花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉活力的影響

王曉慶,駱 軍?,施春暉,張學英,蔣 爽,滕美貞,張 玲

（1上海市農業科學院林木果樹研究所,上海市設施園藝技術重點實驗室,上海201403;2淮陰工學院,淮安223003）

上海是我國砂梨產區之一,砂梨以其味甜多汁深受上海消費者喜愛。近年來,早熟砂梨品種逐漸推廣應用,盡管成熟期由原來的8月初提早到7月中旬,但仍不能滿足市場的需求。為了提早成熟和避免臺風危害,梨樹的設施栽培在上海和浙江等地逐漸發展起來[1]。但設施內春季易發生高溫災害,溫度過高,影響花粉量和花粉活力[2];有的年份露地花期也遇高溫,影響坐果及產量。花粉活力直接影響授粉效果。研究表明,在持續高溫天氣下,棉花出現花藥不開裂、不散粉、花粉數量少、活力低等生殖障礙,授粉受精過程受阻,產量降低[3]。

梨屬于配子體型自交不親和性果樹,絕大多數品種自花授粉不能結實并存在異花授粉親和現象[4]。生產中一般選擇品種間相互親和性程度高且花粉生活力強的品種作為授粉品種,或者采取人工輔助授粉技術以提高坐果率,確保產量和品質。可見,授粉前花粉活力的高低在生產上具有重要的意義[5]。

本試驗擬通過模擬大棚、露地梨在露白期突遇的高溫以及持續的不同時間,研究梨露白期的耐高溫情況以及高溫對花粉活力的影響,以期為梨在不同栽培方式下應對高溫提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

上海松江梨樹研究所實驗基地,地處黃浦江中上游,北緯31°,東徑121°45′。試驗點土壤為水稻土,pH 6.02—6.85,有機質含量1.5%。年平均溫度15.4—16℃,≥10℃年有效積溫5000—5500℃,年降雨量1100—1200 mm,平均相對濕度83%,全年無霜期230 d,年日照時間1947.1 h。

1.2 試驗材料

試材為優良早熟砂梨品種‘早生新水’,樹齡12年,株行距為2 m×4 m,自然開心形整形。‘早生新水’梨系上海市農業科學院林木果樹研究所梨課題組從‘新水’梨自然雜交后代選出,果實糖度高,肉質細嫩,水分多,品質優。

試驗于2012年梨花蕾露白期進行,分別在單棟大棚（3月19日）和露地（4月5日）選取5株具代表性的梨樹,采集‘早生新水’花枝。剪取位于樹冠外圍中部的長、中健壯花枝,當天帶回,分成10捆,每捆20枝。試驗設25℃、35℃分別處理2 h、4 h和6 h,以及40℃處理1 h、2 h和3 h,濕度均為90%,每個處理1捆。將梨花枝放置在水里,在智能人工氣候培養箱進行不同溫度、不同時間處理后,采集大蕾期的花蕾。之后將所有處理再放置在25℃智能光照培養箱中修復4 h,再次采集大蕾期的花蕾,進行花粉活力的測定。剩下1捆放在室溫（20℃）水里,采集大蕾期的花蕾作對照（CK）。花蕾期不同階段的花蕾見圖1。

圖1 梨花蕾期不同階段的花蕾Fig.1 Pear buds at different stages before blossom

將采集的大蕾期花蕾取下花藥,用透明紙包好后立即埋入硅膠中陰干,待花粉完全散出后,-20℃密閉保存備用。

1.3 方法

1.3.1 花粉量的測定

每個處理取100粒花藥,放入離心管中,重復3次,35℃烘箱中干燥,待花粉完全散出后,加入20%六偏磷酸鈉溶液5 mL,在漩渦振蕩器上振蕩成懸浮液,用移液槍取200 μL懸浮液于2 mL離心管中,再加入20%六偏磷酸鈉溶液800 μL,搖勻后吸取5 μL滴在載玻片上,于倒置生物顯微鏡（IX71）下觀察,統計花粉粒數,重復3次,按下列公式計算每枚花藥的花粉量。

每枚花藥花粉量（粒∕花藥）=（每個載玻片上總花粉粒數×5）∕（0.2×0.005×100）

1.3.2 花粉活力的測定

采用花粉離體萌發法測定花粉活力,參照姜雪婷等[5]的方法,略有改動。將花粉均勻播于不同蔗糖濃度的固體培養基上[6],25℃暗培養3 h后,統計萌發率和花粉管長度。花粉管長度大于花粉粒直徑視為萌發[7]。每處理觀察3個視野,每視野≥20粒花粉,重復3次,統計萌發率;測量花粉管長度,每個處理重復3次,每次測量20根。

1.3.3 數據分析

試驗數據采用Excel 2003和SRSS 11.0統計軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉量的影響

