培養(yǎng)基組分及pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

楊夫臣 ，秦仲麒 ，李先明 ，涂俊凡 ，朱紅艷 ，伍 濤

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心 果樹茶葉研究分中心，湖北 武漢 430064）

培養(yǎng)基組分及pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

楊夫臣1，2，秦仲麒1，2，李先明1，2，涂俊凡1，2，朱紅艷1，2，伍 濤1，2

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹茶葉研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心 果樹茶葉研究分中心，湖北 武漢 430064）

為了篩選出適宜采用離體培養(yǎng)方法鑒定越橘花粉活力的培養(yǎng)基，以高叢越橘藍豐、伯克利為試材，研究了不同培養(yǎng)基組分及pH值對花粉萌發(fā)影響。結(jié)果表明：培養(yǎng)基內(nèi)蔗糖、硼酸、氯化鈣在一定低質(zhì)量分數(shù)范圍內(nèi)，對花粉萌發(fā)起到促進作用，但超過一定質(zhì)量分數(shù)時起到抑制作用；適宜培養(yǎng)基組分為：蔗糖10%、硼酸0.005%～0.01%、氯化鈣0.02%，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基溶液pH值4.5～5.5之間。

高叢越橘；培養(yǎng)基組分；pH值；花粉萌發(fā)

越橘為杜鵑花科Ericaceae越橘屬Vaccinium植物，多年生落葉或常綠灌木，高叢越橘為其中1個種類。因其果實具有獨特的營養(yǎng)價值和保健功能，越橘日益受到消費者喜愛，在國內(nèi)發(fā)展迅速，成為新興小水果。由于越橘的果實很小，必須有80%以上的花受精坐果，才有可能獲得豐收[1]。生產(chǎn)上，為保證越橘的種植效益，必須提高果實坐果率；不同種類越橘的自交可孕性差別較大，在種植上需配置授粉樹，要求授粉樹花粉活力高[2]。筆者通過開展越橘花粉離體培養(yǎng)試驗，確定適宜的培養(yǎng)條件，旨在為鑒定不同越橘品種的花粉活力、為越橘授粉樹選擇及花粉相關(guān)研究提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

試驗中所用材料采自湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所越橘試驗園高叢越橘藍豐、伯克利3年生樹。采集已達氣球狀、飽滿、未開裂的花朵，在室內(nèi)剝下花藥置于培養(yǎng)皿中，在25 ℃下烘干至花藥完全爆裂，花粉散出。收集花粉貯藏于－20 ℃冰箱中備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗分別設(shè)不同蔗糖質(zhì)量分數(shù)、硼酸質(zhì)量分數(shù)、氯化鈣質(zhì)量分數(shù)、pH值處理，研究不同處理對越橘花粉萌發(fā)的影響。在研究每種影響因子時，以不加該物質(zhì)為對照，其余因子均取假設(shè)的適宜值，研究適宜花粉萌發(fā)的最佳組合。假設(shè)適宜培養(yǎng)基為：10%蔗糖＋0.01%硼酸＋0.02%氯化鈣＋1%瓊脂，培養(yǎng)基溶液pH值5.5。各試驗處理如下。

（1）蔗糖質(zhì)量分數(shù)：0、5%、10%、15%、20%；

（2）硼酸質(zhì)量分數(shù)：0、0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%；

（3）氯化鈣質(zhì)量分數(shù)：0、0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%；

（4）pH 值：4.5、5.5、6.5、7.5、8.5。

1.2.2 花粉離體培養(yǎng)

