植物生长调节剂对猕猴桃花粉萌发的影响

时间：2014-03-26 来源：猕猴桃官网作者：奇异果

　　齐秀娟1，2，张绍铃1，方金豹2※

　　(1南京农业大学园艺学院，南京 210095;2中国农业科学院郑州果树研究所，果树生长发育与品质控制重点开放实验室郑州 450009)

　　摘要：本文用花粉离体培养法，研究了不同植物生长调剂对猕猴桃花粉萌发和花粉管生长的影响。结果表明：不同植物生长调节物质对花粉萌发和花粉管生长的作用不同：6-BA抑制花粉萌发和花粉管生长;奈乙酸在10mg/L时促进萌发效果最好，抑制花粉管生长;赤霉素在60～90mg/L浓度范围内促进花粉萌发和花粉管生长，最适浓度为90mg/L;多效唑只有在50mg/L时能促进花粉萌发，抑制花粉管生长;2,4-D在0.5mg/L时促进萌发和花粉管生长，其它浓度表现抑制作用;精胺在0.025mmol/L、腐胺在0.05mmol/L时促进猕猴桃花粉萌发和花粉管生长，亚精胺对猕猴桃花粉萌发和花粉管生长表现抑制作用。

　　关键词：猕猴桃;生长调节剂;花粉萌发率;花粉管伸长

　　Plant Growth Regulator on Pollen Germination of Kiwi

　　Qi Xiu-juan1，2，ZHANG Shao-ling1,FANG Jin-bao2

　　(1Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095;2Key Laboratory for Fruit Tree Growth, Development and Quality Control, Zhengzhou Fruit Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450009)

　　Abstract：The paper reports factors influencing pollen germination and tube growth of kiwi in vitro.With this one, the effects of growth regulator were tested. The effectiveness of different plant growth regulating substances on pollen germination and tube growth were different. 6-BA inhibited the pollen germination and tube growth. NAA (10～50mg/L) stimulated the pollen germination and 10mg/L NAA is best, but inhibited tube growth.GA3 (6O～90 mg/L) stimulated the pollen germination and tube growth , 90mg/L GA3 is best. Only 50mg/L PP333 stimulated the pollen germination ,but inhibited tube growth.0.5 mg/L 2，4-Dstimulated the pollen germination and tube growth, However，Other thickness 2，4-D inhibited the pollen germination and tube growth;Spermine(0.025mmol/L) and Putrecine(0.05mmol/L) stimulated the pollen germination and tube growth.However，Spermidine inhibited the pollen germination and tube growth.

　　Key words：Kiwifruit; growth regulator;Pollen germination;Pollen tube growth

　　全世界猕猴桃属(Actinidia Lindl.)植物共有52个种，包括16个变种[1]，研究这些种质资源保育的方法最重要的是保证其生活史能够正常运行。同时，猕猴桃是雌雄异株的果树，生产中需要严格配置授粉雄株，但有时因花期恶劣天气、雌雄花期不遇或由于授粉昆虫数量不足等原因，常导致其授粉受精不良，而授粉受精是其丰产的基础【2】，如果生产上仅依靠自然授粉的话，就很难获得优质高产，采用人工辅助授粉显得尤为必要。另一方面，在新品种选育过程中，杂交亲本花粉的生命力高低以及是否能够受精会直接影响到育种的效率。因此，如何提高猕猴桃花粉萌发率是一个需要深入研究的课题。花粉萌发除了与本身的质量有关外，也与萌发的环境条件密切相关。现在国内外很多猕猴桃生产地区常采用溶液授粉，并在喷施的花粉悬浮液中添加辅助物质(如生长调节物质)以提高授粉效果。植物生长调节物质是具有调节控制植物体内物质代谢或生理功能的微量有机化合物，它们能改变植物体内源激素间相互平衡关系，对调节果树的生长发育具有重要作用。近年来多胺被认为是一种新的植物生长调节剂[3]，在植物花蕾的发育【4】、开花【5】、花粉萌发及花粉管生长【6，7，8，9】和坐果【10】等生殖过程中均有一定影响，确认其对许多高等植物的生长发育具有调节作用[11,12]。关于猕猴桃人工辅助授粉的采粉时期、花粉萌发和贮藏的条件以及Ca(NO3)2、Na6Mo7O24、MnSO4、NaCl、蔗糖、硼酸等因子对猕猴桃花粉的影响前人已做过一些研究[13，14，15]，但植物生长调节剂类物质对猕猴桃花粉离体萌发的影响则稀见报道【16】。本试验以美味猕猴桃花粉为研究材料，探讨植物生长调节剂对其萌发和花粉管生长的影响，旨在为杂交育种及其人工辅助授粉等提供参考。

