不同培养基及贮藏条件对山梅花属植物花粉生活力的影响1)

刘赢男 周 丹 刘 玮 李长海 宋莹莹

(黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨，150040) (黑龙江省森林植物园)

虎耳草科(Saxifragaceae)山梅花属(PhiladelphusLinn.)植物为落叶灌木，叶对生，枝条也对生，因此，由它形成的灌丛显得十分丰满。花白色，有芳香味，花期6～7月，因形状酷似梅花，故得其名。全世界山梅花属植物约75种，我国有18种12个变种或变型［1］，黑龙江省内分布有3种［2］。哈尔滨市灌木树种资源丰富，但应用于园林绿化的灌木树种却较为单一。如常见的连翘(Forsythia.suspensaVahl.)、榆叶梅(Prunus.trilobaLindl.)等，这些树种春季开花较多、观赏期短，而且花色以红黄为主，缺乏白色系花，而山梅花属植物正好弥补了这些缺憾。对山梅花属植物进行杂交育种，可获得优良山梅花属景观树种，为哈尔滨城市园林绿化美化提供新品种。

花期不遇是杂交育种工作中经常面临的难题，有的树木和园林植物可通过催延花期解决，有的则不得不进行花粉贮藏［3］。因此，了解花粉的活力和贮藏性，对于解决杂交育种过程中的时空障碍和亲本选配问题具有重要意义。山梅花分布广泛，但花期不一。在进行杂交育种时，若其父本花先于母本开放或从外地采集花粉，就必须有效地贮藏花粉，并在杂交前进行花粉生活力的测定，以便对杂交结果进行分析和研究，确保杂交成功。

目前，关于山梅花属植物花粉生活力和贮藏条件的研究尚未见报道。本研究采用正交试验法，以4种山梅花为试材，研究花粉萌发的最佳培养基及培养条件。对比分析不同贮藏条件下的花粉生活力，为解决山梅花杂交育种的花期不遇或远距离杂交问题提供科学依据。

1 材料与方法

以黑龙江省森林植物园4种山梅花盛花期花粉为试材。其中，欧洲山梅花(Philadelphus coronariesAureus)和庆典山梅花(PhiladelphusGalahad)为2005年加拿大引进品种;东北山梅花(P.schrenkiiRupr.)为黑龙江省乡土树种;京山梅花(P.pekinensisRupr.)主产华北地区，黑龙江省哈尔滨市有栽培，黑龙江省森林植物园于20世纪70年代从辽宁引进。

将4种山梅花植物的新鲜花粉置于不同质量分数蔗糖、硼酸的培养基上，在不同的培养温度下进行3因素3水平正交试验(见表1)。每处理3次重复，每重复观察3个视野，然后计算平均值。以花粉管长度超过花粉粒直径作为萌发标准。萌发率=(已萌发的花粉粒数/花粉粒总数)×100%。

采集4种山梅花的新鲜花粉500粒，经室内阴干去除杂质后装入指形管中，置于干燥器内。分别进行常温(20℃)、冷藏(3℃)和冷冻(－23℃)贮藏。贮藏后的花粉采用最适培养条件培养，在显微镜下观测，并按照萌发率计算公式计算花粉萌发率。

表1 山梅花花粉生活力测定的影响因素和水平

2 结果与分析

2.1 不同培养基对花粉生活力的影响

花粉萌发率是鉴定花粉生活力的一项重要指标。除了与花粉本身的质量有关外，萌发率还与萌发时的环境条件密切相关，如培养浓度、营养物质、矿质元素等，一般蔗糖质量分数为10% ～20%，硼酸质量分数为0.001% ～0.005%［4］。蔗糖的作用是提供合适的渗透压和花粉管形成所需能量，硼酸的作用是促进花粉管的萌发。不同植物花粉萌发所需的培养基种类和浓度不同。

对蔗糖、硼酸和培养温度的正交试验结果表明:京山梅花和东北山梅花具有较高的花粉萌发率，分别为83%和63.33%;欧洲山梅花和庆典山梅花的花粉萌发率相对较低，分别为35.32%和33.66%(见表2)。可见，加拿大引进品种山梅花的花粉萌发率相对国内品种低。

依据正交试验不同组合的花粉萌发率，得到4种山梅花的最佳花粉萌发条件。京山梅花和东北山梅花的最佳培养基均为蔗糖质量分数10%+硼酸质量分数10×10－6，20℃条件下培养。欧洲山梅花的最佳培养基为蔗糖质量分数15%+硼酸质量分数10×10－6，25℃条件下培养。庆典山梅花的最佳培养基为蔗糖质量分数15%+硼酸质量分数30×10－6，20℃条件下培养。

表2 不同培养基对花粉萌发率的影响 %

根据花粉萌发率求出每一因素水平下的数据平均值ki及同一因素不同水平间平均值的极差R。极差R反映了影响因素对反应体系的影响情况，R越大，影响越显著。由表3可知，3个因素的变化对花粉萌发率的影响，除东北山梅花表现为:硼酸、蔗糖和培养温度外，其他3个品种从大到小均表现为:蔗糖、硼酸和培养温度。可见，培养基对于花粉萌发的影响要比培养温度对花粉萌发的影响显著。试验中所采用的20、25、30℃培养温度对花粉萌发率的影响差异不显著。

