植物生長調(diào)節(jié)劑對獼猴桃花粉萌發(fā)的影響

植物生長調(diào)節(jié)劑對獼猴桃花粉萌發(fā)的影響
齊秀娟 張紹鈴 方金豹
【摘要】：為給雜交育種和人工輔助授粉提供參考,用花粉離體培養(yǎng)法,研究了不同植物生長調(diào)劑對獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響。結(jié)果表明:不同植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對花粉萌發(fā)和花粉管生長的作用不同。6-BA抑制花粉萌發(fā)和花粉管生長;萘乙酸在10mg/L時促進(jìn)萌發(fā)效果最好,抑制花粉管生長;赤霉素在60～90mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長,最適質(zhì)量濃度為90mg/L;多效唑只有在50mg/L時能促進(jìn)花粉萌發(fā),抑制花粉管生長;2,4-D在0.5mg/L時促進(jìn)萌發(fā)和花粉管生長,其它質(zhì)量濃度表現(xiàn)抑制作用;精胺在0.025mmol/L、腐胺在0.05mmol/L時促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長,亞精胺對獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長表現(xiàn)抑制作用。

關(guān)鍵詞：獼猴桃；生長調(diào)節(jié)劑；花粉萌發(fā)率；花粉管生長
中國分類號： S663．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1003--8981(2010)03一0045一06
Effects of plant growth regulators on pollen germination in kiwifruit

Abstract：In order to provide reference for cross breeding and artificial supplementary pollination，effects of different plant growth regulators on pollen germination and pollen tube growth in kiwifruit in vitro. The results showed that the effects of different growth regulators on pollen germination and pollen tube growth were different．8-BA inhibited the pollen germination and pollen tube growth．10mg/L NAA had the best effect of stimulating pollen germination，but inhibited pollen tube growth．60一90 mg／LGA3 stimulated pollen germination and pollen tube growth，and 90 mg／L Was the best mass concentration．Only50mg/L PP333 stimulated pollen germination，but inhibited pollen tube
growth．0.5 mg/L 2 4-D stimulated pollen germination and pollen tube growth，but 2，4-D at the other mass concentrations showed inhibitory action．0．025 mmol/L spermine and 0.05 mmol/L putrecine stimulated pollen germination
and pollen tube growth．However，spermidine showed inhibitory action．
Key wolds：kiwifruit；growth regulator；pollen germination rate；pollen tube growth

全世界獼猴桃屬Actinidia Lindl．植物共有52個種，包括16個變種‘1|，研究這些種質(zhì)資源保育的方法最重要的是保證其生活史能夠正常進(jìn)行。同
時，獼猴桃是雌雄異株的果樹，生產(chǎn)中需要嚴(yán)格配置授粉雄株，但有時花期惡劣天氣、雌雄花期不遇或授粉昆蟲數(shù)量不足等原因，常導(dǎo)致其授粉受精不良，而授粉受精是其豐產(chǎn)的基礎(chǔ)，如果生產(chǎn)上僅依靠自然授粉的話，就很難獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，采用人工輔助授粉顯得尤為必要。另一方面，在新品種選育過程中，雜交親本花粉的生命力高低以及是否能夠受精會直接影響到育種的效率。因此，如何提高獼猴桃花粉萌發(fā)率是一個需要深入研究的課題。花粉萌發(fā)除了與本身的質(zhì)量有關(guān)外，也與萌發(fā)的環(huán)境條件密切相關(guān)。現(xiàn)在國內(nèi)外很多獼猴桃生產(chǎn)地區(qū)常采用溶液授粉，并在噴施的花粉懸浮液中添加輔助物質(zhì)(如生長調(diào)節(jié)物質(zhì))以提高授粉效果。植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)是具有調(diào)節(jié)控制植物體內(nèi)物質(zhì)代謝或生理功能的微量有機(jī)化合物，它們能改變植物體內(nèi)源激素間相互平衡關(guān)系，對調(diào)節(jié)果樹的生長發(fā)育具有重要作用。近年來，多胺被認(rèn)為是一種新的植物生長調(diào)節(jié)劑，在植物花蕾的發(fā)育、開花、花粉萌發(fā)及花粉管生長和坐果等生殖過程中均有一定影響，確認(rèn)其對許多高等植物的生長發(fā)育具有調(diào)節(jié)作用。關(guān)于獼猴桃人工輔助授粉的采粉時期、花粉萌發(fā)和貯藏的條件以及Ca(NO3)2、Na6Mo7O24、MnSO4、Nacl、蔗糖、硼酸等因子對獼猴桃花粉的影響前人已做過一些研究，但植物生長調(diào)節(jié)劑類物質(zhì)對獼猴桃花粉離體萌發(fā)的影響則稀見報道。本試驗(yàn)中以美味獼猴桃花粉為研究材料，探討植物生長調(diào)節(jié)劑對其萌發(fā)和花粉管生長的影響，旨在為雜交育種和人工輔助授粉等提供參考。

