‘兰州大接杏’花粉离体萌发与花粉管生长特性研究*

杨晓梅，刘 芬，胡 霞，王玉安,

（1甘肃农业大学园艺学院，兰州730070）（2甘肃省农业科学院林果花卉研究所）

‘兰州大接杏’为甘肃省地方优良品种，别名‘朱砂杏’‘南川大杏子’等，原产于甘肃省兰州市郊，具有个大、形美、味浓的优点，在甘肃省中东部地区广泛栽培，并引种到新疆、陕西、山西、河北、辽宁等省（自治区），在全国具有一定的知名度和影响力[1]。但该品种自花结实率低、丰产稳产性差，生产中多采用配置授粉树、合理负载等技术措施，提高‘兰州大接杏’的坐果率，以实现丰产稳产。同时，为了降低春季晚霜冻害对坐果的影响，常采用人工授粉方法，来提高坐果率。授粉时在喷施液中加入蔗糖、硼酸等辅助物质，以提高授粉的效果[2]。

温度是影响植物生长的重要环境因素之一，影响着植物的各个生长阶段，植物的生长对温度比较敏感，不同温度对植物生长作用不同[3-5]。植物生长调节剂是人工合成、具有天然植物激素相似作用的化合物，在果树花期使用，有利于促进花粉的萌发及花粉管的快速生长，从而缩短受精时间，实现提高坐果率和促进果实发育的目的[6]。研究表明，不同植物生长调节剂及其不同浓度对果树花粉的萌发及花粉管的生长作用不同[7-9]。

目前关于杏花粉离体培养及花粉管生长特性的研究报道较多，但对甘肃省地方品种鲜有研究报道。本试验以‘兰州大接杏’为研究对象，研究蔗糖、硼酸、植物生长调节剂和温度对花粉萌发及花粉管生长的影响，为‘兰州大接杏’及同类型品种授粉坐果、杂交育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料来自甘肃省农业科学院林果花卉研究所兰州安宁杏种质资源圃。在大蕾期，采集‘兰州大接杏’花蕾，带回实验室取出花药，平摊在硫酸纸上放在室内自然晾干，20～24 h待花粉散出时装入密封的离心管中，保存于-20 ℃的冰柜中待用。

1.2 花粉培养

参照胡适宜[10]的琼脂培养法，将pH值为6的培养基高压灭菌后，在超净工作台上均匀地倒在载玻片上，待培养基冷却凝固后，用棉签蘸取花粉均匀地撒在培养基上，然后将载玻片放在经过消毒、铺有蒸馏水浸湿纱布的盘子中，置于25 ℃的恒温培养箱中进行培养。每个处理重复3次。

培养4 h后，取出观察花粉萌发及花粉管生长情况。利用NIKON LY-WN-HPCCD30光学电子显微镜观察，每个载玻片随机选取5个不同的视野，每个视野花粉粒不少于30个。花粉管长度大于花粉粒直径算为萌发。随机选择10个花粉管，用显微镜软件测量长度并进行拍照。

萌发率（%）=（萌发的花粉粒数/总花粉粒数）×100

1.3 试验设计

1.3.1最适蔗糖、硼酸浓度选择

培养基组成参照文献[11]，选取对杏花粉萌发影响较大的蔗糖和硼酸，采用完全随机设计的二因素试验，培养4 h后，观察花粉萌发及花粉管生长情况，筛选出适宜‘兰州大接杏’花粉萌发和生长的最适蔗糖和硼酸浓度。

1.3.2最适温度选择

在培养基中添加最适浓度的蔗糖和硼酸，设定5个温度梯度（10、15、20、25、30 ℃），培养4 h后，观察花粉萌发及花粉管生长情况，筛选出适宜‘兰州大接杏’花粉萌发和生长的最适温度。

1.3.3不同植物生长调节剂对花粉萌发和生长的影响

在蔗糖、硼酸最适浓度和最适温度筛选的基础上，分别在培养基中加入不同浓度的赤霉素（GA3）20、40、60、80、100 mg/L，吲哚乙酸（IAA）0.5、1、5、10、20 mg/L，萘乙酸（NAA）1、5、10、20、40 mg/L；以不添加植物生长调节剂为对照（CK）。培养4 h后，观察花粉萌发及花粉管生长情况。

