不同枣品种花粉的形态特征和萌发特性

胡 琼 ，王 森 ，郭红艳

（中南林业科技大学 a.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室；b.经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室；c.经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心，湖南 长沙 410004）

不同枣品种花粉的形态特征和萌发特性

胡 琼a-c，王 森a-c，郭红艳a-c

（中南林业科技大学 a.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室；b.经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室；c.经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心，湖南 长沙 410004）

为调控枣花芽分化，为丰产栽培提供理论指导，以鸡蛋枣、以色列1号枣、以色列3号枣、引-10枣、中秋酥脆枣5个枣品种为试材，采用纤维素酶法、电镜扫描、琼脂培养法对其进行花粉量、花粉形态、花粉萌发特性的研究。结果表明：（1）5个枣品种单药花粉量为311～1 115，其中以色列3号枣的花粉量最少，中秋酥脆枣的花粉量最多；（2）5个枣品种的花粉形态为长椭圆形或细长椭圆形，具3条狭长萌发沟，极端不汇合，表面为网状雕纹；（3）不同品种花粉萌发对培养基中硼酸及蔗糖浓度具有选择性，以色列1号枣、引-10枣、鸡蛋枣的最适硼酸质量浓度为10.0 mg/L，以色列3号枣、中秋酥脆枣的最适硼酸质量浓度分别为30.0、50.0 mg/L。引-10枣、鸡蛋枣的最适蔗糖质量分数分别为20%、15%，以色列3号枣、中秋酥脆枣的最适蔗糖质量分数为10%。以色列1号枣在各种培养条件下，平均萌发率为2.04%，属于雄性高度不育品种。

枣；花粉；形态 ；萌发率；花粉管

枣Zizyphus jujubaMill.原产我国，是我国第一大干果树种[1]。枣树在中国已有4 000多年的种植历史，因其味道独特鲜美，营养价值丰富，而被大众青睐，自古以来就被列为“五果”（桃、李、梅、杏、枣）之一，目前在我国其栽培面积和产量均占世界的99%。枣树开花量大，但由于花期低温、阴雨等造成枣花授粉受精不良，落花落果严重，在生产上枣树普遍存在坐果率低的现象，其自然坐果率仅有0.1%～0.5%[2-4]。进行人工辅助授粉或杂交授粉是提高坐果率的首选方法。因为人工辅助授粉或杂交授粉需要采集和贮藏花粉，花粉的质量直接影响授粉的成功率和枣树坐果率。近几年，关于枣花粉生活力、花粉萌发、花粉量和花粉育性[5-10]的研究报道较多，但关于品种间花粉形态比较及培养基组分对花粉萌发率影响的研究还不够系统。

花粉形态是花粉研究的基础，在花粉分析中，如果不了解其微观结构，如赤道轴、极轴等，只凭外观、大小等来对比，就可能得出错误的鉴定结论。在以前的花粉分析中，一般花粉常鉴定到属，有的只能鉴定到科或更高一级的分类单位，只有少数的情形鉴定到种，很难对花粉形态做出深入的了解和准确的判别。随着各种精密仪器的相继出现，越来越多的研究趋向于同一属间不同物种花粉的比较，虽然已有对枣花粉形态进行相关研究的报道，但是对其进行电镜扫描的观察、比较、鉴定的报道还较少[11-15]。因此，花粉形态的进一步研究可能提高枣花粉科研分析的质量以及扩大花粉分析方法的应用范围[16]。

花粉离体萌发的条件与花粉在柱头内萌发的条件较为接近[17]，笔者以以色列1号枣、以色列3号枣、鸡蛋枣、引-10枣及中秋酥脆枣5个枣品种作为研究对象，通过设置适宜的培养基环境，进行硼酸和蔗糖浓度优配组合的试验，探究其花粉形态和硼酸及蔗糖浓度对花粉萌发的影响，旨在为提高枣树的坐果率和杂交授粉工作提供理论依据，为调控枣花粉发芽、丰产栽培提供理论指导。

