-
花粉是植物进行育种繁殖所必需的材料,也是一个重要的种质保存类型。花粉的离体萌发对于雄配子体的生物学研究,以及植物杂交育种都具有重要意义,因此,需要探究其活力变化规律及适合长期保存的条件,方便应用和保存。竹类植物由于开花周期长,常常是几十年或是百年以上,因此,其开花十分罕见[1],并且竹株开花时间不固定、花后即死亡等特点,使得人们对于竹子开花结实、花粉萌发及储藏等方面的认识十分有限。目前,已对毛竹(Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.)[2]、月月竹(Chimonobambusa sichuanensis T. P. Yi)[3]、麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)[4]、孝顺竹(Bambusa multiplex (Lour.) Raeusch. ex Schult.)、异叶苦竹(Pleioblastus simonii f. albostriatus)、鹅毛竹(Shibataea chinensis Nakai)[5]等竹种的花粉萌发进行了报道,而未见有关翠竹(Pleioblastus pygmaeus (Miq.) E.-G. Camus)花粉萌发特性的研究。
翠竹属于竹亚科(Bambusoideae)、苦竹属(Pleioblastus Nakai)植物[6]。近年来,关于翠竹研究的报道主要集中于快繁技术[7]、幼苗的诱变育种以及园林应用[8-9]等方面。最近两年南京林业大学竹种园中的翠竹连续开花,为丰富竹类植物花粉的生物学特性研究提供了珍贵的试验材料。本研究通过离体培养法,在不同培养条件以及不同储藏条件下进行了翠竹花粉萌发试验,旨在探索竹类植物花粉寿命、花粉萌发及储藏的适宜条件,为翠竹杂交育种等研究提供基础数据,对竹类植物种质资源创新生产实践具有重要的理论指导意义。
-
开花翠竹栽植于南京林业大学竹种园,属于成片开花类型。当翠竹处于盛花期时,采集开花竹株上成熟且未散粉的花药进行试验。
-
花粉萌发采用液体培养法。采集的花药用湿报纸包裹带回实验室,随采随用。在小离心管中加入适量的液体培养基,用镊子夹破花药,将花粉混匀后,用毛笔蘸取少量花粉轻轻洒于离心管中,每处理设置3个重复,26℃培养箱中黑暗培养。定时取2~3滴培养液滴于载玻片,加盖上盖玻片后显微镜下观察花粉萌发情况,以花粉管生长长度超过花粉粒直径作为已萌发的标准,每处理统计3个视野,每个视野花粉不少于50粒,重复3次。
萌发率=萌发的花粉/总的花粉数×100%。
-
2017年3月28日(6~22℃)采集翠竹花粉在简单培养基上培养,隔0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 h分别观察统计其萌发率,以确定翠竹花粉萌发的最适观察时间。
-
2017年3月29日(9~17℃)通过正交试验法将不同浓度的蔗糖、硼酸和CaCl2·2H2O设置成16种培养基(表 1),pH值5.8,以明确适宜翠竹花粉萌发的不同浓度培养基组分的最佳组合。
表 1 翠竹花粉离体萌发的液体培养基组分
Table 1. Components of liquid culture medium for pollen germination
% 培养基编号
Medium code培养基组分Components of the culture medium 蔗糖 H3BO3 CaCl2·2H2O 1 5 0.01 0.01 2 5 0.05 0.03 3 5 0.10 0.06 4 5 0.20 0.09 5 10 0.20 0.03 6 10 0.10 0.01 7 10 0.05 0.09 8 10 0.01 0.06 9 15 0.05 0.06 10 15 0.01 0.09 11 15 0.20 0.03 12 15 0.10 0.01 13 20 0.10 0.09 14 20 0.20 0.06 15 20 0.05 0.03 16 20 0.01 0.01 -
考虑到翠竹花期外界环境的温度,于2017年3月30日(8~13℃)分别设计18、20、22、24、26、28、30℃7个培养温度,将翠竹花粉置于最佳培养基组合上进行培养,筛选花粉萌发适宜的温度范围。
-
2017年3月31日(5~15℃)测定一天之内不同时间翠竹花粉的萌发率。从6:00至18:00每隔1.0 h采一次花药,于最佳培养基组合中培养,统计花粉萌发率,明确翠竹花粉萌发的日变化。
-
2017年4月1日(8~18℃)采集新鲜花药带回实验室后,用镊子夹破花药使花粉散出,自然状态下室温放置,每隔一段时间(5、10、15、20、25、30、45、60 min)取部分花粉置于最佳萌发培养基上于26℃培养箱中培养,测定其花粉萌发率。
-
2017年4月2日(9~22℃)采集新鲜花药带回实验室后,设置4种处理方法:(1)4℃低温不干燥;(2)4℃低温+干燥;(3)室温不干燥;(4)室温+干燥。室温处理即将采集回来的花药直接放置于室内,低温处理即将花药放置在4℃恒温冰箱中保存。干燥处理即将花药储藏于盛有硅胶的干燥皿中,不干燥处理即将采集的新鲜花药直接保存。每隔一段时间取出待测花药用镊子夹破,对散出的花粉进行萌发率测定,直至视野中难找到萌发的花粉时停止观察。