將配制好的培養(yǎng)基溶液滴在載玻片上，待培養(yǎng)基凝固后，用鉛筆的橡皮頭蘸取已制備好的花粉輕點在培養(yǎng)基上，使花粉撒播均勻，然后把載玻片放置于有濕濾紙的培養(yǎng)皿中，黑暗條件下26 ℃培養(yǎng)5 h，然后在顯微鏡下觀察花粉管萌發(fā)情況，統(tǒng)計萌發(fā)率。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003和SPSS 16.0軟件進行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量分數(shù)的蔗糖對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量分數(shù)的蔗糖對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響見圖1。由圖1可以看出，蔗糖質(zhì)量分數(shù)為10%時，藍豐、伯克利花粉萌發(fā)率最高，分別為65.3%、60.6%，與其它處理差異極顯著；當蔗糖質(zhì)量分數(shù)小于10%時，隨著蔗糖質(zhì)量分數(shù)升高，花粉萌發(fā)率呈上升趨勢，但當蔗糖質(zhì)量分數(shù)高于10%后，隨著蔗糖質(zhì)量分數(shù)升高，花粉萌發(fā)率反而降低，說明高質(zhì)量分數(shù)的蔗糖抑制高叢越橘花粉萌發(fā)。花粉離體培養(yǎng)時，適宜的蔗糖質(zhì)量分數(shù)為10%。

2.2 不同質(zhì)量分數(shù)的硼酸對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

圖1 不同質(zhì)量分數(shù)的蔗糖對高叢越橘花粉萌發(fā)影響Fig. 1 Effect of sucrose at different mass fractions on pollen germination in high-bush blueberry

不同質(zhì)量分數(shù)的硼酸對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響見圖2。由圖2可以看出，當硼酸質(zhì)量分數(shù)在0.010%時，藍豐、伯克利花粉萌發(fā)率最高，分別為41.2%、64.1%，與硼酸質(zhì)量分數(shù)為0.005%時花粉萌發(fā)率差異不顯著，而與其它處理差異達極顯著水平；硼酸質(zhì)量分數(shù)低于0.01%時，隨著硼酸質(zhì)量分數(shù)增加，花粉萌發(fā)率升高，而硼酸質(zhì)量分數(shù)高于0.010%時，隨著硼酸質(zhì)量分數(shù)增加，花粉萌發(fā)率降低，說明高質(zhì)量分數(shù)的硼酸抑制高叢越橘花粉萌發(fā)。硼酸質(zhì)量分數(shù)控制在0.005%～0.010%之間，利于高叢越橘花粉離體培養(yǎng)萌發(fā)。

圖2 不同質(zhì)量分數(shù)的硼酸對高叢越橘花粉萌發(fā)影響Fig. 2 Effect of boracic acid at different mass fractions on pollen germination in high-bush blueberry

2.3 不同質(zhì)量分數(shù)的氯化鈣對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

不同質(zhì)量分數(shù)的氯化鈣對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響見圖3。由圖3可以看出，當氯化鈣質(zhì)量分數(shù)為0.02%時，藍豐、伯克利的花粉萌發(fā)率達最大值，分別為53.7%、51.9%，與其它質(zhì)量分數(shù)處理的花粉萌發(fā)率差異極顯著；而當氯化鈣質(zhì)量分數(shù)超過0.02%時，2個品種的花粉萌發(fā)率呈降低趨勢，說明高質(zhì)量分數(shù)的氯化鈣對高叢越橘花粉萌發(fā)亦存在抑制作用。高叢越橘花粉離體培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中氯化鈣的質(zhì)量分數(shù)宜為0.02%。

圖3 不同氯化鈣質(zhì)量分數(shù)對高叢越橘花粉萌發(fā)影響Fig. 3 Effect of calcium chloride at different mass fractions on pollen germination in high-bush blueberry

2.4 不同pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響

不同pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響見圖4。由圖4可以看出，培養(yǎng)基的pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)有顯著的影響。藍豐花粉的萌發(fā)率在pH值為5.5時達最大值68.2%，與pH值為4.5時的花粉萌發(fā)率差異不顯著，當pH值大于5.5時，花粉萌發(fā)率急劇下降；pH值為4.5時，伯克利花粉萌發(fā)率最高為69.7%，與其它處理差異達極顯著水平，而隨pH值的增高花粉萌發(fā)率降低，在pH值達到6.5以后，急劇降低。因此進行高叢越橘花粉離體培養(yǎng)時，培養(yǎng)基pH值適宜調(diào)節(jié)到4.5～5.5之間。

圖4 不同pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)影響Fig. 4 Effects of different pH values on pollen germination in high-bush blueberry

