甜樱桃花粉萌发率测定条件的优化研究

张琛，裴嘉博，郗笃隽，黄康康，刘辉

(杭州市农业科学研究院园艺研究所，浙江杭州 310024)

中国甜樱桃(PrunusaviumL.)主栽区在辽宁省、山东省。南方地区春季升温早、升温快、果实成熟早，比北方露地栽培更早上市，就近供应市场，减少流通环节，加长整个甜樱桃的市场供应期，因而南方地区发展甜樱桃产业前景广阔。但坐果率低一直是困扰南方地区甜樱桃引种栽培的主要问题。花器官尤其是雌雄配子体的发育与坐果、果实品质密切相关。研究发现，花粉发育质量低是造成南方甜樱桃坐果率低的原因之一。花粉萌发率是研究花粉质量的指标之一，测定花粉萌发率时一般花粉需培养4～24小时，但培养时间过长会影响试验效率及结果。笔者以甜樱桃品种萨米脱的花粉为试材，在筛选出适宜花粉萌发培养液的基础上，进一步优化该培养液中有利于花粉萌发的各因子配比，以找出省时高效的花粉萌发率测定方法，为生产上进行人工授粉和相关研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年5月进行，以山东泰安红旗樱桃合作社提供的萨米脱甜樱桃花粉为材料。于萨米脱花期采集铃铛花，用镊子剥取未开裂的花药，摊在硫酸纸上置于25℃阴凉处干燥。干燥后装入小瓶，置于-20℃冰箱保存。

1.2 花粉萌发率的测定

参照姜雪婷等[1]的方法，常规培养液为蒸馏水+10%蔗糖+0.01%硼酸，pH=6.0。采用双凹型载玻片培养花粉，可以为试验提供一个近乎完全相同的对比小环境，操作简便，减少操作误差[2]。

花粉培养液组成成分配比优化试验处理如下：①培养液中蔗糖浓度设置5个，分别为5%、10%、15%、20%、25%；②硼酸浓度设置5个，分别为0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%；③pH值设置5个，分别为5、5.5、6.0、6.5、7.0。

试验时将培养液滴于具圆形凹槽的载玻片上，用样品针蘸取适量花粉播于培养液中，将载玻片置于底部垫有湿润滤纸的培养皿内，于25℃培养4小时，利用光学显微镜观察花粉萌发情况，每处理3个重复，每重复观察不少于3个视野，每个视野花粉粒不少于30个，以花粉管长度大于花粉粒直径视为萌发，花粉萌发率(%)=已萌发花粉数/花粉总数×100。

1.3 数据处理

采用Excel 2007和DPS软件对数据进行统计分析，采用单因素方差分析和Duncan法比较不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 蔗糖浓度与甜樱桃花粉萌发率的相关性

如表1所示，当培养液中硼酸浓度0.01%和pH值6.0不变时，在一定范围内，蔗糖的浓度越高，甜樱桃花粉萌发率越高，蔗糖浓度20%时，甜樱桃花粉萌发率显著高于其他蔗糖浓度下的萌发率，达32.77%。但蔗糖浓度过高则会抑制甜樱桃花粉萌发，蔗糖浓度达25%时，甜樱桃花粉萌发率降为12.95%。

2.2 硼酸浓度与甜樱桃花粉萌发率的相关性

当培养液中蔗糖浓度10%和pH值6.0不变时，随着培养液中硼酸浓度升高，甜樱桃花粉萌发率差异显著，表现先升高后降低趋势。硼酸浓度0.1%时，甜樱桃花粉萌发率为24.33%，显著高于其他浓度的，是常规培养液(培养液中硼酸浓度0.01%)花粉萌发率的3.84倍。但硼酸浓度超过0.1%，花粉萌发率大幅下降。

2.3 pH值与甜樱桃花粉萌发率的相关性

当培养液中蔗糖浓度10%和硼酸浓度0.01%不变时，随培养液pH值升高，甜樱桃花粉萌发率逐渐上升，pH值6.5时甜樱桃花粉萌发率最高，为12.08%，是使用常规培养液(pH=6.0)萌发率的1.39倍。当培养液中pH值达到7.0时，花粉萌发受到抑制，萌发率降低。

表1 不同培养条件对甜樱桃花粉萌发率的影响

注：同行数字旁不同小写字母表示5%水平差异显著。

3 小结与讨论

花粉萌发率的测定结果与花粉培养液的成分配比密切相关。蔗糖是重要的营养物质，培养液中适当的浓度可以促进花粉萌发，但浓度过高会抑制花粉的萌发。因为蔗糖浓度过高打破了溶液与细胞间渗透平衡，花粉管破裂，质壁分离，原生质体脱水导致花粉无法萌发[3,4]。硼酸会提高糖的吸收、运转及代谢，促进果胶物的合成，果胶物是花粉管壁的主要成分[5,6]在常规花粉萌发率测定中，一般硼酸浓度为0.01%，花粉萌发率较低。花粉被认为能够在广泛pH范围内正常萌发，因其具有调节培养液中pH到最适合其萌发的能力[7]。但进一步的研究表明，当培养液中的pH超出花粉自身的调节范围则不利于花粉萌发甚至抑制花粉萌发。当花粉培养在缓冲液配制的培养液中，能够萌发的pH范围非常狭窄，苹果属植物的花粉仅能在pH为6.0的培养环境中正常萌发生长，这一现象在多种植物花粉萌发试验中得到证实，不同植物最适花粉萌发pH不同[7-9]。花粉萌发率测定时，花粉需培养4～24小时。本试验采用双凹片法培养4小时花粉即可萌发，可较省时高效(图1，图2)。

图1 花粉萌发培养0小时的状态

图2 花粉萌发培养4小时的状态

在常规的植物花粉萌发率测定中，所用的花粉培养液配方为蒸馏水+10%蔗糖+0.01%硼酸，pH=6.0。本试验在此基础上对甜樱桃花粉培养液的成分配比进行优化，在培养液中硼酸浓度0.01%和pH值6.0不变，蔗糖浓度20%时，甜樱桃花粉萌发率最高；培养液中蔗糖浓度10%和pH值6.0不变，硼酸浓度0.1%时，甜樱桃花粉萌发率最高；培养液中蔗糖浓度10%和硼酸浓度0.01%不变，pH值6.5时甜樱桃花粉萌发率最高。各优化成分配比组合后的培养液对花粉萌发的影响，其他影响因素如培养液中添加Ca2+、培养介质的形态、甜樱桃品种以及多因素水平对花粉萌发的影响还有待于进一步研究。本研究的试验花粉采自外地，经过较长物流时间或低温保存，会影响花粉萌发率，使花粉萌发率测定结果数值整体偏低。