9種鐵線蓮屬植物花粉的萌發率和花粉管生長情況

任佳倫， 趙 爽， 劉志高

(浙江農林大學，浙江臨安 311300)

9種鐵線蓮屬植物花粉的萌發率和花粉管生長情況

任佳倫， 趙 爽， 劉志高

(浙江農林大學，浙江臨安 311300)

以9個鐵線蓮品種的花粉為試材，采用液體培養基研究蔗糖與硼酸的濃度對花粉萌發率和花粉管生長的影響，并篩選出最適培養基。結果顯示：9個品種的萌發率為2.35%～63.44%，花粉管長度在26.950 5～136.462 6 μm之間；蔗糖、硼酸的濃度及二者交互作用對花粉萌發的影響顯著，且不同品種適宜的蔗糖與硼酸濃度有所差異；9個品種花粉萌發和花粉管生長的蔗糖濃度適宜范圍是5%～10%，不足的蔗糖濃度會使花粉萌發力下降；適宜的硼酸濃度范圍是0.025%，過量的硼酸會抑制花粉萌發和花粉管的生長。

鐵線蓮；花粉；花粉管；萌發；蔗糖；硼酸；培養基；雜交育種

毛茛科(Ranunculaceae)鐵線蓮屬(ClematisL.)為攀援草質藤本植物，花型美麗，色澤多變，極具觀賞價值且花期較長，可作為優良的垂直綠化材料應用于園林景觀中，具有重要的經濟價值和廣闊的開發前景，是雜交育種的優良種質資源[1-2]。近年來隨著大眾審美的提高，人們對于鐵線蓮屬植物品種的要求也愈來愈高。為了促進鐵線蓮屬植物的新品種培育工作，獲得更多的變異類型，雜交育種是最為重要的一條途徑。而在雜交育種工作中，首先要了解的是授粉品種花粉的萌發率問題[3]。有研究結果表明，蔗糖與硼酸有利于花粉的萌發與花粉管的生長[4-6]。目前，關于鐵線蓮屬植物花粉萌發的研究還尚未見報道。因此，本試驗以9個鐵線蓮屬植物栽培品種為試材，采用液體培養基研究不同濃度的蔗糖與硼酸對鐵線蓮屬植物花粉萌發率及花粉管生長的影響，為鐵線蓮屬植物雜交育種提供依據和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2014年3月至2015年6月進行，所用材料采自浙江農林大學鐵線蓮種質資源圃，9個品種依次為斯托爾韋克、紅星、紫夢、狂想曲、銀幣、面白、粉香檳、羞嗒嗒和杰克曼二世。采集盛花期成熟花粉用于萌發試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 培養基組分的篩選 本試驗采用3因素完全隨機試驗設計，液體培養基共設9個處理(表1)。

1.2.2 花粉萌發率的測定 盛花期內隨機采集每個鐵線蓮品種的新鮮花藥，用毛筆將花粉輕輕掃入載玻片內，滴取5～8滴液體培養基，置于光照培養箱內，設置溫度為18 ℃，濕度為95%；16 h后置于Zeiss顯微鏡下進行鏡檢，每個培養基下觀察10個視野，觀察時以萌發的花粉管長度超過花粉粒直徑作為花粉萌發的標準[7-8]，統計每個視野內花粉總數和萌發花粉總數，其計算方法為：花粉萌發率=視野內萌發花粉總數/視野內花粉總數×100%。

1.2.3 花粉管長度的測量 花粉管的長度采用Zen顯微圖像分析軟件進行測量，每個處理測量10個花粉管的長度，比例尺為50 μm。

1.3 數據分析

采用Excel和SPSS 19.0軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同液體培養基對9種鐵線蓮屬植物花粉萌發率和花粉管生長的影響