　　1.材料和方法

　　1.1材料：

　　材料于2009年5月初选用中国农业科学院郑州果树研究所猕猴桃资源圃内自选美味猕猴桃雄株品系‘郑雄1号’和‘郑雄2号’，其中奈乙酸、赤霉素、多效唑、2，4-D、6-BA试验采用‘郑雄1号’，三种多胺试验采用‘郑雄2号’。采集位于树冠外围中部的大蕾期中心雄花，用羊皮纸袋包好，迅速带回实验室，用镊子摘下花药，在硫酸纸上均匀摊晾干燥，任其花药自然开裂散粉。待花药充分裂开后收集花粉，装入干燥的小瓶中并密封，将小瓶放入盛有干燥剂的密闭容器中，再放置-20℃冰箱中贮存备用。

　　1.2花粉培养法：

　　基本培养基参考姚春潮[17] 等推荐使用的10%糖+150mg/L硼酸+10mg/LCa (NO3)2·4H2O。采用固体培养基培养法，即先按下述浓度配好培养基，调pH值6.5，然后按按体积比加入0.8%琼脂，在微波炉中溶化，趁热用玻璃棒滴一滴培养基于凹形载玻片上，待培养基表面凝固以后，用头发丝条播花粉，置于事先准备好的铺上湿滤纸的培养皿中。设定培养温度26℃，培养箱中进行暗培养5h。在40×10倍显微镜下观察统计，并用分析测量图象软件Imagepro-Plus进行花粉管长度测量。花粉萌发以花粉管生长长度超过花粉粒直径作为已萌发依据，每处理统计4个视野，每个视野花粉不少于20 粒，重复4 次。在观察花粉萌发过程中，对花粉各个时期形态进行拍照。利用EXCEL辅助计算进行试验数据差异显著性分析。

　　1.3试验处理

　　分别按以下浓度配制花粉培养基:

　　1.3.1 奈乙酸: 0.5，5，10，25，50mg/L;

　　1.3.2 赤霉素: 20，60，90，200，400 mg/ L;

　　1.3.3 多效唑: 50，100，200，400，800 mg/ L;

　　1.3.4 2，4-D :0.5，5，10，25，50 mg/ L;

　　1.3.5 6-BA : 10，20，50，100，200 mg/L;

　　1.3.6 精胺：0.001，0.005，0.01，0.015，0.02，0.025，0.03mmol/L;

　　1.3.7 亚精胺：0.005，0.01，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 mmol/L;1.3.8 腐胺：0.01，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 mmol/L。

　　以不加生长调节物质的基本培养基为对照，进行猕猴桃花粉培养。

　　2.结果与分析

　　2.1奈乙酸对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　奈乙酸对猕猴桃花粉在10～50mg/L范围内促使其萌发，并且在浓度为10mg/L时促进萌发效果最好，此时花粉萌发率达到了62.8%，与25mg/L、50 mg/L时的花粉萌发率(分别为39.3%、45.5%)相比达到了显著水平差异;在低于10 mg/L浓度时对花粉萌发起到明显抑制作用，在浓度为0.5 mg/L时萌发率接近为0，只有零星花粉管萌发。奈乙酸对花粉管长度的伸长整体而言起到抑制作用，但是除了在浓度为0.5 mg/L时抑制作用较强以外，在其它几种浓度处理中，抑制作用表现并不明显，与对照相比没有形成显著差异，说明奈乙酸对花粉管生长的作用只有在较低浓度时抑制作用才表现突出。所以在单纯考虑促进猕猴桃花粉萌发时可选择10mg/L的奈乙酸浓度。

　　2.5.2赤霉素对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　GA对猕猴桃花粉萌发的促进作用表现在两个浓度范围内，其一是在60～90mg/L浓度范围内，萌发率为47.2～51.6%;其二在400mg/L处，萌发率为40.3%，该两处萌发率与对照相比均达到了显著差异水平。从花粉管长度来看，在60～90mg/L浓度范围内，花粉管长度分别为168.7um和195.9um，而在400mg/L时，花粉管长度为139.8um，与对照相比差异不显著。一般地说，花粉管生长长度比花粉萌发率更能代表花粉的代谢活力，与能否完成受精关系更为密切，所以认为赤霉素在60～90mg/L浓度范围内更有利于猕猴桃花粉的萌发和花粉管的生长，最适浓度为90mg/L。

