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        新疆杏品種花育性的調(diào)查分析

        2011-10-14 02:54:08李碩馮建榮李文慧樊新民曹曉燕章世奎劉月霞
        關(guān)鍵詞:單花雌蕊花粉管

        李碩,馮建榮,李文慧,樊新民,曹曉燕,章世奎,劉月霞

        (1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系,石河子832003;2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院輪臺國家果樹資源圃,輪臺841600)

        新疆杏品種花育性的調(diào)查分析

        李碩1,馮建榮1,李文慧2,樊新民1,曹曉燕1,章世奎1,劉月霞1

        (1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系,石河子832003;2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院輪臺國家果樹資源圃,輪臺841600)

        為了解南疆杏栽培品種花的育性,探索杏敗育機(jī)理,克服生產(chǎn)中杏敗育現(xiàn)象,調(diào)查了新疆農(nóng)科院輪臺國家果樹資源圃托乎提等10個(gè)新疆栽培杏品種的單花花藥數(shù)、單藥花粉數(shù)、花粉萌發(fā)率和雌蕊敗育率。結(jié)果表明:1)不同杏品種間單花花藥數(shù)存在一定的差異,其中托乎提的單花花藥數(shù)最高,為32.72粒/花,黃胡安娜的單花花藥數(shù)最低,為28.88粒/花;2)同一品種不同部位的單藥花粉量差異不顯著,而不同品種間的單藥花粉數(shù)存在一定的差異。其中,黃胡安娜的單藥花粉數(shù)極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;3)8個(gè)杏品種花粉萌發(fā)率為4.86%~15.02%,

        不同品種的花粉萌發(fā)率存在一定的差異;4)10個(gè)供試杏品種的雌蕊敗育率為27.00%~93.00%,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。不同品種之間雌蕊敗育率存在著一定的差異。

        杏;花藥;花粉;萌發(fā)率;雌蕊敗育

        杏(A rmeniacaMill.)原產(chǎn)于中國,栽培歷史悠久[1]。杏樹是一種投資少、易管理的果樹,但杏樹普遍存在坐果率低、產(chǎn)量不穩(wěn)定的問題[2]。目前,國外研究普遍認(rèn)為這是由杏自交不親和性花柱決定子和花粉決定子控制的,即當(dāng)雌雄性器官具有相同的S等位基因時(shí),其交配不親和,花粉管在花柱中生長受到抑制,不能延伸生長進(jìn)入子房;當(dāng)雌雄雙方的S基因不同時(shí),其交配能親和,花粉能順利生長進(jìn)入子房,完成受精[3]。雌蕊敗育是影響杏坐果差、產(chǎn)量不穩(wěn)的重要原因之一[4]。國內(nèi)研究調(diào)查結(jié)果顯示杏花雌蕊敗育與品種、樹勢、樹齡、樹冠部位、結(jié)果枝的類型、年齡等有關(guān)[5]。同為中國生態(tài)群品種的鮮食杏和仁用杏品種間雌蕊敗育率存在著差異,大果型鮮食品種敗育花多,一般為30%以上,高者接近90%,而小果型仁用杏敗育花率不超過18%[6]。鮮食杏品種間花器發(fā)育差異也較大,敗育率高達(dá)70%以上,最低僅0.1%左右[3]。國內(nèi)學(xué)者對杏雌蕊敗育發(fā)生的高峰時(shí)期、各類枝條花的敗育率及杏樹生理也進(jìn)行了比較研究。其中,學(xué)者們[7-8]對龍王帽、蘭州大接杏等的研究表明,杏雌蕊敗育主要發(fā)生在子房形成前后至落葉,從9月下旬到開花可觀察到各種類型的敗育;而對不同品種杏的光合速率的研究表明,品種的光輻射利用能力與雌蕊敗育有明顯的關(guān)系,光輻射利用能力強(qiáng)的品種其雌蕊敗育率較低。