1材料與方法
1．1材料
材料于2009年5月初選用中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所獼猴桃資源圃內(nèi)自選美味獼猴桃雄株品系“鄭雄1號”和“鄭雄2號”，其中萘乙酸、赤霉素、多效唑、2，4-D、6-BA試驗(yàn)采用“鄭雄1號”，3種多胺試驗(yàn)采用“鄭雄2號”。采集位于樹冠外圍中部的大蕾期中心雄花，用羊皮紙袋包好，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，用鑷子摘下花藥，在硫酸紙上均勻攤晾干燥，使其花藥自然開裂散粉。待花藥充分裂開后收集花粉，裝入干燥的小瓶中并密封，將小瓶放人盛有干燥劑的密閉容器中，再放置-20℃冰箱中貯存?zhèn)溆谩?br /> 1．2方法
1．2．1花粉培養(yǎng)方法
基本培養(yǎng)基參考姚春潮等推薦使用的10％糖+150mg/L硼酸+10mg/L Ca(NO3)24H2O。采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)法，即先按表1中激素種類和濃度配好培養(yǎng)基，調(diào)pH值6.5，然后按體積比加入0.8％的瓊脂，在微波爐中溶化，趁熱用玻璃棒滴一滴培養(yǎng)基于凹形載玻片上，待培養(yǎng)基表面凝固后，用頭發(fā)絲條播花粉，置于事先準(zhǔn)備好的鋪了濕濾紙的培養(yǎng)皿中。設(shè)定培養(yǎng)溫度26℃，培養(yǎng)箱中進(jìn)行暗培養(yǎng)5小時。以不加生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的基本培養(yǎng)基為對照，進(jìn)行獼猴桃花粉培養(yǎng)。

▲獼猴桃樹體受到高溫干旱危害癥狀

1．2．2統(tǒng)計(jì)分析方法
在40X10倍顯微鏡下觀察統(tǒng)計(jì)，并用分析測量圖象軟件Imagepro-Plus進(jìn)行花粉管長度測量?；ǚ勖劝l(fā)以花粉管生長長度超過花粉粒直徑作為已萌發(fā)依據(jù)，每處理統(tǒng)計(jì)4個視野，每個視野統(tǒng)計(jì)花粉不少于20粒，重復(fù)4次。在觀察花粉萌發(fā)過程中，對花粉各個時期的形態(tài)進(jìn)行拍照。利用EXCEL輔助
計(jì)算，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析
2．1萘乙酸對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響由圖1可以看出，在10--50 mg／L范圍內(nèi)萘乙酸促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)，并且在質(zhì)量濃度10 mg／L時促進(jìn)萌發(fā)效果最好，此時花粉萌發(fā)率達(dá)62．8％，與25 mg／L、50 mg／L時的花粉萌發(fā)率(分別為39．3％、45．5％)相比，差異達(dá)到了顯著水平；在質(zhì)量濃度低于10 mg／L時，對花粉萌發(fā)起到明顯的抑制作用，在質(zhì)量濃度為0．5 mg／L時萌發(fā)率接近為0，只有零星花粉管萌發(fā)。萘乙酸對花粉管的伸長整體而言起到抑制作用，但是除了在質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時抑制作用較強(qiáng)以外，在其它幾種質(zhì)量濃度處理中，抑制作用表現(xiàn)并不明顯，與對照相比沒有形成顯著差異，說明萘乙酸對花粉管生長的抑制作用只有在較低質(zhì)量濃度時才表現(xiàn)突出。所以在單純考慮促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)時，可選擇10 mg／L的萘乙酸質(zhì)量濃度。