1.4 数据分析

用Excel 2013进行数据处理并作图，利用SPSS 22.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 蔗糖和硼酸对花粉萌发及花粉管生长的影响

从表1可以看出，‘兰州大接杏’花粉分别在蔗糖、硼酸及二者交互作用下，花粉萌发率及花粉管长度存在极显著差异，说明蔗糖、硼酸及二者交互作用都会对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长产生显著影响。

表1 蔗糖和硼酸对花粉萌发及花粉管长度影响的方差分析

由表2可知，不同处理对花粉萌发率及花粉管长度的影响不同，其中处理9即10%蔗糖+0.10%硼酸组合下花粉萌发率最高，为90.00%，显著高于其他处理；其次表现较好的为处理14、8、4、15，花粉萌发率分别为76.00%、68.00%、68.00%、59.50%。花粉管长度也在处理9组合下达到最大值（266.00 μm），显著高于其他处理，其次表现较好的为处理4、10、14、8，花粉管长度分别为213.50、170.50、162.00、144.00 μm（图版1-A、B）。

2.2 不同温度对花粉萌发及花粉管生长的影响

不同温度对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响结果如图1所示。在一定的温度范围内，随着温度的升高，花粉萌发率和花粉管长度也随之升高，当温度达到25 ℃，花粉萌发率和花粉管长度均达到最大值，分别为71.00%、120 μm；当温度继续升高时，花粉萌发率和花粉管长度降低。温度过高或过低都不利于花粉萌发和花粉管生长，其中低温的影响更为明显，10 ℃时花粉萌发率和花粉管长度分别为42.09%、22 μm，分别较最大值降低28.91个百分点、98 μm（图版1-C）。

图1 温度对花粉萌发及花粉管生长的影响

2.3 不同植物生长调节剂对花粉萌发及花粉管生长的影响

2.3.1赤霉素对花粉萌发及花粉管生长的影响

不同浓度GA3对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响如图2所示。总体看，不同浓度GA3对花粉萌发和花粉管生长的作用变化趋势相似，低浓度的GA3对花粉萌发及花粉管生长都有促进作用，当GA3浓度超过40 mg/L时则会抑制花粉萌发和花粉管伸长。GA3浓度为40 mg/L时，花粉萌发率和花粉管长度最大，分别为85.60%、221 μm，分别较对照高22.55个百分点、62 μm，均达到显著差异。当GA3浓度大于80 mg/L时，对花粉萌发和花粉管生长均产生了显著的抑制作用（图版1-D）。

图1 赤霉素对花粉萌发及花粉管生长的影响

2.3.2吲哚乙酸对花粉萌发及花粉管生长的影响

IAA对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响如图3所示。IAA浓度为1～10 mg/L提高了花粉的萌发率，浓度为5 mg/L时花粉萌发率达到最大值89.19%，比对照提高了25.34个百分点，并显著高于其他处理。当IAA浓度大于10 mg/L时，花粉萌发率随IAA浓度的上升呈现下降的趋势，当IAA浓度超过20 mg/L时，对花粉的萌发产生了显著的抑制作用。IAA浓度对花粉管生长的变化趋势和花粉萌发相似，低浓度具有促进作用，高浓度则抑制花粉管生长。IAA浓度为1 mg/L时，花粉管长度达到220 μm，显著高于其他处理，比对照增加了62 μm，比40 mg/L浓度处理增加了128 μm，达到显著差异（图版1-E）。

图2 吲哚乙酸对花粉萌发及花粉管生长的影响

2.3.3萘乙酸对花粉萌发及花粉管生长的影响

NAA对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响如图4所示。低浓度的NAA对花粉萌发有促进作用，浓度为0.5 mg/L时显著提高了花粉萌发率，出现峰值75.03%，比对照提高14.51个百分点，二者差异显著。当NAA浓度大于5 mg/L时，对花粉萌发表现为显著的抑制作用，NAA浓度达到20 mg/L时，萌发率只有24.08%，较对照降低36.44个百分点。NAA浓度小于1 mg/L时，对花粉管生长的影响不显著，NAA浓度为0.5 mg/L时花粉管长度达到最大值152 μm，与对照差异不显著。高浓度的NAA对花粉管生长的影响与萌发率相似，都有显著的抑制作用，NAA浓度达到20 mg/L时，花粉管长度只有31 μm，较对照降低112 μm（图版1-F）。

