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4种木兰属植物花粉萌发特性

俞芹 王倩颖 王宁杭 王型力 范李节 张明如 申亚梅

俞芹, 王倩颖, 王宁杭, 王型力, 范李节, 张明如, 申亚梅. 4种木兰属植物花粉萌发特性[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
引用本文: 俞芹, 王倩颖, 王宁杭, 王型力, 范李节, 张明如, 申亚梅. 4种木兰属植物花粉萌发特性[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
YU Qin, WANG Qianying, WANG Ninghang, WANG Xingli, FAN Lijie, ZHANG Mingru, SHEN Yamei. Pollen germination characteristics of four Magnolia species[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
Citation: YU Qin, WANG Qianying, WANG Ninghang, WANG Xingli, FAN Lijie, ZHANG Mingru, SHEN Yamei. Pollen germination characteristics of four Magnolia species[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015

4种木兰属植物花粉萌发特性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 31400599

浙江省“十三五”重大育种专项 2016C02056-12

国家林业公益性行业科研专项 201504322

详细信息
    作者简介: 俞芹, 从事园林植物遗传育种研究。E-mail:1247557909@qq.com
    通信作者: 申亚梅, 副教授, 博士, 从事园林植物遗传育种研究。E-mail:yameishen@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3;Q944.42

Pollen germination characteristics of four Magnolia species

  • 摘要: 以望春玉兰Magnolia biondii,长花玉兰Magnolia ‘Changhua’,丹馨玉兰Magnolia ‘Danxin’,黄山木兰Magnolia cylindrica等4种木兰属Magnolia植物为试验材料,运用不同质量浓度蔗糖、硼酸、分子量为4000的聚乙二醇(PEG-4000)对花粉进行单因子及正交试验处理,研究不同培养基、培养温度及培养时间对4种植物花粉萌发率的影响。结果表明:①蔗糖、硼酸、PEG-4000对4种木兰属植物花粉萌发均有显著影响(P < 0.05)。不同植物所需适宜的离体培养基组分质量浓度不同,望春玉兰为50 g·L-1蔗糖+50 mg·L-1硼酸+200 g·L-1PEG-4000;长花玉兰为100 g·L-1蔗糖+200 mg·L-1硼酸+200 g·L-1PEG-4000;丹馨玉兰为100 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+150 g·L-1PEG-4000;黄山木兰为50 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+250 g·L-1PEG-4000。②4种植物花粉萌发最佳培养温度均为25 ℃,温度过高会抑制花粉萌发。③随着处理时间的延长,4种植物花粉萌发率增加,但达到最大萌发率所需时间有所不同,其中望春玉兰和黄山木兰在培养9 h时萌发率最高,萌发率分别为71.19%和59.82%,而长花玉兰和丹馨玉兰在培养12 h时萌发率最高,萌发率分别为44.50%和23.43%。
  • 图  1  不同因素对4种木兰属植物花粉萌发率的影响

    Figure  1  Effects of different factors on pollen germination rate of four Magnolia species

    图  2  不同培养条件下4种木兰属植物花粉萌发率的变化

    Figure  2  Changes of different culture conditions on pollen germination rate of four Magnolia species

    表  1  4种木兰属植物花粉正交试验的萌发率

    Table  1.   Pollen germination rate of four Magnolia species in orthogonal design experiment

