不同营养元素及配比对锥栗花粉萌发率的影响

2013-11-06袁德义范晓明杨斐翔陈文涛

江西农业大学学报 2013年4期

唐静，袁德义，范晓明，杨斐翔，陈文涛

(中南林业科技大学经济林培育与保护教育部重点实验室，湖南长沙 410004)

我国锥栗(Castanea henryi Rehd.et Wils.)资源丰富［1］，其果实富含淀粉、糖、脂肪、蛋白质、氨基酸，以及抗坏血酸、胡萝卜素，口感较板栗更佳，深受大众喜爱［2－3］。锥栗产业普遍存在的坐果率低，空苞率高从而导致低产已成为限制其发展的瓶颈，因此如何提高锥栗产量已成为当务之急。研究表明，授粉受精不良是导致锥栗空苞的重要原因之一。目前，生产上花期通过使用调节物质提高花粉活力促进授粉受精在板栗［4－5］、柿［6］、阿月浑子［7－8］、油茶［9］、香榧［10］等植物上取得了明显的效果，而关于调节物质对锥栗花粉萌发率影响的研究鲜有报道，且研究不够系统［11］。本实验研究了7种矿质营养元素及不同配比对锥栗花粉萌发率的影响，旨在为人工辅助授粉，提高坐果率及优质高产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

材料选自于郴州市汝城县南方锥栗林基地，树体均为8年生嫁接苗，参照郑诚乐等［11］的方法，于盛花期收集铁榛花药，置于100 W灯泡下烘烤，使温度控制在30～35℃，待散粉后贮于广口瓶内。

1.2 实验设计与方法

运用琼脂培养基萌发法，以基本培养基(10%蔗糖+1%的琼脂)为对照，在此基础上分别添加不同浓度的营养元素，观察各单因素对花粉萌发率的影响，NaH2PO4、K2SO4、CO(NH2)2的质量浓度设置都为0.01，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00 g/L，而 H3BO3、MgSO4、CaCl2、ZnSO4的质量浓度都分别为 0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.40 g/L。根据单因素实验结果确定促进花粉萌发的元素，然后采用正交试验设计L9(33)(表1)研究3种元素配比的作用效果。

将花粉散播于不同处理的培养基上，置于30℃恒温培养箱内培养30 h后用Olympus显微镜观察，每个处理重复3次，每个重复观察5个视野，每个视野花粉粒数不小于40粒，花粉萌发标准以花粉管超过花粉粒直径为准，花粉萌发率=(花粉萌发数/花粉总数)×100%［13］。

1.3 数据处理

采用SPSS 17.0软件对数据进行处理。

表1 正交设计L9(33)Tab.1 Orthogonal test of L9(33)

2 结果与分析

2.1 大量元素对锥栗花粉萌发率的影响

3种大量元素对锥栗花粉萌发的促进作用效果不同(图1)。K2SO4在设置浓度内均能提高花粉萌发，而NaH2PO4和CO(NH2)2则在适宜的浓度下促进花粉萌发。K2SO4的促进作用最为明显，当K2SO4浓度在0.00～0.01 g/L时，花粉萌发率升高;当浓度为0.10 g/L时，萌发率达到最高为53.58%，比 CK 高40.04%;当K2SO4浓度为0.10～1.00 g/L时，锥栗花粉萌发率逐渐降低，但仍表现为促进作用。NaH2PO4对锥栗花粉的作用效果基本与K2SO4相似，浓度在0～0.10 g/L时，锥栗花粉萌发率逐渐升高，并在0.10 g/L达到最大值26.17%，而当NaH2PO4浓度在0.10～1.00 g/L1时，锥栗花粉萌发率逐渐降低，且在1.00 g/L表现为抑制作用。低浓度的CO(NH2)2对锥栗花粉的作用效果为抑制作用，而当其浓度从0.5 g/L增加至1.00 g/L，萌发率显著增加大最大值(33.75%)，比 CK 高20.27%。

图1 大量元素对锥栗花粉萌发率的影响Fig.1 Effects of macro elements in different concentrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.2 中量元素对锥栗花粉萌发率的影响

由图2可知，Ca、Mg对锥花粉萌发的作用效果不同。适宜浓度的CaCl2能促进锥栗花粉萌发，当CaCl2浓度在0～0.05 g/L时，锥栗花粉萌发率整体呈现上升趋势，并在0.05 g/L达到最大(36.59%)，比CK高23.11%;随着CaCl2浓度的继续增大，锥栗花粉萌发率显著下降，且当CaCl2浓度增加至0.20 g/L时，锥栗花粉几乎不萌发，这表明高浓度的Ca抑制花粉萌发。MgSO4对锥栗花粉萌发表现为抑制作用，并且抑制作用随浓度的升高而增强。