1 试验地概况

衡阳市祁东县位于湖南省南部，湘江中游，总面积为 1 871 km2。地处 111°32′～ 112°20′E，26°28′～ 27°04′N，属江南丘陵区[18]。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2014年5月16日上午，在湖南衡阳祁东新丰果业共大基地，采集树体大小相近的以色列1号枣（简称“以-1”，引种于以色列）、以色列3号枣（简称“以-3”，引种于以色列）、鸡蛋枣（引种于湖南溆浦）、引-10（引种于山西太谷中国枣种质资源圃）及中秋酥脆枣（简称“中-1”，是从湖南省祁东县本地‘糖枣’芽变中选育出来的一个品种[19-20]）5个品种的正常健康枝条，放入干净塑料桶内，浇入适量水后，于当天下午带回试验室。

2.2 试验方法

2.2.1 花粉量的统计

用镊子剥去15枚完整枣花药放入小药瓶中，25 ℃恒温箱中烘5 h，待花粉完全散开后，加入1%纤维素酶1 mL处理24 h，让花粉从花药中完全分离，再充分震荡，用移液枪移取5 μL溶液滴在载玻片上，于显微镜下观察计数，每品种重复5次。

单药花粉量(粒/花药)＝(每个载玻片上总花粉数×200)/15。

2.2.2 花粉的电镜扫描

用镊子粘取适量花粉散于导电胶上，在离子溅射仪（JFC-1600）中镀金后，在扫描式电子显微镜（JSM-6380LV）下进行扫描拍照。

2.2.3 花粉萌发试验

本试验采取双因素试验，2个因素分别为硼酸和蔗糖浓度，硼酸设置10.0、30.0、50.0、70.0 mg/L 4个质量浓度梯度，蔗糖设置2.0%、5.0%、10.0%、15.0%和20.0%5个质量分数梯度。具体方法为：用镊子剥取适量花药，放于培养皿中，放在25 ℃恒温培养箱中干燥，待自然散粉。分别配置各个浓度梯度的培养基，琼脂浓度固定为1%。用滴管吸取适量培养基于玻片上，待培养基冷却后，将花粉均匀粘上，放在25 ℃恒温箱中培养12 h，然后将载玻片取出放于Motic显微镜下观察萌发情况，每处理重复3次，每玻片观察3～5个视野。另在光学显微镜（BA410）下拍照测量花粉管长度，并进行统计。

花粉萌发率＝(花粉管长度大于花粉直径的花粉量/观察总花粉数)×100%。

3 结果与分析

3.1 不同枣品种的花粉量

对5个枣品种的花粉量进行统计，结果如表1所示。由表1可知，不同枣品种间单药花粉量存在显著差异，除了以-3与引-10，鸡蛋枣与以-1、中-1差异不显著外，其它品种间差异显著。单药平均花粉量为311～1 115，以-3的花粉量最少，中-1花粉量最多，两者单药花粉量相差804粒。中-1原产祁东，而其它品种均为异地品种，由于品种对环境的适应程度不同，新的环境条件不一定适宜其开花结果，有可能导致花粉量减少。

表 1 5个枣品种单药花粉量及花粉形态的比较†Table 1 Comparison of pollen amount per anther and morphology in five jujube cultivars

3.2 不同枣品种花粉的形态特征

对5个枣品种的花粉进行了电镜扫描，其极轴和赤道轴的测量结果见表1。由表1可知，5个品种花粉的极轴长度为24.23～27.77 μm，赤道轴长度为11.95～17.23 μm，比一般枣花粉粒大，如金丝小枣（极轴13.13 μm、赤道轴8.34 μm），交城骏枣（极轴12.88 μm、赤道轴7.54 μm）等。以-1、以-3及鸡蛋枣的形状均为长椭圆形，引-10和中-1的极轴与赤道轴之比在2.00以上，为细长椭圆形，花粉粒细长。不同品种间花粉粒大小存在差异，但整体差异不明显，极轴间无显著差异，而赤道轴大小波动较极轴大。其中，以-1和以-3的赤道轴与引-10，中-1差异显著。此外，鸡蛋枣、引-10的极轴和赤道轴长度波动较大，花粉粒大小参差不齐，可能是发育不良所致。

