核桃不同品種花粉生活力及其貯藏條件研究

王錦鋒

(1.西北農林科技大學，陜西楊凌 712100；2.隴東學院農林科技學院，甘肅慶陽 745000)

核桃(JuglansregiaL.)屬于殼斗目胡桃科(Juglandaceae)植物。其核桃仁具有豐富的營養成分和藥用保健功能，是世界著名的4大干果之一。據報道，2010年，我國核桃以種植面積240萬hm2、產量超過百萬噸，雄踞全球之首。核桃分布于我國26個省(市、區)，近1 000個品種、優系，由于國家大力扶持的產業政策和規劃布局，核桃成為我國主要的經濟作物之一。

核桃是典型的雌雄同株異花植物[1]，風媒花，自然條件下授粉坐果率低，異花授粉能提高核桃的坐果率和果實品質。因此，要獲得優質高產的核桃，合理配置授粉樹，并進行輔助授粉顯的極為重要。在我國北方地區，惡劣的環境條件，尤其是刮大風、晚霜危害，是當地核桃優質高產的主要限制因素之一。為此，試驗研究核桃不同品種花粉生活力( 所謂花粉生活力即花粉具有存活、生長、萌發或發育的能力[2])的大小以及適合的花粉貯藏條件，對人工輔助授粉、核桃授粉樹的配置及核桃花粉的貯藏提供理論依據，對慶陽核桃生產健康發展具有良好的指導作用。目前，對于花粉生活力測定方法的研究較多，其中以離體培養法較為準確、簡單、 迅速、合理，并可完全定量[3]。試驗采用離體培養法研究核桃花粉的生活力，離體培養的基本原理是根據花粉離體培養時的萌發率判定其生活力。萌發率高則生活力強；反之，生活力就低。離體培養法的培養基有固體和液體培養基2種，培養基的配方多樣，但多以硼酸，蔗糖作為基本成分，固體培養基還需加入瓊脂作為凝固劑。硼酸中的硼元素為微量元素之一，其作用是促進花粉管的萌發[4]，作用機理是硼酸能夠增加花粉對糖的吸收、運轉和代謝，形成糖硼酸復合體，增加氧的吸收，并促進構成花粉膜的成分——果膠物的合成；蔗糖提供花粉萌發的能量和營養。前人對于核桃花粉散出的原因及相關研究很少，而慶陽對核桃品種花粉生活力的研究就更少。試驗以慶陽核桃生產中的的5個核桃品種為研究對象，旨在對這5個核桃品種的花粉生活力大小進行研究，進而研究影響核桃花粉生活力貯藏的條件，為慶陽核桃生產配置最佳授粉品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1研究對象。8年生的維納、元豐、香玲、豐輝以及慶陽當地核桃5個品種，生長正常，無嚴重的病蟲危害，除當地核桃外，其他4個品種是2003年引自山東果樹研究所的核桃品種。供試驗花粉于2012年5月4日采自慶陽市西峰區肖金鎮林穎科技農業合作社的核桃園內，采集由綠變黃、小花分散、花藥杏黃色但未散粉的雄花序帶回試驗室，放在干燥的報紙上，在室溫下晾干，待花藥開裂，花粉全部散出后，用0. 25 mm的土壤篩篩出花粉，收集于青霉素小瓶中備用。

1.1.2主要儀器。培養皿，購自北京宏昌信科技有限公司；恒溫培養箱，購自上海和呈儀器制造有限公司。

1.1.3主要試劑。瓊脂、蔗糖、硼酸等均為國產分析純，市售。

1.2方法

1.2.1試驗地條件。試驗地位于慶陽市西峰區肖金鎮南部距市區15 km，在202省道、西汾高速公路旁邊，交通方便，果園占地面積6.67 hm2，屬黃河中游內陸地區，地勢平坦，土壤肥沃，年日照2 400～2 600 h，年降水400～600 mm，年均氣溫8.8 ℃，極端最高氣溫39.6 ℃，極端最低氣溫-22.6 ℃，適合多種果樹生長。

1.2.2不同形態的培養基培養花粉。培養基形態分為固體培養基和液體培養基(不加瓊脂)2種類型。其中，固體培養基中加入1.0 g瓊脂，將固體培養基趁熱分取10 ml于小培養皿中，放在水平的桌面上使其凝固，把花粉用毛筆均勻地播種于培養基上(花粉的量要適宜，否則堆積在一起的花粉無法觀察其萌發率)，液體培養基的操作相同，將播種好的培養皿迅速的蓋上蓋子，每個處理重復5次。在25 ℃的恒溫培養箱中培養，12 h后鏡檢，統計花粉萌發率，花粉萌發率(%)=(花粉管長度大于花粉直徑的花粉數量/觀察花粉粒總數)×100。