　　2.3多效唑对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　多效唑在50mg/L时能促进猕猴桃花粉的萌发，此时花粉萌发率达到了53.2%，与对照(29%)相比达到了显著差异。在其它浓度时均抑制花粉萌发，说明多效唑在低浓度时促进萌发，而在较高的浓度范围内抑制猕猴桃花粉萌发。从花粉管生长情况来看，所有浓度的多效唑均表现抑制生长，除了在50mg/L浓度时花粉管长度(128.4um)与对照(138.3um)没有显著差异外，其它浓度时花粉管长度均与对照有显著差异。在浓度达到400mg/L以上时花粉萌发率为0，并且无一花粉管生长，表现出了较强的抑制作用。所以在单纯考虑促进猕猴桃花粉萌发时可选择50mg/L的多效唑浓度。

　　2.4 2,4-D对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　2，4-D对猕猴桃花粉萌发的影响同赤霉素，亦有两个促进萌发的浓度，其一0.5mg/L(萌发率为57.4%)，其二50 mg/L(萌发率为65.3%)，二者无显著差异，但与对照(29%)均达到了显著差异;在5～25 mg/L范围内，萌发率逐渐加大，但小于对照，在25 mg/L时，与对照差异不显著。从花粉管长度来看，在0.5mg/L时为180.8um，与对照(138.3um)差异显著，而在50 mg/L时为122.5um，低于对照，但未形成显著差异。所以选择2，4-D促进猕猴桃花粉离体萌发时最佳浓度为0.5 mg/L。

　　2.5 6-BA对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　6-BA对猕猴桃花粉萌发及花粉管生长均表现较强的抑制作用，在20～50 mg/L浓度范围内，有部分花粉萌发和花粉管生长，萌发率分别为16.1%、14%，花粉管长度分别为60.9、40.9，与对照差异显著;而在10mg/L、100mg/L、200mg/L浓度时，萌发率和花粉管长度均为0，表现出了很强的抑制作用。

　　2.6 精胺对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　精胺对猕猴桃花粉萌发和花粉管生长作用表现大体相同的趋势。在一定浓度范围内，低浓度的精胺抑制猕猴桃花粉的萌发和花粉管的生长，随着浓度的升高抑制作用逐渐减弱;当浓度达到0.025mmol/L时萌发率和花粉管长度均达到最大值，表现出促进萌发和花粉管的生长。经方差分析，此时花粉萌发率为63.5%，显著高于对照的45.4%;花粉管长度为136.7um，显著高于对照的87.4um;在浓度达到0.03mmol/L时萌发率显著高于对照，花粉管长度与对照未达到显著差异;浓度在0.015～0.02mmol/L时花粉萌发率与对照相比无显著差异，但是花粉管长度显著低于对照。表明精胺浓度在0.025～0.030mmol/L时促进猕猴桃花粉的萌发和花粉管的生长，最适宜浓度为0.025mmol/L。

　　2.7亚精胺对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　亚精胺对猕猴桃花粉萌发和花粉管生长影响基本一直表现抑制作用。在较低浓度范围内随着浓度的升高，抑制作用逐渐减弱，在浓度达到0.05mmol/L时萌发率甚至高于对照的45.4%，达到了50.4%，但是经方差分析差异不显著，此时花粉管长度仍显著低于对照，由于花粉管生长长度比花粉萌发率更能代表花粉的代谢活力，所以认为在该浓度时仍表现抑制作用。随着浓度的进一步增加，对萌发率和花粉管长度的抑制作用急剧增强，在高于0.1mmol/L以后花粉萌发率和花粉管长度均为0。亚精胺对猕猴桃花粉管生长的抑制作用强于对萌发的抑制作用。

　　2.8腐胺对花粉萌发和花粉管生长的影响

　　腐胺对花粉萌发和花粉管生长的促进和抑制作用也与精胺类似，在较低浓度范围内随着浓度增加由抑制表现为促进作用，在浓度达到0.05mmol/L时明显促进花粉萌发和花粉管的生长。经方差分析，花粉管长度达到了147um，与对照的136.7um达到了显著差异;萌发率达到了51.3%，与对照的45.4%达到了显著差异。可见在浓度为0.05mmol/L时腐胺能促进猕猴桃花粉萌发和花粉管生长，而且对花粉管生长的促进作用高于对萌发的促进作用。在浓度超过0.05mmol/L以后，腐胺对花粉萌发和花粉管生长均表现抑制作用，在浓度达到0.2mmol/L以后，萌发率和花粉管长度均为0。表现出了腐胺在较低浓度时促进花粉萌发和生长，在较高浓度时抑制萌发和生长的特点。

