赤霉素对枣花繁殖生物学特性的影响

阿布都卡尤木·阿依麦提，樊丁宇，郝 庆，曾 斌，张翔飞，余镇藩，唐义莲

(1.新疆农业大学林学与园艺学院, 乌鲁木齐 830052; 2 新疆农业科学院园艺作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】枣(ZiziphusjujubaMill.)，为鼠李科(Rhamnaceae)枣属(ZizyphusMill.)，是中国特色果树之一，也是新疆栽培面积最大的果树树种[1-2]。枣树杂交种的选育基本上是以选育为基础，但基础薄弱[3]，主要是枣树开花到采收中落花落果很严重，自然坐果率低。研究开展盛花期喷施不同浓度的赤霉素对灰枣和骏枣花粉萌发和活力的影响，对生产中促进授粉受精和高效栽培具有重要意义。【前人研究进展】张艳青[4]研究表明，在低浓度的GA3处理(20和40 mg/L)对花粉成活率没有显著影响，浓度超过40 mg/L，对花粉成活有抑制作用，而且影响显著。魏婵婵[5]研究表明，当赤霉素的浓度为55 mg/L时花粉的萌发率最高。在浓度小于55 mg/L时促进作用随赤霉素浓度的升高逐渐增强，当赤霉素浓度高于55 mg/L时，对花粉的促进作用会逐渐减弱。李政红等[6]研究了不同浓度的赤霉素对犁花粉萌发的影响，结果表明，较低浓度的赤霉素能促进花粉萌发率，而超过一定浓度时却起到抑制作用，这与卢精林等[7]研究的酿酒葡萄及金亚征等[8]研究的杏花粉萌发的研究结果一致。【本研究切入点】枣树的开花量大，但是坐果率低，一般自然坐果率仅1%左右，大多数枣品种存在严重的胚败育现象[9]。了解红枣花粉萌发和活力的特性对赤霉素响应至关重要。经前期试验情况，低浓度的赤霉素对灰枣和骏枣的花粉萌发率和活力有一定的促进，高浓度有显著的抑制作用，但是不同浓度对柱头可授性的影响并不大。研究赤霉素对零花粉萌发特性的影响。【拟解决的关键问题】通过在盛花期喷施不同浓度的赤霉素，采用定位观测结合显微观察的方法，研究其对花粉萌发特性的影响，为实践生产中促进授粉受精和相关研究提供参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料取自新疆阿克苏地区温宿县新疆林业科学院佳木国家重点林木良种基地的红枣园，N41°15’，E80°32’，海拔1 103.8 m。该资源圃属于大陆性干旱荒漠气候，昼夜温差大；春季持续较短，多有大风降温天气，年均降水量634 mm，年蒸发量为2 956.3 mm；年均气温为10.1℃，年均日照时数2 747.7 h，无霜期195 d。

材料为新疆主栽品种灰枣和骏枣，均为8年生。从2019年6月上旬到7月初，自田间任意采集树冠外围多年生枝上新开花朵的枣吊。花药取自2个品种的蕾黄期花蕾和萼片展平期的花朵。

1.2 方 法

1.2.1 赤霉素(GA3)处理

于2019年6月14日对灰枣和骏枣的盛花期进行了赤霉素(GA3)喷施处理，处理浓度分别为0、10、20、30、40和50 mg/L，0(CK)处理以喷清水作对照，每处理为3棵树作为1个重复。

1.2.2 花粉萌发率和花粉管长度的测定

分别于赤霉素处理后1、2、3、4、5、6和7 d 对灰枣和骏枣进行花粉取样，检测花粉萌发率。花粉萌发率测定采用离体培养法[10]，在载玻片上用胶头滴管滴2层培养基(培养基含 1% 琼脂、0.01% 硼酸、15% 蔗糖)，任意采集各品种萼片展平期的花朵，再将新鲜花粉抖落在培养基上。其次，将粘有花粉的载玻片放入培养皿内，以及保持培养环境的湿度，置于 26℃的培养箱内暗培养，24 h 后在显微镜下观察并拍照。萌发时花粉管长度超过花粉直径的视为已萌发花粉，每组处理选择3个视野，以红枣花粉极轴为43.34～56.45 μm作为平均值[11]，用CAD软件测量9个花粉管长度，每组处理重复3次。