1.2.3不同蔗糖濃度的培養基培養花粉，在不同蔗糖濃度，硼酸濃度相同的固體培養基上分別進行發芽試驗。其中，蔗糖濃度設置為0、2.5%、5.0%和7.5% 4個水平，硼酸濃度為0.05%，將5個核桃品種的花粉播種于培養基上，每個處理重復5次，在25 ℃的恒溫培養箱中培養，12 h后鏡檢，統計花粉萌發率。

1.2.4不同溫度光照條件培養花粉。花粉萌發率是鑒定花粉生活力的一項重要指標，除了與花粉本身的質量有關外，萌發率還與萌發時的環境條件密切相關，尤其是培養時的溫度和光照條件等。試驗以元豐為例，將元豐花粉在以下6種環境：A1(4 ℃遮光)、A2(4 ℃不遮光)、A3(20 ℃遮光)、A4(20 ℃不遮光)、A5(-20 ℃遮光)、A6(-20 ℃不遮光)中貯藏，貯藏每間隔2 d、5 d后，取出花粉置于培養基中，于25 ℃的恒溫培養箱中培養12 h后，鏡檢并統計花粉萌發率。每個處理重復5次。培養基采用固體培養基，蔗糖濃度為2.5%，瓊脂為1%，硼酸為0.05%。

2 結果與分析

2.1不同形態培養基對核桃不同花粉生活力的影響圖1表明，培養基的形態是影響花粉萌發的重要因素，核桃同一品種的花粉在固體和液體培養基上的萌發率有所不同。固體培養基條件下各品種花粉生活力普遍高于液體培養基條件下的花粉生活力，維納、豐輝、元豐、香玲和當地核桃分別提高了2.51%、2.40%、1.89%、0.98%和1.22%。固體培養基測定的花粉生活力高于液體培養基1.6至2.1倍。所以在進行花粉發芽試驗時，最好選用固體培養基，不過液體培養基的配制較為簡便，并且不易失水。

圖1 不同形態培養基花粉生活力比較

2.2不同蔗糖濃度對核桃不同品種花粉生活力的影響圖2表明，不同蔗糖濃度間，花粉的萌發率有顯著差異(P<0.05)。在不含蔗糖條件下，花粉萌發率較低，隨著培養基中蔗糖濃度的增加，花粉萌發率逐漸上升，當蔗糖濃度達到2.5%時萌發率最高，但當蔗糖的濃度繼續升高時，花粉萌發率呈現下降趨勢。說明蔗糖在一定濃度下對核桃花粉萌發有促進作用，當蔗糖濃度增大到一定濃度后(>2.5%)對核桃花粉萌發有抑制作用。蔗糖濃度是影響花粉萌發率的重要因素之一，同一個核桃品種的花粉在不同蔗糖濃度的培養基上，其萌發率有所不同；不同的核桃品種，在同一蔗糖濃度上，其萌發率也不同。香玲、豐輝、維納、元豐、當地綿核桃均在2.5%的蔗糖培養基上萌發率最高，濃度越高，萌發率越低。因此，在測定核桃花粉生活力時，要選擇蔗糖的濃度為2.5%。

圖2 不同蔗糖濃度花粉生活力的比較

2.3不同溫度光照條件對核桃花粉生活力的影響由表1可知，在同一貯藏條件下，花粉萌發率隨貯藏時間的延長而下降。在貯藏5 d后，常溫遮光、常溫不遮光、4 ℃遮光、4 ℃不遮光條件下的花粉生活力均為0，即核桃花粉不再萌發；-20 ℃遮光條件核桃花粉的生活力仍可達到1.72%，-20 ℃不遮光的萌發率也有0.69%。因此，花粉的貯藏在低溫遮光條件下，其生活力能夠維持較好，核桃花粉適于在-20 ℃遮光條件下貯藏。

