不同溫度條件下兩種貯藏方式對陽桃花粉活力的影響

摘" " 要：【目的】探究陽桃花粉保存的適宜方法，為陽桃的花粉貯藏和陽桃雜交育種奠定基礎(chǔ)。【方法】以陽桃品種夏威夷的花粉為試驗(yàn)材料，分別對花粉進(jìn)行真空處理和硅膠干燥后置于不同溫度條件下（25 ℃、4 ℃、-20 ℃和-40 ℃），利用花粉離體萌發(fā)培養(yǎng)法，連續(xù)測定陽桃花粉不同保存時間（0、1、3、7、10、15、30、90 d）后的花粉萌發(fā)率和花粉管長度，比較不同貯藏方式對陽桃花粉活力的影響?！窘Y(jié)果】在25 ℃條件下，真空處理后的陽桃花粉在第10天的萌發(fā)率為0；在4 ℃條件下，真空處理后的陽桃花粉在第15天的萌發(fā)率約為20%，然后萌發(fā)率快速降低；在-20 ℃條件下，真空處理后的花粉保存90 d時萌發(fā)率為24.13%，花粉管長度為231.99 μm；在-40 ℃條件下，真空處理后的花粉保存90 d時萌發(fā)率為56.33%，花粉管長度為246.76 μm；硅膠干燥處理后的陽桃花粉在各溫度條件下保存3 d花粉萌發(fā)率皆為0?！窘Y(jié)論】真空和低溫均能有效延長陽桃花粉的貯藏期，在-20 ℃和-40 ℃條件下，真空處理能有效保存陽桃花粉長達(dá)90 d。

關(guān)鍵詞：陽桃；花粉；活力；貯藏

中圖分類號：S667.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-9980（2024）12-2512-06

Effects of two storage methods on pollen viability of Carambola （Averrhoa carambola L.） under different temperature conditions

ZHU Yangfan， OU Jingli， LIU Ying， HUANG Xuemei， CHEN Yan， HE Jiang， CHEN Haojun， HUANG Xianya， MO Deyuan， RONG Tao*

（Guangxi Subtropical Crops Research Institute/Guangxi Key Laboratory of Quality and Safety Control for Subtropical Fruits， Nanning 530001， Guangxi， China）

Abstract： 【Objective】 During crossbreeding， there are problems of asynchronous flowering and long-distance hybridization. Pollen storage， which keeps its viability for a period of time， helps to overcome the temporal and spatial barriers and enables free parental selection， contributing a lot to success in crossbreeding. Studies have shown that besides pollen genetic factors， pollen viability is also determined by external factors including low temperature， low relative humidity and low pressure. Vacuum conditions can help to extend the pollen storage time. Although there have been many studies probing into plant pollen storage， not much attention have been paid upon the storage of pollen of carambola， which is a minor fruit crop produced in southern China. There have been some studies related to nutrient composition， scanning electron microscopy （SEM） observation and in vitro germination of carambola pollen. In this study， carambola pollen preservation methods were investigated for storage of carambola pollen for crossbreeding. 【Methods】 “Hawaii” carambola， introduced from Hawaii， has light yellow flesh， sweet flavor， less pomace， ample juice and excellent quality. A previous study found that fresh “Hawaii” pollen had high viability and resistance and could be a good pollen parent for crossbreeding. This study used “Hawaiian” carambola as the experimental material. Well-developed flowers were collected in the morning， and their anthers were taken and wrapped with sulphate paper. For drying treatment， the pollen grains were put into 50 mL frozen storage tube and filled with silica gel desiccant. For vacuum treatment， pollen grains were packed in a bag and vacuumed with a vacuuming machine （MeGIS MS1160）. Pollen grains without drying and vacuum treatment were used as the control （CK）. The dried， vacuumed and control samples were stored in incubators at 25 ℃ or in refrigerators at 4 ℃， -20 ℃ or -40 ℃. Pollen germination rate and pollen tube length were measured at 0， 3， 7， 15， 30 and 90 d of storage. 【Results】 In the drying treatment and control， the germination rates of pollen preserved at 25 ℃ for 1 day were 12.12% and 9.57%， respectively， and those preserved at -40 ℃ for 1 day were 35.68% and 32.59%， respectively. The germination rate of pollen preserved at 25 ℃ for 10 d was 0 in vacuum treatment， while that of pollen preserved at -40 ℃ for 90 d was over 50%， indicating that low temperature could effectively prolong the viability of carambola pollen. The germination rates of pollen in drying treatment and control were 0 under 25 ℃ for 3 day， indicating that silica gel desiccant had no significant effect on carambola pollen storage. The germination rate of vacuumed carambola pollen was nearly 20% when stored at 25 ℃ for 7 d; the viability of the pollen stored at -40 ℃ for 90 d was more than 50%; the germination rate of the pollen treated without vacuum was 0 when stored at all temperatures for 3 d， indicating that vacuum treatment was an important factor in the effective storage of carambola pollen. In summary， the combination of vacuum treatment and low temperature （-20 ℃ or -40 ℃） can effectively improve storage of carambola pollen. 【Conclusion】 At 25 ℃ and 4 ℃， both silica gel desiccant and vacuum treatments fail to prolong carambola pollen preservation. At -20 ℃ and -40 ℃， silica gel desiccant treatment does not help long-term carambola pollen preservation， while vacuum treatment can effectively preserve carambola pollen for up to 90 d. Both vacuum and low temperature can effectively extend the storage period of carambola pollen.

