連翹花粉生活力和萌發率研究

摘 要：對校園內栽種的連翹進行試驗研究，并對試驗結果進行綜合分析，為提高連翹的授粉效果和結實率提供理論依據。以連翹花粉為試驗材料，采用碘化鉀染色法和離體萌發法來探究不同質量濃度的蔗糖、硼酸、氯化鈣、蔗糖與硼酸的混合液及不同溫度（25 ℃、4 ℃、-20 ℃）對連翹花粉生活力和萌發率的影響。用不同質量濃度的蔗糖溶液來處理連翹花粉，當蔗糖溶液質量濃度為150 g/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為79.53％、36.48％。用不同質量濃度的硼酸溶液來處理花粉，當硼酸溶液質量濃度為200 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為85.26％、35.13％。當處理花粉的氯化鈣溶液質量濃度為150 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為80.76％、30.73％。當蔗糖＋硼酸混合液質量濃度為20 g/L（蔗糖）+0.01 g/L（硼酸）時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為79.73％、36.32％。在3種溫度條件下，隨著時間的推移，連翹花粉的生活力和萌發率均呈下降趨勢，下降速率表現為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃，這說明低溫能在一定時間范圍內保持連翹花粉的生活力和萌發率。

關鍵詞：連翹；花粉；生活力；萌發率

中圖分類號：S685.24 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）4-75-5

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.04.014

0 引言

連翹［Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl］屬木犀科連翹屬落葉灌木，別名為黃壽丹、黃花桿等，原產于中國中部、北部，廣泛分布于山西省、河南省、陜西省等地，適宜在陽光充足和濕潤的地區生長，對土壤沒有特別嚴格的要求，能在山坡上生長［1］。葉片通常為單葉，有些能制作茶葉；根系發達，能起到水土保持作用，是退耕還林先鋒樹種。連翹在早春開花，具有觀賞價值，可作為發展觀光農業的優良樹種［2］。連翹從根莖到花、果、葉、種子都具有一定價值，可在人們生活中得到合理利用。

我國具有豐富的野生和栽培花卉的種質資源［3］，培育新花卉品種和種質資源如何合理使用是目前具有研究意義的課題。研究花粉活力對新品種選育具有重要的理論意義和實踐意義。目前，對花粉生活力的試驗研究多是在果樹和主要農作物上進行的，而對園林植物花粉生活力的測定試驗相對較少。

在高等植物中，花粉作為雄配子體，攜帶遺傳信息，在育種進化和醫藥制造方面發揮著重要作用，是重要的研究材料［4］。由于花粉萌發率會直接影響植物的結實情況，因而在雜交育種工作中，對花粉的研究是必不可少的。為了能順利實現人工授粉，對花粉的采集和貯存要做到合規［5］。通常情況下，測定花粉生活力的方法有染色法、離體萌發測定法和田間授粉法。用碘化鉀對花粉進行染色，若花粉變為藍色，則說明該花粉具有正常的生活力；若花粉變為黃褐色，則說明該花粉不具有正常的生活力，是發育不良的畸形花粉［6］。花粉離體萌發測定法作為一項花粉體外萌發測定技術，所用到的培養基的主要成分是蔗糖和硼酸，并可應用于許多植物花粉的研究［7-8］。相關研究表明，離體培養法在花粉生活力測定中的應用相當普遍，在對榆葉梅、杜鵑花、茉莉花等的花粉研究中均有應用［9-11］，但尚未應用于連翹花粉生活力測定。為了探索準確、可靠的連翹花粉生活力和萌發率測定方法，以不同質量濃度的蔗糖、硼酸、氯化鈣、蔗糖與硼酸混合液和不同溫度為測定條件，通過檢測分析上述因素對連翹花粉生活力和萌發率產生的影響，為提高連翹人工授粉效率和連翹結實率提供有力的理論依據與技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用校園內栽種的連翹的花粉作為試驗材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉采集

于2018年3月20日9：00采集連翹花朵，不能采摘快要凋謝的花朵，且要將采集的花朵立刻帶往實驗室以備用。采集花粉時，要用消毒后的鑷子來取雄蕊，并將其放在消毒后的培養皿中。

1.2.2 單因素試驗

試驗1：配制不同質量濃度的蔗糖溶液，分別為0 g/L、50 g/L、100 g/L、150 g/L、200 g/L、300 g/L，并用其對連翹花粉進行處理。試驗2：配制不同質量濃度的硼酸溶液，分別為0 g/L、50 g/L、100 g/L、200 g/L、300 g/L、400 mg/L，并用其對連翹花粉進行處理。試驗3：配制不同質量濃度的氯化鈣溶液，分別為0 g/L、50 g/L、150 g/L、250 g/L、350 g/L、450 mg/L，并用其對連翹花粉進行處理。試驗4：配制不同質量濃度的蔗糖＋硼酸混合液，分別為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸、10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，并用其對連翹花粉進行處理。試驗5：設置不同溫度梯度，分別為25 ℃、4 ℃、-20 ℃。

