白玉兰花粉离体萌发影响因子的研究

●刘 焕（濮阳市林业科学院 河南 濮阳 457000）

白玉兰（Magnolia denudata）系木兰科木兰属落叶乔木，又名玉兰、木兰，也是驰名中外的庭院观赏树种[1]。白玉兰是先花后叶的早春观花树种，花朵大而美丽，盛放时壮观迷人，是我国特有的名贵观赏花木。白玉兰可以抵抗氯气、二氧化硫等有毒气体的侵害，适合厂矿地区栽植。其种子可榨油，花和树皮可以药用，木材纹理直，木质细，可做图板、家具等，具有较高的经济价值。

目前白玉兰的繁殖方法中，有性繁殖和无性繁殖成活率都不高，导致白玉兰的市场供不应求。在我国北方，白玉兰大多只开花而无种子，这就更加影响其繁殖速率，白玉兰种子采收量也是制约其推广的瓶颈之一[2,3]。花粉是传递父本基因信息的载体，是植物开展杂交育种最基本也是最重要的材料。花粉活力的高低直接影响授粉情况，进而影响结种率。花粉的萌发情况直接反应了花粉生活力的高低，研究花粉活力对植物的杂交育种、良种选育等各方面都至关重要[4]。对植物花粉的活力、超低温保存技术、内含物、形态等各方面研究较多，如李庆飞等[5]对南瓜花粉的贮藏进行了研究，周群等[6]对多个三角梅的花粉形态进行了研究，俞芹等[7]对4种木兰属植物花粉的萌发特性进行了研究。本试验以白玉兰新鲜花粉为材料，采用固体培养基萌发法来筛选适合白玉兰花粉萌发的蔗糖和硼酸浓度，旨在为白玉兰杂交育种的研究提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

白玉兰花粉采自四川农业大学校园，将花药开裂前的花朵带回实验室，在室内自然阴干，收集花粉贮藏于瓶中备用。

1.2 实验设计

1.2.1 花粉萌发单因素试验 以1.5%琼脂固体培养基为基本培养基，蔗糖对萌发率的影响试验设置：蔗糖浓度分别为0 、5%、10%、15%四种梯度。硼酸对萌发率的影响试验：硼酸浓度分别为0、0.05%、0.1%、0.5%四种梯度。通过单因素实验，选出影响花粉萌发的最佳蔗糖浓度和硼酸浓度。

培养基配制好后，在盖玻片中央滴1滴培养基，并在双凹片凹孔中加两滴蒸馏水。然后在冷却的培养基上撒上适量花粉，将盖玻片盖在双凹片的凹孔上，并使有花粉粒的一面朝下，之后将载玻片放在25℃恒温箱中进行培养，24h后观察花粉萌发情况，花粉萌发以花粉管长度超过花粉粒直径的1/2为标准，每次观察随机选取三个视野，然后计算平均值并统计萌发率。

萌发率=萌发的花粉数(粒)/总的花粉数(粒)×100%

1.2.2 花粉萌发双因素试验 双因素实验设置以下处理：蔗糖质量浓度采用5%、10%、15%三种梯度，硼酸的质量浓度采用0.05%、0.1%、0.5%三种梯度，两者完全交叉组合，共有9种组合培养基，从中选出最适花粉萌发培养基。

花粉萌发的操作方法、结果统计同单因素试验。

2 结果与分析

2.1 不同蔗糖浓度对白玉兰花粉离体萌发的影响

蔗糖是花粉萌发所需的营养物质，蔗糖含量的高低严重影响花粉萌发情况[6]。有研究认为蔗糖在花粉萌发中一方面为其提供营养物质，一方面维持萌发环境的渗透压内外平衡，所以蔗糖浓度要适量，过低营养不够，过高则会使花粉出现质壁分离[8-11]。

