园艺专业毕业生优秀论文2
不同鲜食葡萄品种花粉生活力测定及贮藏特性研究
作者 刘君丽 指导教师 李桂荣
(河南科技学院园艺园林学院,河南 新乡 453003)
摘要:[目的]花粉生活力的高低直接影响葡萄杂交育种效率的高低或成败。快速准确测定不同鲜食葡萄品种的花粉生活力,可为正确选择杂交组合和授粉时间等提供参考依据,也是保证杂交育种顺利进行的关键。[方法]以新鲜葡萄花粉为试材,用离体培养法测定花粉生活力,并探讨不同贮藏条件对鲜食葡萄花粉萌发的影响。[结果]通过镜检发现基拉尔花粉败育;不同品种的花粉生活力存在差异,自然阴干条件下供试品种花粉的生活力高低顺序为:郑州早红>芳香拉查基>瑞比尔>泽玉>京秀,其花粉生活力分别为50.41%、46.22%、43.04%、40.35%和24.13%,京秀与其它4个品种差异极显著。在不同的贮藏条件下,花粉生活力随着贮藏时间的延长而下降,不同的贮藏条件对其有很大的影响,适当的低温可有效延长花粉贮藏时间。其中-40℃萌发率最高,为最佳贮藏方法; 在贮藏过程中,泽玉和京秀存在“短期被迫休眠现象”。
关键字:鲜食葡萄,花粉,生活力,贮藏
Storage life and Pollen Viability Test of Different table
grape Cultivars
Author Liu Jun-li Supervisor Li Gui-rong
(School of Horticulture and Landscape Architecture, Henan Institute of
Science and Technology, Xinxiang Henan 453003)
Abstract:[0bjeetive] The efficiency and the success or failure of hybridization for grape were influenced by pollen’s germination ability.Hence,the methods for measure grape pollen’s germination ability which is quickly and accurate could provide references for cross combination and pollination time.also it is the key for success of bridization.[Method] With the fresh pollens of grape as the tested materials,determination of pollen viability by testing method of pollens cultured in vitro,and the effects of different storage condition on the pollen germination of table-
grape were also discussed.[Result] It was found that kielar pollen abortion assayed under microscope.the pollen viability of different of varieties are different .Natural drying conditions tested viability of pollen of the order from high to low is:zhengzhouzaohong>芳香拉查基>riber>zeyu>jingxiu,The pollen viability were 50.41%,46.22%,43.04%,40.35% and24.13%.jingxiu and the other 4varieties showed significant difference.Under different storage conditions,vitality of pollen were gradually descend as last of store time, different