仙客来花粉离体萌发主要影响因素研究

林艳 边光亚 赵玉芬 郝旭新 郝芸莉

摘    要：为提高仙客来杂交育种效率，明确花粉萌发率的主要影响因素，以当前12个仙客来主栽品种及自交系AH为试验材料，利用培养基法进行了不同品种、植物生长调节剂、糖类、硼酸、pH值的花粉离体萌发试验。结果表明：不同品种间花粉萌发率存在显著差异。不同植物生长调节剂对仙客来花粉萌发的促进作用存在显著差异，芸苔素及赤霉素均可促进仙客来花粉萌发，以芸苔素0.02 mg·L-1效果最好，复硝酚钠对仙客来花粉萌发无影响。蔗糖可显著提高仙客来花粉萌发率，浓度以10%最佳，葡萄糖对仙客来花粉萌发无促进作用，10%蔗糖+0.02 mg·L-1芸苔素可显著提高花粉萌发率。硼酸单独作用对仙客来花粉萌发的促进作用不大，与10%蔗糖联合作用则显著提高仙客来花粉萌发率。不同pH值显著影响仙客来花粉萌发率，pH值为6.0时萌发率最高，pH值为7.0时次之。根据正交试验结果，促进仙客来花粉萌发的最佳配方为 10%蔗糖 + 0.2%硼酸 + 0.02 mg·L-1芸苔素。品种、植物生长调节剂、糖类、pH值等因素均会对仙客来花粉萌发产生重要影响。

关键词：仙客来；花粉萌发；影响因素

中图分类号：S682.2       文献标识码：A      DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.05.001

Abstract： To improve the efficiency of Cyclamen hybrid breeding and identify the main factors affecting pollen germination rate， 12 main cultivated varieties and inbred line AH of Cyclamen persicum were used as experimental materials. Using the medium method， pollen germination tests were carried on different varieties， plant growth regulators， sugars， boric acid， and pH values. The results showed that there were significant differences in pollen germination rates among different varieties. Different plant growth regulators had significantly different effects on Cyclamen pollen germination. Both brassicin and gibberellin could promote Cyclamen pollen germination， with 0.02 mg·L-1 brassicin having the best effect. Sucrose could significantly improve Cyclamen pollen germination rate， with 10% being the optimal concentration. 10% sucrose+0.02 mg·L-1 brassicin could significantly improve Cyclamen pollen germination rate. Boric acid alone had little effect on pollen germination， but when combined with 10% sucrose， it significantly increased Cyclamen pollen germination. Different pH values significantly affected Cyclamen pollen germination rate， with the highest germination rate obtained when the pH value was 6.0， followed by pH value of 7.0 According to the results of the orthogonal test， the optimal formula for promoting Cyclamen pollen germination was 10% sucrose + 0.2% boric acid + 0.02 mg·L-1 brassicin. Variety， plant growth regulator， carbohydrate， pH value， and other factors had important effects on Cyclamen pollen germination.

Key words： Cyclamen persicum; pollen germination; influence factor

仙客來（Cyclamen persicum）为报春花科仙客来属球茎花卉[1]，因其花形独特、种类繁多，开花期长且冬季盛开而深受消费者喜爱，是目前国内外主要盆栽花卉之一[2-3]。仙客来依靠种子繁殖，目前的栽培品种多为F1代杂交种，在授粉过程中，花粉质量的好坏及环境因素直接影响授粉结实情况，掌握仙客来不同品种的花粉萌发情况及影响花粉萌发的主要促进因素，对仙客来杂交育种及种子生产均具有重要的指导意义。此外，仙客来通过体外杂交获得杂种胚是很有潜力的育种途径，研究花粉体外萌发的条件是体外杂交的基础性工作。在仙客来花粉生命力方面，已有学者利用TTC染色法及培养基法进行了研究[4-7]，多数学者的研究为蔗糖、硼酸等条件对花粉离体萌发的影响，在不同品种的离体萌发方面研究的较少，利用芸苔素等植物生长调节剂对仙客来花粉萌发的影响却未有报道，对仙客来花粉因素的综合作用亦鲜有报道。

培养基法是测定花粉生活力最直观、最可靠的方法[8-9]， 花粉萌发率是衡量花粉生活力状况的重要指标[10]。本研究利用培养基法研究了仙客来当前主栽的不同品种花粉萌发率差异及蔗糖、硼酸、植物生长调节剂、pH值等因素对仙客来花粉萌发率的影响，以便进一步提高仙客来授粉结实率，为未来仙客来杂交育种、种子生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

