不同辐射及温度处理对西瓜花粉生活力的影响

杨 红， 顾 妍， 张朝阳， 罗德旭， 孙玉东

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市设施蔬菜重点实验室，江苏淮安 223001)

不同辐射及温度处理对西瓜花粉生活力的影响

杨 红， 顾 妍， 张朝阳， 罗德旭， 孙玉东

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市设施蔬菜重点实验室，江苏淮安 223001)

以Bonbon、嘉年华二号、先甜74和超玉4个西瓜品种为试验材料，对其花粉进行γ射线辐照、紫外线辐照、高温及低温贮藏处理，观察花粉活力及授粉后坐果能力。结果表明，强度为600 Gy的γ射线辐照处理效果较好，果实内种子数量较多；紫外线辐照和高温处理不便于操作，且效果远不如γ射线辐照处理。西瓜花粉经干燥后分装到冷冻管中，可于液氮(-196 ℃)中贮存半年以上，使用前40～42 ℃解冻2 min。坐果率与花粉的生活力之间并无直接关系。

西瓜；花粉；辐射；γ射线；花粉活力；坐果

花粉(雄配子体，染色体数n)是植物遗传物质的载体，花粉质量的优劣、生活力的强弱，对诱导雌核发育获得单倍体的研究来说，起着决定性的作用。在自然环境下，西瓜花粉的寿命很短，通常只有几个小时，开花当日午后，花冠即凋萎，雄蕊萎缩，花粉失去生活力。如遇晴天高温，西瓜花及花粉的寿命更短。但如果花期遇低温、阴雨天，虽然西瓜花第二天仍能开放，但雄花花粉已失去生活力。研究表明，温度、湿度等环境条件是影响植物花粉生活力的主要因素[1-2]，不同植物所需条件差异很大。陈宗光等以二倍体西瓜B99品种为试材，研究了不同保存条件对西瓜花粉生活力的影响，结果表明常温干燥条件下可延长花粉保存时间；低温(4 ℃)干燥(RH25%)条件下保存花粉，花粉生活力4 d内降低较慢，4 d后降低稍快，但到9 d时仍有1/3以上的花粉具有生活力；前8 d的坐果率可以达到自然状态(用新鲜花粉授粉)的73%[3]。郭尚等对西瓜花粉生活力的研究表明，西瓜花粉萌发适宜温度为18～38 ℃，上限温度为48 ℃，下限温度为8 ℃，在较高生长温度条件下形成的花粉生活力较强；低温处理时间越长，越不利于花粉发芽，8 ℃低温、干燥条件有利花粉短期保存[4]。杨槐俊等表明液氮贮藏是保存西瓜花粉的有效途径，40 ℃ 恒温2 min适合于西瓜花粉液氮贮存后的解冻[5]。

花粉辐射处理，主要是将其生殖细胞杀死，而花粉可以正常授粉，授粉坐果后得到的西瓜为少籽或无成熟种子西瓜。本试验研究辐射、温度、保存条件对西瓜花粉活力及坐果的影响，同时对西瓜花粉进行紫外线处理及高温处理，与经过γ射线辐射处理的花粉对比，寻找可以取代辐射处理花粉的方式，为西瓜原位雌核发育途径获得单倍体奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种为Bonbon、嘉年华二号、先甜74和超玉，其中Bonbon为日本引进的西瓜品种，嘉年华二号和先甜74由先正达公司提供，超玉(审定名：淮蜜2号)为江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所育成。供试花粉为经花粉萌发测试后的混合花粉。

1.2 试验方法

1.2.1 花粉采集及处理 于花期15：00后采集第二天上午将要开放的西瓜雄花花蕾，剥去花瓣、萼片，放入纸盒中，再放入干燥器中干燥，等待散粉。第二天上午，用毛笔将已散西瓜花粉刷下、收集，用于后续试验。

辐照处理：对收集好的花粉分别进行辐射剂量为0、100、300、600、900 Gy的γ射线辐射处理。将辐射处理后的花粉标明辐射剂量及辐射时间，分别于常温、4、-18、-40 及 -196 ℃ (液氮)保存，定期测定花粉萌发率。

紫外灯照射处理：紫外线处理在组培室进行，采用的是普通医用紫外灯。将收集好的西瓜花粉散铺于培养皿中，放在距离紫外灯管10 cm的位置，照射0、1、2、3、4 h。试验组培室温度设定为15～18 ℃。

高温处理：采用水浴的方式进行。将收集好的花粉放在宽口试管中，在恒温水浴锅40～80 ℃环境下处理0、5、10、20、30、60 min。期间不断晃动，确保花粉受热均匀。对处理过的花粉立即进行花粉萌发率测试。

低温贮藏处理：花粉经自然干燥、收集、600 Gy的γ射线辐射处理后，分别于常温、4 ℃、-18 ℃、-40 ℃及-196 ℃(液氮)保存，定期测定花粉萌发率。

1.2.2 花粉萌发率测试及萌发观察 将注射液小瓶洗净，装入约1/3瓶蒸馏水，瓶口涂抹适当凡士林备用。

在盖玻片上滴1滴(20 μL)Brewbaker培养基，将花粉小心地撒在培养基上，轻轻将盖玻片翻转，使液滴面向下，慢慢将盖玻片移至备好的注射液小瓶上，使其密封，置于培养箱中25～28 ℃下培养2 h。在双目显微镜下观察花粉管的生长情况，选择3个较为清晰的视野，对总花粉及已萌发花粉计数，计算花粉萌发率。当花粉管伸长达到花粉粒直径的 1/2，即视为花粉萌发。花粉萌发率 = 已萌发花粉数/总花粉数×100%。

