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        胡蘿卜花粉離體萌發(fā)研究

        2010-09-10 09:04:56宋紅霞劉艷麗張光星
        山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010年4期

        宋紅霞,劉艷麗,武 喆,張光星

        (山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,山西太谷030801)

        胡蘿卜為復(fù)傘形花序,一個(gè)總花序有8~12層,在不整枝的情況下,一般由90~110個(gè)小花序組成,單個(gè)花器官比較小[1]。它主要利用雄性不育進(jìn)行制種,因此育種研究工作中常存在父母本花期一致與否的問(wèn)題,也常因花期低溫、陰雨等不良?xì)夂驐l件影響正常授粉而降低結(jié)籽率。為了解決這些問(wèn)題,生產(chǎn)上常采用人工輔助授粉,而在人工授粉之前,通常要對(duì)花粉的生活力進(jìn)行測(cè)定。

        本試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上,采用離體萌發(fā)法檢測(cè)胡蘿卜的花粉活力,以期篩選并優(yōu)化出最佳的胡蘿卜花粉活力萌發(fā)配方。

        1 材料和方法

        1.1 材料

        供試胡蘿卜品種為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院培育的甜紅1號(hào)的父本。

        1.2 方法

        分2個(gè)步驟進(jìn)行試驗(yàn):第一步,培養(yǎng)基篩選,以離子水為對(duì)照,設(shè)置了8個(gè)配方,即A.蔗糖100 g/L+ 硼 酸 300 mg/L;B.BK 100 mg/L;C.BK 100 mg/L+ 蔗糖 100 g/L;D.PEG(分子量為 6 000)200 g/L;E.PEG 200 g/L+ 硼酸 300 mg/L;F.PEG 200 g/L+蔗糖 100 g/L+硼酸 300 mg/L;G.PEG 200 g/L+BK 100 mg/L;H.PEG 200 g/L+ 蔗糖 100 g/L+BK 100 mg/L。其中,BK成分為硼酸 300 mg/L,Ca(NO3)2·4H2O 300 mg/L,MgSO4·7H2O 200 mg/L,KNO3100 mg/L。第二步,在篩選出配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,對(duì) PEG、硼酸、Ca(NO3)2·4H2O 3 個(gè)因素各設(shè) 6 個(gè)水平,PEG:50,100,150,200,250,300 g/L;硼酸:100,200,300,400,500,600 mg/L;Ca(NO3)2·4H2O:100,200,300,400,500,600 mg/L。

        花粉采集:選擇當(dāng)天開(kāi)花的花盤,將花粉采集在事先鋪好硫酸試紙的培養(yǎng)皿內(nèi),蓋好蓋子帶回實(shí)驗(yàn)室室溫保存。

        用品消毒:試驗(yàn)所用器具都要在消毒柜中消毒或在100℃條件下消毒20 min,冷卻后取出用酒精棉球擦干放在大培養(yǎng)皿中備用。經(jīng)過(guò)消毒過(guò)的載玻片在使用時(shí)要盡量減少與手指接觸的面積,以減少污染。

        花粉的播種與活力檢測(cè)[2]:均在花粉采集當(dāng)天進(jìn)行。用滴管吸取液體培養(yǎng)基滴2~3滴于凹面載玻片上,用經(jīng)酒精消毒過(guò)的頭發(fā)絲蘸取少量花粉,并將其散于培養(yǎng)基表面,注意花粉分布要松散均勻(一般情況下,一個(gè)顯微鏡視野以分布100~200?;ǚ哿橐耍?。然后將載玻片放置于培養(yǎng)皿中,要在皿內(nèi)事先放好濾紙并加水保濕,用紗布覆蓋后加蓋,標(biāo)記,放于25℃恒溫箱內(nèi)進(jìn)行暗培養(yǎng),1 h后在顯微鏡下觀察,選擇3個(gè)不同視野,3次重復(fù),計(jì)算花粉活力。

        花粉活力(%)=花粉萌發(fā)粒數(shù)/總花粉粒數(shù)×100%。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 培養(yǎng)基的篩選

        通過(guò)對(duì)不同配方培養(yǎng)基的胡蘿卜花粉活力檢測(cè)得出,A,B,C配方均為噴發(fā)內(nèi)含物,無(wú)花粉管萌發(fā)(圖1);D,E配方的表現(xiàn)為極個(gè)別萌發(fā)(圖2),不適合檢測(cè)胡蘿卜花粉活力;F,G,H配方的表現(xiàn)為萌發(fā)較多(圖3),可用于檢測(cè)花粉活力。

