不同贮藏时间及花瓣张开角度对番茄花粉活力的影响

【摘要】1 材料与方法 1.1 试验材料 供试材料为番茄自交系。于2011年3月底在内江师范学院生命科学学院园艺大棚育苗，正常管理，5月中旬现蕾，6月上旬进入盛花期。试验于盛花期8：00～9：00...

摘 要：为了研究不同贮藏时间及花瓣张开角度对花粉活力的影响，采用I2-KI染色法和蔗糖培养基培养法对花瓣张开角度为A（0°～45°）、B（45°～90°）和C（90°～180°）的番茄花粉活力及花粉管长度进行测定。试验结果表明，不同贮藏时间及花瓣张开不同角度间的花粉活力存在显著差异。花瓣张开角度A的花粉活力随着贮藏时间增加呈先升高后降低的趋势，以室温贮藏3 d的花粉染色率最高。花瓣张开角度B和C则以采摘当天活力最强，5 d后所有花粉活力均低于5%，基本丧失萌发能力。新采摘的有活力花粉散落于蔗糖15 g/L+H3BO3 0.03 g/L+CaCl2 0.02 g/L+琼脂6 g/L的培养基表面，1～2 min即开始萌动，20 min时，花粉管长度已达到花粉粒直径的2.75倍，60 min时达到7.5倍。花粉管在培养基上相互接触会出现相互作用，抑制部分花粉管生长。

关键词：番茄；贮藏时间；角度；花粉活力

中图分类号：Q944.42 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）16-0039-04

番茄（Lycopersicon esculentum Mill）为茄科番茄属浆果类的一年生蔬菜[1]。因其特定的形态学和生理学特性，到目前为止，一代杂交制种多采用人工授粉的方法[2，3]。在授粉时，父本花粉活力直接影响杂交坐果率和杂交种子的产量和品质[4]。许多研究者认为，番茄花粉活力与花药的取材时期、贮藏时间和贮藏方法等密切相关[1]。花瓣的张开角度是判断授粉时机的形态参考依据，而花粉的贮藏时间对因花期不遇而造成的远距离授粉和异地授粉也有重要参考价值。因此，研究花瓣张开角度及贮藏时间对番茄花粉活力的影响，对指导番茄杂交制种、提高制种产量有一定参考价值。

目前，针对番茄花粉贮藏的报道较少。王吉庆等[2]研究认为，番茄制种可在蕾期去雄，利用干燥器贮藏24 h的花粉于开花当天授粉能够获得较高的制种产量。此外，对于花药适宜的取材时期及标准的研究也鲜有报道。试验以花瓣张开不同角度为外部形态标准，采用I2-KI染色法[6]和蔗糖培养基培养法[7]，结合花药的贮藏时间，研究不同取材标准下花粉的活力及贮藏时间对花粉活力的影响，为番茄人工杂交制种、花粉贮藏及异地授粉提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为番茄自交系。于2011年3月底在内江师范学院生命科学学院园艺大棚育苗，正常管理，5月中旬现蕾，6月上旬进入盛花期。试验于盛花期8：00～9：00时，采集花瓣张开角度A为0°～45°、B为45°～90°和C为90°～180°的番茄花朵，分别放入标记好的瓷杯，置于干燥器中，保存备用。

1.2 试验方法

花粉活力和萌发率的测定分别采用I2-KI染色法和蔗糖培养基培养法对比试验，略有改动，测定A、B和C花药在采集1、3、5 d时的花粉活力和萌发率。培养基配方为蔗糖15 g/L+H3BO3 0.03 g/L+CaCl2 0.02 g/L+琼脂6 g/L，至完全溶解；用胶头滴管吸取溶液2～3滴于凹形载玻片上，摇匀，微凝后迅速蘸取花粉于培养基表面。在30℃恒温箱中培养，每隔2～3 min挑取少量培养材料观察花粉萌动情况，培养20 min时统计萌发率，每处理4次重复，每个重复观察10个视野，以花粉管长度超过花粉粒半径作为萌发标准，萌发（染色）率（%）=已萌发（染色）的花粉粒数/观察花粉粒总数×100%。同时固定2～3个花粉粒分散的视野，保持培养基表面温度和湿度，连续测量4次，以统计花粉萌发速率。花粉萌况和花粉管长度测定时，采取同样的方法进行。由于操作时间有长短，时间间隔以4 min为参照，超过4.5 min则记为5 min，不足3.5 min则记为3 min，以此类推，按照实际测量完成时间记录数据，时间更真实可靠。