白玉兰花粉在不同浓度的蔗糖琼脂培养基中的萌发率及其多重比较，见表1。从表1中可以看出，白玉兰花粉在无糖培养基上也可以萌发，但萌发能力很低，平均萌发率仅有1.4%。当蔗糖的浓度为5%时，花粉平均萌发率达到最大，为17.1%，优于其他三个处理。随着蔗糖浓度的升高，花粉萌发率则越来越低，但都显著高于无糖培养基上的萌发率。这说明蔗糖可以促进花粉的萌发，适量浓度的蔗糖可提高花粉萌发率，但如果蔗糖浓度过高，反而会抑制花粉萌发，这与杜玉虎等[8-11]的研究结果一致。从表中可以明确看出，白玉兰花粉萌发的适宜蔗糖浓度为5%。

表1 蔗糖对白玉兰花粉萌发影响的多重比较

2.2 不同硼酸浓度对白玉兰花粉萌发的影响

硼酸可增加氧的吸收并促进糖的吸收和代谢，有利于果胶的合成，因而对花粉的萌发和花粉管的生长起促进作用[12,13]。从表2中可以看出，硼酸浓度为0.05%时，白玉兰花粉平均萌发率最高，但随着硼酸浓度的加大，花粉萌发率反而降低，但都显著高于无硼酸的处理，说明适宜浓度的硼酸的确能促进白玉兰花粉的萌发。由表2可知，硼酸浓度过高或过低都能抑制花粉的萌发。此试验中白玉兰花粉萌发的最佳硼酸浓度为0.05%。

表2 硼酸对白玉兰花粉萌发影响的多重比较

2.3 蔗糖和硼酸组合对白玉兰花粉萌发的影响

通过单因素试验，得出了白玉兰花粉萌发的最适宜的蔗糖浓度和硼酸浓度，但蔗糖和硼酸这两者之间的影响和互相作用机理尚不清楚，所以进行了两者完全交叉组合实验，实验结果见表3。

表3 蔗糖和硼酸组合对花粉萌发影响的多重比较

表3中列出了蔗糖和硼酸的交叉组合的9个处理，并列出了每种组合的平均萌发率和组合之间的差异显著性情况。表3表明，5%蔗糖+ 0.05%硼酸组合的培养基白玉兰花粉的平均萌发率最高，为21.8%，优于其他组合；10%蔗糖+ 0.05%硼酸组合的培养基花粉萌发率最低，为14.7%。

从表中可以看出，只有前两种组合的培养基平均萌发率达到了20%以上，但与下面两个组合培养基的萌发率差异性并不显著。

白玉兰花粉萌发情况，见图1。

图1 白玉兰花粉萌发

3 结论与讨论

花粉离体萌发需要蔗糖、硼酸以及钙等多种矿质元素，还需要适宜的温度和湿度，但这些物质的浓度不能过高也不能过低，如硼含量过高会使花粉管破裂，糖分过高会使花粉细胞发生质壁分离[14]。

本实验的单一因素试验中，白玉兰花粉萌发的最佳蔗糖浓度是5%，最佳硼酸浓度是0.05%，蔗糖和硼酸都添加的情况下最佳培养基组合是5%蔗糖+0.05%硼酸。由此可知，白玉兰花粉萌发的所需的蔗糖和硼酸浓度都不高，若浓度过高则会抑制花粉萌发，合适浓度则促进花粉萌发。蔗糖和硼酸都添加的情况下萌发情况显著优于只有一种添加物的情况下，说明白玉兰花粉萌发需要蔗糖、硼酸等营养物质。

蔗糖单因素试验中，没有添加硼酸，但花粉还是具有萌发能力，且不低于对照不添加硼酸的培养基说明蔗糖虽然不是白玉兰花粉萌发的必需添加物，但对萌发的影响也至关重要。

硼酸单因素试验中，最高萌发率都只有7.6%，整体萌发水平较低。白玉兰的近缘种二乔玉兰的萌发研究中硼酸浓度在0.01%和0.05%时花粉萌发率最好[15]。本试验硼酸浓度为0.05%时萌发率最高，更低浓度的硼酸是否更有利于白玉兰花粉的萌发则有待进一步的研究。本试验花粉萌发率都不高，可能是因为硼酸和蔗糖的浓度浓度偏高或偏低或浓度梯度之间距离过大，也有可能是萌发温度不适宜，具体是哪种因素有待进一步研究。