H3BO3及植物生长调节剂对锥栗花粉萌发率的影响

2014-01-19杨斐翔袁德义范晓明陈文涛

经济林研究 2014年1期

杨斐翔，袁德义，范晓明，唐静，陈文涛，高伟

(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)

锥栗Castanea henryiRehd.et Wils.属壳斗科Fagaceae栗属Castanea植物，是我国南方重要的木本粮食树种之一[1]。锥栗坚果呈圆锥形，红褐色，鲜亮、美观[2]，其口感香，甜而不腻，营养丰富[3]，除鲜食外，还可加工成各种产品，如罐头、栗干、糕点等，深受大众喜爱。栗属植物未见孤雌生殖现象，授粉受精不良是导致锥栗空苞、低产的重要原因之一[4]。前人通过促进花粉萌发，提高授粉受精效率，来提高核桃[5]、枣[6]、板栗[7]、油茶[8]等果树的产量。而关于如何有效提高锥栗花粉萌发率的文献较为少见[9-10]，因白露仔树体旺盛、栽培面积广，本文中以其花粉为试材，探讨了H3BO3及不同植物生长调节剂对锥栗花粉萌发率的影响，旨在为锥栗的丰产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料采自郴州市汝城县中南林业科技大学南方锥栗试验基地(25°33′43″N，113°45′08″E)。树体均为8年生嫁接树。于白露仔盛花期采集当天开放的成熟花药，置于100 W电灯泡下烘烤(温度控制在30～35℃)，待散粉后贮存于称量瓶内，以备试验。

1.2 药剂和仪器

药剂：H3BO3及2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)、GA3(赤霉素)、IBA(吲哚丁酸)、NAA(萘乙酸)4种植物生长调节剂，琼脂，蔗糖。仪器：Olympus BX51生物显微镜。

1.3 试验方法

花粉萌发试验的基本培养基为10％蔗糖＋1％琼脂，在此培养基上分别添加不同浓度的H3BO3及4种植物生长调节剂，观察其对锥栗花粉萌发率的影响，各单因素浓度设置如下：H3BO3为0.0、10.0、50.0、100.0、200.0、400.0mg·L-1，2,4-D 为 0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、10.0、20.0、30.0mg·L-1，GA3为 0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0mg·L-1，IBA 为 0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、10.0、20.0、30.0mg·L-1，NAA 为 0.0、1.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0mg·L-1。根据单因素处理结果，选取H3BO3、2,4-D、GA3、IBA进行正交试验，如表1所示。

表1 正交设计L9(34)Table 1 L9(34)orthogonal design

参照廖婷等[8]的方法，将培养基盛于多孔凹玻片上，待培养基凝固后，用毛发醮花粉播种，每播完1个处理，用75％酒精处理毛发，然后用滤纸擦干毛发，再行播种，于30℃恒温箱中培养30h[9]，每处理3次重复，每重复选取5个视野进行观察，每个视野花粉粒数均大于40粒。最后统计花粉萌发率，以花粉管超过花粉粒直径为萌发标准，花粉萌发率＝(花粉萌发数/花粉总数)×100％。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度的H3BO3对锥栗花粉萌发的影响

不同质量浓度的H3BO3对锥栗花粉的萌发有不同程度的影响，如图1所示。方差分析结果见表2。

图1 不同质量浓度H3BO3处理条件下白露仔花粉的萌发率Fig.1 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of H3BO3

表2 不同质量浓度H3BO3处理条件下白露仔花粉萌发率的方差分析Table 2 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of H3BO3

当H3BO3质量浓度在0.0～400.0mg·L-1范围内时，均可进锥栗花粉萌发。H3BO3质量浓度由0mg·L-1上升至10.0mg·L-1时，花粉萌发率仅增加了3.20％，花粉萌发率差异不显著(P＞0.05)；当质量浓度由10.0mg·L-1上升至50.0mg·L-1时，花粉萌发率由到21.58％迅速增至38.18％；随着H3BO3质量浓度继续增加，花粉萌发率在100.0mg·L-1时达到最大值41.75％，比对照的18.28％增高了23.47个百分点，与对照组的差异达到了显著水平(P＜0.05)，而与质量浓度50.0mg·L-1时的萌发情况差异不显著(P＞0.05)；当质量浓度超过100.0mg·L-1时，花粉萌发率开始下降，但H3BO3质量浓度在200.0mg·L-1时所得萌发率与100.0mg·L-1时的萌发率不存在显著差异(P＞0.05)；当质量浓度进一步增至400.0mg·L-1时，花粉萌发率降至27.76％，但仍表现为促进作用，与100.0mg·L-1时的萌发率差异显著(P＜0.05)。因此，H3BO3的最适质量浓度为50.0～200.0mg·L-1。