        花粉萌發(fā)率及花粉數(shù)量也是影響杏品種授粉受精效率的重要因素。馮殿齊等[2]對大棚栽培杏紅荷苞等華北品種的研究表明,室溫條件下,花粉萌發(fā)率為79.6%~94.6%;在25℃條件下,花粉萌發(fā)率為72.7%~81.8%;以室溫與25℃溫度比較,室溫優(yōu)于25℃溫度花粉萌發(fā)率,這說明杏花粉萌發(fā)的最佳溫度低于25℃。許建蘭等[9]對19個(gè)國內(nèi)外杏品種的花期花粉萌發(fā)率進(jìn)行了觀察,結(jié)果表明不同杏品種的花粉萌發(fā)率差異較大。馮建榮等[10]對凱特和新世紀(jì)杏花粉萌發(fā)與花粉管生長狀況進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,72 h時(shí)可以看到二者有明顯差異,凱特的花柱基部有大量花粉管,許多花粉管已經(jīng)延伸進(jìn)入子房上端,而新世紀(jì)的花柱基部花粉管較少,只有極個(gè)別花粉管進(jìn)入子房,多數(shù)的花粉管則在花柱中下部停止生長,同時(shí)有頂端膨大現(xiàn)象。國外也有研究顯示,在存在大量的自交不親和種群中,帶有新的S基因的花粉更容易產(chǎn)生親和受精而擴(kuò)大其種群的數(shù)量[11]。目前國內(nèi)對于花藥的研究,大部分在花藥培養(yǎng)及其育種方面。此外,王保明等[12]還研究了杏花器官的解剖結(jié)構(gòu)。

        綜上所述,國內(nèi)有關(guān)杏雌蕊敗育和花粉萌發(fā)的研究報(bào)道較多,而對不同杏品種花粉數(shù)量和花藥數(shù)量的研究報(bào)道較少。本研究從生產(chǎn)調(diào)查著手,了解目前新疆主要栽培杏品種花育性的影響因素,探索杏敗育機(jī)制,克服生產(chǎn)中杏敗育現(xiàn)象,旨在為提高坐果率和經(jīng)濟(jì)效益提供參考依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        試驗(yàn)以新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院輪臺國家果樹資源圃內(nèi)栽培的托乎提、黃胡安娜、晚熟杏、卡拉阿藏、卡巴克玉呂克、饅頭玉呂克、奎克皮曼、洪待克、小白杏、克孜佳麗娜10個(gè)新疆主栽杏品種為試材,樹齡13年以上,生長結(jié)果良好,管理水平中等。

        1.2 方法

        田間試驗(yàn)于2010年4月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院輪臺國家果樹資源圃進(jìn)行,室內(nèi)試驗(yàn)于2010年5月在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系組培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

        1.2.1 花粉采集及花藥數(shù)量統(tǒng)計(jì)

        分別采集各品種樹冠上部、中部、下部的大蕾期花各20朵,及時(shí)帶回室內(nèi)。用鑷子取下花藥,同時(shí)記錄每朵花中的花藥數(shù),并隨機(jī)取不同部位的花藥20粒分別置于不同的青霉素小瓶內(nèi),作好標(biāo)記,蓋上濾紙,使其自然陰干48 h,充分散粉后,蓋好瓶蓋,置于冰箱內(nèi)備用,用于單藥花粉數(shù)量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查[13-14]。

        1.2.2 花粉數(shù)量檢測

        通過參照文獻(xiàn)[14]和預(yù)備試驗(yàn),確定用10%葡萄糖配制懸浮劑溶液250 mL,配好后搖勻置于冰箱內(nèi)冷藏備用。檢測時(shí),取2 mL懸浮液置于盛花粉的青霉素小瓶內(nèi)充分振蕩,4~6 h后,用吸管吸取懸浮液置于類型為XB-k-25的血球計(jì)數(shù)板上鏡檢,分別統(tǒng)計(jì)8個(gè)大方格的花粉數(shù)量,計(jì)算出單藥花粉量,計(jì)算公式[14]為:

        花藥內(nèi)花粉粒數(shù)=16個(gè)中方格中花粉??倲?shù)×10×1000×2/花藥數(shù)。

        1.2.3 花粉萌發(fā)率的測定

        通過預(yù)備試驗(yàn),確定配置質(zhì)量濃度為0.05%硼培養(yǎng)基,附加10%蔗糖和1%瓊脂粉,將適量花粉播在上,于20 ℃恒溫箱中培養(yǎng),每隔8 h用10×10倍顯微鏡觀測1次,每次9個(gè)視野(保證觀察花粉總數(shù)在250粒以上),記錄花粉總數(shù)和發(fā)芽數(shù),然后將9個(gè)視野數(shù)據(jù)相加平均,統(tǒng)計(jì)花粉發(fā)芽情況[13,15-16]。

        萌發(fā)率=萌發(fā)花粉總數(shù)/花粉總數(shù)×100%。

        1.2.4 杏花期雌蕊敗育觀察

        采用掛牌標(biāo)記觀察杏花開花期雌性器官敗育率。以樹冠外圍的果枝為試材,觀察果樹外圍上部(2 m)、中部(1~2 m)和下部(1 m)的長(30 cm以上)、中(5~30 cm)、短(5 cm)果枝,每種類型果枝調(diào)查100~300朵花,統(tǒng)計(jì)雌蕊顯著長于雄蕊(♀>♂)、雌蕊稍高于或稍低于雄蕊 (♀≈♂)、雌蕊短于雄蕊的1/2(♀<1/2♂)、雌蕊完全退化(♀=0)4種類型花的個(gè)數(shù),后2種為敗育花[12],合計(jì)雌蕊敗育率。

        1.2.5 數(shù)據(jù)分析

        采用Microsoft Excel和SPSS軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 10個(gè)杏品種單花花藥數(shù)比較

        由表1可知,10個(gè)供試品種單花花藥數(shù)為28~33粒/花 ,其中 ,托乎提最高 ,為 32.72 粒/花 ,黃胡安娜最低,為28.88粒/花。對每一個(gè)品種單花花藥數(shù)進(jìn)行分析的結(jié)果顯示,0.01顯著水平,除晚熟杏、饅頭玉呂克、卡拉阿藏的上部單花花藥數(shù)與下部有顯著差異外,其余供試品種的同一品種不同部位的單花花藥數(shù)沒有顯著差異。

        通過對10個(gè)不同品種單花花藥數(shù)的差異顯著性分析的結(jié)果(表1)可知,0.01顯著水平,托乎提的單花花藥數(shù)顯著高于洪待克、小白杏、黃胡安娜;卡巴克玉呂克、晚熟杏的單花花藥數(shù)顯著高于小白杏、黃胡安娜;饅頭玉呂克的單花花藥數(shù)顯著高于黃胡安娜;其余各品種之間單花花藥數(shù)無顯著差異。

        表1 10個(gè)新疆杏品種的單花花藥數(shù)Tab.1 Anther number per flower of 10 apricot cultivars in Xinjiang

        2.2 10個(gè)新疆杏品種的單藥花粉粒數(shù)比較

        10個(gè)杏品種樹體不同部位的花粉粒數(shù)見表2。對每一個(gè)品種樹體上部、中部、下部單藥花粉數(shù)量進(jìn)行分析,結(jié)果(表2)顯示,在0.01顯著水平,同一品種不同部位的花粉數(shù)量差異不顯著;各品種的單藥花粉數(shù)量以黃胡安娜最高,為3625粒/花藥;奎克皮曼最低,為1292粒/花藥?;ǚ蹟?shù)量差異顯著性分析結(jié)果表明,在0.01顯著水平,不同品種之間的單藥花粉數(shù)存在一定的差異,黃胡安娜的單藥花粉數(shù)極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;其余各品種的平均單藥花粉數(shù)差異不顯著。這說明10個(gè)供試品種中,黃胡安娜卡、卡巴克玉呂克、克孜佳麗娜都屬于散粉較多的品種,較適宜作為授粉品種。

        表2 10個(gè)新疆杏品種的單藥花粉粒數(shù)Tab.2 Pollen number per anther of 10 apricot cultivars in Xinjiang