1.3 数据分析

所有的试验数据用Excel 2003与Spss 13.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 I2-KI染色测定法测定花粉活力

花粉粒的染色程度与淀粉含量的多少有关，花粉活力越强，积累的淀粉等营养成分越多，着色越深。本试验染色结果表明（图1），有活力的花粉被染成深褐色，呈圆球形，萌发孔较明显；弱活力或无活力的花粉粒染色较浅，且部分花粉粒破裂，有内溶物溢出。由表1可知，测定采集当天的花粉时，以花瓣张开角度B的花粉活力最高，染色率为71.50%，其次为C，染色率为70.45%，二者差异不显著；最差是A，为54.67%，较B、C差异显著。当花药于干燥器中贮存至第3天时测定，其花粉染色率表现为A最强，达74.61%；其次为B，而C表现最差，仅有56.17%的花粉染色。到贮藏第5天时，所有不同花瓣张开角度的花粉活力迅速下降，染色均低于5%，基本无授粉能力。试验结果表明，花瓣张开角度为A的花粉活力随着贮藏时间增加呈先升高后降低的趋势，以贮藏3 d的花粉活力较强，可用于短期保存和异地授粉；B、C以采摘当天活力最强，是授粉的最佳时期；贮藏时间≥5 d时，95%以上的花粉均未染色。

2.2 蔗糖培养基培养法测定花粉活力

培养基温度、蔗糖培养基上花粉的数目与花粉活力是花粉萌发的关键。本试验观察离体花粉在蔗糖培养基上萌发时花粉管生长情况。结果表明（图2），花瓣张开角度B的花粉采集当天萌发率最高，达44%；其次为C，花粉采集当天萌发率为41%，随着贮藏时间的增加，其萌发率呈下降趋势，且差异明显，A处理花粉萌发率随贮藏时间增加呈先升高后下降趋势，以贮藏3 d的花粉萌发率最高，达33.3%，较采摘当天的萌发率（26.4%）提高26%，但差异不明显。所有处理的花粉贮藏5 d时，萌发率均低于5%，与染色观察结果基本一致。分析原因可能是A处理由于花粉尚未完全发育成熟，经过2 d的贮藏保存，成熟花粉数量增加导致萌发率增加，处理B和C因花瓣张开角度大于A，发育成熟的花粉数量相对较多，故萌发率较高。到第5天时，所有花粉的萌发率都明显下降，可能是贮藏时间过长，花粉活力下降。

2.3 番茄花粉萌发速率的测定

试验观测C处理采摘当天花粉萌发时花粉管生长情况。结果表明，新采摘成熟有活力花粉散落于蔗糖15 g/L+H3BO3 0.03 g/L+CaCl2 0.02 g/L+琼脂6 g/L培养基表面，1～2 min即开始萌发，培养20 min时，花粉管长度已达到花粉粒直径的2.75倍（图3a），60 min时花粉管生长长度已超过花粉粒直径的7.5倍（图3d）；而呈不规则形状或者花粉粒破裂的花粉则无明显变化，分析此类花粉为弱活力或无活力。另外，图3、图4显示，A、B花粉管在未发生接触时，均表现快速生长趋势；A花粉管接触到B花粉管时，即停止生长（图4），而B花粉管仍快速生长，平均生长速度约90 μm/min。分析原因可能是B花粉管生长过程中分泌的某些化学物质分布于花粉管周围，抑制与之接触的花粉管生长（图3b、c和d），其具体抑制机理有待进一步研究。