Key words： Carambola; Pollen; Vitality; Storage

陽桃（Averrhoa carambola L.）為酢漿草科陽桃屬多年生常綠喬木，原產(chǎn)于東南亞，是一種南方的特色水果，在中國南部諸多省份均有栽培[1]。陽桃果實(shí)清甜多汁，風(fēng)味可口，果形獨(dú)特，有早產(chǎn)、豐產(chǎn)、壽命長的特點(diǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值[2]。然而，市場上良種的缺乏制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快優(yōu)良品種的選育是產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵。在雜交育種過程中，雜交親本間常存在花期不遇、遠(yuǎn)距離雜交的問題，花粉貯藏能在一定時間內(nèi)保持花粉的生活力，解決雜交過程中的時空障礙和親本選配問題[3]。因此，花粉貯藏條件的研究對雜交育種的成功具有重要意義。研究表明，花粉生活力除受自身遺傳因素決定外，外界環(huán)境也是影響花粉生活力的重要因素，低溫、較低的相對濕度、低壓尤其真空的條件下能適當(dāng)延長花粉貯藏時間[4]?；ǚ墼跍囟葪l件下的貯藏研究發(fā)現(xiàn)，在-20 ℃下能夠有效保存大多數(shù)植物的花粉，如白扦花粉在-20 ℃下保存1 a（年）花粉萌發(fā)率仍達(dá)到80%，但也有花粉不耐低溫，如禾本科植物玉米花粉在低溫環(huán)境（低于-17 ℃）就不易貯藏[5]；在濕度條件下的貯藏研究發(fā)現(xiàn)，在-18 ℃條件下，仙人掌花粉隨著相對濕度增加而花粉貯藏時間縮短，相對濕度降低而花粉貯藏時間延長[6]；在低壓條件下的貯藏研究發(fā)現(xiàn)，在-21 ℃的真空條件下，紫苜?；ǚ圪A藏11 a仍有生活力，柑橘屬（Citrus）和百合屬（Lilium）的花粉在真空條件下貯藏效果也較好，但也有植物花粉在減壓條件下就會立刻死亡，如大麥屬（Hordeum）和甘蔗屬（Saccharum）植物的花粉[7]。關(guān)于植物花粉貯藏前人已有大量報道，然而，南方小宗果樹陽桃的花粉貯藏卻鮮見研究，僅有關(guān)于陽桃花粉營養(yǎng)成分[8]、掃描電鏡觀察[9]、花粉離體萌發(fā)配方[10]等方面的研究。夏威夷陽桃從美國夏威夷引入，果肉淡黃，風(fēng)味清甜，渣少汁多，品質(zhì)優(yōu)，果棱帶綠，外觀漂亮[11]，朱楊帆等[10]在陽桃花粉離體萌發(fā)研究時發(fā)現(xiàn)，夏威夷陽桃的新鮮花粉活力較強(qiáng)，且在蔗糖和氯化鈣濃度過高的BK培養(yǎng)液中依舊能保持較高的萌發(fā)率，花粉萌發(fā)的抗逆性較強(qiáng)，是較好的雜交育種父本材料。因此，筆者在本研究中以夏威夷陽桃花粉為試驗(yàn)材料，采用花粉離體萌發(fā)培養(yǎng)法，探究不同貯藏溫度在干燥和真空處理?xiàng)l件下對陽桃花粉活力的影響，以期獲得陽桃花粉保存的適宜方法，為陽桃雜交育種以及花粉保存相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