        2.3 新疆8個(gè)杏品種花粉萌發(fā)率比較

        不同品種花粉萌發(fā)情況如表3所示,從培養(yǎng)12 h的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,黃胡安娜花粉萌發(fā)率最高,為10.32%,說明其萌發(fā)較快;而卡拉阿藏花粉萌發(fā)率最低,為3.35%,萌發(fā)較慢。這說明不同杏品種花粉在相同條件下培養(yǎng),萌發(fā)速度有差異。

        從培養(yǎng)48 h的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,晚熟杏花粉萌發(fā)率最高,達(dá)15.02%,卡拉阿藏花粉萌發(fā)率最低,為4.86%。其他品種的花粉萌發(fā)率介于晚熟杏和卡拉阿藏之間。

        表3 新疆8個(gè)杏品種的花粉萌發(fā)率Tab.3 Pollen germination rate of 8 apricot cultivars in Xinjiang

        2.4 新疆10個(gè)杏品種的雌蕊敗育率比較

        由表4可知,0.01顯著水平,小白杏下部果枝的雌蕊敗育率顯著高于上部,而其余9個(gè)供試品種上部、中部、下部之間的雌蕊敗育率沒有明顯差異。

        10個(gè)品種的雌蕊敗育率為27.00%~93.00%,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。不同品種之間雌蕊敗育率存在著一定的差異(0.01顯著水平)。托乎提的雌蕊敗育率顯著高于克孜佳麗娜、奎克皮曼、卡巴克玉呂克、晚熟杏、饅頭玉呂克、小白杏、卡拉阿藏、洪待克;黃胡安娜的雌蕊敗育率顯著高于奎克皮曼、卡巴克玉呂克、晚熟杏、饅頭玉呂克、小白杏、卡拉阿藏、洪待克;克孜佳麗娜的雌蕊敗育率顯著高于小白杏、卡拉阿藏、洪待克;其余各品種的雌蕊敗育率沒有顯著差異。

        表4 新疆10個(gè)杏品種的雌蕊敗育率Tab.4 Pistil abortion rate of 10 apricot cultivars in Xinjiang

        3 討論

        劉立強(qiáng)等[13]對大果胡安娜、賽買提等8個(gè)新疆杏品種研究結(jié)果表明,在蔗糖濃度為15%的培養(yǎng)基上,花粉萌發(fā)率為2.1%~59.8%。本研究的結(jié)果表明,10個(gè)品種花粉萌發(fā)率為3.38%~15.02%,與馮殿齊等[2]研究結(jié)果(72.7%~94.6%)相比,萌發(fā)率比較低。本實(shí)驗(yàn)的10個(gè)供試品種與劉立強(qiáng)等[13]研究的8個(gè)新疆杏品均屬于中亞品種,而馮殿齊等[2]等研究的是華北品種,說明中亞品種和華北品種的花粉萌發(fā)率確實(shí)存在一定差異,但造成差異的原因未見報(bào)道。

        何天明等[17]發(fā)現(xiàn),花粉不育表現(xiàn)為花粉極少,整齊度差;或花粉雖多,但花粉壁皺縮塌陷成球狀;或花粉內(nèi)含物不足,花粉壁部分折疊,表現(xiàn)為萌發(fā)溝變形,花粉扭曲呈不規(guī)則形,這些現(xiàn)象在梨雜交、自交株系中普遍存在,是受基因控制的可遺傳性狀?;ǚ蹆?nèi)礦質(zhì)元素、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的種類及含量影響花粉的萌發(fā)與花粉管的伸長[18]。其中,Ca2+對啟動花粉萌發(fā)、調(diào)節(jié)花粉管伸長有重要作用[19]。Malbho等[20]的研究結(jié)果表明,花粉管中從頂端到基部游離Ca2+呈由高到低的梯度分布。這種Ca2+梯度調(diào)控著花粉管細(xì)胞的極性生長,從而調(diào)節(jié)花粉管的生長[21]。