扫描电镜下5个枣品种花粉的形态如图1～5所示。由图1～5可知，正常的枣花粉粒具有3条狭长萌发沟[13]，极端不汇合，按NPC系统[21]分类属于三孔沟类型。5个枣品种萌发沟相似，带状，较平直，以-1萌发沟中央部扩大。在电镜下，以-1、以-3和引-10部分花粉萌发沟中具瘤状突起。5个品种的极面观形状均为钝三角形，辐射对称；5个品种花粉粒赤道面内陷，尤其以以-3最为明显，以-1、以-3和鸡蛋枣的赤道面观为宽椭圆形，引-10和中-1为长椭圆形。从花粉外壁表面的纹饰特征来看，5个枣品种花粉均有明显网状雕纹，其中沟纹最深的为鸡蛋枣，其次是引-10，再是以-1和中-1，沟纹最浅的是以-3，沟纹层次较模糊。

图 1 扫描电镜下以-1花粉形态特征Fig. 1 Morphological characteristics of pollens in Israel No.1 under scanning electron microscope

图 2 扫描电镜下以-3花粉形态特征Fig. 2 Morphological characteristics of pollens in Israel No.3 under scanning electron microscope

图 3 扫描电镜下鸡蛋枣花粉形态特征Fig. 3 Morphological characteristics of pollens in Egg jujube under scanning electron microscope

图 4 扫描电镜下引-10花粉形态特征Fig. 4 Morphological characteristics of pollens in Yin No.10 under scanning electron microscope

图 5 扫描电镜下中-1花粉形态特征Fig. 5 Morphological characteristics of pollens in Mid-Autumn crisp jujube under scanning electron microscope

3.3 不同枣品种花粉的萌发率和萌发管长度

3.3.1 花粉萌发率

不同硼酸和蔗糖浓度下，5个枣品种花粉萌发率的变化如图6所示。从图6可以看出，以-1花粉萌发率极低，最高萌发率仅6.66%，最低萌发率为0%，5条折线没有一定的趋势性，但整体来说，以-1花粉在硼酸质量浓度为10.0 mg/L时，萌发率最高。以-3萌发率随着蔗糖质量分数的变化呈现出先上升后下降的趋势，在蔗糖质量分数为10.0%时达到最高值。30.0 mg/L的硼酸最适合以-3花粉萌发，然后依次是10.0、50.0 mg/L。当硼酸质量浓度为70.0 mg/L时，以-3花粉萌发率最低。鸡蛋枣花粉整体萌发率较低，随着蔗糖质量分数的增大，萌发率有缓慢上升的趋势，在蔗糖质量分数为15.0%，萌发率最高。低质量浓度的硼酸更适合鸡蛋枣花粉的萌发，在硼酸质量浓度为10.0 mg/L时，花粉萌发率最高。高质量分数的蔗糖和低质量浓度的硼酸有利于引-10花粉的萌发。在蔗糖质量分数低时，引-10花粉萌发率极低，随着蔗糖质量分数增大，萌发率逐渐上升，最高萌发率为13.19%。中-1萌发情况最好，最高萌发率达79.67%。随着硼酸和蔗糖浓度的变化，中-1的萌发率整体较平稳，波动起伏小。

图 6 不同硼酸和蔗糖浓度下5个枣品种花粉萌发率的变化Fig. 6 Changes of pollen germination rates of fi ve jujube cultivars under different concentrations of H3BO4 and sucrose

3.3.2 花粉萌发管长度

不同硼酸和蔗糖浓度下，5个枣品种花粉管长度的变化如图7所示。从图7可以看出，以-1花粉萌发管长度波动较大，最长花粉管达1 438.5 μm，最短花粉管仅246.1 μm，相差1 192.4 μm。低质量浓度的硼酸和高质量分数的蔗糖有利于以-3花粉管生长。在硼酸质量浓度为10.0、30.0 mg/L时，随着蔗糖质量分数的增加，以-3花粉萌发管长度逐渐增加，最大值为1 371.4 μm。在硼酸质量浓度为50.0、70.0 mg/L时，随着蔗糖质量分数的增加，其萌发管长度呈现先增后减的趋势。鸡蛋枣花粉萌发管长度整体波动较小，长度一般在700～1 000 μm之间。10.0 mg/L的硼酸更适合鸡蛋枣花粉管生长，随着硼酸质量浓度的增加，花粉萌发管长度变短。在蔗糖质量分数为15.0%时，花粉管长度最大。引-10花粉萌发管长度变化趋势与其花粉萌发率变化趋势相近，低质量浓度的硼酸和高质量分数的蔗糖有利于引-10花粉管生长。当蔗糖质量分数为2.0%时，花粉萌发管长度约为400 μm；当蔗糖质量分数为20.0%时，花粉萌发管长度在800～1000 μm之间。中-1花粉管萌发长度较长，在蔗糖质量分数为2.0%～5.0%时，随着硼酸质量浓度的变化，花粉萌发管长度变化较小。随着蔗糖质量分数的增加，花粉萌发管长度变化增大。