由表2可知，不同品種、蔗糖濃度與硼酸濃度及三者間交互作用對花粉萌發率的影響存在顯著差異(P<0.05)。

由表3可知，斯托爾韋克、紫夢以處理7最高，萌發率高達75.61%、92.60%，分別為CK組(0蔗糖+0硼酸)的 1.74、7.80倍。其余品種萌發率均未達到15%，杰克曼二世在最適培養基6號處理下萌發率僅為4.62%。通過對組成培養基的蔗糖和硼酸濃度2個因素及其交互作用進行方差分析表明， 蔗糖濃度和兩因素的交互作用對紅星花粉萌發有顯著影響，蔗糖和硼酸濃度對面白花粉萌發有顯著影響，硼酸濃度和兩因素的交互作用對羞嗒嗒花粉萌發有顯著作用，其余品種在3個因素的影響下均呈顯著性。

表2 不同品種、不同質量濃度的蔗糖與硼酸對萌發率影響的方差分析結果

表3 不同液體培養基對花粉萌發的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

由表4可知，不同培養基中9個品種的花粉管長度均存在顯著差異。其中，以面白在最適培養基9號處理下花粉管長度達到最大，為251.601 5 μm，為CK的2.74倍；其余品種的花粉管最長均在170 μm以下，杰克曼二世在最適培養基9號處理下花粉管最大長度僅為57.767 4 μm。通過對液體培養基中蔗糖、硼酸濃度及二者的交互作用進行雙因素方差分析，結果表明，蔗糖濃度對斯托爾韋克的花粉管生長有顯著影響，蔗糖與硼酸濃度對狂想曲和粉香檳的花粉管生長有顯著影響，而蔗糖、硼酸濃度及二者的交互作用均對杰克曼二世的花粉管生長無顯著影響，其余品種在3個因素的影響下均呈顯著性。

2.2 蔗糖濃度對鐵線蓮屬植物花粉萌發率和花粉管生長的影響

2.2.1 花粉萌發率 由圖1可知，除斯托爾韋克與紫夢外，其他品種的花粉萌發率均為20%。當蔗糖濃度為5%時，紫夢的花粉萌發率最高，達到75.19%，為CK的1.53倍；其次為斯托爾韋克，其萌發率為61.46%，為CK組的1.31倍。蔗糖濃度在5%～10%范圍內時，部分品種的花粉萌發率會降低，說明過量的蔗糖會抑制花粉的萌發；當蔗糖濃度為10%時，大部分品種的萌發率均呈上升趨勢，紫夢的花粉萌發率仍高達65.85%，與蔗糖濃度為5%時的花粉萌發率并無顯著差異。因此，9個品種最適合花粉萌發的蔗糖濃度在5%～10%范圍內。

表4 不同液體培養基對花粉管生長的影響

2.2.2 花粉管生長 由圖2可知，當蔗糖濃度在0～5%范圍內時，9個品種的花粉管長度均隨蔗糖濃度的增加而上升；蔗糖濃度為5%時，面白的花粉管長度達到最高值(154.111 9 μm)，為CK組的1.34倍，而杰克曼二世在蔗糖濃度為5%時花粉管長度僅為面白的17.67%。當蔗糖濃度在5%～10%范圍內時，部分品種的花粉管長度隨蔗糖濃度的下降而降低，說明過量的蔗糖會抑制花粉管的萌發；蔗糖濃度為10%時，部分品種的花粉管長度與蔗糖濃度為5%時無顯著差異，而狂想曲的花粉管長度達到最高值，為 139.494 0 μm，為對照的1.51倍。因此，適合9個品種花粉管生長的蔗糖質量濃度為5%～10%。

2.3 硼酸濃度對鐵線蓮屬植物花粉萌發率和花粉管生長的影響

2.3.1 花粉萌發率 由圖3可以看出，硼酸濃度對于供試品種的花粉萌發率均有顯著影響。硼酸濃度在0～0.025%范圍內時，大部分品種的萌發率均隨硼酸濃度的增加而升高，斯

托爾韋克、紫夢在硼酸濃度為0.025%時達到最高值，分別為57.33%、69.88%，分別為對照的1.01、1.22倍。硼酸濃度在0.025%～0.05%范圍內時，除了對紅星和杰克曼二世的花粉萌發率有顯著的促進作用外，對其余品種均有顯著的抑制作用，說明適合9個品種花粉萌發的硼酸濃度為0.025%。