花粉萌发率(%)=(花粉管长度大于花粉直径的花粉数量/观察花粉数量)×100%。

1.2.3 花粉活力的测定

花粉活力的测定主要采用I-KI(碘-碘化钾)染色法[12]，分别于赤霉素处理后1、2、3、4、5、6和7 d 对灰枣和骏枣进行花粉活力测定。I-KI(碘-碘化钾)染色法：取少量花粉均匀撒于载玻片上，滴1小滴I-KI(0.1%)溶液，盖上盖玻片，将其置于25℃恒温箱中10～15 min后，显微镜下观察染色情况，被染成蓝色的花粉视为有活力的花粉。

花粉活力=(染色花粉数量/总花粉数量)×100%。

1.2.4 柱头可授性的测定

用MTT(联苯胺-过氧化氢法)测定柱头可授性[13]。不同品种赤霉素处理后取单花开6个阶段的柱头，将柱头浸入含有联苯胺-过氧化氢反应液(1%联苯胺∶3%过氧化氢∶水=4∶11∶22，体积比)的凹面载玻片中，如果柱头具有可授性，则在柱头周围呈蓝色(蓝黑色)，出现大量气泡，无变色、无气泡生成或极少量气泡生成即弱或没有可授性的柱头。

1.2.5 花粉量的测定

采用血球计数法测定[14]。分别于赤霉素处理后1、3、5、7和10 d取各品种蕾黄期的花蕾各90 枚，用尖镊子拨取花药，平均放入3个干燥的离心管，在避光自然散粉。待花粉散粉后，每个离心管滴入1%的六偏磷酸钠溶液 1.5 mL 加盖振荡，使花粉呈悬浮态。然后吸取 0.5 μL 悬浮液滴于血球计数板上，在显微镜下观察血球计数仪上 400个小方格内的花粉数量，每个浓度和品种进行4次重复，取4次重复的平均值，计算单个花药花粉数量。

单花药花粉数量=400 个小方格内总花粉数×1 000×2/0.5/30。

1.3 数据处理

采用 Excel 2010 进行数据统计，AutoCAD和SPSS 19.0 软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度赤霉素对灰枣花粉萌发和花粉管生长的影响

研究表明,不同浓度赤霉素和喷施后不同时间对灰枣花粉萌发率和花粉管长度的影响存在差异，处理后1～7 d花粉萌发率和花粉管长度随着处理浓度的升高均呈现出“先增强后减弱”的变化趋势，表现出低浓度赤霉素促进灰枣花粉萌发率和花粉管生长，高浓度则抑制。当赤霉素浓度为20 mg/L时，处理后1～7 d花粉萌发率显著高于对照，花粉管长度差异不显著，处理后3 d花粉萌发率最高，达到25.94%，花粉管长度最长，为672.09 μm。图1

注: 垂直线代表标准误差, n≥9; 不同字母表示处理间的差异显著(P<0.05)

Note: Vertical bars indicate SE, n≥9; Different letters indicate significant differences among treatments atP<0.05

图1 灰枣赤霉素处理后1～7 d的花粉萌发率和花粉管长度变化

Fig.1 Determination of pollen germination rate and tube length after 1-7 days of gibberellin treatment on Huizao

2.2 不同浓度霉素对骏枣花粉萌发和花粉管生长的影响

研究表明,处理后1～7 d花粉萌发率和花粉管长度的变化趋势同灰枣基本一致，均呈现出“先增强后减弱”的变化趋势，当赤霉素浓度为20 mg/L时，处理后2 d、3 d花粉萌发率显著高于对照，花粉管长度差异不显著，处理后2 d骏枣的花粉萌发率和花粉管长度达到最大值，分别为27.56%、758.64 μm。图2