storage conditions have a impact on its,the suitable low temperature effective extension the store time of pollen. The best methods to keep vitality of pollen at -40℃,the germination of pollen is higher;during process of storage,the appearance of“compelled dormancy of short-term”was exist of zeyu and jingxiu.
Key words:table-grape,pollen,viability,storage
1 引 言
葡萄(Grapes),又名蒲桃、草龙珠、山葫芦、李桃,为葡萄科( Vitaceae Lindley) 葡萄属( Vitis L.),多年生落叶藤本植物,是世界上栽培最早、分布最广的果树之一,全球的葡萄业产值更是位居世界农产品第5位。随着我国果树产业的发展,葡萄跃升成为发展速度最快的果树种类之一,与香蕉、柑橘、苹果、梨和桃并称为我国六大水果。我国以栽培鲜食葡萄为主,它不仅味美可口,而且营养成分丰富,成熟的浆果中含糖量高达10%~30%,以葡萄糖为主,可被人体直接吸收,是世界性的重要水果[1-2]。还含有矿物质钙、钾、磷、铁以及多种维生素,多种人体必需氨基酸。从中医的角度来说,葡萄性平,味甘酸,无毒,中医认为,葡萄可以“补血强智利筋骨,健胃生津除烦渴,益气逐水利小便,滋肾宜肝好脸色”
[3-4]。
杂交育种是葡萄新品种选育的重要途径。花粉生活力是确保杂交育种成功的一个重要[5]
条件,花粉活力的高低直接影响其授粉、受精乃至坐果,因此在进行杂交育种工作之前,都必须要了解品种的花粉活力。由于不同葡萄品种的花期经常不一致,在杂交育种过程中,常涉及不同品种间花粉萌发率的高低以及同一品种花粉萌发率随贮藏条件变化的情况.有关葡萄花粉生活力贮藏条件的研究前人已有所报道,万怡震等[6-7]研究认为温度是花粉贮藏的主
[8]要原因,干燥条件下,贮藏温度越低,花粉的生活力下降越缓慢,贮藏期越长;杨传友等
研究认为低温对保持果树花粉生活力的效应极其明显。由于研究中所用鲜食葡萄品种单一、贮藏条件处理不全,有必要就不同葡萄品种花粉力的测定及在不同贮藏条件下花粉生活力变化做进一步研究。本试验以郑州早红、泽玉、京秀、瑞比尔、芳香拉查基、基拉尔6个鲜食
葡萄品种为试材,比较不同品种间花粉萌发率的高低以及同一品种花粉萌发率随贮藏条件变化的规律,为杂交育种父本的选择提供依据。
2 材料与方法
2.1 试验材料
供试材料为种植于河南省郑州果树所葡萄种质资源圃内采集的鲜食葡萄花粉,品种分别为郑州早红、芳香拉查基、瑞比尔、泽玉、京秀、基拉尔。
2.2 试验方法
1.2.1 花粉的采集与处理
2013年5月13日下午3-4点,从正常生长的葡萄植株上随机选取处于盛花期的葡萄花絮,放入塑料袋中用冰袋保鲜带回实验室。轻轻剥掉花瓣,取出花药,放在垫有硫酸纸的带盖培养皿中,及时剔除其中的杂质和破裂的花药,然后将培养皿放置在阴凉干燥处阴干,室温条件下,经一定时间后花粉开裂,待花粉完全散出后根据实验设计使其处于不同环境条件下密闭干燥保存,备用。
1.2.2 花粉培养
按照培养液配方配制培养基(琼脂8g/L+蔗糖200个/L+硼酸50mg/L),调节溶液pH值至5.7~5.8,将配制好的培养基倒入洁净的培养皿中,制作发芽床,待凝固后,用牙签挑取花粉,轻轻振动,使花粉均匀地撒在发芽床上(避免出现重叠),使每个视野内50-100粒花粉,然后将滤纸放入培养皿盖中用水浸湿,盖在发芽床上保湿,最后贴上标签写明处理、播种日期。各处理在25±1℃,黑暗条件下培养。
1.2.3 不同贮藏处理对鲜食葡萄花粉生活力的影响
