4个苹果观赏品系开花、授粉习性及花粉管萌发的荧光显微观察

季璇 郭绍霞+孙欣 赵瑞雪+刘源霞 戴洪义+张玉刚

摘要：花量大、親和性好的授粉品种对于苹果的连年丰产和果实品质有重要意义。本试验以4个观赏性好的杂交后代品系为试材，观察其开花、授粉习性，并通过花粉管原位萌发及坐果率调查，评价其与‘嘎啦、‘富士苹果的亲和性，以期筛选高效的授粉品种。结果如下：4个品系花量大、颜色鲜艳，始花期均比‘富士、‘嘎啦等栽培品种早4～6 d，开花持续时间15～20 d。4种花粉给‘嘎啦和‘富士授粉后，花粉在富士苹果柱头上的萌发率及在花柱中的生长速度优于‘嘎啦苹果，表现出更好的亲和性。授粉24 h后，4种花粉在柱头上均有大量花粉萌发，萌发率均在72%以上，萌发量由大到小为S14>S69>R15>S44。授粉72 h后花粉的萌发率均达到最大值，S44和R15花粉管生长到花柱长度的1/2处，S14和S69花粉管生长至花柱3/4处。授粉120 h后，S44和R15花粉的花粉管长至花柱3/4处，而S14和S69花粉几乎到达了花柱的基部。168 h后，4种花粉均生长至柱头最基部胚囊内。4个品系与‘嘎啦、‘富士授粉的坐果率均在62.4%以上，S14和S69花粉授粉后坐果率较高，其次为S44，R15坐果率最低。‘富士苹果坐果率优于对应的‘嘎啦苹果。以上结果初步表明4个品系可以作为观赏苹果以及授粉品种，有较好的推广应用前景。

关键词：观赏苹果；红肉苹果；授粉树；花粉萌发；亲和性

中图分类号：S661.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）05-0034-06

Flowering and Pollination Habit and Fluorescence Microexamination of

Pollen Tube Germination of Four Ornamental Apple Strains

Ji Xuan1， Guo Shaoxia2， Sun Xin1， Zhao Ruixue3， Liu Yuanxia1， Dai Hongyi1， Zhang Yugang1，4

（1.College of Horticulture Science， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China；

2.College of Landscape Architecture and Forestry， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China；

3.Shandong Technique Popularization Station of Fruits and Tea， Jinan 250013， China；

4.Qingdao Key Laboratory of Genetic Development and Breeding for Horticultural Plants， Qingdao 266109， China）

AbstractThe pollination varieties with large amount of flowers and good compatibility have important significance to the high yield and fruit quality of apple. Four apple hybrid offsprings with good ornamental characteristics were used as materials to observe the habit of flowering and pollination. The situ pollen tube germination and fruit setting rate were also investigated to evaluate the sexual compatibility with ‘Gala and ‘Fuji apple. The results showed that the flowers of the four strains had large numbers and bright color. The early flowering season of the four strains were 4～6 days earlier than that of ‘Gala and ‘Fuji apple， and the flower season lasted normally for 15～20 days. The pollen germination rate in ‘Fuji stigma and growth rate in style were superior to ‘Gala，which showed better compatibility in ‘Fuji. A large amount of pollen germinated after pollination for 24 hours， and the germination rates were more than 72%. The order of pollen germination number was S14>S69>R15>S44. The pollen germination reached the maximum after pollination for 72 hours； at this time， the pollen tube of S44 and R15 extended into 1/2 of style， while that of S14 and S69 extended into 3/4. The pollen tube of S44 and R15 reached the 3/4 of style after 120 hours， while that of S14 and S69 passed through to the bottom of style. All the four kinds of pollen entered the ovary after 168 hours. The fruit setting rate of ‘Gala and ‘Fuji pollinated with the four hybrid offspring strains were more than 62.4%. The fruit setting rate of S14 and S69 were higher followed by S44， and that of R15 was the lowest. The fruit setting rate of ‘Fuji apple was better than that of corresponding ‘Gala. This study proved that the four hybrid offspring strains could be used as ornamental apple as well as pollination varieties with better prospect of popularization and application.