注: 垂直线代表标准误差, n≥9; 不同字母表示处理间的差异显著(P<0.05)

Note: Vertical bars indicate SE, n≥9; Different letters indicate significant differences among treatments atP<0.05

图2 骏枣赤霉素处理后1～7 d的花粉萌发率和花粉管长度变化

Fig.2 Determination of pollen germination rate and tube length after 1-7 days of gibberellin treatment on Junzao

图3 不同浓度赤霉素对灰枣花粉活力的影响(%)

Fig.3 Effects of different concentrations of gibberellins on pollen viability of Huizao(%)

图4 不同浓度的赤霉素对骏枣花粉活力的影响(%)

Fig.4 Effects of different concentrations of gibberellins on pollen viability of Junzao(%)

2.3 不同浓度赤霉素对花粉活力的影响

研究表明,不同处理时间、浓度和品种之间花粉活力存在差异。2个品种的花粉活力随着浓度的增加和处理时间的延长均呈“先增强后减弱”的趋势。灰枣20 mg/L的赤霉素处理后3 d花粉活力最高，为87.09%，与对照存在显著差异；骏枣10 mg/L赤霉素处理后2 d的花粉活力最高，达到86.84%，显著高于对照(73.02%)。骏枣较灰枣的花粉活力对赤霉素更敏感。图3，图4

2.4 不同浓度赤霉素对柱头可授性的影响

研究表明,灰枣和骏枣在不同浓度和不同开花时间段柱头可授性的变化趋势与花粉萌发率和花粉活力基本一致，均呈现出“先增强后减弱”的变化趋势。灰枣和骏枣从蕾裂期到萼片展平期，在20 mg/L的浓度处理下用MTT可以检测到其少部分柱头的可授性由弱变强，2个品种在花瓣下垂期到雄蕊展平期且浓度不高于40 mg/L时，柱头均具有强可授性，但是从蕾裂期到雄蕊展平期，当处理浓度为50 mg/L时，柱头的可授性均弱于对照组和其他处理浓度，低浓度处理对灰枣和骏枣柱头可授性没有明显的影响，可是高浓度赤霉素能抑制枣花柱头可授性。生产上灰枣和骏枣最佳授粉时间应该在花瓣展平期到雄蕊展平期之间。表1

表1 不同浓度赤霉素处理下2个枣品种柱头可授性

Table 1 Effects of different concentrations of gibberellins on the acceptability of stigma in Huizao and Junzao

开花进程Floweringprocess骏枣Junzao(mg/L)灰枣Huizao(mg/L)CK1020304050CK1020304050蕾裂期Budbrokenstage--+/-+/----+/-+/----萼片展平期Sepalflattenedstage+++++++++++++/-花瓣展平期Petalflattenedstage+++++++++++++++++++++++花瓣下垂期Petaldroppedstage++++++++++++++++++++++++++++++++++雄蕊展平期Stamenspreadingstage++++++++++++++++++++++++++++++++++雄蕊下垂期Stamendroppedstage+++++++++++++++++++++

注: - 示柱头不具可授性；+ 示柱头具弱可授性；++ 示柱头具较强可授性；+++ 示柱头具强可授性；+/- 指少部分柱头具弱可授性，大部分柱头不具可授性

Note: - means no reception of stigma; + means stigmas have weak reception; ++ means stigmas have high reception; +++ means stigmas have higher reception; +/- means some have weak reception, some have not

2.5 不同浓度赤霉素对花粉量的影响

研究表明,不同浓度赤霉素处理后，骏枣的单个花药花粉数量为1 250～5 000粒，其中，10和20 mg/L的赤霉素处理后7 d单个花药花粉数量分别达到5 000和4 750粒，与对照差异显著；灰枣的单个花药花粉数量为1 500～5 000粒，20 mg/L的赤霉素处理后5 d单个花药花粉数量为5 000粒，与对照和其他处理存在显著差异。低浓度的赤霉素能增加单花药花粉量，高浓度能减少单花药花粉量。图5，图6