▲圖2赤霉素對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響

CK基本培養(yǎng)基。圖中不同字母表示在0．05顯著水平上差異顯著；大寫字母表示萌發(fā)率顯著性，小寫字母表示花粉管長度顯著性。下同。
CK is base medium．The differemt letters 1Tlean significant differences at 0．05 level；different capital letters mean the sign／ficant level of pollen germination rate and different lowercases nl船n the significant level of pollen tube length．The SalTle aft；below．
圖1萘乙酸對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響
Fig．1 Effect of NAb．On pollen germination and pollen tube growth in vitro

2．2赤霉素對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響由圖2可以看出，G氏對獼猴桃花粉萌發(fā)的促進(jìn)作用表現(xiàn)在2個質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，即60～90 mg／L和400 mg／L，萌發(fā)率分別為47．2％～51．6％和40．3％，其萌發(fā)率與對照相比差異均達(dá)到了顯著水平。從花粉管長度來看，在60"--,90 mg／L質(zhì)量濃度
范圍內(nèi)，花粉管長度分別為168．7肚m和195．9 gm，而在400 mg／L時，花粉管長度為139．8肛m，與對照相比差異不顯著。一般地說，花粉管生長長度比花粉萌發(fā)率更能代表花粉的代謝活力，與能否完成受精關(guān)系更為密切，所以認(rèn)為赤霉素在60"--90 mg／L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)更有利于獼猴桃花粉的萌發(fā)和花粉管的生長，最適質(zhì)量濃度為90 mg／L。

▲圖2赤霉素對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響
Fig．2 Effect of G氏011 pollen germination and pollen tube growth in vitro
2．3 多效唑?qū)ǚ勖劝l(fā)和花粉管生長的影響由圖3可以看出，多效唑在50 mg／L時能促進(jìn)獼猴桃花粉的萌發(fā)，此時花粉萌發(fā)率達(dá)到了53．2％，與對照(29．o％)相比差異達(dá)到了顯著水平。在其它質(zhì)量濃度時均抑制花粉萌發(fā)，說明多效唑在低質(zhì)量濃度時促進(jìn)萌發(fā)，而在較高的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)抑制獼猴桃花粉萌發(fā)。從花粉管生長情況來看，所有質(zhì)量濃度的多效唑均表現(xiàn)抑制生長，除了在50 mg／L質(zhì)量濃度時花粉管長度(128．4胂)與對照(138．3llm)沒有顯著差異外，其它質(zhì)量濃度時花粉管長度均與對照有顯著差異。在質(zhì)量濃度達(dá)到400 mg／L以上時，花粉萌發(fā)率為0，并且花粉管無一生長，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抑制作用。所以在單純考慮促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)時，可選擇50 mg／L的多效唑質(zhì)量濃度。

▲圖2赤霉素對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響

2．4 2。4一D對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響由圖4可以看出，2，4-D對獼猴桃花粉萌發(fā)的影響同赤霉素，也有2個促進(jìn)萌發(fā)的質(zhì)量濃度，即0．5mg／L和50 mg／L，萌發(fā)率分別為57．4％和65．3％，二者無顯著差異，但與對照(29．O％)相比差異均達(dá)到了顯著水平；在5----25 mg／L范圍內(nèi)，萌發(fā)率逐漸加大，但小于對照，在25 mg／L時，與對照差異不顯著。從花粉管長度來看，在0．5 mg／L時為180．8弘m，與對照(138．3弘m)差異顯著，而在50mg／L時為122．5 pm，低于對照，但未形成顯著差異。所以選擇2，4一D促進(jìn)獼猴桃花粉離體萌發(fā)時，最佳質(zhì)量濃度為0．5 mg／L。

▲圖3

Fig．4 Effect of 2，4-D 011 pollen germination and pol。 赫i
ien tube growth in vitro 萎寰互

▲圖4 2 .4-D對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響

2．5 6-BA對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響 樣i
由圖5可以看出，6-BA對獼猴桃花粉萌發(fā)及花粉管生長均表現(xiàn)較強(qiáng)的抑制作用，在20,--,50 mg／L。
質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，有部分花粉萌發(fā)和花粉管生長，萌發(fā)率分別為16．1％、14．o％，花粉管長度分別為60．9、40．9呻，與對照差異顯著；而在10 mg／L、100mg／L、200 mg／I。質(zhì)量濃度時，萌發(fā)率和花粉管長度均為0，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抑制作用。

