菊花花粉生活力及瓶插授粉研究

菊花花粉生活力及瓶插授粉研究 菊花花粉生活力及瓶插授粉研究 2007年第12期 菊花花粉生活力及瓶插授粉研究 杨际双,李占军,王丽霞 (河北农业大学园艺学院,河北保定071001) 摘要:为研究菊花花粉的生活力及其对室内瓶插杂交结实率的影响,用1醋酸洋红染色法检测了 结果显示,菊花花粉生活力为70.8,97.6,不同品种间10个菊花品种花粉的生活力. 有一定 的差异.同一个花序,外围管状花的花粉生活力比中心的高,而同一天内的花粉生活力随取样时间 的不同也发生变化.花粉在4?的冰箱内贮藏15d后,花粉生活力平均降低了16.45个百分点. 选取4个菊花品种问2个正反杂交组合进行室内瓶插授粉后,不同组合问结实率有很大差异.试 验结果还表明,醋酸洋红染色法可以用来检测菊花花粉的生活力,菊花花粉生活力与杂交结实率并 非简单的正相关关系. 关键词:菊花;花粉生活力;瓶插授粉;杂交 中图分类号:$682.11文献标识码:A文章编号:1004—3268(2007)12—0092—04 StudiesonPollenViabilityandVase FertilizationofChrysanthemum YANGJi—shuang,LIZhan-jun,WANGLi—xia (CollegeofHorticulture,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China) Abstract:Tostudythepollenviabilityanditseffectsonseed—settingpercentageofvasefertiliza— tioninroom,pollensof10chrysanthemum(Dendranthemagrandiflorum)cultivarswerestai ned with1ofaceto—carminesolution.Theresultshowedthatthepollenviabilitiesofdifferentcul— tivarsvariedfrom70.8to97.6.Thepollenssampledfromoutsidetubularfloretshada higherviabilitiesthanthosefromcentrepartsofthesameinflorescence.Thepollenviability changedwithsamplingtimeofaday,anddecreased16.45percentagepointsafter15daysstored at4?inrefrigerator.Thevasefertilizationinroomshowedthatseed— settingpercentagewasver- Ydifferentbetweenthetworeciprocalcrossesfrom4cultivars.Itwasconcludedthattheaceto- carminestainmethodcouldbeusedinthedetectionofpollenviability,andtherewasnosimple positivecorrelationbetweenpollenviabilityandseed— settingpercentageinchrysanthemum. Keywords:Dendranthemagrandiflorum;Pollenviability;Vasefertilization;Cross 菊花(Dendranthemagrandiflorum)是我国十 大名花之一,也是世界四大切花之冠.随着我国花 卉产业的迅速发展,人们对高质量的新奇菊花品种 及切花的需求与日俱增[1].传统的杂交育种方法仍 然是菊花育种工作的主要方法.花粉生活力是决定 杂交结实的重要因素之一,所以测定花粉生活力是 十分必要的.测定花粉生活力主要包括离体萌发 法,活体萌发法和染色法等3类.花粉离体萌发法 的结果直观可靠,但不同研究者测定的菊花花粉萌 发率相差很大L2].根据原理不同,染色法又分为 氯化三苯基四氮唑(TTC)法,碘一碘化钾法,醋酸 洋红法,荧光(FDA)染色法等,其中TTC溶液,碘 收稿日期:2007—07—12 基金项目:河北农业大学留学回国人员科研启动基金项目(2o04—897) 作者简介:杨际双(1970一),男,山东郓城人,副教授,博士,主要从事花卉种质资源与 创新研究. ? 92? 