3 小結(jié)與討論

高叢越橘品種藍豐、伯克利的花粉在離體條件下萌發(fā)，其培養(yǎng)基組分及濃度對花粉萌發(fā)率影響較大，必須有一定量的礦物質(zhì)和糖及適宜的pH值，才能保證花粉正常萌發(fā)。通過本試驗初步得出，適宜越橘花粉萌發(fā)的培養(yǎng)基的組分中，蔗糖質(zhì)量分數(shù)10%，硼酸質(zhì)量分數(shù)控制在0.005%～0.010%之間，氯化鈣質(zhì)量分數(shù)為0.02%，培養(yǎng)基溶液pH值調(diào)節(jié)到4.5～5.5之間。蔗糖、硼酸、鈣質(zhì)量分數(shù)過高時，降低花粉萌發(fā)率而且抑制花粉管伸長。

越橘不同種類間適宜花粉萌發(fā)的培養(yǎng)基不相同。沈玉英等在研究硼酸對兔眼越橘花粉萌發(fā)的試驗中得出硼砂質(zhì)量濃度3 g·L－1時，花粉萌芽率最高[3]。越橘花粉萌發(fā)除受外源物影響外，自身發(fā)育情況對其也有較大影響，沈玉英等通過觀察花粉超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)率最低的杰兔品種花粉粒有明顯“干癟”形狀，比例高達80%，花粉粒分體表面的明顯凹陷影響到四分體整體的充盈和飽滿程度[4]。

不同植物的花粉離體萌發(fā)對培養(yǎng)基組分及含量需求不同。吉利等通過試驗得出，紫花含笑和灰?guī)r含笑花粉萌發(fā)的最佳蔗糖質(zhì)量分數(shù)為1 000 g·L－1，此質(zhì)量分數(shù)下花粉萌發(fā)率均可達90%以上，蔗糖質(zhì)量分數(shù)過高時花粉萌發(fā)率降低[5]。張紹鈴等關(guān)于梨樹的研究表明，花粉萌發(fā)最適硼酸質(zhì)量分數(shù)為0.03%，鈣的質(zhì)量分數(shù)為0.03%，質(zhì)量分數(shù)過高時則抑制花粉萌發(fā)，花粉管無法正常伸長，最適pH值是5.0[6]。李旭新等經(jīng)研究得出，黃連木花粉離體培養(yǎng)基中，最適硼酸質(zhì)量分數(shù)為100 mg·L－1[7]。陳文濤等經(jīng)試驗得出，當硼酸的質(zhì)量分數(shù)為15.0 mg·L－1時，金絲棗花粉萌發(fā)率為72.07%[8]。袁德義等以普通油茶花粉為試材，在單因素試驗條件下得出CaCl2對油茶花粉萌發(fā)具有抑制作用，硼酸對油茶花粉萌發(fā)具有明顯的促進作用，硼酸最適宜質(zhì)量分數(shù)為0.10 g·L－1[9]；蔣桂華等采用液體培養(yǎng)法進行試驗，結(jié)果表明外源硼酸為草莓花粉萌發(fā)必需物質(zhì)，適宜的質(zhì)量分數(shù)為0.3 g·L－1，低質(zhì)量分數(shù)促進花粉萌發(fā)和花粉管生長，高于0.3 g·L－1則起抑制作用；外源鈣為非必需物質(zhì)，但適量的外源鈣離子有利于花粉萌發(fā)，適宜的質(zhì)量分數(shù)為0.3 g·L－1，高鈣抑制花粉萌發(fā)[10]。

Jackson等[11]在矮牽牛花粉離體培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，在花粉管生長過程中，培養(yǎng)基的硼有利于更多的蛋白質(zhì)組裝成膜和壁的成分，從而促進花粉管生長。

龔明等[12]以云南松和煙草為試材，通過測定花粉萌發(fā)過程中鈣含量變化得出，花粉水合階段和萌發(fā)早期有1個急劇的鈣釋放高峰。在培養(yǎng)基中加入鰲合鈣抑制了花粉的萌發(fā)，而這種抑制可被隨后加入的鈣所逆轉(zhuǎn)。鈣通道阻塞劑Vera-Pamil和Co2+也能抑制或阻止花粉萌發(fā)，但這種抑制主要發(fā)生在花粉萌發(fā)的早期。以上試驗結(jié)果說明鈣可能作為花粉萌發(fā)的啟動者。

外源鈣對花粉萌發(fā)的作用取決于細胞內(nèi)游離Ca2+的含量，即在游離Ca2+充足時，外源鈣對花粉萌發(fā)可能起抑制作用，反之，則起促進作用。

[1]顧 姻,賀善安.藍漿果與蔓越橘[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2001:198－208.

