何興波 雷莉莉 李芳東

摘 要 為了探索杏李品種‘風(fēng)味玫瑰產(chǎn)量不高不穩(wěn)的原因，對其花柱退化程度、不同花型花粉活力及花粉管生長動態(tài)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：（1）‘風(fēng)味玫瑰品種異花授粉親和性大于自花授粉，其完成雙受精的時間比自花授粉提前約24 h，且花粉管生長異?，F(xiàn)象少；（2）不同類型枝條的花柱退化花比例存在差異，一年生枝條大于多年生枝條，不同的立地因素對花型比例存在較大的影響；（3）‘風(fēng)味玫瑰和‘恐龍蛋品種花柱萎縮花的花粉活力分別為30.97%和32.02%，均大于長花柱花的花粉活力。研究認(rèn)為，由于‘風(fēng)味玫瑰品種的花柱退化比例高，阻礙了其結(jié)實(shí)率的提高。雖然把‘恐龍蛋品種作為授粉樹在一定程度上能提高‘風(fēng)味玫瑰品種的結(jié)實(shí)率，但由于其花粉活力不是太高，不能作為理想的授粉樹，需要尋找另外更為合適的授粉樹。

關(guān)鍵詞 ‘風(fēng)味玫瑰杏李；花粉管生長；花柱類型；花粉活力

中圖分類號 S662.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Pistil Variability and Pollen Tube Growth of

Prunus domestica×P. armeniaca ‘Fengweimeigui

HE Xingbo， LEI Lili， LI Fangdong*，

FU Jianmin， YANG Shaobin

Non-timber Forestry R&D Center， Chinese Academy of Forestry， Zhengzhou， Henan 450003， China

Abstract Pollen viability and style degradation degree， the dynamic growth of pollen tube were studied in order to exlpore the pollination and fertilization of ‘Fengweimeiguidue to its unstable yield. The results showed that. （1）The compatibility of cross-pollination was higher than that of self-pollination and the double fertilization of cross-pollination took was 24 h earlier than that of self-pollination. The irregular phenomenon in cross-pollination was less than self-pollination. （2）The differences was significant among the proportion of flowers of aborted pistil in different branches. The proportion of this type of flower in one-year-old branch was higher than perennial branch. Different environment had a certain influence on the proportion of this type of flower. （3）The pollen viability of aborted pistil flower was 30.97% and 32.02% in ‘Fengweimeigui and ‘Konglongdan， respectively， which were both larger than that of long pistil flower. The research suggested that the‘Konglongdan， which is the pollination tree of ‘Fengweimeigui， to some extent， can improve its seed setting rate. But due to the low pollen vitality， both are not ideal pollination tree. In addition， the high degradation rate of ‘Fengweimeigui style hinder the improvement of seed setting rate. Therefore， we should do further research to find more appropriate pollination tree.

Key words Prunus domestica×P. armeniaca ‘Fengweimeigui；Pollen tube growth；Style type；Pollen viability