　　3.讨论：

　　植物生长调节剂主要种类有生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯发生剂和乙烯抑制剂、生长延缓剂和生长抑制剂、其他(如茉莉酸、多胺、油菜素内酯、水杨酸、西维因、敌百虫等)[18]。关于生长调节物质对不同植物种类花粉离体萌发时表现的影响，报道不一。张绍铃等[19]研究表明，赤霉素、三十烷醇、吲哚乙酸和2，4-D在低浓度时能促进梨花粉萌发和花粉管生长，超过一定浓度时则起抑制作用，奈乙酸对花粉萌发和花粉管生长有抑制作用。李晓林[20]研究表明，GA3、NAA、BA和IBA均能在低温条件下显著提高花粉的萌发率，促进花粉管生长。王忠等[21]研究表明，青鲜素、赤霉素和IAA对全球红葡萄花粉均有制作用，抑制程度最大的是青鲜素，其次是赤霉素，IAA的抑制作用最弱。Vitaglino等[22]和Vitir等[23]研究认为，低浓度的赤霉素对花粉萌发和花粉管生长没有影响，超过50mg/L时起抑制作用。Voyiatzis 等[24] 认为，赤霉素浓度在50～200mg/ L时起促进作用。本研究阐明了植物生长调节物质能够影响猕猴桃花粉的萌发及花粉管的生长，但它们是起促进作用还是抑制作用取决于生长调节物质的种类和浓度，如赤霉素在60～90mg/L浓度时能促进花粉萌发和花粉管生长，6-BA抑制花粉萌发和花粉管生长等。

　　多胺作为植物生长调节剂的一类物质，具有影响核酸代谢、促进蛋白质合成、组成和稳定DNA、RNA的结构和活性的作用，是植物生长发育的调节物[16]。目前虽然有关多胺浓度对花粉萌发和花粉管生长有不同效应的机制尚不清楚，但可以确定的是，花粉萌发及花粉管生长是一个极其复杂的生理代谢过程，有许多酶参与，而过量的多胺可能导致生理代谢平衡的破坏，而不利于花粉萌发和花粉管的生长[25] 。在本试验中随着多胺浓度的增加，花粉萌发率和花粉管长度达到0或者在试验设定的浓度范围内呈现下降趋势，也验证了该种说法。罗素兰等[16]研究认为，对于中华猕猴桃花粉, put能促进萌发、抑制生长，spd则促进其萌发与生长，2-8mg/kg的spm抑制其萌发和花粉管生长，16mg/kg时抑制作用减弱。这与本研究结果并不完全一致，其原因可能是猕猴桃种或品种间花粉萌发所需条件的差异所致。陈迪新等[25]研究丰水梨花粉培养中多胺作用时表明该三种多胺在低浓度时均能促进花粉萌发和花粉管生长，超过一定浓度后会有抑制作用，而在本研究中，精胺只有在较高浓度下才能促进猕猴桃花粉的萌发和生长，亚精胺始终没有表现出促进作用，腐胺的作用趋势与前者相类似，说明多胺对不同果树树种花粉萌发的影响作用并不十分一致，不同种类的多胺对促进花粉萌发的效应亦有差异，同时表明应用多胺类物质促进猕猴桃花粉萌发或花粉管生长时应具有选择性。

　　纵观前述，说明不同果树有不同的最佳生长调节剂和其作用浓度，生产上应注意试验研究，切不可盲目借鉴其它植物现有的经验，造成不可避免的损失。基于这些研究，在郑州等猕猴桃产地，如花期预报有高低温、阴雨天等不利于花粉散粉与传播的天气，可在结合人工溶液授粉的时候选择性增加适当浓度的植物生长调节剂类物质，来提高花粉的萌发以及花粉管的快速生长，在不良天气来临之前完成受精作用，以保证坐果率及果形端正、体积增大。但果园实际应用时应考虑着药量和吸收量等因素，浓度使用时与离体培养试验结果可能不尽一致[26]。

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