紫薇品种与狭瓣紫薇的花粉活力及柱头可授性研究

郑绍宇， 汪国敢， 胡燕楠， 顾翠花

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江临安 311300)



紫薇品种与狭瓣紫薇的花粉活力及柱头可授性研究

郑绍宇， 汪国敢， 胡燕楠， 顾翠花*

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江临安 311300)

摘要[目的]研究紫薇品种与狭瓣紫薇的花粉活力及柱头可授性。[方法]观察紫薇品种和狭瓣紫薇的花粉萌发率，并用联苯胺-过氧化氢法测定了柱头可授性。[结果]紫薇品种和狭瓣紫薇的花粉在加有120 g/L蔗糖或100 g/L PEG的培养基中培养24 h左右萌发率最高，随后萌发率开始下降。将花粉保存在低温下，可以延长花粉的寿命。开花后8～10 h狭瓣紫薇的柱头可授性明显上升，用0.3 mg/L NAA或0.3 mg/L 6-BA对柱头进行处理可以提高柱头可授性。[结论]该研究为提高紫薇属远缘杂交效率和选育优质芳香紫薇新品种提供了理论依据和技术支持。

关键词紫薇；狭瓣紫薇；花粉活力；柱头可授性

紫薇(Lagerstroemia indicaL.)原产于我国，是我国夏季主要的木本观赏花卉。紫薇树姿优美，花期长，花色品种多，开花繁密，被广泛应用于园林绿化中。根据《中国植物志》记载，紫薇属内多数种均无香味，目前已报道的紫薇品种约260个，均为无芳香品种，仅狭瓣紫薇(L.stenopetalaChun)具芳香。狭瓣紫薇为我国特有品种，主产于广东、广西，常生于低山中部以及石灰岩石山上，其叶片披针状卵形，基部多为阔楔形，边缘微波状；花为顶生圆锥花序、白色、具有芳香，是园林绿化的优良树种[1]。

花粉是开展杂交育种的基本材料，要在保证花粉具有活力时到达柱头，才能使其受精[2]。因此，花粉活力检测是杂交育种的重要步骤之一。目前，对紫薇的相关研究主要集中在品种分类、育种和种质资源调查等方面，而对紫薇的花粉柱头可授性和花粉萌发率等方面研究相对较少。笔者通过对紫薇花粉活力和柱头可授性进行研究，以获得最佳培养方式、保存方法，为提高紫薇属远缘杂交效率和选育优质芳香紫薇新品种提供理论依据和技术支持[3]。

1材料与方法

1.1材料试验材料为狭瓣紫薇，紫薇品种粉晶(L.indica‘FenJing’)、小花银薇(L.indica‘XiaoHuaYinWei’)、紫锦(L.indica‘ZiJin’)、红爪堇薇(L.indica‘HongZhaoJinWei’)，共同栽培于南京中山植物园苗圃地，植株生长良好，正常开花结实。

1.2方法

1.2.1花粉收集。2015年于紫薇开花期每日4:00～7:00，收集刚刚展开花苞的紫薇品种及狭瓣紫薇的花药，将花药放于硫酸纸上，于太阳光下照射，待其花粉自然散发后，收集于试管内，将试管做好标记，放置于变色硅胶器中干燥2h，分别保存于常温，25、-5、-22 ℃恒温箱内。

1.2.2花粉活力测定。采用离体培养基法测定花粉活力，分别将不同保存方式的花粉均匀撒布在不同浓度的硼酸、蔗糖、聚乙二醇(PEG)培养基上，硼酸浓度设为10、20、30mg/L，蔗糖浓度设为60、120、180g/L，PEG浓度设为50、100、150g/L，置于25 ℃恒温箱中，分别培养2、6、12、24、30h后，在荧光显微镜下观察花粉的萌发情况，观察时取5个(不重叠)视野，每个视野花粉总数大于50个，平均值作为萌发率[4]。