以陽桃品種夏威夷為試驗(yàn)材料，樣品采自廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所陽桃種質(zhì)資源圃。

1.2 方法

早晨采摘當(dāng)日開放的發(fā)育良好的花朵，輕取花藥并用硫酸紙裝好。將花粉進(jìn)行干燥和真空處理。干燥處理：將花粉放入50 mL凍存管并用硅膠干燥劑填滿；真空處理：將花粉裝上真空專用袋，并用真空機(jī)（美吉斯MS1160）抽真空。以未做處理的花粉為對照。分別將干燥、真空和對照處理的樣品儲存在25 ℃恒溫箱，4 ℃、-20 ℃和-40 ℃冰箱中保存，并在保存的第0、3、7、15、30、90天測定花粉萌發(fā)率和花粉管長度。

1.3 測定項(xiàng)目

花粉萌發(fā)率采用花粉離體萌發(fā)法，參照朱楊帆等[10]的方法進(jìn)行測定?；ǚ酃荛L度使用Image-Pro Plus 6.0軟件進(jìn)行測量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel和IBM SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和方差分析，利用Excel軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 在25 ℃下陽桃花粉萌發(fā)率和花粉管長度的變化

由圖1可知，新鮮花粉，即各處理的花粉保存0 d時的花粉萌發(fā)率為79.56%，花粉管長度為295.07 μm。硅膠干燥和對照處理的陽桃花粉在25 ℃下保存3 d花粉萌發(fā)率為0，真空處理的陽桃花粉保存10 d花粉萌發(fā)率為0，此時花粉已失活。由此可見，在25 ℃貯藏溫度下，各處理的花粉保存時間較短，硅膠干燥和對照處理的陽桃花粉保存3 d后花粉失活，真空處理的陽桃花粉保存10 d后花粉失活。

2.2 在4 ℃下陽桃花粉萌發(fā)率和花粉管長度的變化

從圖2可知，在4 ℃下硅膠干燥和對照處理的花粉保存3 d后花粉萌發(fā)率為0；真空處理的花粉保存90 d花粉萌發(fā)率為6.18%，花粉管長度為107.16 μm。由此可見，在4 ℃貯藏溫度下，硅膠干燥和對照處理的陽桃花粉保存時間較短，保存3 d后花粉失活，而真空處理的陽桃花粉保存時間較長，保存90 d仍有花粉活力，但花粉萌發(fā)率較低，為6.18%。

2.3 在-20 ℃下陽桃花粉萌發(fā)率和花粉管長度的變化

由圖3可知，在-20 ℃下硅膠干燥和對照處理的花粉保存3 d花粉萌發(fā)率為0；真空處理保存90 d的花粉仍然具有萌發(fā)力，花粉萌發(fā)率為24.13%，花粉管長度為231.99 μm?？梢?，在-20 ℃貯藏溫度下，硅膠干燥和對照處理的陽桃花粉保存時間較短，保存3 d后花粉失活，而真空處理的陽桃花粉保存時間較長，保存90 d花粉萌發(fā)率為24.13%。

2.4 在-40 ℃下陽桃花粉萌發(fā)率和花粉管長度的變化

從圖4可知，在-40 ℃下硅膠干燥和對照處理的花粉保存3 d花粉萌發(fā)率為0；真空處理的花粉保存90 d仍具有花粉萌發(fā)力，花粉萌發(fā)率為56.33%，花粉管長度為246.76 μm?？梢?，在-40 ℃貯藏溫度下，硅膠干燥和對照處理的陽桃花粉保存時間較短，保存3 d后花粉失活，而真空處理的陽桃花粉保存時間較長，保存90 d花粉萌發(fā)率在50%以上。