图 7 不同硼酸和蔗糖浓度下5个枣品种花粉萌发管长度的变化Fig. 7 Changes of pollen tube lengths of fi ve jujube cultivars under different concentrations of H3BO4 and sucrose

综合比较图6和图7可以看出，一定浓度的硼酸和蔗糖能够促进枣花粉的萌发和花粉管的伸长。以-1、鸡蛋枣和引-10适合在低质量浓度的硼酸中萌发，以-3和中-1的最适硼酸质量浓度分别为30.0、50.0 mg/L。蔗糖为花粉的萌发和花粉管的伸长提供营养，以-3和中-1花粉萌发的最适蔗糖质量分数是10%，鸡蛋枣花粉萌发的最适蔗糖质量分数是15%，引-10对蔗糖质量分数要求最高，达到20%。此外，5个枣品种间花粉萌发率存在较大差异，在相同的硼酸和蔗糖浓度下，萌发率差异明显。以-1萌发率整体极低，最高值为6.66%，其次为引-10和鸡蛋枣，最高萌发率分别为13.19%、16.47%，以-3的最高萌发率是34.96%，中-1花粉萌发情况较好，最高萌发率达79.69%。

3.3.3 花粉萌发率和萌发管长度的方差分析

对不同硼酸和蔗糖浓度下5个枣品种花粉萌发率和萌发管长度进行方差分析（见表2～5）。由表2～5可知，硼酸和蔗糖对不同枣品种花粉萌发的影响相差较大，硼酸对花粉萌发率影响明显大于蔗糖，但对花粉萌发管长度影响减小。对花粉萌发率而言，硼酸对以-3及引-10影响极显著，对以-1和鸡蛋枣影响显著，蔗糖对以-3影响极显著，对引-10影响显著。对花粉萌发管长度而言，硼酸只对以-3有极显著影响，对其它品种均无显著影响。蔗糖对以-3，引-10有极显著影响，对鸡蛋枣有显著影响。而硼酸及蔗糖对中-1花粉萌发率及花粉萌发管长度均无显著影响。

表 2 不同硼酸质量浓度下5个枣品种花粉萌发率的方差分析Table 2 Variance analysis of pollen germination rates of five jujube cultivars under different mass concentration of H3BO4

表 3 不同蔗糖质量分数下5个枣品种花粉萌发率的方差分析Table 3 Variance analysis of pollen germination rates of five jujube cultivars under different mass fraction of sucrose

表 4 不同硼酸质量浓度下5个枣品种花粉萌发管长度的方差分析Table 4 Variance analysis of pollen tube lengths of five jujube cultivars under different mass concentration of H3BO4

表 5 不同蔗糖质量分数下5个枣品种花粉萌发管长度的方差分析Table 5 Variance analysis of pollen tube length of five jujube cultivars under different mass fraction of sucrose

4 结论与讨论

4.1 结 论

（1）5个枣品种在花粉量上存在差异。中秋酥脆枣的花粉量最高，单药花粉量达1 115粒，与以色列1号枣、以色列3号枣及引-10差异显著，明显高于4个引进品种。

（2）5个枣品种在花粉形态特征上存在差异。以-1和以-3虽然同为以色列引种品种，但是两者花粉特征相差极大，以-1花粉外壁有较复杂的纹饰，具明显网眼，以-3花粉外壁光滑简单，纹饰模糊。鸡蛋枣、引-10和中-1纹饰均较清晰，在花粉形态上差异不明显。综合比较5个枣品种花粉大小、形状、外壁纹饰等特征，以色列1号枣属于网眼不规则网状，以色列3号枣属于条网脑纹状，鸡蛋枣属于复合网状，引-10属于编织网状，中秋酥脆枣属小沟小穴状。通过比较分析得出：以色列3号枣较以色列1号枣原始，鸡蛋枣，引-10及中秋酥脆枣三者亲缘关系较近。