▲圖5

2．6精胺對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響由圖6可以看出，精胺對獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長的作用表現(xiàn)出大體相同的趨勢。在一定濃度范圍內(nèi)，低濃度的精胺抑制獼猴桃花粉的萌發(fā)和花粉管的生長；隨著濃度的升高抑制作用逐漸減弱；當(dāng)濃度達(dá)到0．025 mmol／L時，萌發(fā)率和花粉管長度均達(dá)到最大值，表現(xiàn)出促進(jìn)萌發(fā)和花粉管的生長。方差分析結(jié)果表明，此時花粉萌發(fā)率為63．5％，顯著高于對照的45．4％；花粉管長度為136．7弘m，顯著高于對照的87．4“m；在濃度達(dá)到0．03 mmol／L時萌發(fā)率顯著高于對照，花粉管長度與對照未達(dá)到顯著差異；濃度在0．015,～0．020 mmol／L時，花粉萌發(fā)率與對照相比無顯著差異，但是花粉管長度顯著低于對照。表明精胺濃度在0．025～0．030 mmol／L時促進(jìn)獼猴桃花粉的萌發(fā)和花粉管的生長，最適宜濃度為0．025 mmol／L。

▲圖6

2．7亞精胺對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響由圖7可以看出，亞精胺對獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長影響基本一直表現(xiàn)抑制作用。在較低濃度范圍內(nèi)隨著濃度的升高，抑制作用逐漸減弱，在濃度達(dá)到0．05 mmol／L時萌發(fā)率甚至高于對照的45．4％，達(dá)到了50．4％，但是方差分析結(jié)果表明差異不顯著，此時花粉管長度仍顯著低于對照，由于花粉管生長長度比花粉萌發(fā)率更能代表花粉的代謝活力，所以認(rèn)為在該濃度時仍表現(xiàn)抑制作用。隨著濃度的進(jìn)一步增加，對萌發(fā)率和花粉管長度的抑制作用急劇增強(qiáng)，在高于0．1 mmol／L以后花粉萌發(fā)率和花粉管長度均為0。亞精胺對獼猴桃花粉管生長的抑制作用強(qiáng)于對萌發(fā)的抑制作用。

▲圖7

2．8腐胺對花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響
由圖8可以看出，腐胺對花粉萌發(fā)和花粉管生長的促進(jìn)和抑制作用與精胺類似。在較低濃度范圍內(nèi)，隨著濃度增加由抑制表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在濃度達(dá)到0．05 mmol／L時明顯促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的生長。方差分析結(jié)果表明，花粉管長度達(dá)到了147 pm，與對照的136．7 pm差異顯著；萌發(fā)率達(dá)到了51．3％，與對照的45．4％差異顯著。可見在濃度為0．05 mmol／L時腐胺能促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)和花粉管生長，而且對花粉管生長的促進(jìn)作用高于對萌發(fā)的促進(jìn)作用。在濃度超過0．05 mmol／L后，腐胺對花粉萌發(fā)和花粉管生長均表現(xiàn)抑制作用，在濃度達(dá)到0．20 mmol／L后，萌發(fā)率和花粉管長度均為0。腐胺表現(xiàn)出了在較低濃度時促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長，在較高濃度時抑制花粉萌發(fā)和花粉管生長的特點(diǎn)。