3 討 論

花粉保存的目的是延長花粉的壽命，解決雜交育種中親本花期不一致或親本存在地理隔離的限制問題，從而更好地利用花粉進(jìn)行雜交育種，提高果實(shí)產(chǎn)量等。影響花粉壽命的因素除了自身的遺傳因素外，環(huán)境因素也有很大影響[12]。研究表明，保存溫度影響花粉的壽命，一般來說，溫度越低越有利于花粉的貯藏?；ǚ墼跇O低的溫度下（-180 ℃到-270 ℃）一切生化活動幾乎停止，理論上講，花粉的生活力可以長期保存[13]。根據(jù)有關(guān)觀察推論，羽扇豆花粉在-180 ℃條件下能夠保存一百萬年[13]。斑葉堇菜花粉在25 ℃下貯藏120 d花粉萌發(fā)率為0，而在-80 ℃下貯藏360 d依然具有40.50%的萌發(fā)率[14]。文冠果花粉在25 ℃下僅能儲存15 d，而在-80 ℃條件下保存1 a花粉萌發(fā)率接近50%[15]。在本研究中，硅膠干燥和對照處理的花粉，在25 ℃保存1 d花粉萌發(fā)率分別為12.12%和9.57%，而在-40 ℃下保存1 d花粉萌發(fā)率分別為35.68%和32.59%；真空處理的花粉，在25 ℃保存10 d花粉萌發(fā)率為0，而在-40 ℃下保存90 d花粉萌發(fā)率仍在50%以上。這些結(jié)果說明低溫可以有效延長陽桃花粉的生活力，這可能是由于低溫降低了陽桃花粉的呼吸作用和生命代謝活動。

相對濕度是影響花粉壽命的另一重要因素。較低的相對濕度能夠抑制代謝，降低酶的活性和呼吸速率，使花粉能夠維持較長時間的生活力[6]。風(fēng)鈴木花粉在相同的貯藏溫度條件下，通過干燥處理能夠抑制花粉活力的下降速度[16]。在香花油茶無性系花粉研究中，發(fā)現(xiàn)低溫和適度干燥可大大延長花粉的壽命[17]。但也有研究指出，有些植物的花粉貯藏時的水分含量要高于40%，否則花粉活力會快速降低，如君子蘭、郁金香和梅花草等[18]。在本研究中，通過硅膠干燥處理來降低花粉保存環(huán)境的空氣相對濕度，以達(dá)到延長花粉壽命的目的。然而，硅膠干燥和對照處理的花粉在各溫度下保存3 d萌發(fā)率皆為0，說明硅膠干燥處理對陽桃花粉的有效貯藏?zé)o顯著促進(jìn)作用，這可能是由于硅膠干燥處理降低了花粉的含水量，而陽桃花粉的萌發(fā)需要一定的含水量，因此干燥處理不利于陽桃花粉的萌發(fā)，這在上述君子蘭、郁金香和梅花草等[18]的研究中已有類似報道。

研究發(fā)現(xiàn)，花粉在低壓環(huán)境下有利于花粉的長期保存，通過抽真空等方式，降低保存環(huán)境中的氧氣濃度（甚至無氧），其原因在于低壓環(huán)境抑制了呼吸作用，從而達(dá)到延長生活力的目的[12]。如對西南樺花粉低溫貯藏的研究中發(fā)現(xiàn)，在-10 ℃和-20 ℃下真空保存，能有效保持其花粉的活力[19]。關(guān)于魔芋花粉的研究發(fā)現(xiàn)，在-20 ℃條件下，普通干燥處理的花粉保存100 d萌發(fā)率為15.77%，而真空干燥處理花粉萌發(fā)率為26.43%[20]。在西瓜花粉研究中，在-18 ℃和-25 ℃溫度條件下，采用真空方式保存，保存期186 d以上的花粉活力仍在50%以上，低溫真空保存能有效保持西瓜花粉生活力[21]。在本研究中，真空處理的陽桃花粉，在25 ℃下保存7 d仍有近20%的萌發(fā)率，而在-40 ℃保存90 d花粉活力可在50%以上，對照處理的花粉在各溫度下保存3 d花粉萌發(fā)率皆為0，說明真空處理是陽桃花粉有效貯藏中的重要因素，能有效維持花粉生活力。研究結(jié)果表明，真空處理和低溫（-20 ℃或-40 ℃）貯藏條件組合能有效貯存陽桃花粉。

4 結(jié) 論

真空和低溫均能有效延長陽桃花粉的貯藏期，在-20 ℃和-40 ℃條件下，真空處理能有效保存陽桃花粉長達(dá)90 d。

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