1.2.3柱头可授性检测。用不同浓度不同激素处理刚刚松蕾且柱头伸直的紫薇柱头，分别在开花后的2、4、6、8、10、12、14、16h，采集一定数量的柱头，浸入含有联苯胺-过氧化氢反应液中(1%联苯胺∶3%过氧化氢∶水=4∶11∶22，体积比)[5]。若柱头具有可授性则柱头周围的反应液为蓝色并有大量气泡冒出，否则无气泡产生且不变蓝色。同时，分别用0.1、0.3、1.0mg/L3个梯度的NAA与6-BA试剂处理紫薇柱头，检测紫薇柱头上的气泡。

2结果与分析

2.1花粉离体萌发时间以狭瓣紫薇、紫薇品种粉晶为代表，测定不同培养时间的花粉萌发率，并确定花粉萌发率测定的最佳培养时间。由图1可知，培养2h后有部分花粉已经萌发，培养6～24h萌发率有所增加，狭瓣紫薇花粉萌发率在培养24h左右达到最大值。在离体测定花粉萌发时，应在培养24h左右镜检并计算其萌发率。

图1　培养时间对花粉萌发率影响Fig.1　Effect of culturing time on pollen germination

2.2培养条件对花粉萌发率的影响

2.2.1不同紫薇品种的花粉萌发率。由图2可知，不同紫薇品种的萌发率不同，试验品种中粉晶的萌发率最高。

图2　不同紫薇品种的花粉萌发率Fig.2　Rate of pollen germination of different varieties

2.2.2蔗糖浓度对花粉萌发率的影响。花粉的离体萌发离不开碳源，蔗糖可为花粉的萌发提供碳源，并且使其维持一定的渗透压[6]。由图3可知，狭瓣紫薇和粉晶的花粉萌发率在蔗糖浓度为120g/L时最高，随着蔗糖浓度增加，狭瓣紫薇和粉晶的花粉萌发率下降，这表明蔗糖浓度过高会抑制花粉萌发，狭瓣紫薇和粉晶花粉采用120g/L蔗糖进行离体培养，可以使其萌发率升高[7]。

图3　蔗糖浓度对花粉萌发率的影响Fig.3　Effect of the concentration of sucrose on rate of pollen germination

2.2.3PEG浓度对花粉萌发率的影响。由图4可知，随培养基内PEG浓度升高，狭瓣紫薇和粉晶萌发率呈上升趋势，当PEG浓度为100g/L时，狭瓣紫薇和粉晶花粉萌发率最高，但是当PEG浓度超过100g/L时，其萌发率开始下降[8]。可能过高的PEG浓度导致花粉脱水，影响其萌发，在花粉进行离体培养时，应将PEG浓度调至100g/L，提高其萌发率。

图4　PEG浓度对花粉萌发率的影响Fig.4　Effect of the concentration of PEG on rate of pollen germination

2.2.4保存温度对狭瓣紫薇萌发率的影响。试验表明狭瓣紫薇的萌发率与保存温度有一定关系，保存温度降低，狭瓣紫薇花粉萌发率升高。狭瓣紫薇花粉在-22 ℃培养24h后，萌发率可达24.54%，常温培养时花粉萌发率较低，为23.35%。在低温下保存可能降低了狭瓣紫薇花粉的物质消耗[9]，推测低温保存可以延长花粉的寿命。

2.3狭瓣紫薇柱头的可授性

2.3.1不同采摘时间对柱头可授性影响。由图5可知，狭瓣紫薇开花后4h的柱头可授性较弱，其气泡较少[10]，而开花后6h柱头可授性增强，开花后8～10h柱头可授性上升明显。此后，花粉可授性呈现减弱的状态，在开花后24h柱头可授性几乎没有。因此，应在开花后8～10h内进行杂交授粉。

图5　不同采摘时间对柱头可授性的影响Fig.5　Effect of different picking up time on stigma receptivity