1.2.3 花粉生活力和萌發率的測定

在使用碘—碘化鉀染色法來測定花粉生活力時，每個濃度梯度試驗重復3次，每一個重復試驗要觀察3次（每一次觀察時，視野內的花粉粒數不能少于100粒），最后可計算出花粉生活力，見式（1）。

花粉生活力（%）=染色花粉數/統計花粉總數×100%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （1）

測定花粉萌發率時，采用花粉液體培養法對花粉進行培養。首先，對解剖針及其他用具進行消毒滅菌處理，用消毒后的解剖針取少量花粉，并將其置于滴有營養液的載玻片上，再蓋上蓋玻片。其次，將載玻片放進培養箱中，并在25 ℃環境中培養6 h。再次，用顯微鏡低倍鏡對載玻片上的花粉萌發情況進行觀察。判斷花粉萌發的依據為花粉管長度大于花粉直徑。最后，計算各處理下的花粉萌發率，見式（2）。

花粉萌發率（%）=花粉萌發數/統計花粉總數×100%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" （2）

1.2.4 數據處理

用DPS 7.5軟件對試驗數據進行處理，并用Excel 2010進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度的蔗糖溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響

不同質量濃度的蔗糖溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響如圖1所示。由圖1可知，無蔗糖添加時，花粉的生活力最低（60.98%）；當蔗糖溶液質量濃度為150 g/L時，花粉的生活力（79.53%）和萌發率（36.48%）最高。但當蔗糖溶液質量濃度超過150 g/L時，連翹花粉的生活力和萌發率開始逐漸降低，且蔗糖質量濃度為300 g/L時，連翹花粉萌發率（18.88%）要低于對照組。由此可知，當蔗糖溶液質量濃度為0～150 g/L時，連翹花粉的生活力、萌發率與蔗糖的質量濃度呈正相關，而超過此范圍后，連翹花粉的生活力和萌發率均會降低。

注：圖中所列數據均為平均數，用Duncan法進行檢驗。圖中不同小寫字母表示各處理之間在0.05水平上的差異顯著（P lt;0.05），下同。

萌發率的影響

2.2 不同質量濃度的硼酸溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響

不同質量濃度的硼酸溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響如圖2所示。由圖2可知，在不添加硼酸時，連翹花粉的生活力最低（65.04%）；當硼酸溶液的質量濃度為200 mg/L時，連翹花粉的生活力（85.26%）和萌發率（35.13%）達到最高；當超過此質量濃度后，連翹花粉的生活力和萌發率開始逐漸降低。不同質量濃度的硼酸溶液既會促進花粉萌發，也會導致萌發率降低，并與對照組存在差異，且各個處理之間也存在差異。由此可知，最適連翹花粉萌發的硼酸溶液質量濃度為200 mg/L。

2.3 不同質量濃度的氯化鈣溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響

不同質量濃度的氯化鈣溶液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響如圖3所示。由圖3可知，不添加氯化鈣時，連翹花粉的生活力最低（68.12%），且隨著氯化鈣溶液質量濃度的增加，連翹花粉的生活力先升后降。當氯化鈣溶液質量濃度為150 mg/L時，連翹花粉的生活力（80.76%）和萌發率（30.73%）均達到最高。當氯化鈣溶液質量濃度超過150 mg/L后，連翹花粉的生活力逐漸降低。由此可知，最適宜連翹花粉萌發的氯化鈣溶液質量濃度為150 mg/L。當氯化鈣溶液質量濃度為350 mg/L時，連翹花粉萌發率為29.07%，且各處理間的差異不明顯（Pgt;0.05）；當氯化鈣溶液質量濃度為450 mg/L時，連翹花粉的萌發率降至15.47%，低于對照組。由此可知，當氯化鈣溶液質量濃度為150～350 mg/L時，連翹花粉的萌發率均顯著高于其他處理及對照組。

2.4 不同質量濃度的蔗糖+硼酸混合液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響

不同質量濃度的蔗糖+硼酸混合液處理對連翹花粉生活力和萌發率的影響如圖4所示。由圖4可知，當混合液的質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時，連翹花粉的生活力最高（79.73%）；當混合液的質量濃度為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時，連翹花粉的生活力最低（71.04%）；當混合液的質量濃度分別為10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸、20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸時，兩個處理之間無顯著性差異（Pgt;0.05）。由此可知，最適宜的蔗糖+硼酸混合液質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸。當混合液的質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時，連翹花粉的萌發率最高（36.32%），其次為20 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，連翹花粉萌發率為33.12%，這兩個處理之間顯著差異不明顯（Pgt;0.05）；當混合液質量濃度為10 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時，連翹花粉的萌發率最低（19.01%），其次為10 g/L蔗糖+0.02 g/L硼酸，連翹花粉的萌發率為21.37%，這個兩處理之間顯著差異不明顯（Pgt;0.05）。由此可知，最適宜連翹花粉萌發的蔗糖+硼酸混合液的質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸。