[2]李亞東.越橘栽培與加工利用[M].長春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2001:34－40.

[3]沈玉英,呂家龍.化學(xué)和物理因素對兔眼越橘花粉萌發(fā)的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,(2):173－176.

[4]沈玉英,孫新政,呂家龍.越橘稔性與花粉超微結(jié)構(gòu)相關(guān)性研究[J].果樹學(xué)報,2006,23(3):392－396.

[5]吉 利,孫衛(wèi)邦.紫花含笑(♀)、灰?guī)r含笑(♂)及其雜種F1代花粉萌發(fā)試驗研究[J].植物科學(xué)學(xué)報,2011,29(6):691－695.

[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,(2):225－230.

[7]李旭新,張艷青,馮獻賓,等.不同培養(yǎng)條件對黃連木花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響[J].西北植物學(xué)報,2009,29(5):0867－0873.

[8]陳文濤,袁德義,張日清.硼及植物生長調(diào)節(jié)劑對棗花粉萌發(fā)的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013,35(3):496－501.

[9]袁德義,王 瑞,袁 軍,等.不同營養(yǎng)元素及配比對油茶花粉萌發(fā)率的影響[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報,2010,39(5):471－474.

[10]蔣桂華,謝 鳴,方 麗,等.硼、鈣和農(nóng)藥對草莓花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響[J].果樹學(xué)報,2007,24(2):234－236

[11]Jackson J F. Borate control of energy-driven protein secretion from pollen and interaction of borate with auxin or herbicide-a possible role for boron in membrane events [J].Current Topics in Plant Biochemistry and Physiology, 1991,10: 221－229

[12]龔 明,楊漢中,曹宗巽.鈣對花粉萌發(fā)的啟動效應(yīng)和對花粉管生長的調(diào)節(jié)作用[J].北京大學(xué)學(xué)報,1995,31(2):238－249.

Effects of medium components and pH value on pollen germination in high-bush blueberry

YANG Fu-chen1-2, QIN Zhong-qi1-2, LI Xian-ming1-2, TU Jun-fan1-2, ZHU Hong-yan1-2, WU Tao1-2
(1. Institute of Fruit and Tea, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, Hubei, China; 2. Fruit and Tea Research Branch, Hubei Innovation Center of Agricultural Science and Technology, Wuhan 430064, Hubei, China)

In order to screen out the suitable medium for identifying pollen viability of blueberry using the method ofin vitroculture, taking Blue crops and Berkley in high-bush blueberry as materials, the effects of medium components and pH value on pollen germination in high-bush blueberry were studied. The results showed that pollen germination was promoted by sucrose, boracic acid and calcium chloride at lower mass fraction concentrations, and it was inhibited when mass fractions of the components were over some values. The optimal medium components were 10% sucrose, 0.005%-0.010% boracic acid, 0.02% calcium chloride, and pH value from 4.5 to 5.5.

high-bush blueberry; medium component; pH value; pollen germination

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.03.022 http: //qks.csuft.edu.cn

2014-11-11

南方地區(qū)藍莓科技協(xié)作項目（2010GB2F200422-01）；湖北省農(nóng)科院果茶所青年基金項目（GGJJ201103）；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心項目（2011-620-005-003-01）。

楊夫臣，助理研究員，碩士研究生。

秦仲麒，研究員。E-mail：Zhongqiqin@163.com

楊夫臣,秦仲麒,李先明,等. 培養(yǎng)基組分及pH值對高叢越橘花粉萌發(fā)的影響[J].經(jīng)濟林研究,2015,33(3):122－125.

S666

A

1003—8981(2015)03—0122—04

[本文編校：聞 麗]