼酸+0.02 mg·L-1蕓苔素，平均花粉萌發(fā)率為42.1%。根據(jù)R值可以看出，蔗糖濃度R值為82.4，是主要影響因素，硼酸濃度及蕓苔素濃度的R值分別為18.7和23.0，均小于空列（機(jī)誤）R值，說(shuō)明硼酸濃度為0.1%～0.3%及蕓苔素濃度為0.02～0.03 mg·L-1的變化范圍對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率影響不大。

3 討論與結(jié)論

仙客來(lái)不同品種間花粉萌發(fā)率存在顯著差異，這與前期有關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果基本一致[5，7]。因此，評(píng)價(jià)仙客來(lái)花粉萌發(fā)情況應(yīng)分品種進(jìn)行。

蕓苔素及赤霉素均對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)具有促進(jìn)作用，不同濃度間作用效果差異顯著，以蕓苔素濃度為0.02 mg·L-1時(shí)果最好，復(fù)硝酚鈉對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)無(wú)影響。因此，在離體培養(yǎng)及活體授粉中可考慮利用蕓苔素等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑促進(jìn)花粉萌發(fā)。蔗糖對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，以10%蔗糖處理效果最好，此結(jié)論亦得到相關(guān)學(xué)者的驗(yàn)證[14，18]。本研究結(jié)果表明，10%蔗糖+0.02 mg·L-1蕓苔素可以顯著提高花粉萌發(fā)率，而葡萄糖對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)則無(wú)促進(jìn)作用。

0.05%～0.4%硼酸單獨(dú)處理對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)無(wú)促進(jìn)作用，這與前期的一些學(xué)者研究存在不同，0.1%～0.2%硼酸與10%蔗糖合用則可顯著提高花粉萌發(fā)率。許多學(xué)者報(bào)道硼酸對(duì)花粉萌發(fā)具有促進(jìn)作用[14-17]，而本研究中只有將0.1%～0.2%硼酸與10%蔗糖聯(lián)合使用才可顯著提高花粉萌發(fā)率。多數(shù)學(xué)者對(duì)硼酸促進(jìn)花粉萌發(fā)的的研究均是與蔗糖及其他成分聯(lián)合應(yīng)用的，而硼酸單獨(dú)作用的研究者較少，所以硼酸單獨(dú)作用及與蔗糖等因子的復(fù)合作用促進(jìn)花粉萌發(fā)的規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

不同pH值對(duì)仙客來(lái)花粉萌發(fā)存在顯著影響，pH值為6.0時(shí)仙客來(lái)花粉萌發(fā)率最高，pH值為7.0時(shí)次之，pH值為5.0或8.0時(shí)，花粉萌發(fā)率顯著減低，與前期學(xué)者的研究基本一致。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，促進(jìn)仙客來(lái)花粉離體萌發(fā)的最佳配方為：10%蔗糖+0.2%硼酸+0.02 mg·L-1蕓苔素。

花粉萌發(fā)亦受溫度、濕度、光照等環(huán)境條件的影響。本研究在采粉時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同天氣情況下同一時(shí)間段采集的花粉其萌發(fā)率差異很大，晴天及陰天采集的花粉兩者無(wú)法比較。所以在進(jìn)行花粉活力測(cè)定時(shí)，應(yīng)盡可能將采樣及花粉萌發(fā)培養(yǎng)的條件控制一致，才能最大程度縮小系統(tǒng)誤差。不同研究者間由于試驗(yàn)材料、取樣方法，以及培養(yǎng)條件等方面的差異，使得研究結(jié)果間也存在很大不同。影響仙客來(lái)花粉萌發(fā)的因素復(fù)雜多樣，只有通過(guò)多數(shù)研究者的反復(fù)驗(yàn)證，才能總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論。

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作者簡(jiǎn)介：林艷（1965—），女，吉林長(zhǎng)春人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事林木及園林植物選育研究。