将采集的6种鲜食葡萄花粉阴干后装在离心管内,分别贮藏在以下环境:室温贮藏(25℃~30℃):将装有花粉的离心管放入装有CaCl2干燥器中密封,同时放在实验室的工作台上;5℃冷藏:将装有花粉的离心管放入装有CaCl2干燥器中密封,同时放在冰箱5℃冷藏层内;0℃冷藏:将装有花粉的离心管放入装有CaCl2干燥器中密封,同时放在冰箱0℃冷藏层内;-18℃冷冻贮藏:将装有花粉的离心管放入装有CaCl2干燥器中密封,同时放在冰箱-18℃的冷冻层内;-40℃冷冻贮藏:将装有花粉的离心管放入装有CaCl2干燥器中密封,同时放在超低温冰箱-4O℃的冷冻层内。分别贮藏5、10、15、20、25 d后将花粉置于25(±1)℃、在培养箱内用所配制的培养基培养8h,在显微镜下进行观测花粉萌发率,每处理观察3个视野,每视野观察不少于50个花粉粒,花粉的耐贮藏力是以待测花粉活力保持时间即待测样自收集到花粉活力降为零的时间长度来表示。
1.2.4 花粉萌发的观察和统计
以花粉管长度超过花粉粒直径的1/2作为花粉萌发标准。在10×20倍光学显微镜下观察统计花粉的萌发数,并计算花粉的萌发率。花粉萌发率计算公式:花粉萌发率=(视野内萌发
的花粉数/视野内的花粉总数)×100%。每个试样观察3个不重叠视野,每个视野不少于50粒花粉,记录萌发花粉粒数和花粉总粒数。3个视野的平均值作为该培养皿的花粉萌发率。 数据分析采用DPS和Exce1数据分析软件进行数据处理及Duncan新复极差多重比较分析差异显著性。
3 结果与分析
2.1 不同鲜食葡萄品种花粉生活力比较
表1 葡萄不同品种间花粉生活力比较 (%)
Table 1 Comparison of pollen Viability of different grape cultivars
品种 生活力 生活力差异显著性
郑州早红 50.41 a A
芳香拉查基 46.22 a A
瑞 比 尔 43.04 a A
泽 玉 40.35 a A
京 秀 24.13 b B
基 拉 尔 0
注:小写字母表示在5%水平上差异显著;大写字母表示在1%水平上差异极显著。
由于测定的花粉生活力数值有小于30%,因此需先作测定数值的反正弦转换,即sinp,然后进行单因素方差分析(F=10.072>F0.01=0.0016),因差异极显著,再进行邓肯氏新复极差测验[9-11] ,结果见表1。
由表1可知,将刚采集的各品种葡萄新鲜花粉在所配制的培养基上进行培养,8h后观察各葡萄品种花粉的萌发情况,观察结果显示:不同品种其萌发率存在差异,郑州早红、芳香拉查基、瑞比尔、泽玉4个品种的花粉生活力间差异不显著,但均与京秀间差异极显著。‘郑州早红’花粉生活力最高,平均萌发率为50.41%,‘京秀’的花粉生活力最低,平均萌发率为24.13%;‘基拉尔’花粉败育,未发现花粉萌发。
2.2 不同贮藏条件对鲜食葡萄品种花粉生活力的影响
2.2.1 常温干燥条件对花粉生活力的影响
图1 常温干燥条件下花粉生活力的变化
常温干燥贮藏处理鲜食葡萄花粉生活力的动态测定结果见图1。由图1可知,刚开始贮藏时,每个品种花粉的生活力都较高,但随着贮藏时间的延长,其萌发率迅速下降,下降最快的为郑州早红,下降最慢的为京秀,这是由于葡萄花粉含有很多酶、蛋白质、核酸及其他有生命活性的物质,这些物质在花粉的保存过程中极易变性,从而导致花粉生活力下降以致丧失。由此可见,室温长期贮藏花粉效果较差。但若短时间贮藏效果还是比较理想的。
2.2.2 干燥冷藏条件对花粉生活力的影响
图2 干燥冷藏条件下花粉生活力的变化(5℃)
图3 干燥冷藏条件下花粉生活力的变化(0℃)
干燥冷藏处理鲜食葡萄花粉生活力的动态测定结果见图2和图3。由图2和图3可知,当花粉贮藏在5℃ 、0℃的低温条件下时,随着贮藏时间的延长,每个鲜食葡萄品种花粉的萌发率都有所下降。与常温条件相比,在5℃和0℃贮藏条件下的葡萄花粉萌发率下降幅度均不大,但是下降的幅度存在差异,下降最大的是郑州早红,下降值为31.03%,其后依次为:‘芳香拉查基’、‘瑞比尔’、‘泽玉’、‘京秀’,‘京秀’葡萄的花粉萌发率下降值仅为10.40%。可见低温条件对葡萄花粉寿命的维持效应十分明显。
2.2.3 干燥冷冻条件对花粉生活力的影响
图4 干燥冷冻条件下花粉生活力的变化(-18℃)
图5 干燥冷冻条件下花粉生活力的变化(-40℃)