2.2 不同质量浓度的2,4-D对锥栗花粉萌发的影响

不同质量浓度的2,4-D对锥栗花粉萌发的作用效果如图2所示，方差分析结果见表3。

图2 不同质量浓度2,4-D处理条件下白露仔花粉的萌发率Fig.2 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of 2,4-D

表3 不同质量浓度2,4-D处理条件下白露仔花粉萌发率的方差分析Table 3 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of 2,4-D

2,4-D质量浓度在0.0～0.5mg·L-1范围内，花粉萌发率有较大提高，由18.28％增至27.62％(P＜0.05)；当质量浓度增至1.0mg·L-1时，花粉萌发率迅速达到最大值40.66％，比对照(18.28％)高出22.38个百分点，并且与质量浓度0.5mg·L-1下的萌发情况差异显著(P＜0.05)。随着质量浓度的继续增加，花粉萌发率开始下降，当质量浓度增至2.0mg·L-1时，花粉萌发率为38.60％，与最大值相比，仅降低了2.06％，差异不显著(P＞0.05)；当2,4-D质量浓度增至4.0mg·L-1时，萌发率迅速降至25.72％，但仍表现为促进作用，与1.0mg·L-1质量浓度下的萌发率达显著水平(P＜0.05)；当质量浓度继续增至10.0mg·L-1时，花粉萌发率降至对照组水平，仅为18.95％，随着质量浓度的进一步增加，2,4-D开始抑制花粉萌发。通过以上分析，说明低质量浓度的2,4-D促进锥栗花粉萌发，最适质量浓度为1.0～2.0mg·L-1，质量浓度过高对锥栗花粉萌发不利。

2.3 不同质量浓度的GA3对锥栗花粉萌发的影响

GA3在该试验质量浓度设置范围内，均能促进锥栗花粉萌发(见图3)，方差分析结果见表4。

表4 不同质量浓度GA3处理条件下白露仔花粉萌发率的方差分析Table 4 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of GA3

当GA3质量浓度由0.0mg·L-1增至5.0mg·L-1时，花粉萌发率显著上升(P＜0.05)；当质量浓度在5.0～10.0mg·L-1范围内，萌发率仅增加了1.07％，上升速度缓慢(P＞0.05)；当GA3质量浓度由10.0mg·L-1增至40.0mg·L-1时，花粉萌发率从23.52％升至31.39％，增加了7.87个百分点，上升速度加快；随着GA3的质量浓度继续增至 60.0mg·L-1时花粉萌发率达到最大值38.73％，是对照值(18.28％)的2倍，并且与40.0mg·L-1质量浓度下的萌发情况存在显著差异(P＜0.005)；当质量浓度进一步增加时，萌发率开始下降，并在80.0mg·L-1时降至29.63％，但仍表现为促进作用，与质量浓度60.0mg·L-1时的萌发率差异显著(P＜0.005)。由此分析，GA3的最适质量浓度为 60.0mg·L-1。

2.4 不同质量浓度的IBA对锥栗花粉萌发的影响

不同质量浓度的IBA对锥栗花粉萌发的促进程度不同(见图4)，方差分析结果见表5。

图4 不同质量浓度IBA处理条件下白露仔花粉的萌发率Fig.4 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of IBA

表5 IBA处理条件下白露仔花粉萌发率的方差分析Table 5 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of IBA

当IBA质量浓度由0.0mg·L-1增至0.5mg·L-1时，花粉萌发率由18.28％增加到23.64％；随着质量浓度继续增加，花粉萌发率上升速度加快，并在质量浓度2.0mg·L-1下达到最大值43.15％，是对照(18.28％)的2.36倍，并且与质量浓度1.0mg·L-1下的花粉萌发率(35.71％)差异显著(P＜0.05)；当质量浓度超过2.0mg·L-1时，花粉萌发率开始下降，浓度增至4.0mg·L-1，花粉萌发率为38.29％，与质量浓度2.0mg·L-1下的萌发情况差异显著(P＜0.05)；随着IBA质量浓度的进一步增加，花粉萌发率迅速下降，但仍表现为促进作用，并在质量浓度30.0mg·L-1时与空白持平(P＞0.05)。由此可知，低质量浓度的IBA对锥栗花粉促进作用较为明显，IBA的最适质量浓度为2.0mg·L-1。

