甜瓜花粉離體萌發(fā)條件優(yōu)化試驗

胡建斌 周雄祥 郭林峰

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)園藝學(xué)院，河南鄭州，450002；2.湖北省農(nóng)業(yè)廳蔬菜辦公室）

甜瓜花粉離體萌發(fā)條件優(yōu)化試驗

胡建斌1周雄祥2郭林峰1

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)園藝學(xué)院，河南鄭州，450002；2.湖北省農(nóng)業(yè)廳蔬菜辦公室）

以3種不同類型的甜瓜新鮮花粉為試材，采用了正交試驗L9(34)研究供體基因型、萌發(fā)溫度、蔗糖濃度和硼酸濃度對花粉萌發(fā)和伸長的影響，建立了甜瓜花粉離體萌發(fā)適宜條件。試驗結(jié)果表明，溫度對花粉萌發(fā)和生長影響最大，硼酸濃度次之，基因型影響最小。甜瓜花粉離體萌發(fā)適宜條件為：溫度25℃、15%蔗糖、0.4 g/L硼酸。

甜瓜 花粉萌發(fā) 正交設(shè)計 優(yōu)化

甜瓜是葫蘆科一年生草本植物，世界各地均有栽培，是重要的經(jīng)濟作物。我國甜瓜種質(zhì)資源十分豐富，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所在“九五”期間保存的甜瓜種質(zhì)資源就達332份[1]，為我國甜瓜遺傳育種工作的開展提供了寶貴資源。甜瓜為雌雄同株異花作物，人工雜交容易進行，生產(chǎn)中所用的甜瓜品種很大一部分為雜交種，因此雜交育種是當(dāng)前乃至今后很長一段時間內(nèi)甜瓜新品種培育的主要途徑。一般情況下，瓜果類作物產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的優(yōu)劣與開花、授粉和受精狀況有密切的關(guān)系。有研究表明，低溫和高溫都能致使花粉發(fā)育不良，從而導(dǎo)致雜交的失敗[2]，研究甜瓜花粉的萌發(fā)特性對于甜瓜雜交育種、良種繁育和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培都具有重要的意義。本試驗采用正交設(shè)計優(yōu)化甜瓜花粉萌發(fā)條件，為提高甜瓜制種水平提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

3種不同類型甜瓜高代自交系 “M05”、“M13”和“M28”均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所提供。“M05”為厚皮甜瓜，“M13”為薄皮甜瓜，“M28”為野生種馬泡。3種材料于2007年7月25日種植于簡易塑料大棚內(nèi)，于盛花期 （8月28日至9月15日）上午8：00～10：00采集花粉進行萌發(fā)試驗。

1.2 試驗方法

花粉萌發(fā)培養(yǎng)液由蔗糖、硼酸和蒸餾水組成，pH值6.0。配制好的培養(yǎng)液分裝于直徑為6 cm的培養(yǎng)皿中，每皿約3 mL。采集當(dāng)天開放的花朵，將花粉播在裝有上述培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，每皿4～6個花蕾，每處理3皿，分別置于10℃，15℃，20℃和25℃黑暗條件下培養(yǎng)，4 h后用Nikon UFX-IIA型解剖鏡觀察花粉萌發(fā)情況，并統(tǒng)計萌發(fā)率（同一視野中萌發(fā)的花粉占花粉總數(shù)的百分比）和花粉管長度。

1.3 試驗設(shè)計

試驗各處理重復(fù)3次。采用4因子3水平正交試驗，正交表選用L9（34），各因子和水平見表1。采用SAS軟件對各處理進行方差分析。

表1 正交設(shè)計的因素和水平

表2 正交設(shè)計L9(34)試驗結(jié)果

表3 L9（34）試驗結(jié)果的直觀分析

表4 L9（34）試驗結(jié)果的方差分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的花粉萌發(fā)率和花粉管長度比較

