甜瓜花粉离体萌发条件优化试验

胡建斌 周雄祥 郭林峰

（1.河南农业大学林学园艺学院，河南郑州，450002；2.湖北省农业厅蔬菜办公室）

甜瓜花粉离体萌发条件优化试验

胡建斌1周雄祥2郭林峰1

（1.河南农业大学林学园艺学院，河南郑州，450002；2.湖北省农业厅蔬菜办公室）

以3种不同类型的甜瓜新鲜花粉为试材，采用了正交试验L9(34)研究供体基因型、萌发温度、蔗糖浓度和硼酸浓度对花粉萌发和伸长的影响，建立了甜瓜花粉离体萌发适宜条件。试验结果表明，温度对花粉萌发和生长影响最大，硼酸浓度次之，基因型影响最小。甜瓜花粉离体萌发适宜条件为：温度25℃、15%蔗糖、0.4 g/L硼酸。

甜瓜 花粉萌发 正交设计 优化

甜瓜是葫芦科一年生草本植物，世界各地均有栽培，是重要的经济作物。我国甜瓜种质资源十分丰富，中国农业科学院郑州果树研究所在“九五”期间保存的甜瓜种质资源就达332份[1]，为我国甜瓜遗传育种工作的开展提供了宝贵资源。甜瓜为雌雄同株异花作物，人工杂交容易进行，生产中所用的甜瓜品种很大一部分为杂交种，因此杂交育种是当前乃至今后很长一段时间内甜瓜新品种培育的主要途径。一般情况下，瓜果类作物产量的高低和品质的优劣与开花、授粉和受精状况有密切的关系。有研究表明，低温和高温都能致使花粉发育不良，从而导致杂交的失败[2]，研究甜瓜花粉的萌发特性对于甜瓜杂交育种、良种繁育和高产优质栽培都具有重要的意义。本试验采用正交设计优化甜瓜花粉萌发条件，为提高甜瓜制种水平提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

3种不同类型甜瓜高代自交系 “M05”、“M13”和“M28”均由中国农业科学院郑州果树研究所提供。“M05”为厚皮甜瓜，“M13”为薄皮甜瓜，“M28”为野生种马泡。3种材料于2007年7月25日种植于简易塑料大棚内，于盛花期 （8月28日至9月15日）上午8：00～10：00采集花粉进行萌发试验。

1.2 试验方法

花粉萌发培养液由蔗糖、硼酸和蒸馏水组成，pH值6.0。配制好的培养液分装于直径为6 cm的培养皿中，每皿约3 mL。采集当天开放的花朵，将花粉播在装有上述培养液的培养皿中，每皿4～6个花蕾，每处理3皿，分别置于10℃，15℃，20℃和25℃黑暗条件下培养，4 h后用Nikon UFX-IIA型解剖镜观察花粉萌发情况，并统计萌发率（同一视野中萌发的花粉占花粉总数的百分比）和花粉管长度。

1.3 试验设计

试验各处理重复3次。采用4因子3水平正交试验，正交表选用L9（34），各因子和水平见表1。采用SAS软件对各处理进行方差分析。

表1 正交设计的因素和水平

表2 正交设计L9(34)试验结果

表3 L9（34）试验结果的直观分析

表4 L9（34）试验结果的方差分析

2 结果与分析

2.1 不同处理的花粉萌发率和花粉管长度比较

在不同的处理组合中，都能发现有花粉粒萌发，但不同条件下花粉萌发率和花粉管长度各不相同（表2）。其中A1B1C1D1组合的萌发率最低，仅为8.6%，而平均花粉管长度也只有6.6 μm。花粉萌发率最高值出现在A1B2C2D2组合，萌发率高达88.7%，花粉管长45.1 μm。花粉管最长的组合是A1B3C3D3，萌发率为72.7%。由于实测萌发率部分不在30%～ 70%之间，为了提高显著性检测的精确度，将其进行反正弦转换。

2.2 4个因素对萌发率和花粉管长度的影响程度

因素内水平极差（R）的大小可反应该因素对试验结果的影响程度。表3显示了4个因素对甜瓜萌发率和花粉管长度的影响程度。依据R值，参试的4个因素对甜瓜花粉萌发率影响的主次关系依此为：B，D，C，A；对花粉管长度影响的主次关系为：B，D，C，A。由此可知，温度对花粉的萌发影响最大，硼酸次之，而自交系基因型影响最小，这说明不同基因型的甜瓜采用同一优化条件均可得到较高的萌发率。蔗糖对萌发率的影响要高于花粉管长度，而硼酸对花粉管长度的影响要高于萌发率。根据各因素水平均值（Ki）的大小，可得各影响因素下甜瓜花粉萌 发 率 大 小 依 此 为 A （1，2，3），B（2，3，1），C（2，1，3），D （2，3，1）；花粉管长度大小依此为：A（3，1，2），B（3，2，1），C（2，1，3），D（3，2，1）。由此可得最佳组合为A1B2C2D2（对萌发率）或A1B3C3D3（对花粉管长度）。各因素对试验结果的影响是否显著以及各因素之间差异是否显著还不为所知，因此须进行方差分析和多重比较。