不同品种试验采用当前主流品种‘哈里奥2015鲜红‘哈里奥2016鲜红‘哈里奥2090紫‘哈里奥2160火纹紫‘哈里奥2415瑰红皱‘哈里奥2850火炬品红‘巴黎之吻粉‘法娃深紫红‘梦幻鲜红‘扇舞橙红‘扇舞品红‘雪印粉12个品种，其他试验均以河北省林业和草原科学院选育出的红色平瓣自交系AH为试验材料。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 品种、植物生长调节剂、糖、硼酸、pH值分别进行了单因素试验，品种采用试验材料中列出的12个主栽品种。植物生长调节剂采用芸苔素、赤霉素、复硝酚钠，芸苔素浓度梯度为0.005、0.01、0.02、0.03、0.04 mg·L-1，赤霉素和1.4%复硝酚钠水剂的浓度梯度为50、100、200、300 mg·L-1。糖采用蔗糖和葡萄糖进行了试验，蔗糖浓度梯度为1%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%，葡萄糖浓度梯度为1%、5%、10%、15%。硼酸浓度梯度为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，pH值梯度采用5.0、6.0、7.0、8.0进行了试验。

根据单因素试验结果，分别对糖和硼酸、糖和芸苔素进行了复因素试验，糖浓度为10%，分别添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%硼酸及0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03 mg·L-1芸苔素进行试验。根据单因素及复因素的试验结果，采用糖、硼酸、芸苔素进行了正交试验，正交试验设计采用L9（34）[11]，见表1。

1.2.2 培养基成分 以1%琼脂为基本培养基，作为对照（CK）， 品种及pH值试验培养基为1%琼脂+10%蔗糖+0.2%硼酸，其他试验培养基为1%琼脂添加相应的试验因素成分。除pH值试验外，其余各试验培养基pH值均为6.0。

1.2.3 取材与培养 在花瓣已充分展开1～2 d的花朵上取粉，取粉时间为晴天上午10：00至下午3：00。用滴管吸取少量培养基趁热滴在载玻片上，放置片刻，使其凝固；将少量花粉均匀地撒播在培养基上，盖上盖玻片，用手轻轻敲打使培养基散布均匀；将制备好的片子放在垫有湿润滤纸的培养皿内，放入25 ℃培养箱中，光培养12 h，暗培养12 h，24 h后置于显微镜下观察并统计发芽率。

1.2.4 数据计算与统计分析 观察仪器为加载计算机的LEICA DME显微镜，放大倍数为10×10倍，每一材料随机观察3个视野，每个视野内的花粉粒总数应大于50个，用计数器分别统计出每一观察视野中已萌发的花粉数及花粉粒总数，花粉萌发率=某视野萌发的花粉粒数/花粉粒的总数×100%[12]，3个视野的花粉萌发率平均值作为该处理的花粉萌发率，花粉管长度超过花粉粒直径视为花粉粒萌发[13]，利用SPSS 17.0统计软件中的单因素方差分析（one-way ANOVA）、Duncan多重比较法进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种间仙客来花粉萌发率

品种不同，仙客来花粉萌发率之间存在显著差异，12个仙客来主栽品种的平均花粉萌发率中，‘哈里奥2016‘法娃深紫红‘哈里奥2015‘哈里奥2415花粉萌发率较高，其中‘哈里奥2016花粉萌发率最高，为49.5%；‘雪印粉‘扇午品红‘梦幻鲜 红‘扇午橙红花粉萌发率较低。因此，观测仙客来花粉萌发率应考虑品种差异（图1、图2）。

2.2 植物生长调节剂对仙客来花粉萌发率的影响

芸苔素、赤霉素、复硝酚钠3种植物生長调节剂处理仙客来花粉，其萌发率间存在显著差异，见表2。芸苔素浓度为0.02 mg·L-1时效果最好，平均花粉萌发率为22.9%；芸苔素浓度为0.01 mg·L-1及赤霉素浓度为50 mg·L-1时次之，平均花粉萌发率分别为18.1%和17.8%，显著高于对照CK，但两者处理效果均比芸苔素浓度为0.02 mg·L-1时差。复硝酚钠浓度为50～300 mg·L-1时处理效果与对照CK间差异不大，说明复硝酚钠对仙客来花粉萌发率没有产生影响。

2.3 糖类对仙客来花粉萌发率的影响

糖种类及浓度的处理结果见表3。葡萄糖为1%～15%的浓度时处理效果均不好，对仙客来花粉萌发率没有促进作用。蔗糖对花粉萌发率的促进作用显著高于葡萄糖，10%浓度的蔗糖处理效果最好，平均花粉萌发率为27.6%，7.5%浓度效果次之，平均花粉萌发率为21.2%，两者之间差异显著。蔗糖浓度低于5%或高于12.5%，平均花粉萌发率均显著降低。