将各处理的花粉(冷冻花粉经40～42 ℃解冻2 min)于处理当天进行田间授粉，授粉后7 d统计坐果率。

2 结果与分析

2.1γ射线辐照处理对花粉萌发的影响

γ射线辐照处理对花粉的生活力有一定影响，从表1可以看出，花粉萌发率随着辐照强度的增加而降低。与对照相比，100 Gy辐射处理花粉萌发率差异不显著，300、600、900 Gy辐射处理，花粉萌发率较对照显著降低，且处理间差异显著。

表1 γ射线辐照处理对花粉生活力的影响

注：同列不同小写字母表示在0.05水平差异显著。下表同。

2.2 紫外线处理对花粉萌发的影响

紫外线会使空气中的氧气变成臭氧，从而起到灭菌的作用，但正是这种作用，导致处理过的花粉明显失活，花粉颜色从金黄色变为暗黄色，处理时间越长，对花粉生活力破坏越大。从表2可以看出，紫外辐照下，随着照射时间的延长，萌发率逐渐下降，紫外线处理明显降低了花粉的萌发率，且差异显著，但不能确定的是其对花粉生殖细胞的影响。

表2 紫外线处理对花粉萌发的影响

2.3 高温处理对花粉萌发的影响

从表3可以看出，40 ℃干燥条件下，60 min内花粉萌发率差异不大，40 ℃水浴条件下，10 min后花粉萌发率差异明显，呈下降趋势。随着温度的升高及时间的延长，西瓜花粉的萌发率呈现明显的下降趋势，而在70～80 ℃高温条件下，5 min 绝大部分花粉失活，失活的花粉颜色由金黄色变为暗黄色，少量为褐色，此失活花粉无法正常授粉。

表3 高温处理对花粉萌发的影响

2.4 低温贮藏对花粉萌发的影响

4 ℃条件下，辐射花粉达到可授粉状态时间不超过5 d，而在-18 ℃和-40 ℃条件下贮存，明显可以延长花粉保持活力的时间；而在-196 ℃条件下，贮存4个月，辐射花粉仍然能够正常萌发，且花粉萌发率差异不显著(表4)。

表4 低温贮藏对花粉萌发的影响

2.5 花粉辐射处理对坐果率及诱导单倍体的影响

不同辐射剂量的处理对西瓜花粉授粉效果影响较大，差异显著(表5)。其中600 Gy的辐射处理效果较好，果实内种子较多，但大多为瘪种(幼胚不正常发育)。低于600 Gy的辐射处理，形成的成熟种子较多，不利于筛选；高于600 Gy的辐射处理坐果率较低，形成的种子较少，效果较差。

表5 花粉辐射处理对坐果率及诱导单倍体的影响

3 结论与讨论

郭尚等通过花粉培养、显微镜观察的方法，认为8 ℃的低温条件适合西瓜花粉的短期保存[4]，陈宗光等认为低温干燥(4 ℃，RH25%)条件下，花粉保存4 d后生活力降低加快，9 d后仍有1/3以上的花粉具有生活力[3]，这一点在本试验过程中得到验证。辐射处理后的花粉生活力明显低于未辐射的花粉，低温贮存和高温处理都遵循了普通西瓜花粉的生活力变化趋势。郭尚等提出，花粉先在-18 ℃条件下预冻，然后在-68 ℃条件下保存效果较好[4]，本试验过程中发现，经过干燥的花粉放入冻存管后，直接放入液氮(-196 ℃)中保存效果较好。

在用医用紫外灯进行辐照处理的同时，紫外线会使空气中的氧气变成臭氧，从而起到灭菌的作用，但正是这种作用，导致处理过的花粉明显失活，花粉颜色从金黄色变为暗黄色。本试验发现，处理时间相对较长，对花粉生活力破坏极大，这对花粉处理没有有效的利用价值。

温度对动物的生殖细胞影响较大，高温容易导致动物的生殖细胞失活，而高温对植物的授粉也有一定影响。郭尚等将花粉置于48、53、58 ℃条件下进行培养，认为西瓜花粉在53 ℃培养后2～10 h萌发率不超过20%，而58 ℃的花粉萌发率不超过1%[4]。而在本试验中，经60 ℃水浴处理5 min，有46.13%的花粉萌发，处理10 min，花粉萌发率达到30.87%。

[1]农山渔村文化协会. 野菜园芸大百科(5) [M]. 东京：农山渔村文化协会，2004.

[2]日本花粉学会. 花粉学事典[M]. 东京：朝仓书店，1994.

[3]陈宗光，马德伟，王宝山，等. 保存条件对西瓜花粉生活力的影响[J]. 中国瓜菜，2008，21(4)：11-14.

[4]郭 尚，王秀英. 不同因素对西瓜花粉生活力的影响[J]. 华北农学报，2006，21(3)：91-94.

[5]杨槐俊，段锦兰，申仲妹，等. 液氮贮藏西瓜花粉试验[J]. 山西农业科学，1992(3)：12-13.

10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.031

2015-11-24

江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX(14)2014]；江苏省科技支撑计划(编号：BE2012323)。

杨 红(1982—)，女，硕士，助理研究员，主要从事蔬菜育种与栽培工作。E-mail：linrainhong@qq.com。

孙玉东(1968—)，男，研究员，主要从事蔬菜遗传育种和设施蔬菜栽培等研究工作。E-mail：sunyudong@aliyun.com。

S651.01

A

1002-1302(2017)02-0111-02

杨 红，顾 妍，张朝阳，等. 不同辐射及温度处理对西瓜花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2017，45(2)：111-113.