河南农业科学 一 碘化钾溶液和FDA法等染色法以及活体萌发法 不适宜于检测菊花花粉生活力].据报道,国外有 少数研究者采用醋酸洋红法测定菊花花粉的生 活力. 菊花杂交一般在田间或温室进行,北方在田间 授粉时易发生早霜或低温而影响结实.虽然菊花采 用花枝室内瓶插水养杂交授粉可取得很好的结 果],但未见过详细报道.为研究菊花花粉的生活 力及其对室内瓶插杂交结实率的影响,采用醋酸洋 红染色法检测菊花花粉生活力,并进行室内授粉 试验. 1材料和方法 1.1材料 选用栽植于河北农业大学标本园菊圃的神农香 菊,红太阳,清见的美,日本晚菊,东海的欢,秋白菊, 黄乒乓,青森黄,玉玲珑,粉地被等1O个菊花品种. 栽培管理采用常规管理. 1.2花粉活力测定 1.2.1花粉活力的测定2006年1O月28日,11 月5日9:OO,10:00取1O个菊花品种的花粉,抖入 载玻片上的一滴醋酸洋红溶液中,盖上盖玻片,静置 5min.用15×1O倍的显微镜观察,并用医用计数 器分别记录被染色的和未被染色的花粉,每次记录 5001000个花粉.被染色的花粉为有生活力的花 粉,同时用目镜测微尺测量花粉粒的大小,每个品种 每次测量5O个,3次重复. 1.2.2花序内不同部位管状花和同一天内不同取 样时间的花粉生活力比较于1O月29日,11月2 日的9:00,10:00,12:OO,13:3O和16:30,17:3O 分别取神农香菊,红太阳的同一花序中外围和中间 管状花的花粉检测生活力. 一 烬 划 挺 1.2.3花粉的贮藏试验1O月28日上午9:00, 1O:OO,取神农香菊,红太阳的花粉贮藏在4?的冰 箱中,3,6,10,15d后调查花粉生活力. 1.2.4数据分析所有数据均通过Excel进行整 理,用SPSS11.0软件进行数据分析,并利用Dun— cans新复极差测验法对数据进行差异显着性分析. 1.3室内扦插授粉试验 1.3.1花枝的采集与修剪1O月21日从神农香 菊,红太阳,清见的美,东海的欢上剪取无病虫害,生 长健壮的枝条,各取枝条2O枝,其中1O枝作父本, 1O枝作母本,把花枝条底部的多余叶片剪掉,剪去 多余花序,作母本只留1个花序,作父本的留2,3 个花序,在清水中用剪枝剪把花枝基部剪成楔型. 1.3.2水培和管理把修剪好的枝条分别插入装 有清水的广口花瓶中,放在实验室内阳光可以直射 的桌子上.用剪刀剪掉外围舌状花,留中间管状花, 并套上石蜡纸袋,等待花粉成熟.每2,3d换水一 次,同时修剪花枝底部.在培养花枝期间注意温度 与湿度的控制,保持室内通风. 1.3.3授粉与采种1O月26日花粉成熟,每天 9:OO,10:00,按神农香菊与红太阳,清见的美与东 海的欢的正反交组合,用毛笔从父本上扫取花粉,授 于母本管状花的雌蕊柱头上,连续授粉4,7d,授粉 后每天观察柱头是否萎蔫.每2,3d换一次水,同 时修剪枝条底部,直到种子采收.授粉4O,50d后 采种. 2结果与分析 2.1花粉生活力测定 2.1.1不同品种的花粉生活力比较采用醋酸洋 红染色法测定菊花花粉生活力的结果见图1.从 图1可以看出,玉玲珑的花粉生活力最高,达97.6%, e aba 图1不同菊花品种花粉生活力 ? 93? 2007年第12期 而红太阳只有70.77,生活力最低.其他品种之 间也存在着一定的差异.由此可见,不同菊花品种 花粉生活力有较大的差异. 2.1.2不同品种的花粉直径比较神农香菊与清 见的美的花粉直径为33.4m与33.2m,两者之 间没有差异,但比其他品种都大,而红太阳的花粉直 50 冒40 j 30 棚20 翼100 径是24.19m,为最小(图2).可见,不同品种花粉 大小存在一定的差异.在观察过程中发现,同一品 种的菊花花粉大小也不尽一致,在红太阳的花粉中 观察到数个比多数花粉大0.8l|m的大花粉(平均直 径约31.8m),在神农香菊,清见的美和青森黄中 也分别观察到少数直径约53.0,44.5,42.4m的 品种' 巨大花粉. 2.1.3同一花序内不同部位管状花的花粉生活力 比较选取神农香菊和红太阳,分别取花序外围和 中间的管状花的花粉用醋酸洋红染色,外围管状花 花粉的染色率分别比中间的高4.3个百分点和6.0 个百分点,表明外围管状花的花粉生活力略高于中 间花的(表1). 表1花序不同部位管状花和不同取样时间的花粉生活力 品种而 注:*表不在0.05的水平上差异显着 2.1.4同一天内不同时间花粉生活力红太阳的 花粉生活力从9:O0到17:30是逐渐升高的,而神农 香菊9;0O,10:O0和16:30,17:30的花粉生活力 相差无几,但都显着(P<0.05)低于中午的花粉生 活力(表1).