图5 不同浓度赤霉素下灰枣花粉量变化(粒)

Fig.5 Effects of different concentrations of gibberellins on pollen viability of Huizao(granule)

图6 不同浓度赤霉素下骏枣花粉量变化(粒)

Fig.6 Effects of different concentrations of gibberellins on pollen viability of Junzao(granule)

3 讨 论

品种间以及不同浓度和不同处理对花粉萌发率也不同。过高的GA3不利于花粉萌发和花粉管生长, 低浓度的GA3对其花粉离体萌发促进作用最显著[15]。研究中，花粉离体培养 24 h 后的骏枣在20 mg/L浓度处理的第2 d达到最高的萌发率，达27.56%，而灰枣同样浓度第3 d才能达到最高的萌发率为25.94%；骏枣的花粉管长度以10和20 mg/L浓度处理的第2 d最长，达758.64和742.54 μm；灰枣的花粉管长度以20 mg/L浓度处理的第2 d和第3 d，达652.51和672.09 μm；2个品种以50 mg/L的浓度处理从第1 d到第7 d的萌发率和花粉管长度比对照的萌发率和花粉管长度低，高浓度的赤霉素对骏枣和灰枣的花粉有一定的抑制作用，这与GA3处理对花粉有较强的抑制作用的结论一致[16]。

果树花粉生活力对于田间授粉、杂交育种及探讨花粉生理代谢过程等具有重要参考意义[12,17]。研究表明,不同浓度的赤霉素对花粉活力的影响也存在显著差异；骏枣和灰枣的花粉活力整体随浓度的增加和时间的延长呈现“先增强再减弱”的趋势，这与前人花粉活力变化趋势基本一致[18-19]。研究结果还表明，骏枣用10 mg/L赤霉素处理第2 d的花粉活力最高，能达到86.84%，与对照的73.02%之间有显著差异，而灰枣20 m g/L赤霉素处理的第3 d才达最高的花粉活力，为87.09%，骏枣较灰枣的花粉活力对赤霉素更敏感，证实了骏枣和灰枣的花粉活力受外源赤霉素的调控，同时受品种遗传特性的影响。

柱头是花粉的天然培养基，对柱头上花粉的粘附、水分和花粉管的生长提供物质支持。柱头的可授性越高，则柱头接受的花粉和保持花粉萌发的能力就越高[20-23]。枣树单花开放进展分为6个阶段，依次是蕾裂期、萼片展平期、花瓣展平期、花瓣下垂期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期。研究表明，赤霉素能影响柱头的可授性，表现为低浓度(10～30 mg/L)促进柱头的可授性，而高浓度(50 mg/L)产生抑制。骏枣和灰枣最佳授粉时间在花瓣展平期到雄蕊展平期之间，这与陆婷[24]的研究结果一致。

枣树不同品种的花粉量存在差异[25]，与研究结果一致。同时，研究还认为外源赤霉素的处理时间和浓度对灰枣、骏枣的花粉量有显著影响，且不同浓度之间差异明显。这可能是由于通过在花期喷施外源性赤霉素能提高花粉细胞的减数分裂过程。

4 结 论

不同浓度赤霉素和喷施后不同时间对枣树花粉萌发率、花粉管长度、花粉活力和花粉量以浓度的升高(0～30 mg/L)均呈现出“先增强后减弱”的变化趋势。骏枣在10和20 mg/L浓度处理的第2 d达到最高的活力和萌发率，均达86.84%和27.56%，而灰枣同样浓度第3 d才能达到最高为87.09%和25.94%；骏枣的花粉管长度以10 mg/L浓度处理的第2 d最长，达758.64 μm；灰枣的花粉管长度以20 mg/L浓度处理的第3 d，达672.09 μm；柱头的可授性和花粉量表现为低浓度(10 ～30 mg/L)有一定的促进，而高浓度(50 mg/L)产生抑制作用。