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.008

‘風(fēng)味玫瑰杏李（Prunus domestica×P. armeniaca ‘Fengweimeigui）為薔薇科植物，于2000年自美國引入中國的李杏種間雜交品種[1-2]?！L(fēng)味玫瑰品種不僅適應(yīng)性強(qiáng)，且在品質(zhì)、風(fēng)味、色澤等經(jīng)濟(jì)性狀及抗病蟲害、抗寒等抗逆性方面表現(xiàn)突出[3]。然而，由于部分自花授粉的花粉管生長異常降低了雙受精的成功率[4-5]，自然條件下‘風(fēng)味玫瑰品種自花結(jié)實(shí)率低[6]，這可能與此現(xiàn)象有關(guān)。同時，‘風(fēng)味玫瑰品種存在雌蕊敗育現(xiàn)象，與李、杏的雌蕊敗育現(xiàn)象極為相似，這也是導(dǎo)致低產(chǎn)的一個重要原因[7-8]。楊紹彬等[9]的研究結(jié)果指出，‘風(fēng)味玫瑰品種在栽培種植過程中需要配置親和性良好的授粉樹，這是克服其自花結(jié)實(shí)率低而達(dá)到豐產(chǎn)的重要措施之一，但并未進(jìn)一步研究其授粉受精特性，因此，未從根本上解決生產(chǎn)上授粉樹選擇的問題。 熒光觀察花粉管生長的方法簡單、方便、快速、有效，對研究花粉管的生長特性及雜交不親和表達(dá)部位具有重要意義，國內(nèi)外學(xué)者普遍運(yùn)用此方法研究果樹、花卉等農(nóng)作物雜交過程中花粉管的生長情況[10-13]。在前人研究的基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步通過熒光觀察‘風(fēng)味玫瑰品種自花及異花授粉花粉管的生長動態(tài)，并統(tǒng)計(jì)花柱退化比例，同時測定不同花型的花粉活力間的差異，對‘風(fēng)味玫瑰品種授粉特性作出評價，進(jìn)而為杏李授粉生物學(xué)、雜交育種及豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論基礎(chǔ)，并為‘風(fēng)味玫瑰品種的生產(chǎn)推廣和栽培品種搭配提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況 本試驗(yàn)在河南省平頂山市郟縣安良鎮(zhèn)玉龍山莊杏李資源圃進(jìn)行。郟縣地處河南省中西部，平頂山市北部（113°0′40″～113°24′50″E，33°4′80″～34°10′50″N）；氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，日照時間較長，熱量比較充足，自然降雨偏少，丘陵地帶土壤較為貧瘠。

1.1.2 植物材料 選取郟縣玉龍山莊杏李資源圃中‘風(fēng)味玫瑰和‘恐龍蛋品種8年生的植株作為材料，‘風(fēng)味玫瑰品種的父本是Red Beaut Plum（US PlantPat.No.2， 539）開放授粉獲得的種子苗，母本為Royal Zee Plum（US PlantPat.No.5， 486）自然授粉后得到的種子苗；‘恐龍蛋品種來源不詳。

由于‘恐龍蛋品種與‘風(fēng)味玫瑰品種的親和性較好[9]，因此，選用‘恐龍蛋品種作為‘風(fēng)味玫瑰品種的授粉樹，其花粉同樣來自玉龍山莊的8年生植株。

1.2 方法

1.2.1 花粉的采集和授粉 采集‘風(fēng)味玫瑰和‘恐龍蛋品種大蕾期的花苞，剝離花藥，將花藥在25 ℃下烘至散粉，并將其裝入玻璃瓶中，于-20 ℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

選擇樹勢、枝量、花芽量基本一致的標(biāo)準(zhǔn)樣樹，對大小相近的花序掛牌標(biāo)記，單株處理，每株分2部分，每部分1個品種進(jìn)行授粉，重復(fù)3次。在‘風(fēng)味玫瑰品種開花前1 d花藥散粉前對花朵進(jìn)行去雄套袋；次日，對其進(jìn)行人工授粉，做好標(biāo)記并套袋。

1.2.2 熒光觀察花粉管的生長 參考Hiratsuka等[14]的方法并作部分修改，把‘風(fēng)味玫瑰品種進(jìn)行自花和異花授粉，采集授粉后2、4、8、16、24、48、72、96、120 h的雌蕊，用FAA（Formaldehyde， acetate and alcohol）固定液固定24 h后，換用70%的酒精溶液浸泡低溫保存；待樣品全部取完后，將固定的花柱在基部切下復(fù)水，然后將花柱置于2 mol/L NaOH溶液中，60 ℃烘箱保存2 h，蒸餾水沖洗3次（至花柱接近透明），放入預(yù)先配好的水溶性苯胺藍(lán)溶液（1 g/L苯胺藍(lán)+0.15 mol/L磷酸氫二鉀）中染色約4 h?；ㄖ鶋浩瑓⒖糑noc[15]的方法，將處理好的柱頭放在載玻片上并滴1滴甘油，用蓋玻片蓋好避免出現(xiàn)氣泡，輕輕按壓使花柱均勻展開，然后置于熒光顯微鏡下觀察花粉在柱頭上的萌發(fā)和花粉管的生長情況[16-19]，并顯微拍照，重復(fù)3次。