2.5 不同溫度處理對連翹花粉生活力的影響

不同溫度處理對連翹花粉生活力的影響如圖5所示。由圖5可知，在不同溫度處理下，隨著時間的推移，連翹花粉的生活力均會下降，且下降速度隨溫度的變化而變化。在25 ℃處理下，連翹花粉的生活力下降速度最快；在-20 ℃處理下，連翹花粉的生活力下降較為緩和。連翹花粉生活力總的下降趨勢表現為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃，即低溫能在一定時間范圍內保持連翹花粉的生活力。

2.6 不同溫度處理對連翹花粉萌發率的影響

不同溫度處理對連翹花粉萌發率的影響如圖6所示。由圖6可知，在不同溫度處理下，隨著時間推移，連翹花粉萌發率會逐漸下降。當溫度為25 ℃時，連翹花粉萌發率下降最快，其次為4 ℃，而-20 ℃時的連翹花粉萌發率變化相對平緩，總體下降趨勢表現為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃。由此可知，低溫能在一定時間范圍內保持連翹花粉的萌發率。

3 討論與結論

蔗糖對花粉萌發起到非常重要的作用。蔗糖不僅是主要的碳素來源，還能提供一定的能源，維持花粉與培養液之間的平衡，起到調節滲透壓的作用。適宜質量濃度的蔗糖溶液能防止花粉管破裂，但當蔗糖溶液質量濃度過高時，會抑制花粉萌發［12］。試驗中，當蔗糖溶液質量濃度為50～150 g/L時，花粉的生活力和萌發率會隨蔗糖溶液質量濃度的升高而升高；但當蔗糖溶液質量濃度超過150 g/L時，花粉的生活力和萌發率會隨著蔗糖溶液質量濃度升高而下降。

植物體內的硼含量低，且分布不均勻，但以花中的含量最高。相關研究結果表明，在花粉萌發過程中，硼酸的存在有利于花粉對能源物質的吸收和利用，適宜質量濃度的硼酸溶液會促進花粉的萌發［13-14］。當硼酸溶液的質量濃度為200 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率都達到最大值，和對照組相比，要高出10%。這表明當硼酸溶液質量濃度為200 mg/L時最有利于提高連翹的花粉活力，但硼酸質量濃度過高反而會起到抑制作用。

氯化鈣中的鈣離子也會影響花粉的萌發。已有研究表明，適宜質量濃度的鈣離子有利于花粉萌發，但過高或過低都會對花粉萌發產生影響［15-16］。當氯化鈣溶液的質量濃度為150 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率都達到最大值，但隨著氯化鈣溶液質量濃度的繼續上升，連翹花粉萌發率并不會一直上升，反而會有所下降。

硼對花粉管的生長也起到一定促進作用，其與糖形成一種結合物，這種物質參與植物組織養分運輸，并參與果膠物質的生成［17］。試驗中，質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸的混合液能有效提高連翹花粉的生活力和萌發率，生活力達到79.73%，萌發率達到36.32%。

已有的研究結果顯示，云南松花粉在25 ℃環境中儲藏463 d時，花粉生活力為48.21%；在5 ℃環境中儲藏463 d時，花粉生活力為60.28%；在-20 ℃環境中儲藏463 d時，花粉生活力為70.34%［18］。

此試驗結果表明：在不同溫度下，隨著時間的推移，連翹花粉的生活力和萌發率均會有所下降，且下降速率不同。當溫度為25 ℃時，下降速度較快，在96 h后，連翹花粉的生活力和萌發率分別為4.04%、4.94%；當溫度為-20 ℃時，下降速度較為平緩，96 h后連翹花粉的生活力和萌發率分別為39.76%、18.77%。連翹花粉總的活力下降趨勢表現為25 ℃gt;4 ℃gt;-20 ℃。由此可知，在-20 ℃冷凍條件下，能在一定時間范圍內保持花粉的生活力和萌發率。

綜上所述，蔗糖溶液質量濃度為150 g/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為79.53%、36.48%；硼酸溶液質量濃度為200 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為85.26%、35.13%；氯化鈣溶液質量濃度為150 mg/L時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為80.76%、30.73%；蔗糖＋硼酸混合液的質量濃度為20 g/L蔗糖+0.01 g/L硼酸時，連翹花粉的生活力和萌發率最高，分別為79.37%、36.32%。溫度對連翹花粉的生活力和萌發率有很大影響，在-20 ℃環境中，連翹花粉的生活力和萌發率，即-20 ℃冷凍條件下有利于保持連翹花粉的生活力和萌發率，4 ℃低溫條件次之，25 ℃條件不利于保持連翹花粉的生活力和萌發率。

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作者簡介：張小娜（1995—），女，碩士，助理農藝師，研究方向：種質資源利用與植物保護。