图2 中量元素对锥栗花粉萌发率的影响Fig.2 Effects of medium elements in different concengtrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.3 微量元素对锥栗花粉萌发率的影响

微量元素对锥栗花粉萌发的作用效果不同(图3)。培养基中添加适宜浓度(0－0.05 g/L)的H3BO3对锥栗花粉萌发具有显著的促进作用，当浓度为0.05 g/L时，萌发率最高(41.67%)，为CK的3.1倍;当H3BO3浓度高于0.05 g/L时，花粉萌发率呈下降趋势;当H3BO3浓度达到0.40 g/L时则呈现为抑制作用。ZnSO4对锥栗花粉萌发的影响整体呈现出抑制的趋势，且抑制作用随浓度增大而增强，仅当浓度为0.01 g/L时，萌发率高于CK，方差分析表明，此浓度下萌发率与CK差异不显著(P=0.789＞0.05);当ZnSO4浓度增至0.40 g/L时，所有花粉均不能萌发。

图3 微量元素对铁榛花粉萌发率的影响Fig.3 Effects of trace elements in different concentrations on pollen germination percentage in Castanea henryi

2.4 不同营养元素配比对锥栗花粉萌发率的影响

根据单因素处理，选取对铁榛花粉促进作用较为明显的元素K(K2SO4)、Ca(CaCl2)、B(H3BO3)进行正交配比试验(如表2)。

由表2可知，9个处理下的花粉萌发率均显著高于CK，其中以2号处理最高，为68.42%，比CK提高了54.94%。方差分析表明，3种元素能显著提高花粉萌发率，K2SO4浓度为0.10 g/L时，花粉萌发率均值最大，为57.11%，但与0.05 g/L 和0.20 g/L 下的萌发率差异都不显著(P=0.079＞0.05);CaCl2的浓度在0.05 g/L花粉萌发率均值最大(56.36%)，且与0.02 g/L和0.10 g/L下的萌发率不存在显著差异(P=0.092＞0.05);H3BO3为0.05 g/L 时，花粉萌发率均值最大为61.85%，与0.02 g/L 下的萌发率不存在显著差异，但与0.10 g/L 下的萌发率差异显著(P=0.013 ＜0.05)。由此分析，K2SO4、CaCl2、H3BO3的最适浓度分别为0.05 ～0.20 g/L、0.02 ～0.10 g/L、0.02 ～0.05 g/L。

表2 不同营养元素配比对锥栗花粉萌发率的影响Tab.2 The effects of nutrient element proportion on pollen germination percentage of Castanea henryi

3 结论与讨论

花期喷施各类调节物质，促进花粉萌发，花粉管生长，加速受精是引导果树、农作物丰产的一项重要措施。有关营养元素对果树花粉萌发和花粉管生长的影响曾有过一些报道，陈在新等［5］在研究板栗花粉生活力的试验中发现2.0 g/L的H3BO3浓度最有利于花粉粒的萌发;龚榜初等［6］对柿花粉活力研究中认为0.005～0.05 g/L的硼砂促进花粉萌发;张艳青等［7］研究阿月浑子花粉萌发特性时发现0.1 g/L的H3BO3能促进花粉管生长;袁德义等［9］在油茶花粉萌发试验中发现0.10 g/L的H3BO3、0.05 g/L的MgCl2都能显著促进花粉萌发，KCl、CaCl2和ZnSO4抑制花粉萌发;而本研究中K2SO4、CaCl2、H3BO3在浓度分别为0.05 ～0.20 g/L、0.02 ～0.10 g/L、0.02 ～0.05 g/L 有较为明显的促进作用，但 MgSO4和 ZnSO4都抑制花粉萌发。综上所述，同一营养元素对不同树种花粉萌发的作用效果或是促进不同树种花粉萌发的最适浓度范围不同，因此，在生产应用中，切不可盲目借鉴其他植物已有的经验，本试验筛选的促进锥栗花粉萌发的元素及其浓度能为生产提供参考。目前，除Ca和B 2种营养元素在花粉萌发及花粉管生长中的作用机制比较清楚外［12－15］，其他元素的作用机理还有待进一步研究。

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