2.3.2不同激素处理对柱头可授性影响。开花时采用不同浓度6-BA和NAA对狭瓣紫薇的柱头进行处理[11]，对开花后6h的柱头进行检测，发现0.3mg/LNAA处理可以提高柱头可授性。此外，0.3mg/L6-BA处理也可以提高柱头可授性。在柱头处理时可适当使用激素，增加柱头可授性，从而提高杂交成功率[12]。

图6　不同激素处理下狭瓣紫薇柱头可授性变化Fig.6　Effect of different hormone treatments on stigma receptivity of L. Stenopetala Chun

3结论与讨论

(1)PEG、蔗糖等是紫薇花粉萌发的重要条件，通过调节其浓度可以提高花粉萌发率，试验发现PEG最适培养浓度为100g/L、蔗糖最适培养浓度为120g/L。当蔗糖浓度提升时，花粉萌发率上升，超过120g/L时，萌发率下降；采用低温保存可以延长花粉的寿命；不同紫薇品种花粉萌发率也存在一定差异，试验品种中粉晶的花粉萌发率最高。

(2)狭瓣紫薇柱头可授性在开花后呈现先上升后下降的趋势。花开放4h时柱头可授性较弱，在开花后6h柱头可授性逐渐增强，在开花后8～10h柱头可授性明显增强，这可能与其生理特性及光照有关。根据观察，狭瓣紫薇的花瓣于当日4：00左右开放，在12:00～14：00时光照较强，其柱头可授性明显增强，此后光照开始减弱，其柱头可授性减弱，而在晚上花瓣有所收拢，且受温度、光照等影响，因此24h后柱头几乎没有可授性。

(3)通过激素处理可以提高狭瓣紫薇的柱头可授性[13]。0.3mg/LNAA和0.3mg/L6-BA处理均可以提高狭瓣紫薇的柱头可授性，可能是激素处理可以提高柱头中酶的活性，从而提高柱头可授。该研究通过观察柱头周围反应液的冒泡速度以及变蓝程度来观察其柱头可授性，可能存在一定的误差。根据试验结果，可以尝试将粉晶花粉与经过0.3mg/LNAA或0.3mg/L6-BA处理的狭瓣紫薇柱头进行进一步的杂交试验[14]。

参考文献

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基金项目国家自然科学基金项目(31300581)；浙江省新苗人才计划项目(2014R412012)。

作者简介郑绍宇(1992- )，男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向：园林植物遗传育种。*通讯作者，副教授，博士，从事园林植物资源与遗传育种研究。

收稿日期2016-03-07

中图分类号S 685.99

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)13-214-03

StudyonthePollenViabilityandStigmaReceptivityofLagerstroemia indicaL.andLagerstroemia StenopetalaChun

ZHENShao-yu,WANGGuo-gan,HUYan-nan,GUCui-hua*

(ColllegeofLandscapeArchitecture,ZhejiangA&FUniversity,Linan,Zhejiang311300)

Abstract[Objective]The pollen viability and stigma receptivity of Lagerstroemia indica L.and L. stenopetala Chun were researched.[Method] The germination rate of plantlet form pollen culturing in vitro was observed and with the receptivity of stigma was estimated with the method of benzidine-hydrogen peroxide.[Result] The highest pollen germination rate was in the condition：MS medium with 120 g/L sucrose and 100 g/L PEG and the culture time was about 24 h,and then,it would be declining gradually.The pollen lifespan could be extended while the pollens were stored under the condition of low temperature.The receptivity of stigma of L. stenopetala Chun significantly increased was in 8-10 hours after its flowering and the receptivity of its stigma was improved after treatment of 0.3 mg/L NAA or 0.3 mg/L 6-BA.[Conclusion] The theoretical basis and technical support for the high-efficiency variety-breeding and distant hybridization of L. indica L. are provided through the experiment.

Key wordsLagerstroemia indica L.; Lagerstroemia stenopetala Chun; Pollen viability; Stigma receptivity