        近年來的研究[22-23]還表明,植物細(xì)胞存在一個(gè)介導(dǎo)冷、鹽、光、激素等外界信號傳遞的肌醇磷脂(PI)信息系統(tǒng),可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平。Zonial等[24]證明PI信息系統(tǒng)的抑制劑Li+改變花粉管膜結(jié)合態(tài)Ca2+分布,抑制了花粉萌發(fā)。此外,在對日本梨的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)雌蕊中S-RNase達(dá)到一定量時(shí)能對花粉管產(chǎn)生抑制作用,使自體花粉管不能正常生長到達(dá)子房,因而無法完成受精、結(jié)實(shí)過程[25]。那么中亞杏品種群花粉萌芽率顯著低于華北品種群,是由于花粉結(jié)構(gòu)差異,還是Ca2+梯度調(diào)控系統(tǒng)的差異造成的,或者是其它原因?尚需要進(jìn)一步研究。

        本實(shí)驗(yàn)中10個(gè)被調(diào)查的品種,雌蕊敗育率為27.00%~93.00%,不同品種雌蕊敗育率存在顯著差異。據(jù)國內(nèi)研究調(diào)查結(jié)果,顯示杏花雌蕊敗育與樹冠部位、結(jié)果枝的類型等有關(guān),各品種均表現(xiàn)為樹冠上部敗育率最低,下部最高,中部居中,敗育花還表現(xiàn)為長枝多,短枝少,敗育花隨果枝的長度增加而增加[5]。而本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示,除個(gè)別品種外,同一杏品種不同部位雌蕊敗育率沒有顯著差異,與前人研究結(jié)果不盡相同。由此推斷,同一杏品種不同部位的雌蕊敗育率可能與品種、生長環(huán)境、管理水平等諸多因素有密切關(guān)系。所以,在栽植杏樹時(shí)應(yīng)選擇花粉萌發(fā)率較高的品種,并加強(qiáng)田間管理,從而提高坐果率。

        4 結(jié)論

        本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,10個(gè)杏品種的單藥花粉數(shù)存在一定的差異,托乎提的單花花藥數(shù)最高,為32.72粒/花,黃胡安娜的單花花藥數(shù)最低,為28.88粒/花;10個(gè)杏品種的單藥花粉數(shù)存在一定的差異,黃胡安娜的單藥花粉數(shù)極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;8個(gè)杏品種花粉萌發(fā)率為4.86%~15.02%,不同品種的花粉萌發(fā)率存在一定的差異;10個(gè)杏品種間的雌蕊敗育率存在顯著差異,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。

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        Flower Fertility of Some Apricot Cultivars in Xinjiang

        LI Shuo1,FENGJianrong1,LI Wenhui2,FAN Xinmin1,CAO Xiaoyan1,ZHANG Shikui1,LIU Yuexia1
        (1 College of Agriculture,Shihezi University,Shihezi 832003,China;2 Luntai National Fruit Germplasm Resource Garden,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Luntai 841600,China)

        In order to probe flower fertility of apricot cultivars in Xinjiang,anther number per flower(ANPF),pollen number per anther(PNPA),pollen germination rate(PGR)and pistil abortion rate(PAR)in 10 cultivars which were from Luntai National Fruit Germplasm Resource Garden,were investigated.The results showed that 1)ANPF had significant differences in different cultivars.Among them,ANPF in Tuohuti was the toppest with 32.72 and that in Huanghuanna was the smallest with 28.88;2)PNPA had no significant difference in different parts of tree body,however,PNPA had some differences in different cultivars.PNPA of Huanghuanna was significantly higher than that of Wanshuxing and Kuikepiman;3)PGR of 10 cultivars was between 4.86%~15.02%,and PGR had significant differences in different cultivars;4)PAR of 10 cultivars was between 27.00%~93.00%,PAR in Tuohuti was the highest with 92.87%and that in Hongdaike was the lowest with 27.15%.PAR had significant differences in different cultivars.

        apricot;anther;pollen;germination rate;pistil abortion

        S662.2 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        A

        2010-06-23

        科技部“863”計(jì)劃(2008AA10Z109),教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計(jì)劃項(xiàng)目(NCET-08-0918)

        李碩(1988-),男,學(xué)士,研究方向?yàn)楣麡浞N質(zhì)資源評價(jià)與利用;e-mail:lsah99@126.com。

        馮建榮(1969-),女,教授,從事果樹種質(zhì)資源與育種研究;e-mail:fengjr102@126.com。

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