2.3花粉萌发率和花粉管长度的方差分析

2.4 温度和硼酸浓度的多重比较

由表5可知，温度B2和B3水平之间无显著差异，且显著高于B1水平，但考虑到B3水平下花粉萌发率和生长优于B2水平，加之实际观测到B3水平下花粉萌发时间较短，应取B3水平。硼酸浓度D3和D2之间无显著差异且显著高于D1水平，但考虑到D3水平的平均值较高且萌发时间短，取D3水平较为适宜。因此，综合以上研究，如果排除基因型的影响，甜瓜花粉离体萌发影响因子最佳水平组合为：B3C2D3，即25℃，15%蔗糖和0.4 g/L硼酸。

表5 不同温度和硼酸水平间的多重比较

3 小结与讨论

正交设计可以精简试验次数、克服在培养液配方设计上的盲目性、大大提高工作效率和试验的可靠性。其显著优点是用较少的处理组合研究较多的试验因素和水平[3]。本试验若对4种因素3个水平进行全部组合试验，必须采用81个处理组合，采用正交试验，只需9个处理组合，即可筛选出甜瓜花粉萌发的适宜条件。目前，正交试验已广泛应用于植物花粉萌发条件和组织培养体系的优化。

父本花粉质量是决定杂交制种成败的关键因素之一，适宜的花粉活力测验是获得高质量花粉的重要技术保障。花粉离体萌发试验是检测花粉活力的有效方法，它比TTC等化学染色法更为准确，因为一些低质量花粉（如内含物较少、畸形等）根本没有授粉结实能力，却能被一些化学物质染色[4]。影响甜瓜花粉离体萌发的因素较多，总体可分为内因和外因，前者有供体植株基因型、发育时期等，后者包括培养基组分、pH值、温度等[4]，只有在含有一定量的矿物质、糖类等组分以及适宜pH值条件下，花粉才能萌发。

试验对影响甜瓜花粉离体萌发的多个因素（即供体基因型、萌发温度、蔗糖和硼酸）进行了正交试验，发现温度和硼酸浓度对花粉萌发影响较大，而基因型影响最小，筛选到影响甜瓜花粉离体萌发因素的最佳水平组合，即25℃萌发温度、15%蔗糖和0.4 g/L硼酸，这一结果可适用于多个甜瓜基因型花粉离体萌发培养。硼酸对植物花粉萌发和生长具有促进作用[5]，试验发现，0.1～0.4 g/L硼酸均可促进花粉萌发，只是花粉管长度有差异，这可能与对硼酸浓度范围设置较窄有关。在对照试验中，未加硼酸的处理花粉萌发率几乎为零（资料未列出），这说明硼酸对甜瓜花粉离体萌发是必须的，但对其浓度并不敏感，这与张绍铃等[6]的研究结果一致。

[1]马双武，王吉明，邱江涛.我国西瓜甜瓜种质资源收集保存现状及建议[J].中国西瓜甜瓜，2003（5）：17-19.

[2]刘永庆.葫芦科蔬菜花粉萌发特性的研究[J].武汉植物学报，1994，3（12）：212-216.

[3]往隆华，沈庆.正交实验法在植物生理学试验中的应用示例[J].植物生理学通讯，1994，30（5）：366-367.

[4]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.

[5]孙颖，孙大业.花粉萌发和花粉管生长发育的信号转导[J].植物学报，2004，43（12）:1 211-1 217.

[6]张绍铃，陈迪新，康琅，等.培养基组分及pH值对梨花粉萌发和花粉管生长的影响[J].西北植物学报，2005，25（2）：225-230.

Optimization Trial of Conditions for Melon(Cucumis melo)Pollen Germination in Vitro

HU Jianbin1,ZHOU Xiongxiang2,GUO Linfeng1
(1.College of Forestry and Horticulture,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002; 2.Vgetable Office of Hubei Agricultural Board)

Orthogonal experiment L9(34)was applied to study the effects of genotype of mother plant,temperature,sucorse and boric acid concentration on pollen germination and growth using fresh pollens of three various melon (Cucumis melo) as experimental materials,and optimal conditions for melon pollen germination and growth were established here.The results showed that temperature exerted the most effect on pollen germination and growth followed by boric acid concentration,and the effect of genotype was minimum.The optimal conditions for melon germination was 25℃,15%sucrose and 0.4 g/L boric acid.This research favours control of the quanlity of parental pollens before hybridization breeding.

Melon(Cucumis melo);Pollen germination;Orthogonal designation;Optimization

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.01.018

胡建斌（1976-），男，讲师，主要从事蔬菜遗传育种研究，电话：0371-63554959。E-mail:jbhu220@yahoo.com.cn

2008-09-16