温度对三种常见木本花卉植物花粉萌发的影响
2017-11-24武延生胡润青牛伟涛武丽娜王僧虎
武延生 胡润青 郭 丽 牛伟涛 武丽娜 王僧虎
（邢台学院化学工程与生物技术学院 河北 邢台 054001）
温度对三种常见木本花卉植物花粉萌发的影响
武延生 胡润青 郭 丽 牛伟涛 武丽娜 王僧虎
（邢台学院化学工程与生物技术学院 河北 邢台 054001）
本试验以3种常见木本花卉植物花粉为试材，探究了温度对花粉萌发的影响。将花粉均匀分散涂 抹 在 含 0.1 mM CaCl2、 Ca(NO3)2、 KCl、 MgCl2、H3BO3和18%蔗糖、0.5%琼脂粉的培养基上，分别在20℃、28℃、35℃和42℃条件下培养1 h。结果表明，在28℃时，3种花粉的萌发率和花粉管生长达到最优状态，花粉萌发和花粉管生长随温度变化的趋势近于一致，随温度升高花粉萌发率相应提高，直到达到最适温度后再随温度的升高而降低。
温度；花粉萌发；花粉管生长；碧桃；紫藤；紫叶李
花粉萌发能力受到温度的巨大影响，温度几乎对所有研究材料的花粉萌发率和花粉管生长均有影响，不同植物的花粉萌发率和花粉管生长所需的适宜温度存在差异。有越来越多的证据显示，在相当长一段时间内，地球气候处于升温状态。气候变暖已经对多种作物的产量造成了明显影响。据报道，一百余年来，地表平均温度较上世纪约升高了1℃，对生态环境和农业生产造成了明显的负面影响。本文以温度变化影响花粉萌发和花粉管生长机制为切入点，深入探究温度升高对生态和农作物生产影响的机制，以便对日益升温的气候做出科学应对。在本研究中，以常见观赏植物碧桃(Amygdalus persicavar.persica)、紫藤(Wisteria sinensis)、紫叶李(Prunus Cerasifera)的花粉为试材，对温度影响花粉萌发和花粉管生长的现象进行了探究。
1 试验材料和方法
1.1 材料。
本试验所采用的材料为新鲜的紫藤、碧桃及紫叶李的花粉，采摘自邢台学院校园。
1.2 花粉萌发方法。
添加1 mmol/LCaCl2、Ca(NO3)2、KCl、MgCl2、H3BO3和 18%蔗糖配制培养基，用Tris/Mes调整pH值为7.0，最后添加0.5%琼脂粉，加热使其完全溶解。所用试剂均为分析纯。在培养基冷却凝固之前，用移液器取1 ml的培养液置于洁净的载玻片上，放置至冷却，备用。取新鲜当天绽放的花朵，用尖嘴镊夹取雄蕊，轻蘸培养基表面使花粉粒均匀分散在培养基表面，以便于花粉的计数和花粉管的测量。将载玻片置于暗黑密闭的萌发盒中，湿度达100%，避免花粉粒被水浸没。将萌发盒置于预热的恒温水浴锅中，保温1 h，萌发温度分别设定为20℃、28℃、35℃、42℃。
1.3 数据获取与统计。
花粉萌发1 h后，取出载玻片，擦拭载玻片底部水渍后，置于显微镜下观察。选择萌发均匀、花粉粒数为100～150的视野进行计数和测量，重复3～5次。在花粉管长度测量中，以该种植物的花粉管直径为1个长度单位。将萌发率和花粉管长度数据分别在Microsoft Excel 2007和Microcal Origin 6.0中进行统计和绘图。
2 试验结果与讨论
碧桃、紫藤和紫叶李这3种植物的花粉萌发率受到温度的明显影响(如图1所示)，在28℃条件下萌发率达到最高，分别为57.9±1.27%、68.1±2.10%和45.9±1.28%。在20℃条件下，3种植物的花粉萌发率均显著降低；而在35℃和42℃条件下，对花粉萌发产生了严重抑制作用，在42℃时，3种植物花粉萌发率分别为3.3±1.34%、0和2.2±1.02%。试验结果表明，在28℃条件下，花粉萌发效果最好；20℃为室温，可能由于温度较低，不利于花粉细胞内代谢酶的活化；35℃和42℃为热激研究的常用温度条件，可能对花粉细胞内的代谢酶造成了一定程度的失活。在所研究的大部分植物材料中，花粉萌发的适宜温度多为25℃～28℃，如风信子、含笑、仙客来、甜柿、杏、核桃、杜鹃花、黄连木、唐菖蒲、番茄、小麦、一品红等；但也有极少数被研究植物花粉的萌发温度较低，如蜡梅的萌发适宜温度为15℃，萌发温度较高的也很少，如夏枯草。
不同植物花粉萌发温度的差异可能与这些植物的起源、生境和习性有密切关系，如夏枯草传粉季节正值盛夏，而蜡梅的花期则在11月至次年3月，此时气温较低。在本研究的植物材料中，其生长地域均较为广泛，但碧桃花期较长，为3～4月，这一段时间温度变化较大，但均以温度偏低为主，所以，碧桃花粉适应低温能力较强，对高温的耐受能力较低，但在各个温度条件下均有较高的萌发率；紫藤花期较短，为4月中旬～5月上旬，由此造成适宜紫藤花粉萌发的区间较为窄小，但适合萌发的温度偏高，表现在图上为一个尖峰(图1)；紫叶李原产于新疆，花期为4月，此时气温以凉爽为主，故其耐受高温能力较弱。
从横向比较来看，紫叶李花粉的生活力低于碧桃和紫藤花粉的生活力，在4个不同温度条件下，紫叶李花粉的萌发率均低于碧桃和紫藤花粉的萌发率，这可能与花粉的遗传因素和采取的生殖策略有关。从本研究来看，紫叶李在盛花期的开花量明显大于碧桃的开花量，这可以看做是对紫叶李萌发率低的一种补偿。
由于不同植物花粉粒的直径存在差异，不同植物花粉在完成双受精时从柱头到胚珠的距离也存在差异，所以横向比较3种植物花粉管的长度是没有意义的。3种植物花粉管生长依赖于外界温度变化，其生长变化趋势与萌发率基本一致，但在单位时间内，花粉管长度变化不甚明显。在28℃时，花粉管长度达到最长，紫藤和紫叶李的花粉管长度分别为7.5±0.23和5.0 ±0.22个花粉单位，但碧桃花粉管生长长度在不同温度下差异不明显；在明显的热激温度(42℃)下，3种植物花粉管生长均受到明显抑制(图1、图2)。
图2 3种植物花粉在不同温度条件下的萌发情况 (10X)项目：邢台市科技计划项目 (2016ZC203)
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