（3）5个枣品种在花粉萌发率和花粉萌发管长度上存在差异。一定浓度的硼酸和蔗糖能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，不同品种适合的硼酸及蔗糖浓度不同。以色列1号枣的最适硼酸和蔗糖组合是10 mg/L硼酸＋2%蔗糖，以色列3号枣的最适硼酸和蔗糖浓度组合是30 mg/L硼酸＋10%蔗糖，鸡蛋枣最适硼酸和蔗糖组合是10 mg/L硼酸＋15%蔗糖，引-10在10 mg/L硼酸＋20%蔗糖中萌发最好，中秋酥脆枣的最适硼酸和蔗糖组合是50 mg/L硼酸＋10%蔗糖。

（4）以色列1号枣的平均萌发率只有2.04%，属于雄性高度不育品种。

4.2 讨 论

对5个枣品种花粉特征进行了初步探究，但其具体亲缘关系还有待进一步研究。5个枣品种的萌发率整体较低，可能与其是第1批花有关。通过电镜扫描观察，以-1有少数花粉形态异常，且存在萌发沟在极端汇合的现象，可能与其花粉萌发有关，异常花粉可能不能正常萌发。

枣花粉离体培养萌发率因物种不同有显著差异，中秋酥脆枣的最高萌发率达79.69%，而以色列1号基本不萌发，这些结果进一步证实了枣花粉生活力间存在显著差异，这可能取决于枣物种自身的遗传特性[22]。

本研究中采用琼脂离体培养法研究花粉萌发情况，但其发芽条件与实际不完全相符，可能导致所得的结果与实际有一定的差异。中秋酥脆枣的最适硼酸质量浓度为50 mg/L，与陈文涛[23]等人的研究结果（最适硼酸浓度为15 mg/L）存在较大差异，这或许与花期、试验条件、偶然误差等有关。另外，硼酸与蔗糖的相互作用试验可能与单因素试验结果存在差异，具体原因有待研究。在本研究中，引-10在蔗糖质量分数为20%的培养基中萌发最好，但是引-10离体培养的最适蔗糖质量分数尚不清楚，有待进一步探究。

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Morphological and germination characteristics of pollens in different jujube cultivars

HU Qionga-c, WANG Sena-c, GUO Hong-yana-c

(a. The Key Lab of Non-wood Forest Products of State Forestry Administration; b. The Key Lab of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees of Education Ministry; c. 2011 Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Forest Trees of Hunan Province, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to regulate fl ower bud differentiation in jujube and to provide a theoretical guidance for high-yield cultivation,taking fi ve jujube cultivars as experimental materials, including Egg jujube, Israel No.1, Israel No.3, Yin-10, and Mid-Autumn crisp jujube, pollen amount, pollen morphology, pollen germination characteristics were researched by using the methods of cellulose enzymatic, electron microscope scanning, and agar culture. The results showed that: (1) Pollen amount per anther in the fi ve jujube cultivars were between 311 and 1115, pollen amount in Israel No.3 was the least, and that in Mid-Autumn crisp jujube was the most; (2) Pollen morphology in fi ve jujube cultivars was long or slender oblong, had three long and narrow germination ditches without meeting in the pole tips, and had net-sculptures; (3) Pollen germination of different jujube cultivars had selectivity of H3BO4and sucrose concentrations in media, the optimal mass concentrations of H3BO4for Israeli No.1, Yin-10 and egg jujube were 10.0 mg/L, and those for Israel No.3 and Mid-Autumn crisp jujube were 30.0 and 50.0 mg/L, respectively. The optimal sucrose mass fraction concentrations for Yin-10 and Egg jujube were 20% and 15%,respectively, and those for Israel No.3 and Mid-Autumn crisp jujube were 10%. The average germination rate of Israel No.1 was 2.04% under all of the culture conditions, which belonged to the cultivar of male infertility.

jujube; pollen; morphology; germination rate; pollen tube

S665.1

A

1003—8981(2015)02—0073—09

2014-12-20

国家948项目“以色列鲜食枣品种及培育新技术引进”（2012-4-61）；国家林业局标准项目“南方鲜食枣栽培技术规程”（2012-LY-197）。

胡 琼,硕士研究生。

王 森，教授，博士。E-mail：csuftwangsen@163.com

胡 琼，王 森，郭红艳.不同枣品种花粉特征和萌发特性[J].经济林研究,2015,33(2):73－81.

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.02.013

http: //qks.csuft.edu.cn

[本文编校：闻 丽]