        將 A,B,C配方分別與 F,G,H 配方進(jìn)行比較,未添加PEG的培養(yǎng)基無(wú)萌發(fā),添加PEG的培養(yǎng)基有萌發(fā),則說(shuō)明PEG對(duì)胡蘿卜花粉萌發(fā)起重要作用,這與周莉花[3]、宋紅霞[4]的研究結(jié)果一致;將D,E,F(xiàn)配方進(jìn)行比較得出,蔗糖對(duì)花粉萌發(fā)有促進(jìn)作用。

        表1是2009年5月12—16日采集當(dāng)天花粉計(jì)算得到萌發(fā)率。從表1可以看出,無(wú)論哪一天的檢測(cè)結(jié)果,均為G配方的萌發(fā)率高于F,H配方,比較F和H配方得出,添加BK比添加單一硼酸能顯著促進(jìn)花粉萌發(fā);H配方比G配方添加了一定量的蔗糖(100 g/L),花粉萌發(fā)率卻較低,這可能是蔗糖與PEG互作抑制了花粉的萌發(fā)。本試驗(yàn)條件下,G配方最適于檢測(cè)胡蘿卜花粉活力。

        表1 F,G,H配方萌發(fā)率比較 %

        2.2 篩選出的配方優(yōu)化

        PEG是一種高分子滲透劑,能使花粉內(nèi)膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,改變膜表面的電荷,使膜的柔軟程度和通透性提高,從而促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)[5]。在G配方的基礎(chǔ)上,改變PEG的濃度,觀察胡蘿卜花粉萌發(fā)情況(表2)可知,隨著PEG濃度的升高,萌發(fā)率增加,PEG達(dá)到100 g/L時(shí),萌發(fā)率達(dá)到最大值;再增加PEG的含量,萌發(fā)率卻呈下降趨勢(shì),這表明PEG濃度過(guò)高或過(guò)低都不利于胡蘿卜花粉萌發(fā),100 g/L濃度的PEG是促進(jìn)胡蘿卜花粉萌發(fā)的最佳濃度。

        表2 PEG對(duì)花粉萌發(fā)影響的多重比較

        硼酸可增加氧的吸收并促進(jìn)糖的吸收和代謝,有利于果膠的合成,因而對(duì)花粉的萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用[6,7]。對(duì)BK培養(yǎng)基中硼酸的含量進(jìn)行水平設(shè)置,觀察對(duì)花粉萌發(fā)的影響(表3)。從表3可看出,在硼酸低濃度區(qū)域,隨著硼酸濃度的增加,花粉的萌發(fā)率隨之增加;當(dāng)硼酸濃度增加到300 mg/L時(shí),花粉的萌發(fā)率達(dá)到了最大值,為52.28%;此后,隨著培養(yǎng)基中硼酸濃度的增加,花粉萌發(fā)率反而下降。對(duì)于本試驗(yàn)而言,300 mg/L是硼酸促進(jìn)胡蘿卜花粉萌發(fā)的最佳濃度。

        表3 硼酸對(duì)花粉萌發(fā)影響的多重比較

        前人研究結(jié)果表明,花柱組織中存在著Ca2+濃度梯度,它是花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子,也是指引花粉管生長(zhǎng)的基本因素[8]。由表4可知,Ca2+濃度為300 mg/L時(shí),萌發(fā)率最高,但不同濃度的Ca2+對(duì)胡蘿卜花粉萌發(fā)率的影響差異都不顯著,以后還需要設(shè)置更寬的濃度范圍研究Ca2+對(duì)花粉萌發(fā)的影響。

        表4 Ca2+對(duì)花粉萌發(fā)影響的多重比較

        3 結(jié)論與討論

        本試驗(yàn)結(jié)果表明,只有添加PEG配方的胡蘿卜花粉才有萌發(fā),說(shuō)明PEG對(duì)胡蘿卜花粉的萌發(fā)具有決定性作用;設(shè)置不同濃度水平進(jìn)行優(yōu)化得出,100 g/L對(duì)花粉萌發(fā)有顯著作用。硼酸、Ca2+對(duì)花粉萌發(fā)有促進(jìn)作用,且過(guò)高或過(guò)低的濃度會(huì)抑制花粉萌發(fā),最佳濃度均為300 mg/L,本試驗(yàn)條件下,最佳培養(yǎng)基為:100g/LPEG+0.1g/LBK。

        試驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn),天氣、花齡不同,花粉活力均有差異,以后仍需進(jìn)一步探索采集花粉的最佳時(shí)間。另外,影響花粉萌發(fā)的因素很多,諸如不同分子量的PEG、激素和pH等,這些還有待于進(jìn)一步研究。

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