在不同的處理組合中，都能發(fā)現(xiàn)有花粉粒萌發(fā)，但不同條件下花粉萌發(fā)率和花粉管長度各不相同（表2）。其中A1B1C1D1組合的萌發(fā)率最低，僅為8.6%，而平均花粉管長度也只有6.6 μm。花粉萌發(fā)率最高值出現(xiàn)在A1B2C2D2組合，萌發(fā)率高達88.7%，花粉管長45.1 μm。花粉管最長的組合是A1B3C3D3，萌發(fā)率為72.7%。由于實測萌發(fā)率部分不在30%～ 70%之間，為了提高顯著性檢測的精確度，將其進行反正弦轉(zhuǎn)換。

2.2 4個因素對萌發(fā)率和花粉管長度的影響程度

因素內(nèi)水平極差（R）的大小可反應(yīng)該因素對試驗結(jié)果的影響程度。表3顯示了4個因素對甜瓜萌發(fā)率和花粉管長度的影響程度。依據(jù)R值，參試的4個因素對甜瓜花粉萌發(fā)率影響的主次關(guān)系依此為：B，D，C，A；對花粉管長度影響的主次關(guān)系為：B，D，C，A。由此可知，溫度對花粉的萌發(fā)影響最大，硼酸次之，而自交系基因型影響最小，這說明不同基因型的甜瓜采用同一優(yōu)化條件均可得到較高的萌發(fā)率。蔗糖對萌發(fā)率的影響要高于花粉管長度，而硼酸對花粉管長度的影響要高于萌發(fā)率。根據(jù)各因素水平均值（Ki）的大小，可得各影響因素下甜瓜花粉萌 發(fā) 率 大 小 依 此 為 A （1，2，3），B（2，3，1），C（2，1，3），D （2，3，1）；花粉管長度大小依此為：A（3，1，2），B（3，2，1），C（2，1，3），D（3，2，1）。由此可得最佳組合為A1B2C2D2（對萌發(fā)率）或A1B3C3D3（對花粉管長度）。各因素對試驗結(jié)果的影響是否顯著以及各因素之間差異是否顯著還不為所知，因此須進行方差分析和多重比較。

2.3花粉萌發(fā)率和花粉管長度的方差分析

2.4 溫度和硼酸濃度的多重比較

由表5可知，溫度B2和B3水平之間無顯著差異，且顯著高于B1水平，但考慮到B3水平下花粉萌發(fā)率和生長優(yōu)于B2水平，加之實際觀測到B3水平下花粉萌發(fā)時間較短，應(yīng)取B3水平。硼酸濃度D3和D2之間無顯著差異且顯著高于D1水平，但考慮到D3水平的平均值較高且萌發(fā)時間短，取D3水平較為適宜。因此，綜合以上研究，如果排除基因型的影響，甜瓜花粉離體萌發(fā)影響因子最佳水平組合為：B3C2D3，即25℃，15%蔗糖和0.4 g/L硼酸。

表5 不同溫度和硼酸水平間的多重比較

3 小結(jié)與討論

正交設(shè)計可以精簡試驗次數(shù)、克服在培養(yǎng)液配方設(shè)計上的盲目性、大大提高工作效率和試驗的可靠性。其顯著優(yōu)點是用較少的處理組合研究較多的試驗因素和水平[3]。本試驗若對4種因素3個水平進行全部組合試驗，必須采用81個處理組合，采用正交試驗，只需9個處理組合，即可篩選出甜瓜花粉萌發(fā)的適宜條件。目前，正交試驗已廣泛應(yīng)用于植物花粉萌發(fā)條件和組織培養(yǎng)體系的優(yōu)化。