干燥冷冻处理鲜食葡萄花粉生活力的动态测定结果见图2和图3。由图2和图3可知,当花粉贮藏在-18℃、-40℃的超低温条件下时,随着贮藏时间的延长,各品种葡萄花粉的萌发率呈缓慢下降趋势。在-18℃贮藏25d后各品种花粉萌发率都保持在13.75℃~23.23℃ ,-40℃贮藏的花粉其萌发率在15.22℃~26.55℃之间,但在-18℃贮藏过程中有1个品种花粉活力呈先下降后上升,下降到最低值在第20天;在-40℃贮藏过程中有1个品种花粉活力呈先下降后上升,下降到最低值在第15天。综合比较可知,葡萄花粉贮藏的最佳方式为超低温(-40℃)贮藏,可较长时间保持花粉生活力,室温环境不利于花粉的长期贮藏。
3 结论与讨论
3.1 不同鲜食葡萄品种花粉生活力比较
鲜食葡萄品种间花粉生活力差异显著,在离体萌发法试验中,郑州早红的花粉萌发率最高,平均萌发率为50.41% ;京秀的花粉萌发率最低,平均萌发率为24.13% 。不同品种间花粉生活力的高低主要取决于种(品种)自身的遗传特性[12] 。花粉的生活力强弱必然会引起花粉育性的不同。因此,在杂交育种工作中,对花粉生活力的研究十分重要。本试验的结果可作为杂交育种中采集花粉的依据,这对于进一步充分利用这些种质选育新的鲜食葡萄品种具有重要的意义。
3.2 鲜食葡萄的雄性不育特性
葡萄品种间不但花粉活力差异显著,甚至有些品种表现为雄性不育,通过镜检发现基拉尔表现出花粉败育现象。这一结果与前人[13-15]在黄金梨上的报道结果相一致,花粉败育的主要原因是在四分体分离后形成单核花粉细胞时期,绒毡层提前解体,花药维管束细胞木栓化,二者共同导致营养供应困难,致使花粉败育。而有关葡萄品种基拉尔的花粉败育现象未见报道,具体是何原因所致,尚不清楚,有待今后进行深入研究。因此上述品种在生产上不能作为授粉树配置。
3. 2 贮藏过程中鲜食葡萄花粉生活力特性
为了克服雌雄异熟、花期不遇等原因引起的人工授粉障碍。植物花粉成熟后常需要贮藏一段时间.在贮藏过程中花粉授粉结实能力往往会有所降低.贮藏温度是影响花粉授粉结实
能力的重要因素之一.但植物花粉在不同温度条件下表现出不同的耐贮藏力[16]。总的来说,干燥冷藏条件下花粉活力保持时间较常温干燥条件下花粉活力保持时间要长,本试验也证明了这一点。其原因是由于葡萄花粉含有很多酶、蛋白质、核酸及其他有生命活性的物质,这些物质在花粉的保存过程中极易变性,再加上温度高增强了花粉内部呼吸强度,从而导致花粉营养枯竭,同时室内的温度、湿度又会使花粉很快脱水变质而死亡。而在干燥冷藏条件则可以有效延长花粉活力的保持时间,研究还证实在干燥冷冻条件下贮藏花粉比干燥冷藏条件下贮藏花粉更有利于延长花粉活力保持时间[17] 。前人的研究表明,通过调控温湿度可使花粉的保存年限延长1~5年,在温度为-12℃、相对湿度为28%的条件下,将葡萄花粉贮存4年后仍有34%的花粉能够萌发[18] 。对大多数植物的花粉来说,温度、湿度和大气成分是贮
[19]藏条件的3 个重要因素,其中温度的影响尤为重要。这是因为低温降低了花粉的呼吸强度,
可溶性糖类和有机酸类消耗较少,花粉的代谢速度减小从而使得花粉活力保持时间延长,低温对于延长花粉活力的保持时间是有效的[20]。本试验结果也表明,葡萄花粉贮藏的最佳方式为干燥冷冻(-40℃)贮藏,贮藏25d后萌发率仍达15.22~26.55%,而干燥常温环境不利于花粉的长期贮藏。影响花粉生活力的因素还有很多,如贮藏介质、辐射、光照和水分对花粉生活力也有一定影响,本研究没有考虑,有待于今后进一步研究。
花粉贮藏时,随着贮藏时间的增加,花粉内贮藏物质的消耗增多,酶活性下降,水分逐步流失,花粉的生活力会逐渐下降[21] 。该试验结果表明,总体上花粉萌发率随贮藏时间的延长呈下降趋势,但是在花粉贮藏的某个阶段,有些品种花粉萌发率会有明显先下降后上升的现象,即短期被迫休眠现象。在-18℃、-4O℃贮藏条件下,泽玉和京秀各出现过1次花粉萌发率明显先下降后上升的现象,这种现象在梨
生樱桃李[26][22]、枣[23]、猕猴桃[24]、新疆野苹果[25]、野、百合[27]中已有报道。可能是由于在贮藏过程中花粉在低温条件下酶受到抑制,经过一定时间后测定花粉萌发率时,将离心管拿到室温条件下打开取花粉,冷热交替刺激花粉的酶活性回复,致使发芽率升高,而在室温条件下贮藏的花粉由于未经冷热刺激,所以花粉萌发率未出现上升现象;另外可能与品种的遗传特性也有关系,使得花粉萌发率出现明显上升现象,具体原因有待进一步研究。
参考文献
[1] 王晨,房经贵,刘洪,等.葡萄与葡萄酒的营养成分[J].江苏林业科技,2009,36(4):38-40.