表明同一天内菊花花粉生活力也因品 种不同而有所差异. 2.1.5贮藏中花粉生活力的变化神农香菊和红 太阳的花粉贮藏在4?的条件下,其花粉活力以缓 慢的速度下降,15d后,生活力分别为57.2%和 54.2,较刚采取的花粉分别低16.3和16.6个百 分点(73.5和70.8)(图3).可见菊花花粉在 4?条件下贮藏,15d也可以保持一定的生活力. 2.2授粉试验结果一 神农香菊与红太阳的组合授粉后3d柱头就出 现萎蔫,说明有一定的亲和性[8].尤其是红太阳× 神农香菊的组合亲和性最好,授粉1o个花序,共采 收到成熟种子116粒,反交神农香菊×红太阳的亲 ?94? 圈3花粉贮藏期闻生活力变化 和性也较好.而清见的美与东海的欢的杂交组合则 表现较差,正反交分别授粉6个和8个花序,都没有 结实.表明,不同的杂交组合亲和性有一定差异.? 3讨论 3.1影响菊花花粉生活力的因素 本研究结果显示,不同菊花品种花粉生活力有 一 定的差异,这与食用菊花生活力检测]和菊花花 粉萌发试验的结果一致[2叫],说明品种的遗传特性 是影响花粉生活力的决定性因素. 环境因素对菊花花粉活力影响较大,其中主要 是湿度和温度,干燥会使花粉的水分迅速丧失,水分 的缺乏会导致花粉的生活力下降,菊花花粉不耐高 温,较高温度会使花粉的生活力迅速下降.本试验 在1O月29日到11月2日进行,中午最高气温在2O ?以内,是菊花生长最适宜的温度,而两品种的花粉 生活力在同一天内变化趋势不一样,也可以说明品 种对菊花花粉的生活力起着决定作用. 河南农业科学 利用染色法进行花粉生活力的测定具有快速简 便的特点,但是受到花粉自身因素的影响较大,例如 花粉壁薄厚,花粉外壁的组成物质,花粉内各种酶活 性等.因此,不同的染色方法只适合于某些植物花 粉生活力的测定,不同的染色剂对同一品种的花粉 染色率是不同的.赵宏波等L5研究表明,碘一碘化 钾溶液,TTC溶液均不适宜对菊属植物花粉进行染 色.另据报道,与碘一碘化钾溶液,TTC溶液相比, 醋酸洋红溶液染色结果偏高L9],主要是由于醋酸洋 红法是通过花粉中的脱氢辅酶作用而将有活力的花 粉染成红色,随着花粉生活力的丧失而该酶并没完 全消失.但本次研究中,醋酸洋红溶液可以很容易 的将菊花花粉染色,所以醋酸洋红溶液染色率是能 够在一定程度上反映出菊花花粉生活力的. 花粉的耐贮性是由遗传因素决定的,但又受到 很多外在因素的影响,例如温度,水分,采集花粉的 营养状况等.本试验在冰箱内4?条件下贮藏花 粉,15d后其生活力仅降低了16.5个百分点,花粉 贮藏效果较好,这与低温可以降低代谢强度和减少 物质消耗有关. 3.2影响授粉的因素 影响结实率高低的因素有很多,首先,菊花都是 高度杂合的,基因型十分复杂,不同品种的染色体数 目有差别,而且还有一些非等倍体L】"].非等倍性 和高度杂合都能导致品种本身的育性不同程度的退 化,亲本组合遗传结构的差异也能使不同品种的杂 交亲本组合在传粉,受精过程中有不同的亲和性而 导致结实性差异L】].其次,由于异源多倍体和非整 倍性导致一系列的花粉分裂异常L】],形成生活力 低的花粉或不育的花粉,并使核内染色体数目产生 很大的变异,最后形成花粉粒大小不一,也直接影响 花粉的正常发育与生活力L】.最后,气候条件对菊 花结实也有影响,人工杂交要采用多次重复,避免花 粉遇见高温,高温会使花粉大量死亡,也影响花粉管 深入柱头中的能力_3]. 本试验中,神农香菊,红太阳的花粉生活力在 7O左右,两品种间进行的正反交室内瓶插授粉,结 实率也不低.所以,菊花室内瓶插水养杂交授粉是 可行的,清见的美和东海的欢的花粉生活力更高些, 但它们之间的正反交都没有结实,可见授粉结实率 与菊花花粉生活力的高低不是简单的正相关关系. 有研究表明,菊花杂交结实率与不同菊花品种的倍 性,减数分裂的异常,亲和性有直接关系口].本试验 所用品种的染色体数(倍性),减数分裂与亲和性的 关系有待进一步研究. 本试验进行了室内瓶插杂交授粉,培养液选择 了清水;取得了成功.这是由于菊花枝条耐水养,授 粉的全过程在室内进行,环境条件稳定,且易于控 制,授粉后种子成熟较快.此外,还可以把花枝插在 吸有保鲜液的花泥上,茎的基部不容易腐烂,花枝保 鲜时间更长,同时还起到固定花枝的作用.今后需 要进一步研究菊花室内瓶插授粉所用的营养液配 方,为菊花育种工作提供更多的方便. 参考文献: 1-1]唐岱.菊花杂交结实率与杂交种子发芽问探讨[J]. 西南林学院,2000,20(4):2O0—203. 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