2.4不同核桃品種花粉生活力的比較由表2可知，維納平均花粉生活力極顯著高于香玲和當地核桃(P<0.01)；豐輝平均花粉生活力極顯著高于對照當地核桃(P<0.01)；元豐平均花粉生活力顯著高于香玲和當地核桃(P<0.05)；維納與豐輝，豐輝與元豐，香玲與當地核桃的平均花粉生活力差異不顯著(P>0.05)；當地核桃的花粉生活力較低，僅為3.9%，而維納的花粉生活力是當地核桃的3.15倍。

表1 不同溫度光照條件下花粉生活力的比較 %

注：同一行不同小寫字母表示5%差異水平；大寫字母表示1%差異水平。

表2 不同核桃品種花粉生活力比較

注：同一行不同小寫字母表示5%差異水平；大寫字母表示1%差異水平。

3 結論與討論

3.1結論研究結果表明，固體培養基測定的花粉生活力高于液體培養基，分析可能是在液體培養基中，花粉由于吸收水分，重量增加，沉積在培養基底部，由于空氣含量較少，影響花粉粒呼吸，導致花粉萌發率低，或是輔助物質在不同培養中擴散速度不同造成的；并且在觀察的過程中，發現固體培養基播種后花粉粒的位置固定，便于觀察計數，而液體培養基由于觀察過程中花粉粒在培養基中深淺不一，隨著培養基移動，難于計數。所以固體培養基較為適合測定花粉的生活力，這與趙長星等的研究結果相同。

國內外研究表明，在花粉萌發和花粉管的伸長過程中，蔗糖不僅提供花粉萌發所需能量，還提供營養，也可以維持花粉與培養基成分之間的滲透平衡，蔗糖濃度過低過高均不適合花粉萌發，高濃度的蔗糖會改變花粉管細胞膜的透性，使得花粉質壁分離，抑制花粉萌發伸長，過低花粉壁破裂內含物散出。通過試驗可知，對于核桃花粉生活力的測定，以蔗糖濃度為2.5%最為適合。

研究發現，低溫遮光條件對于花粉的貯藏有利，并且溫度越低，越利于花粉的保藏，低溫能延長花粉的貯藏期限，原因是低溫降低了花粉的酶活性和呼吸強度。因此為了能夠更好地貯藏花粉，在生產過程中，根據生產需要，確定合理的貯藏低溫，以利于核桃產品生產過程中，核桃樹的授粉受精，以期生產出高質量高產量的產品，近年來的研究表明，在超低溫度(-180～-270 ℃)下，花粉的生活力可以長期貯藏，大多數植物的花粉在-20 ℃下即可保持其生活力。

試驗結果表明，維納的花粉生活力最高，其次是豐輝，元豐，香玲，當地核桃最低，這不僅與各品種對培養條件的適應性有關，更多的是核桃品種自身的生長發育等條件相關，能夠真實的反映出維納在慶陽當地條件下的種植優勢。

3.2討論研究過程中發現，隨著花粉貯藏時間的延長以及花粉發芽試驗培養時間的延長，花粉的萌發率下降，內容物散出率上升，但二者并沒有直接的聯系，其根本原因是蔗糖濃度過低，分析花粉內容物散出的具體原因可能是：(2)花粉貯藏一段時間后，培養時由于內外滲透壓不平衡導致花粉粒，膨脹破裂；(2)花粉在培養基中培養一段時間后，培養過程中，培養基失水導致的；(3)可能由于花粉粒萌發孔的相關原因。具體原因有待于進一步進行試驗認真研究分析。

目前對于核桃花粉生活力的測定研究較多，但對相關理論的研究較少，對于影響花粉貯藏的外部環境因素研究較多，但對花粉的內部因素的影響研究不多，以后可以從這2個方面進行試驗設計，進行相關研究。在試驗的過程中，由于培養基的失水問題，培養的時間一般較少，以后研究中可以從這方面入手進行研究，培養時間的適當延長，可以觀察到更多的花粉發芽，提高試驗的精確度。

[1] 許忠. 實生核桃樹與嫁接核桃樹的花粉生活力的對比測定[J].科技情報開發與經濟，2011，21(2)：197-198.

[2] 劉程宏,宋尚偉,張芳明. 果樹花粉生活力檢測研究進展[J].河南農業科學, 2011, 40(10):13-16.

[3] 顧亞東，張華麗，張西西.非洲鳳仙花粉萌發條件及花粉活力研究[J].北方園藝，2011(6):65-67.

[4] 劉會超，賈文慶，郭艷艷. 紫玉蘭花粉的生活力測定及貯藏方法[J].貴州農業科學，2011，39(7):188-191.