[2] 房经贵,章镇,陶建敏等.江苏发展葡萄的条件和策略[J].中外葡萄与葡萄酒,2001,(3): 7-8.
[3] 范恩国,韩丽娟,白玉华.保健美容佳果—葡萄[J].植物杂志,2002,(2): 17.
[4]于晶,任朝阳,苍晶.次生代谢物白藜芦醇研究概述[J].中国农学通报,2005, 21(7): 104-107.
[5] 张春晖,李华.葡萄育种方法研究进展[J].中外葡萄与葡萄酒,1995,(2):20-22.
[6]万怡震,贺普超,廖祥儒,等.葡萄不同发育阶段、不同干燥及不同保存条件下生活力鉴定研究[J].陕西农业科学,1997,(2):10—20.
[7] 张延农,贺普超.葡萄花粉萌发力的研究[J].落叶果树,1991,23(1):3-4.
[8] 杨传友,毕杰,杨先栋.十二种果树花粉贮藏试验[J].果树科学,1994,(2):103—104.
[9] 马育华.田间试验与统计方法[M].北京:农业出版社,1985,114.
[10] 盖钧镒.试验统计方法[M].北京:中国农业出版社,2000,99-128.
[11] 刘权.果树试验设计及统计[M].北京:中国农业出版社,1999,85~100.
[12] 王钦丽,卢龙斗,吴晓琴,等.花粉的保存及其生活力测定[J].植物学通报,2002,19(3):365—370.
[13] 边卫东,邓艳华,朱育贤,等.黄金梨胚珠、花粉发育及花粉败过程的显微观察[J].果树学报,2006,23( 2):290-292.
[14] 胡静静,赵静,沈向.黄金梨雄性不育的细胞学研究[J].中国农学通报,2010,26( 2):P185-188.
[15] 袁德义,谭晓风,张琳,等.新高系梨雄性不育的鉴定[J].园艺学报,2007,34( 2):289-294.
[16] Tejaswini. Variability of pollen grain features: a plant strategy to maximize reproductive fitness in two species of Dianthus[J].Sex Plant Reprod, 2002,14: 347-353.
[17] Alikhan S,Perreen A.Germination capacity of stored pollen of Abelmoschus Esculentus L.(Malvaceae)and their mainatenance【J】.Pakistan Journal Botant,2006,38(2):233-236.
[18] Olmo H P.Storage of grape pollen[J].American Society for Horticultural Science,1942,57:219—223.
[19] 王钦丽,卢龙斗,吴小琴,等.花粉的保存及其生活力测定[J].植物学通报,2002,19(3):365-373.
[20] 尹佳蕾,赵惠恩.花粉生活力影响因素及花粉贮藏概述[J].中国农学通报,2005,21(4):110-113,193.
[21] 潘瑞炽.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2001:257—259.
[22] 赵纪伟,李莉,彭建营,等.梨不同品种花粉生活力测定及授粉特性研究[J].植物遗传资源学报,2012,13( 1):152-156,162.
[23] 孙爱芹,韩斌,彭建营,等.不同枣品种花粉生活力及贮藏方法研究[J].中
国农学通报,2010,26( 1):166-168.
[24] 陈延惠,李洪涛,翟玉勤,等.猕猴桃花粉生活力及其贮藏性的研究[J].河南农业大学学报,1996,30( 2):175-177.
[25] 杨磊,廖康,许正,等.新疆野苹果花粉活力的研究初报[J].中国农学通报,2009,25( 23):335-338.
[26] 廖康,李会芳,许正,等.野生樱桃李花粉活力与授粉结实特性初报[J].新疆农业科学,2008,45( 3) : 393-397.
[27] 乔红莲,刘忠华,霍喜颖.贮藏温度对百合花粉生活力的影响[J].北方园艺2010(5):86~89.