1.2.3 花柱退化統(tǒng)計(jì) 參考劉芬等[20]的方法進(jìn)行取樣，隨機(jī)選取樹勢花量相近的30棵‘風(fēng)味玫瑰品種個體，在開花前1 d采集1年生和多年生枝條上的花朵各500朵，并做好標(biāo)記，帶回實(shí)驗(yàn)室，統(tǒng)計(jì)其長花柱、中花柱、短花柱與雙柱頭的比例，柱頭高于雄蕊的花柱記為長花柱，低于花柱但大于雄蕊一半高度的記為中花柱，柱頭高度小于雄蕊一半的記為短花柱。

1.2.4 不同花型的花粉活力測定 采集‘風(fēng)味玫瑰與‘恐龍蛋品種大蕾期的正?；ㄖ屯嘶ㄖ幕ò?，帶回實(shí)驗(yàn)室剝離花藥，將花藥在25 ℃下烘至散粉，并將其裝入玻璃瓶中，于-20 ℃下保存?zhèn)溆?；采用瓊脂培養(yǎng)基法[20-25]測定花粉活力。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS18.0和Excel 2003軟件對不同種類枝條上花型的差異、不同花型的花粉活力的差異進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 花粉管的生長動態(tài)

通過熒光觀察自花授粉后不同時間段的花柱發(fā)現(xiàn)，‘風(fēng)味玫瑰品種自花授粉2 h后花粉開始萌發(fā)（圖1-a），8 h后花粉管進(jìn)入柱頭內(nèi)約0.5 mm處（圖1-b）；授粉24 h后花粉管到達(dá)花柱總長度的1/4處（圖1-c）；48 h到達(dá)花柱總長度的1/3，之后觀察到的花粉管外壁熒光減弱（圖1-d、e）；授粉大約96 h左右花粉管穿過花柱基部到達(dá)子房室（圖1-g），在120 h左右進(jìn)入子房并到達(dá)胚珠完成授精（圖1-f）。但在觀察中發(fā)現(xiàn)，自花授粉后花粉管出現(xiàn)較多異?，F(xiàn)象，在花粉開始萌發(fā)時柱頭上出現(xiàn)大量點(diǎn)狀、片狀胼胝質(zhì)（圖2-a、b），花粉管進(jìn)入柱頭后出現(xiàn)團(tuán)狀纏繞、并伴有花粉管頂端變細(xì)（圖2-c、d），花粉管在花柱中生長過程中出現(xiàn)回折生長（圖2-e），當(dāng)花粉管進(jìn)入子房室到達(dá)胚珠附近，其頂端出現(xiàn)大量亮白色的胼胝質(zhì)阻礙花粉管進(jìn)入（圖2-f）。在花柱內(nèi)部分花粉管在延伸過程中管壁增厚，頂端積累大量胼胝質(zhì)，熒光強(qiáng)烈，這多為失去活性，生長受到抑制的花粉管，這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在花柱的上半部分。

通過對異花授粉后的花柱進(jìn)行熒光觀察發(fā)現(xiàn)，授粉2 h后花粉開始萌發(fā)，萌發(fā)的花粉管呈白色（圖3-a），授粉后4 h花粉管最長已長至柱頭內(nèi)約1.0 mm處（圖3-b），授粉10 h前后大部分花粉管已進(jìn)入柱頭2～3 mm（圖3-c），授粉24 h左右花粉管到達(dá)花柱總長度的1/3處，在授粉48 h花粉管達(dá)到花柱總長度的3/4，可以清晰的看到管中出現(xiàn)大量間斷（圖3-d、e），在72 h左右花粉管已穿過花柱基部到達(dá)子房室（圖3-g），授粉后96 h前后花粉管到達(dá)胚珠完成授精（圖3-f）。異花授粉后花粉管也存在異?，F(xiàn)象，如在花粉萌發(fā)前期會出現(xiàn)少量點(diǎn)狀胼胝質(zhì)，但比自花授粉少，也未出現(xiàn)大量胼胝質(zhì)的產(chǎn)生、花粉管回折、頂端變細(xì)等現(xiàn)象。