3 结论与讨论

试验比较了番茄花粉活力的2种测定方法，结果基本一致。番茄花瓣张开角度为B和C的花粉于采摘当天，活力最强，但随着室温干燥贮藏的时间增加，活力呈下降趋势，贮藏5 d时，基本无活力，因此不宜作贮藏或异地授粉的材料。A花粉多数可能还不完全成熟，在相同的储藏条件和时间下，花粉的活力呈先上升后下降趋势，以采摘当天活力较低，贮藏至第3天时，活力明显增强，但不能超过5 d。这与郏艳红等[1]、王吉庆等[2]的结论基本一致。该结论为番茄杂交制种时花期不遇和异地杂交等提供参考。

另外，从试验结果可以看出，相同张开角度、相同贮藏时间，I2-KI染色法测定有活力的花粉率比培养基法相对要高，这与郝瑞娟等[8]研究百合花粉得出的结果相似，说明I2-KI染色法是一种较初步的测定方法，不适合番茄花粉活力的精确测定。有研究者认为，花粉的萌发与环境温度[9]及培养基的营养成分[10]有关，这为我们今后增加培养基的营养成分，提高花粉生活力提供参考。

试验同时发现，花粉在蔗糖15 g/L+H3BO3 0.03 g/L+CaCl2 0.02 g/L+琼脂6 g/L培养基上萌发时，花粉粒的分布不宜过密，花粉管相互接触会出现相互作用，抑制花粉管生长。有研究认为，花粉管生长受到抑制可能是花粉管顶端质膜的钙依赖蛋白激酶和小G蛋白活性受到抑制，导致膜肌动蛋白骨架重排，进而引起钙离子浓度梯度的消失而抑制花粉管生长[11]，其作用机理仍有待进一步研究。另外，植物杂交成功与否还与柱头的可授性[12]以及最佳授粉时期的选择[13]等有密切关系，试验下一阶段将对此开展相关研究。

参考文献

[1] 郏艳红，王姝，刘仲齐.影响番茄花粉活力和制种产量的主要因素[J].天津农业科学，2010，16（3）：97-100.

[2] 王吉庆，赵月平，乔保健.贮藏花粉和授粉时期对番茄杂交制种效果的影响[J].种子，2006（25）：90-91.

[3] 李景富，许向阳，王傲雪，等.中国番茄育种学（精）[M].北京：中国农业出版社，2011.

[4] 毛秀杰，魏毓棠，金燕，等.不同光照条件下番茄花粉活力的品系间差异[J].沈阳农业大学学报，2005（2）：224-226.

[5] 吴淑云，曹辰兴.蔬菜良种繁育原理和技术[M].北京：中国农业出版社，1995.

[6] 张志良，瞿伟菁，李小芳.植物生理学实验指导.4版[M].北京：高等教育出版社，2009：181.

[7] 赵兴华，张道旭，印东生，等.百合花粉活力测定和贮藏方法研究[J].北方园艺，2009（2）：172-175.

[8] 郝瑞娟，王周锋，穆鼎.不同百合花粉活力的测定方法比较[J].北方园艺，2008（11）：95-97.

[9] 陈士强.关于稻麦花粉管伸长和极核受精过程的研究[D]. 江苏：扬州大学，2007：31-32.

[10] Firas B D， Youssef C， Anja G. Optimization of conditions for germination of cold-stored Arabidopsis thaliana pollen[J]. Plant Cell Rep， 2009（28）： 347-357.

[11] 孙颖，孙大业.花粉萌发和花粉管生长发育的信号转导[J].植物学报，2001，43（12）：1 211-1 217.

[12] Hewage N P， Hampton J G， Hill M J. Effect of pollen source and stigma receptivity on seed production in ten cultivars of Dianthus plumarius L. [J]. Journal of Applied Seed Production， 1999（17）： 43-47.

[13] 叶要妹，张俊卫，齐迎春，等.百日草柱头可授性和花粉生活力的研究[J].中国农业科学，2007，40（10）：2 376-2 381.