▲圖8

3討論
植物生長調(diào)節(jié)劑主要種類有生長素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、乙烯發(fā)生劑和乙烯抑制劑、生長延緩劑和生長抑制劑、其它(如茉莉酸、多胺、油菜素內(nèi)酯、水楊酸、西維因、敵百蟲等)[1 8I。關(guān)于生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對不同植物種類花粉離體萌發(fā)時表現(xiàn)的影響，報道不一。張紹鈴等[19]的研究結(jié)果表明，赤霉素、三十烷醇、吲哚乙酸和2，4一D在低質(zhì)量濃度時能促進(jìn)梨花粉萌發(fā)和花粉管生長，超過一定質(zhì)量濃度時則起抑制作用，萘乙酸對花粉萌發(fā)和花粉管生長有抑制作用。李曉林[20]的研究結(jié)果表明，GA3、NAA、BA和IBA均能在低溫條件下顯著提高花粉的萌發(fā)率，促進(jìn)花粉管生長。王忠等L21]的研究結(jié)果表明，青鮮素、赤霉素和IAA對全球紅葡萄花粉均有抑制作用，抑制程度最大的是青鮮素，其次是赤霉素，IAA的抑制作用最弱。Vitaglino等L22]和Vitir等L23]的研究結(jié)果表明，低質(zhì)量濃度的赤霉素對花粉萌發(fā)和花粉管生長沒有影響，超過50 mg／L時起抑制作用。voyiatzis等[z43認(rèn)為，赤霉素質(zhì)量濃度在50---200 rag／L時起促進(jìn)作用。本研究中發(fā)現(xiàn)植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)能夠影響獼猴桃花粉的萌發(fā)及花粉管的生長，但它們是起促進(jìn)作用還是抑制作用取決于生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的種類和濃度，如赤霉素在60～90 mg／L質(zhì)量濃度時能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長，6-BA抑制花粉萌發(fā)和花粉管生長等。

（獼猴桃授粉）

多胺作為植物生長調(diào)節(jié)劑的一類物質(zhì)，具有影響核酸代謝、促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、組成和穩(wěn)定DNA、RNA的結(jié)構(gòu)和活性的作用，是植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)物[1 6l。目前雖然有關(guān)多胺濃度對花粉萌發(fā)和花粉管生長有不同效應(yīng)的機(jī)制尚不清楚，但可以確定的是，花粉萌發(fā)及花粉管生長是一個極其復(fù)雜的生理代謝過程，有許多酶參與，而過量的多胺可能導(dǎo)致生理代謝平衡的破壞，而不利于花粉萌發(fā)和花粉管的生長L25]。在本試驗(yàn)中，隨著多胺濃度的增加，花粉萌發(fā)率和花粉管長度達(dá)到0，或者在試驗(yàn)設(shè)定的濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢，驗(yàn)證了該種說法。羅素蘭等[16]的研究結(jié)果表明，對于中華獼猴桃花粉，put能促進(jìn)萌發(fā)、抑制生長，spd則促進(jìn)其萌發(fā)與生長，2～8 rag／kg的spm抑制其萌發(fā)和花粉管生長，16 mg／kg時抑制作用減弱。這與本研究中結(jié)果并不完全一致，其原因可能是獼猴桃種或品種間花粉萌發(fā)所需條件的差異所致。陳迪新等L25J研究豐水梨花粉培養(yǎng)中多胺的作用時，發(fā)現(xiàn)該3種多胺在低濃度時均能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長，超過一定濃度后會有抑制作用，而在本研究中，精胺只有在較高濃度下才能促進(jìn)獼猴桃花粉的萌發(fā)和生長，亞精胺始終沒有表現(xiàn)出促進(jìn)作用，腐胺的作用趨勢與前者相類似，說明多胺對不同果樹樹種花粉萌發(fā)的影響作用并不十分一致，不同種類的多胺對促進(jìn)花粉萌發(fā)的效應(yīng)亦有差異，同時表明應(yīng)用多胺類物質(zhì)促進(jìn)獼猴桃花粉萌發(fā)或花粉管生長時應(yīng)具有選擇性。

▲陽光金果獼猴桃

縱觀前述，說明不同果樹有不同的最佳生長調(diào)節(jié)劑和其作用濃度，生產(chǎn)上應(yīng)注意試驗(yàn)研究，切不可盲目借鑒其它植物現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，造成不可避免的損失?；谶@些研究，在鄭州等獼猴桃產(chǎn)地，如花期預(yù)報有高低溫、陰雨天等不利于花粉散粉與傳播的天氣，可在結(jié)合人工溶液授粉的時候選擇性增加適當(dāng)濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑類物質(zhì)，來提高花粉的萌發(fā)以及花粉管的快速生長，在不良天氣來臨之前完成受精作用，以保證坐果率及果形端正、體積增大。但在果園實(shí)際應(yīng)用時，應(yīng)考慮著藥量和吸收量等因素，濃度使用與離體培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果可能不盡一致[26|。

▲G3獼猴桃花粉

▲紅心獼猴桃苗

▲獼猴桃收獲

（獼猴桃花粉）