2.3.2 花粉管生長 由圖4可知，硼酸濃度對每個品種的花粉管伸長均有顯著的促進作用。當硼酸濃度為0～0.025%范圍內時，隨著硼酸濃度的增大，各品種花粉管的長度均呈遞增趨勢；硼酸濃度為0.025%時，大部分品種的花粉管長度達到最大值，斯托爾韋克的花粉管最長，達到142.687 7 μm，為CK的1.19倍，其中對銀幣的影響最大，為CK的1.69倍。當硼酸濃度大于0.025%時，面白的花粉管長度呈顯著的增長趨勢，其余品種均在硼酸的影響下呈縮短趨勢或無顯著變化。因此，適合9個品種花粉管生長的硼酸濃度為0.025%。

3 結論與討論

花粉萌發和花粉管生長是高等植物完成有性生殖的重要環節[9]，蔗糖和硼酸對于植物花粉的萌發和花粉管生長具有重要作用，張玉芳等認為，蔗糖可以促進花粉粒的萌發和花粉管的生長，并維持外界環境的滲透壓[10-11]；許珂等認為，雖然柱頭和花柱可以補償花粉中的硼酸濃度，但額外適量的硼酸能夠增加花粉對糖的吸收、運轉及代謝，硼酸濃度過低可能會使花粉的萌發及花粉管的生長受到抑制，濃度過高又可能會產生較高的滲透壓，同樣也會對花粉的萌發及花粉管的生長產生影響[12-13]。

在本試驗中，9個鐵線蓮品種達到最高萌發率時，蔗糖濃度有所差異。斯托爾韋克、紅星、紫夢和面白在蔗糖濃度為5%時花粉萌發率最高，狂想曲、銀幣、粉香檳、羞嗒嗒、杰克曼二世在蔗糖濃度為10%時花粉萌發率最高，說明不同植物不同品種的花粉萌發所需的蔗糖濃度不同，適宜的蔗糖濃度可促進花粉萌發，且有時蔗糖對花粉萌發的影響可能在調節滲透壓平衡上。蔗糖是花粉萌發和花粉管壁合成的主要營養物，并參與花粉的代謝與碳源跨膜運輸，還可以保持培養基的物理及化學穩定性[14]。本試驗中蔗糖、硼酸的濃度及二者的交互作用對9個品種的花粉管生長的影響顯著，適合斯托爾韋克、紅星、紫夢和面白花粉管生長的蔗糖濃度為5%，適合狂想曲、銀幣、粉香檳、羞嗒嗒和杰克曼二世的蔗糖濃度為10%，各品種間的差異可能是由基因型的差異造成的[15]，這與前人研究的結果[16-18]基本一致。

花粉管壁的主要成分為果膠-纖維素類多糖，硼酸可以與之結合而調節細胞壁的性質和結構，并可防止酚類物質的積累，促使花粉管以極性生長模式由頂端伸長出來[19]。本試驗中不同濃度的硼酸對各品種萌發率的影響顯著，斯托爾韋克、紫夢、狂想曲、銀幣和粉香檳和羞嗒嗒在硼酸濃度為 0.025% 時花粉萌發率最高，紅星、面白和杰克曼二世在硼酸濃度為0.05%左右時花粉萌發率最高，說明柱頭及花柱組織中的硼酸濃度不足時，補充適宜的外源硼酸可促進花粉萌發，但過量時會對花粉萌發起到抑制作用。除面白、粉香檳和杰克曼二世最適花粉管生長的硼酸濃度為0.05%外，其余品種的最適硼酸濃度均為0.025%，這基本符合前人的研究結果[20-22]。

[1]中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M]. 北京：科學出版社，1980：74.

[2]張金政，石 雷，劉雪川. 我國北方城市藤本花卉栽培及應用[J]. 中國園林，2002，18(1)：75-77.

[3]Tangmitcharoen S， Owens J N. Pollen viability and pollen-tube growth following controlled pollination and their relation to low fruit production in teak (TectonagrandisLinn. f.)[J]. Annals of Botany，1997，80(4)：401-410.