图3 萘乙酸对花粉萌发及花粉管生长的影响

3 讨论与结论

蔗糖作为培养基中的重要能源物质和渗透调节物质，对花粉萌发和花粉管生长具有重要作用[12]。马鑫鑫等[13]研究结果表明，培养基中添加浓度为10%的蔗糖时，巴旦木的花粉萌发率和花粉管长度均达到最大值，随着蔗糖浓度的增加花粉萌发率及花粉管长度出现了下降趋势。赵长星等[2]认为，蔗糖对多种果树花粉的萌发都有很大的影响，苹果、山楂、杏、草莓、猕猴桃等多种果树的花粉萌发最适蔗糖浓度为10%。本试验结果显示，‘兰州大接杏’花粉在蔗糖浓度为10%时，花粉萌发率最高、花粉管长度最大，这与前人的研究结果一致。

硼作为微量元素，能够促进植物花粉萌发和花粉管生长，从而促进授粉受精，并提高坐果率[14]。本试验结果表明，低浓度的硼酸对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长都有一定的促进作用，随着硼酸浓度的增加，花粉萌发率及花粉管长度都出现下降趋势，这与前人研究结果一致[15-17]。但本研究发现，硼酸浓度为0.10%时，‘兰州大接杏’花粉萌发率及花粉管长度均达到最大值，这与前人的研究结果不一致[15-17]，可能是品种不同导致，有待进一步研究。

温度是影响果树开花坐果的一个重要环境因子。张瑞等[18]、杜玉虎等[19]研究结果表明，温度过低或过高都会影响花粉萌发及花粉管的生长，25 ℃是花粉萌发及花粉管生长的最适温度。本试验结果与前人研究结果一致，10～25 ℃范围内，随着温度的升高，促进了‘兰州大接杏’花粉萌发和花粉管生长，25 ℃是最适温度。当温度超过25 ℃时，花粉萌发率及花粉管长度开始出现下降的趋势。

不同种类和浓度的植物生长调节剂对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长影响不同。本研究发现：低浓度的GA3对花粉生长有一定的促进作用，当浓度为40 mg/L时，花粉萌发率及花粉管长度都达到最大值；当浓度超过40 mg/L时，花粉萌发及花粉管生长受到抑制，浓度越高，抑制越明显。李学强等[20]以欧李为研究对象，认为GA3浓度低于50 mg/L时，对花粉萌发率及花粉管长度影响不大，当浓度超过50 mg/L时则会抑制其生长。黄家兴等[21]认为10 mg/L的GA3能够显著促进‘凯特’杏花粉萌发及花粉管生长。本研究发现，不同浓度GA3对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响趋势与前人研究结果一致[20-21]。但‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的最适GA3浓度与欧李、‘凯特’杏不同，可能因为品种不同或花粉存放时间较长有关。

IAA对‘兰州大接杏’花粉萌发及花粉管生长的影响和GA3相似，低浓度的IAA可以提高花粉萌发率及花粉管长度，浓度过高则会产生抑制作用，这与前人研究结果基本一致[21-22]。但对于‘兰州大接杏’，最适宜花粉生长的IAA浓度为5 mg/L，这与‘凯特杏’、黄连木适宜的浓度不同[21-22]，可能因为品种不同或花粉存放时间较长有关。

低浓度的NAA对‘兰州大接杏’花粉萌发具有一定的促进作用，但对花粉管的生长影响不显著，浓度过高花粉萌发及花粉管生长都会受到抑制，且抑制程度随NAA浓度的增加而增加，NAA浓度为0.5 mg/L时，最适于花粉萌发和花粉管生长。张绍铃等[9]认为低浓度的NAA对‘丰水’梨花粉萌发及花粉管的生长作用不明显，浓度过高会抑制生长。本试验结果同张绍铃等[9]的研究结果基本一致。