2.4 糖和芸苔素对仙客来花粉萌发率的影响

10%蔗糖加上不同浓度的芸苔素的处理结果见图3。10%蔗糖加上0.02～0.025 mg·L-1芸苔素效果最好，平均花粉萌发率分别为33.4%和33.3%，两者差异不大，均显著高于10%蔗糖；10%蔗糖+0.03 mg·L-1芸苔素组合处理效果与10%蔗糖单独处理无显著差异；10%蔗糖加上0.005～0.015 mg·L-1芸苔素的效果显著低于10%蔗糖。

2.5 硼酸及糖和硼酸对仙客来花粉萌发率的影响

硼酸处理在浓度为0.05%～0.4%时与对照CK间无显著差异（表4），说明硼酸单独处理对仙客来花粉萌发不起促进作用。在10%蔗糖的条件下，加入0.1%～0.2%的硼酸则显著提高仙客来的花粉萌发率，10%蔗糖+0.3%组合则和10%蔗糖单独处理差异不显著，利用10%蔗糖+0.3%组合进行处理，则花粉萌发率显著下降。

2.6 pH值对仙客来花粉萌发率的影响

仙客来在不同的pH值条件下花粉萌发率差异显著。pH值在6.0条件下平均花粉萌发率最高，为38.9%；pH值为7.0时次之，平均花粉萌发率为28.5%；pH值为5.0时，平均花粉萌发率为14.6%；pH值为8.0时，平均花粉萌发率则极速降低，仅为0.72%，说明仙客来花粉萌发在微酸性条件下较好，过酸及碱性条件下不利于仙客来的花粉萌发（图4、图5）。

2.7 影响仙客来花粉萌发率最佳组合筛选

正交试验结果见表5。最佳组合为10%蔗糖+0.2%硼酸+0.02 mg·L-1芸苔素，平均花粉萌发率为42.1%。根据R值可以看出，蔗糖浓度R值为82.4，是主要影响因素，硼酸浓度及芸苔素浓度的R值分别为18.7和23.0，均小于空列（机误）R值，说明硼酸浓度为0.1%～0.3%及芸苔素浓度为0.02～0.03 mg·L-1的变化范围对仙客来花粉萌发率影响不大。

3 讨论与结论

仙客来不同品种间花粉萌发率存在显著差异，这与前期有关学者的研究结果基本一致[5，7]。因此，评价仙客来花粉萌发情况应分品种进行。

芸苔素及赤霉素均对仙客来花粉萌发具有促进作用，不同浓度间作用效果差异显著，以芸苔素浓度为0.02 mg·L-1时果最好，复硝酚钠对仙客来花粉萌发无影响。因此，在离体培养及活体授粉中可考虑利用芸苔素等植物生长调节剂促进花粉萌发。蔗糖对仙客来花粉萌发具有明显的促进作用，以10%蔗糖处理效果最好，此结论亦得到相关学者的验证[14，18]。本研究结果表明，10%蔗糖+0.02 mg·L-1芸苔素可以显著提高花粉萌发率，而葡萄糖对仙客来花粉萌发则无促进作用。

0.05%～0.4%硼酸单独处理对仙客来花粉萌发无促进作用，这与前期的一些学者研究存在不同，0.1%～0.2%硼酸与10%蔗糖合用则可显著提高花粉萌发率。许多学者报道硼酸对花粉萌发具有促进作用[14-17]，而本研究中只有将0.1%～0.2%硼酸与10%蔗糖联合使用才可显著提高花粉萌发率。多数学者对硼酸促进花粉萌发的的研究均是与蔗糖及其他成分联合应用的，而硼酸单独作用的研究者较少，所以硼酸单独作用及与蔗糖等因子的复合作用促进花粉萌发的规律有待进一步研究。

不同pH值对仙客来花粉萌发存在显著影响，pH值为6.0时仙客来花粉萌发率最高，pH值为7.0时次之，pH值为5.0或8.0时，花粉萌发率显著减低，与前期学者的研究基本一致。正交试验结果表明，促进仙客来花粉离体萌发的最佳配方为：10%蔗糖+0.2%硼酸+0.02 mg·L-1芸苔素。

花粉萌发亦受温度、湿度、光照等环境条件的影响。本研究在采粉时发现，不同天气情况下同一时间段采集的花粉其萌发率差异很大，晴天及阴天采集的花粉两者无法比较。所以在进行花粉活力测定时，应尽可能将采样及花粉萌发培养的条件控制一致，才能最大程度缩小系统误差。不同研究者间由于试验材料、取样方法，以及培养条件等方面的差异，使得研究结果间也存在很大不同。影响仙客来花粉萌发的因素复杂多样，只有通过多数研究者的反复验证，才能总结出规律性的结论。

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基金项目：河北省科技厅现代种业科技创新专项（21326317D）； 河北省省级科技计划项目（21326317D）

作者简介：林艳（1965—），女，吉林长春人，高级工程师，硕士，主要从事林木及园林植物选育研究。