每一因素水平下的数据平均值ki反映了影响因素水平对萌发率的影响情况，ki值越大，萌发率越好。由表3可以看出，京山梅花的最佳萌发条件为:蔗糖质量分数10%+硼酸质量分数10×10－6，培养温度20℃;欧洲山梅花的最佳萌发条件为:蔗糖质量分数15%+硼酸质量分数10×10－6，培养温度25℃;均与正交试验结果相符。东北山梅花的最佳萌发条件为:蔗糖质量分数10%+硼酸质量分数20×10－6，培养温度20℃;庆典山梅花的最佳萌发条件为:蔗糖质量分数15%+硼酸质量分数10×10－6，培养温度20℃;3个因素的最佳水平组合并没有在正交表中出现。因此，在使用正交设计进行反应体系优化时，各因素的最佳水平组合不一定能获得最佳的试验结果，可根据结果直接选择来获得较好的培养体系。

表3 山梅花花粉萌发率正交试验结果分析

2.2 贮藏温度对花粉生活力的影响

花粉的长期贮藏对种质保存和杂交育种十分重要。低温、干燥有利于花粉活力的保存，这是由于花粉贮藏期间可溶性糖类和有机酸消耗减少，在花粉贮藏过程中，贮藏温度条件对花粉生活力影响最大［5］。

对3种不同贮藏温度:常温(20℃)、冷藏(3℃)和冷冻(－23℃)下花粉生活力进行单因素对比试验(见表4)。结果表明，在冷冻条件下，4种山梅花的花粉萌发率最低。可能是由于冷冻条件会使细胞脱水，不利于花粉生命力的维持。在低温冷藏条件下，加拿大引进品种欧洲山梅花和庆典山梅花的花粉萌发率明显高于常温条件下贮藏的花粉。而对于国内2个山梅花品种来说，常温贮藏的花粉萌发率略高于冷藏处理，但冷藏方法可以延长花粉寿命40～50 d。因此，4种山梅花植物的最佳贮藏条件为3℃低温冷藏。

表4 不同贮藏温度对山梅花花粉萌发率的影响 %

3 结论与讨论

对4种山梅花的最佳花粉萌发条件进行正交试验，结果表明:山梅花花粉萌发率在种间存在差异。欧洲山梅花和庆典山梅花2个加拿大引进品种的花粉萌发率相似，均较国内品种京山梅花和东北山梅花低。但主产华北地区的京山梅花花粉萌发率却比黑龙江省乡土树种东北山梅花高，这可能是由于试验所用京山梅花为上世纪70年代从辽宁引进，引种驯化时间较长所致。在实验中还发现，乡土树种东北山梅花的花粉萌发所需时间最短。

正交试验中3个影响因素对东北山梅花花粉萌发率的影响，从大到小的顺序为硼酸、蔗糖、培养温度;对其余3种山梅花花粉萌发率的影响，从大到小的顺序为蔗糖、硼酸、培养温度;培养温度对花粉萌发率影响不显著。除京山梅花的最佳萌发条件与正交试验最佳实验组合吻合外，其余3种山梅花的各因素最佳水平组合并没有在正交表中出现。因此，本实验依据正交试验结果直接获得4种山梅花的最佳花粉萌发条件。

对3种不同贮藏温度下花粉生活力进行单因素对比试验，结果表明:3℃低温冷藏是4种山梅花植物的最佳贮藏条件。这可能是由于低温能明显地阻止花粉的衰老。一般来说，温度越低，花粉保存效果越好，主要原因是降低了呼吸强度和酶活性［6］。对百合品种花粉贮藏特性的研究表明，冷冻贮藏有利于保持百合花粉生活力［7］。而在本试验中，冷冻条件下贮藏的4种山梅花的花粉萌发数最低，可见，不同物种间花粉贮藏条件存在显著差异。

［1］刘冬梅，盛继文，李凤容，等.山梅花属植物化学成分及生物活性研究进展［J］.国际中医中药杂志，2006，28(1):13－16.

［2］傅沛云.东北植物检索表［M］.北京:科学出版社，1995.

［3］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.

［4］王玲，祝鹏芳，毛洪玉.不同培养基及不同贮藏条件对金娃娃萱草花粉生命力的影响［J］.西北林学院学报，2009，24(3):95－97.

［5］王丽瑛，王雪莲，张洮，等.三种忍冬属(Lonicera)植物花粉贮藏及生活力的测定［J］.安徽农学通报，2009，15(7):90－91.

［6］周莉，代力民，徐杰，等.丁香花粉生命力及贮藏力的研究［J］.沈阳农业大学学报，2003，34(1):16－19.

［7］周蕴薇，刘芳，李俊涛.百合花粉生活力及贮藏特性［J］.东北林业大学学报，2007，35(5):39－40.