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在25℃、35℃分別處理2 h、4 h、6 h,40℃處理1 h、2 h、3 h后,將所有處理再放置在25℃智能光照培養箱中修復4 h,其花粉量表現不同。從圖2可以看出,對照（CK）露地梨花粉量比大棚的多;與對照相比,25℃處理2 h、4 h后,大棚與露地梨花粉量基本維持或有所增加,25℃處理6 h,大棚梨花粉量不變,露地梨花粉量降低,修復后多數梨花粉量略增加或穩定;35℃處理不同時間后,大棚梨花粉量增加,露地梨花粉量維持不變,修復后大棚梨花粉量增多,露地梨花粉量降低;40℃處理不同時間后,大棚與露地梨花粉量均下降,修復后大棚與露地梨花粉量減少。可見,大棚梨花粉量耐高溫為35℃,露地梨則不耐此高溫。

圖2 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉量的影響Fig.2 Effects of high temperature on pollen quantity of‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

2.2 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉萌發率的影響

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝經不同處理后,其花粉萌發率表現差異較大（圖3、圖4）。對照（CK）中,露地梨花粉萌發率比大棚的高。與對照相比,25℃處理2 h、4 h后,大棚與露地梨花粉萌發率基本維持不變;處理6 h后,大棚與露地梨花粉萌發率增加;修復后,25℃處理2 h和4 h的梨花粉萌發率增加,露地梨比大棚梨增加的多,差異極顯著,處理6 h的萌發率降低。35℃處理2 h、4 h、6 h后,大棚與露地梨花粉萌發率降低,時間越長萌發率越低,修復后露地基本維持,大棚梨花粉萌發率顯著降低。40℃處理1 h、2 h、3 h后,大棚與露地梨花粉萌發率較35℃更低,高溫持續時間越長,差異越大,修復能力弱。可見,大棚梨花粉量耐高溫為35℃,雖然花粉量多,但花粉萌發率卻降低,花粉有效數量低,花粉萌發率不耐35℃高溫。

圖3 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉萌發率的影響Fig.3 Effects of high temperature on pollen germination rate of‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

圖4 不同處理大棚與露地‘早生新水’梨花粉萌發率對比Fig.4 Comparison of pollen germination rates of‘Zaosheng xinshui’ pear cultured in greenhouse and field of different treatments

2.3 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉管長度的影響

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在不同處理后,其花粉管長度變化較小（圖5）。對照（CK）露地梨花粉管長度與大棚的無顯著差異;與對照相比,25℃處理2 h、4 h、6 h后,大棚與露地梨花粉管長度略有降低,35℃處理2 h、4 h、6 h及40℃處理1 h、2 h、3 h后,大棚與露地梨花粉管長度穩中有降,修復后花粉管長度不增加。高溫對大棚、露地梨花粉管無顯著增長作用。

圖5 花蕾期高溫對大棚與露地‘早生新水’梨花粉管長度的影響Fig.5 Effects of high temperature on pollen tube length of ‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

3 結論與討論

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在25℃、35℃分別處理2 h、4 h、6 h,40℃處理1 h、2 h、3 h后,將所有處理再放置在25℃智能光照培養箱中進行4 h修復,發現大棚梨花粉量耐高溫為35℃,花粉量雖然多,但花粉萌發率卻降低,花粉有效數量低。沈元月等[8]在桃上研究表明,與20℃∕15℃（晝∕夜）處理相比,25℃∕15℃、30℃∕15℃處理花粉粒成熟期分別提前3 d、6 d,花粉粒數量分別減少54%、86%,35℃∕15℃處理花粉母細胞減數分裂異常,造成雄性完全敗育[9],與本研究相吻合。本研究還發現花粉萌發率不耐35℃高溫,露地也不耐此高溫。35℃高溫持續時間越長,花粉萌發率越低,40℃高溫顯著降低花粉萌發率。植物生殖生長時期對高溫脅迫非常敏感,雄性器官受高溫的影響更大[10],通常會引起植物花粉數量減少、結構異常、活力下降、花粉管畸形、伸長受阻和雄性敗育趨勢增加等現象[11-12]。有研究發現,水稻抽穗開花期的高溫等不利環境因素會影響花粉發育和育性,花藥開裂和花粉可染率明顯下降,從而降低結實率,引起產量下降[13];新鮮番茄花粉在33℃和38℃下處理,其萌發率顯著降低,溫度越高、處理時間越長,降低的幅度越大[14];辣椒在30℃、35℃和40℃高溫處理下,花粉活力下降,直接導致結實率下降[15]。可見,溫度對花粉萌發率影響大,對花粉活力起關鍵作用,且花粉萌發率比花粉管長度受高溫影響大。李寧等[16]對榛子研究也表明,溫度是影響花粉活力的主要因子。Delph等[17]也得出溫度是影響植物花粉活力的重要因素之一。

高溫對花粉活力造成的傷害大多是無法修復彌補的。本研究中,35℃高溫后露地梨的花粉活力較大棚的修復能力強,但不耐受40℃長時間高溫。因此,在生產中為了保證坐果率和產量,應盡量避免高溫的出現。大棚花前溫度管理非常重要,生產上應及時通風,使大棚內的最高溫維持在35℃以下。露地遇到35℃以上高溫,授粉樹及當年的花粉應慎用,可采用往年保存完好的花粉作授粉用。