父本花粉質(zhì)量是決定雜交制種成敗的關(guān)鍵因素之一，適宜的花粉活力測驗是獲得高質(zhì)量花粉的重要技術(shù)保障。花粉離體萌發(fā)試驗是檢測花粉活力的有效方法，它比TTC等化學(xué)染色法更為準(zhǔn)確，因為一些低質(zhì)量花粉（如內(nèi)含物較少、畸形等）根本沒有授粉結(jié)實能力，卻能被一些化學(xué)物質(zhì)染色[4]。影響甜瓜花粉離體萌發(fā)的因素較多，總體可分為內(nèi)因和外因，前者有供體植株基因型、發(fā)育時期等，后者包括培養(yǎng)基組分、pH值、溫度等[4]，只有在含有一定量的礦物質(zhì)、糖類等組分以及適宜pH值條件下，花粉才能萌發(fā)。

試驗對影響甜瓜花粉離體萌發(fā)的多個因素（即供體基因型、萌發(fā)溫度、蔗糖和硼酸）進行了正交試驗，發(fā)現(xiàn)溫度和硼酸濃度對花粉萌發(fā)影響較大，而基因型影響最小，篩選到影響甜瓜花粉離體萌發(fā)因素的最佳水平組合，即25℃萌發(fā)溫度、15%蔗糖和0.4 g/L硼酸，這一結(jié)果可適用于多個甜瓜基因型花粉離體萌發(fā)培養(yǎng)。硼酸對植物花粉萌發(fā)和生長具有促進作用[5]，試驗發(fā)現(xiàn)，0.1～0.4 g/L硼酸均可促進花粉萌發(fā)，只是花粉管長度有差異，這可能與對硼酸濃度范圍設(shè)置較窄有關(guān)。在對照試驗中，未加硼酸的處理花粉萌發(fā)率幾乎為零（資料未列出），這說明硼酸對甜瓜花粉離體萌發(fā)是必須的，但對其濃度并不敏感，這與張紹鈴等[6]的研究結(jié)果一致。

[1]馬雙武，王吉明，邱江濤.我國西瓜甜瓜種質(zhì)資源收集保存現(xiàn)狀及建議[J].中國西瓜甜瓜，2003（5）：17-19.

[2]劉永慶.葫蘆科蔬菜花粉萌發(fā)特性的研究[J].武漢植物學(xué)報，1994，3（12）：212-216.

[3]往隆華，沈慶.正交實驗法在植物生理學(xué)試驗中的應(yīng)用示例[J].植物生理學(xué)通訊，1994，30（5）：366-367.

[4]王欽麗，盧龍斗，吳小琴，等.花粉的保存及其生活力測定[J].植物學(xué)通報，2002，19（3）：365-373.

[5]孫穎，孫大業(yè).花粉萌發(fā)和花粉管生長發(fā)育的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[J].植物學(xué)報，2004，43（12）:1 211-1 217.

[6]張紹鈴，陳迪新，康瑯，等.培養(yǎng)基組分及pH值對梨花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響[J].西北植物學(xué)報，2005，25（2）：225-230.

Optimization Trial of Conditions for Melon(Cucumis melo)Pollen Germination in Vitro

HU Jianbin1,ZHOU Xiongxiang2,GUO Linfeng1
(1.College of Forestry and Horticulture,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002; 2.Vgetable Office of Hubei Agricultural Board)

Orthogonal experiment L9(34)was applied to study the effects of genotype of mother plant,temperature,sucorse and boric acid concentration on pollen germination and growth using fresh pollens of three various melon (Cucumis melo) as experimental materials,and optimal conditions for melon pollen germination and growth were established here.The results showed that temperature exerted the most effect on pollen germination and growth followed by boric acid concentration,and the effect of genotype was minimum.The optimal conditions for melon germination was 25℃,15%sucrose and 0.4 g/L boric acid.This research favours control of the quanlity of parental pollens before hybridization breeding.

Melon(Cucumis melo);Pollen germination;Orthogonal designation;Optimization

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.01.018

胡建斌（1976-），男，講師，主要從事蔬菜遺傳育種研究，電話：0371-63554959。E-mail:jbhu220@yahoo.com.cn

2008-09-16