[4]李旭新，張艷青，馮獻賓，等. 不同培養條件對黃連木花粉萌發和花粉管生長的影響[J]. 西北植物學報，2009，29(5)：951-956.

[5]滕長才，張永成. 硼酸和蔗糖對馬鈴薯花粉離體萌發的影響[J]. 種子，2009，28(2)：15-16，20.

[6]蒲光蘭，周蘭英，李瑾宵，等. 溫度、蔗糖和硼酸對麻瘋樹花粉離體萌發的影響[J]. 西北林學院學報，2011，26(3)：55-58.

[7]戚行江，任海英，梁森苗，等. 貯藏溫度和時間對楊梅和蠟楊梅花粉萌發率及保護酶活性的影響[J]. 果樹學報，2014，31(3)：460-467.

[8]劉 玲，王玖瑞，劉孟軍，等. 棗不同品種花粉量和花粉萌發率的研究[J]. 植物遺傳資源學報，2006，7(3)：338-341.

[9]姚成義，趙 潔. 鈣和硼對藍豬耳花粉萌發及花粉管生長的影響[J]. 武漢植物學研究，2004，22(1)：1-7.

[10]張玉芳，岳 嵐，何松林，等. 觀賞植物花藥培養的主要影響因素[J]. 中國農學通報，2008，24(6)：58-61.

[11]張紹鈴，梅正敏，陳迪新. 果梅花粉離體萌發及花粉管生長影響因子研究[J]. 中國農學通報，2003，19(2)：21-25.

[12]許 珂，古 松，江 莎. 金銀忍冬花粉離體萌發初探[J]. 熱帶亞熱帶植物學報，2008，16(2)：109-115.

[13]田翠婷，呂洪飛，王 鋒，等. 培養基組分對青杄離體花粉萌發和花粉管生長的影響[J]. 北京林業大學學報，2007，29(1)：47-52.

[14]Fei S，Nelson E. Estimation of pollen viability，shedding pattern，and longevity of creeping bentgrass on artificial media[J]. Crop Science，2003，43(6)：2177-2181.

[15]施 江，王小燕，張淑玲，等. 培養基組分對牡丹花粉萌發和花粉管生長的影響[J]. 河南科技大學學報，2013，34(2)：75-80.

[16]劉自剛，呼天明，楊亞麗. 黃岑花粉離體萌發與花粉管生長研究[J]. 中國中藥雜志，2011，31(19)：2636-2640.

[17]王亞君，朱 博. 不同品種菜豆的開花習性和花粉生活力的研究[J]. 吉林蔬菜，2008(6)：85-87.

[18]張 芹，李保會，彭偉秀. 3種丁香花粉離體萌發和貯藏條件研究[J]. 河北農業大學學報，2013，36(5)：44-47.

[19]楊曉東，孫素琴，李一勤. 硼缺乏導致花粉管細胞壁多糖分布的改變[J]. 植物學報，1999，41(11)：1169-1176.

[20]武 沖，張 勇，仲崇祿，等. 培養條件及貯藏溫度和時間對木麻黃花粉萌發率的影響[J]. 熱帶亞熱帶植物學報，2010，18(3)：316-320.

[21]李秀菊，李 香，束懷瑞. 硼和尿素及生長調節劑對蘋果花粉萌發與生長的影響[J]. 植物生理學通訊，1998，34(2)：96-100.

[22]李穎岳，續九如，史 良，等. 臺灣青棗不同品種花粉萌發和生活力測定[J]. 果樹學報，2005，22(6)：728-730.

10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.037

2015-11-05

浙江省科技重大項目(編號：2012C12909-16)。

任佳倫(1990—)，女，內蒙古赤峰人，碩士，主要從事野生園林植物資源分類與應用研究。E-mail：1416001262@qq.com。

劉志高，副教授，主要從事觀賞植物栽培與育種技術研究。E-mail：1692362952@qq.com。

S687.303.6

A

1002-1302(2017)02-0126-04

任佳倫，趙 爽，劉志高. 9種鐵線蓮屬植物花粉的萌發率和花粉管生長情況[J]. 江蘇農業科學，2017，45(2)：126-129.