KeywordsOrnamental apple； Red flesh apple； Pollination tree； Pollen germination； Compatibility

苹果是异花授粉果树，绝大多数品种自花不实[1-3]，即使有自花结实的品种，坐果率也不能满足生产需要，生产中必须配置适宜的授粉品种或通过壁蜂、蜜蜂授粉或人工授粉等措施来保证高产稳产[4-6]。苹果的生产过程中，由于授粉树配置不当引起的坐果率低、偏斜果率高、产量低、品质差等问题严重影响其产业经济效益的提升[7]。长期以来一直采用多品种混栽来解决苹果的授粉问题，造成管理困难，生产成本增加。一些果树工作者从国外引进了‘红玛瑙和‘金峰等授粉树品种[8-10]，尽管这些品种对‘红富士、‘王林、‘金矮生等授粉后坐果率较高，但仍满足不了我国苹果主产区品种多样化对授粉树的需求。因此選育出适合我国栽培条件且与我国主栽品种亲和性高的优良授粉树，显得尤为重要。

授粉亲和性是评价授粉树好坏的重要指标。观察授粉受精过程中花粉管的生长动态，可为研究授粉亲和机理提供依据[11，12]。本试验通过评价4个观赏苹果品系开花授粉习性，观察花以及花粉的形态特征，测定室温贮藏不同时间的花粉生活力，观察不同授粉组合花粉管在柱头的萌发以及在花柱内的生长状况，判定观赏苹果花粉与‘富士、‘嘎啦等苹果品种的亲和性，从而选出优良的有中国知识产权的高效授粉品系，对苹果生产以及丰富我国现有的苹果授粉品种具有重要意义。

1材料与方法

1.1试验材料

试材为青岛农业大学苹果育种课题组从杂交后代群体中选育出的花量大、观赏性好、挂果期长的4个苹果品系。S14亲本为‘瑞丹（自然开放授粉），S44和S69亲本为‘绑扎（自然开放授粉），R15亲本为‘新红星和新疆红肉苹果，4个品系杂交授粉时间均为2008年4月，2009年杂种实生苗直接播种于青岛莱西丰实园艺场，2013年开始开花结果。2014—2015连续2年对其物候期以及开花、结果等生物学习性进行观察记录。

1.2花粉采集及保存

根据文献[13]的方法进行花粉采集与保存。于开花初期，采集4种材料未开放的大铃铛花，带回实验室，取出花药后在室内晾干，待花粉爆出后装瓶于-20℃低温干燥保存。

1.3花粉形态观察及花粉生活力测定

取低温干燥保存的4种材料花粉，用碘-碘化钾（I-KI）进行染色，染色后在生物显微镜下观察染色情况及花粉形态[14]。采用EVOS FL Auto全自动成像系统（美国Thermo Fisher）进行拍照，测量花粉的直径。花粉萌发实验参照文献[15]采用固体培养基培养：10%蔗糖+0.001%硼酸+0.5%琼脂，25℃条件下培养4 h后，生物显微镜下观察花粉管生长状况，Nikon E80i生物显微镜进一步观察拍照。

1.4不同授粉组合花粉管萌发荧光观察及坐果率调查

用参考文献[3]、[16]的方法并做了部分修改。在青岛农业大学胶州现代农业科技示范园的苹果育种基地，于开花初期、晴朗无风的上午，各选取3株长势一致、无病虫害的6年生‘嘎啦和‘富士苹果作为受粉母株，将4种花粉在每棵植株相同方位的花枝上进行授粉。每个杂交组合每棵植株授粉30个花序，授粉后立即套袋，标记。分别在授粉24、72、120、168 h后取样，放入盛有FAA固定液的青霉素小瓶内。带回实验室，根据文献[11]的方法，用1 mol/L的氢氧化钠40℃恒温箱内软化2 h，蒸馏水冲洗数遍，放入盛有0.5%苯胺蓝染色液的培养皿中染色2 h。染色完毕后选取基本等长的已授粉花柱，滴1滴苯胺蓝溶液，压片，置于EVOS FL Auto全自动成像系统下观察[17]，拍照。授粉花序7 d后摘袋，于授粉1个月后调查花序坐果率和花朵坐果率。