2.5 不同质量浓度的NAA对锥栗花粉萌发的影响

不同质量浓度NAA处理下的锥栗花粉萌发率变化相对平缓(见图5)，方差分析结果见表6。

图5 不同质量浓度NAA处理条件下白露仔花粉的萌发率Fig.5 Pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of NAA

表6 NAA处理条件下白露仔花粉萌发率的方差分析Table 6 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’under different mass concentrations of NAA

NAA在0.0～1.0mg·L-1质量浓度范围内，锥栗花粉萌发率提升不显著(P＞0.05)；当NAA质量浓度为5.0mg·L-1时，花粉萌发率为23.42％，与1.0mg·L-1质量浓度下的萌发率有显著差异(P＜0.05)；在5.0～10.0mg·L-1质量浓度范围内，花粉萌发率由23.42％提升至28.61％，提升效果显著(P＜0.05)。当NAA质量浓度为30mg·L-1时花粉萌发率达到最大值33.61％，比对照值(18.28％)超出15.33个百分点，并且与20.0mg·L-1质量浓度时所得萌发率的差异达到了显著水平(P＜0.05)，但与40.0mg·L-1质量浓度下的萌发率差异不显著(P＞0.05)。所以，NAA的最适质量浓度为30.0～40.0mg·L-1。

2.6 H3BO3及植物生长调节剂配比对锥栗花粉萌发的影响

根据单因素处理结果，选取H3BO3，2,4-D，GA3和IBA进行正交试验，研究其配比效果，试验结果如表7所示，方差分析结果见表8。

表7 H3BO3及植物生长调节剂配比对锥栗花粉萌发率的影响Table 7 Effects of different proportions of H3BO3 and plant growth regulators on pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’

表8 正交试验下锥栗花粉萌发率的的方差分析Table 8 Variation analysis of pollen germination rate in Castanea henryi ‘Bailuzi’in the orthogonal test

从表2中可知，各个组合相对于CK组，锥栗花粉萌发率均有明显的提高。以6号处理的表现最佳，萌发率为62.34％，超出对照44.06个百分点，其次为3、4号处理，萌发率分别达到了57.74％、58.74％。方差分析结果显示，H3BO3在其质量浓度为100.0mg·L-1时的平均萌发率最大，达45.56％，且分别与质量浓度为50.0mg·L-1和200.0mg·L-1时的萌发率差异均不显著(P＝0.526＞ 0.05，P＝0.476＞ 0.05)；2,4-D在2.0mg·L-1时的萌发率达最大值47.99％，且与质量浓度为1.0mg·L-1时的萌发率差异不显著(P＝0.360＞0.05)，但与质量浓度为0.5mg·L-1时的萌发率差异显著(P＝0.047＜0.05)；GA3在70.0mg·L-1时的平均萌发率最大，为46.69％，且分别与50.0、60.0mg·L-1时的萌发率差异均不显著(P＝0.096＞0.05，P＝0.476＞0.665)；IBA在2.0mg·L-1时的平均萌发率最大，为46.35％，且分别与1.0、4.0mg·L-1时的萌发率差异均不显著(P＝0.163＞0.05，P＝0.659＞0.665)。由此可知，在该正交试验中H3BO3、2,4-D、GA3和IBA的最适质量浓度分别为：50.0～200.0、1.0～2.0、50.0～70.0、1.0～4.0mg·L-1。

3 结论与讨论

植物生长调节剂是与植物内源激素具有相同作用的一种人工合成激素，对调节植物的生长发育过程有极其重要的作用。试验结果表明，H3BO3及植物生长调节剂对锥栗花粉萌发有着不同程度的影响，同一物质不同质量浓度时，对锥栗花粉萌发的作用效果也不尽相同。有研究表明，低质量浓度的NAA、和2,4-D对桃[11]、油茶[12-13]、猕猴桃[14]、梨[15]和榆叶梅[16]等的花粉萌发和花粉管生长有促进作用，但使用质量浓度过高时表现出抑制效应。

经试验发现，H3BO3、2,4-D、GA3、IBA、NAA促进花粉萌发的最佳质量浓度分别为50.0～200.0，1.0～2.0，60.0，2.0，30.0～40.0mg·L-1。最佳配比为：100.0mg·L-1H3BO3＋2.0mg·L-12,4-D ＋ 70.0mg·L-1GA3＋ 2.0mg·L-1IBA，其萌发率达到62.34％，比对照提高了44.06个百分点。

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