2.2 花柱類型分析

在觀察中發(fā)現(xiàn)‘風(fēng)味玫瑰品種有4種花柱類型：第1種是完全退化的花柱，即花柱很短或者沒有花柱，又稱短花柱；第2種是半退化柱頭，即花柱柱頭低于雄蕊，又稱中花柱；第3種是正?；ㄖ椿ㄖ^高于雄蕊，又稱長花柱；第4種是雙花柱，即1朵花中有2個子房和花柱。前2種歸為退化花柱，后2種為正常柱頭。

2.3 不同花型的花粉活力

從圖5可以看出，‘風(fēng)味玫瑰和‘恐龍蛋品種花柱退化的花粉萌發(fā)率明顯比正常花柱的花粉萌發(fā)率高。其中‘風(fēng)味玫瑰品種花柱退化的花粉萌發(fā)率為30.97%，比正常柱頭的花粉萌發(fā)率高10.69%；‘恐龍蛋品種花柱退化的花粉萌發(fā)率為32.02%，比正?；ㄖ幕ǚ勖劝l(fā)率高5.44%。t檢驗(yàn)結(jié)果表明‘風(fēng)味玫瑰品種的2個花型的花粉活力之間存在極顯著差異（t=4.934，p=0），‘恐龍蛋品種的2個花型之間存在顯著差異（t=2.416，p=0.018）。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以‘風(fēng)味玫瑰品種為母本，與其自身花粉自交，或者利用‘恐龍蛋品種的花粉進(jìn)行雜交，自花和異花花粉均能在柱頭上萌發(fā)，且都在授粉2 h后開始萌發(fā)，花粉管都能沿著花柱定向生長，長到花柱基部并完成授精。但自花花粉管到達(dá)花柱基部用時比異花花粉管長，且到達(dá)花柱基部的花粉管數(shù)量也比異花花粉管少。這與Lush等[26]以煙草為試材的研究結(jié)果相似。此外，發(fā)現(xiàn)自花花粉管在花柱內(nèi)的生長過程中會出現(xiàn)纏繞成團(tuán)、頂端變細(xì)、回折等異?，F(xiàn)象，以上種種現(xiàn)象都是不親和的表現(xiàn)[27-31]。在后續(xù)工作中，可以對花柱中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析檢測，對揭開親和性差的原因有一定的幫助。

授粉試驗(yàn)結(jié)果表明，正?；ㄖㄐ徒Y(jié)實(shí)率明顯高于退化花柱花型[32]，然而多年生枝條的正?；ㄖ鶖?shù)量明顯高于1年生枝條。趙登超等[33]的研究結(jié)果表明，樹體中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)主要集中在多年生枝干中，而且在萌動時貯存的營養(yǎng)物質(zhì)主要用于多年生枝干上的新生器官的生長，因此初步推測造成這一現(xiàn)象是樹體中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)分配不均造成的，即多年生枝條獲得的營養(yǎng)物質(zhì)比1年生枝條獲得的多，導(dǎo)致花芽的后期生長出現(xiàn)異常。

在本試驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)2個品種的2種花型花粉活力均存在較大差異，退化花柱的花粉活力比完全花柱的花粉活力明顯高。這與劉紅霞等[34]的研究結(jié)果一致，初步推測原因可能是花柱退化的花中原本用于花柱生長的營養(yǎng)物質(zhì)被用于花藥的生長發(fā)育，促使花粉的正常生長分化，通過這一現(xiàn)象可以推測花粉質(zhì)量一定程度上受種植條件的影響。

‘風(fēng)味玫瑰品種自花與異花授粉花柱的熒光顯微觀察結(jié)果表明，利用‘風(fēng)味玫瑰品種花粉授粉時，花粉萌發(fā)量小，花柱中產(chǎn)生大量胼胝質(zhì)，花粉管數(shù)量少且生長緩慢，其自花親和性較弱；用‘恐龍蛋品種授粉時，花粉萌發(fā)量大，花粉管數(shù)量多且生長速度快，與‘風(fēng)味玫瑰品種的親和性較好。此外，枝條中營養(yǎng)成分對其花柱的發(fā)育有一定影響；同時從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可看出花柱發(fā)育的好壞直接影響到同一朵花中花粉的活力，但是兩者之間的具體關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究。

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