2结果与分析

2.14个苹果杂种品系物候期及开花结果习性观察

经过连续2年的观察和评价，4个苹果杂种后代品系整体表现为花量大、颜色鲜艳、结果量大，果实外观漂亮，果实成熟后到冬季一直不落果，4个品系均表现出较好的观赏性。

由表1、表2和图1可以看出，4个品系中，红肉苹果的物候期早于其它3个品系，尤其是萌芽期、盛花期和生理落果期早于其它品系3～7 d，4个品系的成熟期集中在8月下旬和9月上旬。4个品系的始花期均比同等栽培条件下的‘富士、‘嘎啦等栽培品种早4～6 d（数据未显示），花量大、开花持续时间长（15～20 d），可满足授粉树花量的要求。平均单果重最小的是S44品系，为25 g，红肉品系R15最大，为72 g， 4个品系果实外观鲜红或浓红色，极丰产、果实成熟后一直不落果，4个品系的花和果实均具有极好的观赏特性。

.24个苹果杂种品系花粉形态观察及生活力测定

经I-KI染色及在显微镜下的观察（图2），4个品系的花粉形态大多呈圆形，少部分呈三角形、椭圆形；花粉粒平均直径为0.03 mm。95%以上的花粉粒均能染上蓝色或者深蓝色。通过花粉培养的萌发试验可以观察到（图2），4个品系的花粉在固体培养基上培养4 h后，均萌发良好，S14、S44、S69、R15花粉管平均萌发长度分别为0.85、0.65、0.90、0.75 mm。经过花粉染色及萌发试验显示，4个品系的花粉生活力均在95%以上。

2.34个苹果杂种品系与‘嘎啦、‘富士授粉后花粉原位萌发差异

将4个品系花粉分别给‘嘎啦、‘富士授粉，于授粉24、72、120、168 h后分别取花柱压片观测。由图3和图4可以看出，授粉24 h 后4种花粉在‘嘎啦和‘富士柱头上均有大量花粉萌发，萌发率均在72%以上，4个品系在‘嘎啦和‘富士柱头上花粉萌发量表现出了一致的顺序，

即 S14>S69>R15>S44；‘富士苹果柱头的花粉萌发率高于‘嘎啦苹果，S44花粉在嘎啦柱头上的萌发率只有72%，而在富士柱头上为85%（图3）。此后随着时间的推移，4个品系花粉在‘嘎啦、‘富士柱头上花粉的萌发率均逐渐提高，在授粉72 h后均达到最大值：S14、S44、S69、R15 在‘嘎啦柱头上的萌发率分别100%、92%、97%、96%，在‘富士柱头上的萌发率分别为100%、93%、98%、97%。随后，120 h和168 h在柱头上没有观察到花粉萌发率的提高。

2.44个苹果杂种品系给‘富士、‘嘎啦授粉后花粉管在花柱中生长动态观察

由图4可见，授粉24 h后4种花粉在‘嘎啦、‘富士柱头上大量萌发，萌发长度约占整个柱头长度的1/5，萌发长度为：S14>S69>S44>R15。授粉72 h 后，花粉在柱头上进一步伸长生长，S44和红肉苹果R15花粉萌发到花柱长度的1/2处，S14和S69花粉生长至花柱3/4处，4种花粉在‘富士苹果柱头上萌发长度均长于‘嘎啦苹果。S14、S44、S69、R15花粉管到达‘嘎啦苹果花柱中部数量分别为30、13、15、8，到达‘富士苹果花柱中部数量分别为24、25、38、7。由图5可见，授粉120 h后，S44和红肉苹果R15的花粉管长至花柱的3/4处，而S14和S69花粉几乎到达了花柱的基部。授粉168 h后，观察到4种花粉均生长至‘嘎啦和‘富士柱头最基部胚囊内，完成受精过程。

2.54个苹果杂种品系与‘富士、‘嘎啦授粉后结果率调查

用4个苹果杂种品系分别给‘嘎啦、‘富士授粉。由表3看出，经4个品系授粉的花序坐果率均在70.0%以上，花朵坐果率在62.4%以上，符合作为授粉树的要求。对于2个苹果品种而言，‘富士的花序坐果率和花朵坐果率均高于对应授粉的‘嘎啦，说明4个品系与‘富士的亲和性要好于‘嘎啦苹果。S14和S69与‘嘎啦和‘富士苹果授粉的坐果率均较高，尤其是与‘富士授粉的花序坐果率最高，均达到100%，红肉苹果R15与‘嘎啦及‘富士授粉坐果率表现最低，花序坐果率为70.0%、73.3%，花朵坐果率为62.4%、63.2%。S44花粉与‘嘎啦及‘富士授粉坐果率居中。

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