-
采用Origin 85作图软件和SPSS 17.0统计软件进行试验数据分析处理。
翠竹花粉的活力及储藏效果研究
Germination and Storage Characteristics of Pleioblastus pygmaeus Pollen
-
摘要:
目的 以南京林业大学竹种园内开花的翠竹花粉为试验材料,研究在不同条件下花粉的活力和储藏效果,为翠竹杂交育种的生产实践提供基础理论数据。 方法 利用花粉离体培养法研究花粉在不同培养基组分、不同采样时间、不同温度及储藏条件下的萌发特性。 结果 翠竹花粉在不同浓度配比的培养基中萌发率差异显著,以10%蔗糖+0.01% H3BO3+0.06% CaCl2·2H2O培养基上培养2.5 h花粉萌发率最高;一天之中以上午9:00的花粉萌发率最高;翠竹花粉离体萌发适合的温度范围较宽,在26 30℃内花粉都有较高的萌发率。随着储藏时间的延长,翠竹花粉萌发率逐渐下降;不同储藏方式对花粉的萌发率有较大的影响,在储藏过程中未经干燥处理的花药的花粉萌发效果好于干燥后的,4℃低温保存下花粉萌发率相对较好,可延长花粉的储藏寿命,96.0 h后仍保有活力。 结论 翠竹花粉在10%蔗糖、0.01%H3BO3、0.06%CaCl2·2H2O的培养基中萌发效果最好,萌发适宜的温度范围是26 30℃,在储藏过程中低温不干燥的环境有利于延长花粉寿命。 Abstract:Objective The flowering Pleioblastus pygmaeus in the bamboo garden of Nanjing Forestry University was used as study object to study the viability and storage of the bamboo pollen under different conditions, and provide data for the production practice of hybrid breeding. Method The effects of culture medium composition, sampling time, culture time and preservation conditions on pollen germination of P. pygmaeus were investigated with liquid culture. Result The pollen germinating percentage varied with different culture media and reached the highest at the medium with 10% source+0.01% H3BO3+0.06% CaCl2·2H2O for 2.5 h; the suitable temperature range for pollen germination was at 26~30℃. The pollen germinated at a decreasing rate as their storage prolonged. While preserving the pollen, the pollen germination of the fresh anthers was better than that after drying, and that the longevity of pollen could be extended appropriately at 4℃, in which the vitality of pollen maintained for 96.0 h. Conclusion The pollen of P. pygmaeus is suitable to cultivate in the culture medium with 10% source+0.01% H3BO3+0.06% CaCl2·2H2O. The suitable cultivation temperature is 26~30℃, and the suitable conservation condition is low temperature and non-drying environments which help prolong the life of pollen. -
Key words:
- Pleioblastus pygmaeus
- / pollen germination
- / temperature
- / storage method
-
表 1 翠竹花粉离体萌发的液体培养基组分
Table 1. Components of liquid culture medium for pollen germination
% 培养基编号
Medium code培养基组分Components of the culture medium 蔗糖 H3BO3 CaCl2·2H2O 1 5 0.01 0.01 2 5 0.05 0.03 3 5 0.10 0.06 4 5 0.20 0.09 5 10 0.20 0.03 6 10 0.10 0.01 7 10 0.05 0.09 8 10 0.01 0.06 9 15 0.05 0.06 10 15 0.01 0.09 11 15 0.20 0.03 12 15 0.10 0.01 13 20 0.10 0.09 14 20 0.20 0.06 15 20 0.05 0.03 16 20 0.01 0.01 -
[1] 周芳纯.竹林培育学[M].北京:中国林业出版社, 1998:118-130. [2] 王青, 彭祚登, 郭起荣, 等.毛竹花粉活力测定及其适宜保存条件研究[J].竹子研究汇刊, 2012, 31(1):23-26. doi: 10.3969/j.issn.1000-6567.2012.01.006 [3] 林树燕, 骆仁祥, 丁雨龙, 等.月月竹的花粉萌发力及贮藏力研究[J].林业科技开发, 2008, 22(5):22-25. doi: 10.3969/j.issn.1000-8101.2008.05.006 [4] 钟远标, 岳晋军, 楼崇, 等.麻竹的花器官与繁育系统[J].林业科学, 2017, 53(1):1-10. doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2017.01.001 [5] 林树燕, 赵荣, 李洁, 等. 3个竹种的花粉特性观察及花粉培养和贮藏条件筛选[J].植物资源与环境学报, 2015, 24(4):111-113. doi: 10.3969/j.issn.1674-7895.2015.04.16 [6] 林树燕, 范婷婷, 姜明云, 等. 3种地被竹花器官形态特征及学名订正[J].南京林业大学学报:自然科学版, 2017, 41(1):189-193. [7] 张春霞, 骆仁祥, 丁兴萃, 等.翠竹的组织培养和快速繁殖[J].植物生理学通讯, 2010, 46(5):477-478. [8] 翟敬宇.电子束辐照翠竹幼苗的诱变效应及RAPD分析[J].竹子研究汇刊, 2013, 32(3):22-27. doi: 10.3969/j.issn.1000-6567.2013.03.006 [9] 赵婧妤, 贺诗雨, 戴刘凤, 等. 60Co-γ射线辐照翠竹的生物学效应及RAPD分析[J].世界科技研究与发展, 2016, 38(6):1280-1286. [10] 刘宝, 曾杰, 程伟, 等.木本植物花粉采集、贮藏与活力检测的研究进展[J].广西林业科学, 2008, 37(2):76-79. doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2008.02.004 [11] Kartha K K. Cryopreservation of plant cells and organs[M]. Boca Raton, Florida:CRC Press, 1985:159-170. [12] Che D, Fan J, Wang J. Study on optimization of the culture medium for oriental hybrids pollen germination[J]. Bulletin of Botanical Research. 2003, 23(2):178-181. [13] 张文燕, 马乃训, 陈红星.竹类花粉形态及萌发试验[J].林业科学研究, 1989, 2(1):67-70. doi: 10.3321/j.issn:1001-1498.1989.01.001 [14] 林树燕, 丁雨龙, 张昊. 5种竹子花粉萌发率及开花特性[J].林业科学, 2008, 44(10):159-163. [15] 张文燕, 马乃训.竹类植物花粉的生活力和自然授粉[J].林业科学研究, 1990, 3(3):250-255. [16] 刘倩倩, 徐一帆, 林新春, 等.雷竹花粉萌发率及贮藏方法研究[J].福建林学院学报, 2012, 32(2):146-150. doi: 10.3969/j.issn.1001-389X.2012.02.010 [17] 王胜华, 陈放, 周开达.水稻花粉的离体萌发[J].作物学报, 2000, 26(5):609-612. doi: 10.3321/j.issn:0496-3490.2000.05.016 [18] 朱展望, 张改生, 牛娜.小麦花粉的离体萌发研究[J].麦类作物学报, 2007, 27(1):12-15. doi: 10.3969/j.issn.1009-1041.2007.01.003 [19] 陈和明, 尹光天, 胡哲森, 等.黄藤花粉萌发与低温贮藏研究[J].西北植物学报, 2006, 26(7):1395-1400. doi: 10.3321/j.issn:1000-4025.2006.07.017 [20] 张光楚, 陈富枢.竹类杂交育种的研究[J].广东林业科技, 1986, (3):1-5. [21] 林树燕.鹅毛竹和异叶苦竹的生殖生物学研究[D].南京: 南京林业大学, 2009. [22] 胡晋, 郭长根.超低温(-196℃)保存杂交水稻恢复系花粉的研究[J].作物学报, 1996, 22(1):72-77. doi: 10.3321/j.issn:0496-3490.1996.01.012