    编号 P蔗糖/(g·L-1) P硼酸/ (mg·L-1) PPEG-4000/(g·L-1) 花粉萌发率/%
    望春玉兰 长花玉兰 丹馨玉兰 黄山木兰
    1 0 50 150 61.16 ± 4.05 abc 29.55 ± 3.89 bcd 12.24 ± 0.93 de 29.20 ± 4.73 c
    2 0 100 200 58.34 ± 1.69 abc 20.74 ± 0.52 cd 11.95 ± 1.92 e 30.43 ± 2.14 c
    3 0 200 250 54.95 ± 4.84 bc 18.78 ± 2.55 d 19.26 ± 2.83 bcd 18.36 ± 1.19 c
    4 50 50 200 69.23 ± 5.48 a 35.85 ± 6.55 bc 21.09 ± 1.80 bc 50.02 ± 2.75 b
    5 50 100 250 58.68 ± 1.38 abc 31.79 ± 3.63 bcd 16.50 ± 2.45 cde 69.54 ± 5.06 a
    6 50 200 150 65.37 ± 0.62 abc 29.43 ± 4.89 bcd 18.12 ± 0.75 cde 64.64 ± 5.92 ab
    7 100 50 250 68.50 ± 8.40 ab 37.66 ± 6.81 ab 25.58 ± 3.46 ab 56.37 ± 4.11 ab
    8 100 100 150 52.86 ± 2.35 c 34.73 ± 6.68 bcd 29.79 ± 0.99 a 51.76 ± 9.96 b
    9 100 200 200 65.86 ± 0.83 abc 51.47 ± 4.27 a 28.56 ± 2.80 a 50.85 ± 2.09 b
    R(望春玉兰) 6.28 9.67 4.68
    R(长花玉兰) 18.27 1.13 6.61
    R(丹馨玉兰) 13.50 2.57 0.09
    R(黄山木兰) 35.40 5.96 4.77
    说明:同列数据后不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)
    下载: 导出CSV
  • [1] 王子华, 潘玉霞, 李庆有, 等.木兰属植物育种研究进展[J].河北科技师范学院学报, 2011, 25(4):40-44.

    WANG Zihua, PAN Yuxia, LI Qingyou, et al. Research progress in breeding of Magnolia genus plant[J]. J Hebei Norm Univ Sci Technol, 2011, 25(4):40-44.
    [2] 王亚玲, 李勇, 张寿洲, 等.木兰科植物的人工杂交[J].武汉植物学研究, 2003, 21(6):508-514.

    WANG Yaling, LI Yong, ZHANG Shouzhou, et al. The crossing result of Magnoliaceae[J]. J Wuhan Bot Res, 2003, 21(6):508-514.
    [3] 张超仪, 耿兴敏. 6种杜鹃花属植物花粉活力测定方法的比较研究[J].植物科学学报, 2012, 30(1):92-99.

    ZHANG Chaoyi, GENG Xingmin. Comparative study on methods for testing pollen viability of the six species from genus Rhododendron[J]. Plant Sci J, 2012, 30(1):92-99.
    [4] 胡春, 刘左军, 李富香, 等.钝裂银莲花花粉活力测定方法的研究[J].植物研究, 2013, 33(5):582-586.

    HU Chun, LIU Zuojun, LI Fuxiang, et al. Detection methods for pollen viability of Anemone obtusiloba[J]. Bull Bot Res, 2013, 33(5):582-586.
    [5] 苏芸芸, 王康才, 薛启.不同产地藿香花粉活力与柱头可授性研究[J].草业学报, 2016, 25(9):189-196.

    SU Yunyun, WANG Kangcai, XUE Qi. Study of the pollen viability and stigma receptivity of Agastache rugosa from different areas[J]. Acta Pratac Sin, 2016, 25(9):189-196.
    [6] 李梅, 周兰英.云南松花粉储藏温度及离体萌发条件[J].浙江农林大学学报, 2017, 34(1):63-67.

    LI Mei, ZHOU Lanying. Storage temperature and pollen viability of Pinus yunnanensis[J]. J Zhejiang A & F Univ, 2017, 34(1):63-67.
    [7] 管雨, 贾文庆, 刘会超, 等.木瓜花粉生活力测定及储藏特性[J].浙江农林大学学报, 2012, 29(5):790-794.

    GUAN Yu, JIA Wenqing, LIU Huichao, et al. Pollen viability and storage of Chaenomeles sinensis[J]. J Zhejiang A & F Univ, 2012, 29(5):790-794.
    [8] 张亚利, 田振坤, 刘燕.二乔玉兰花粉贮存条件的比较研究[J].热带亚热带植物学报, 2006, 14(4):318-320.

    ZHANG Yali, TIAN Zhenkun, LIU Yan. Preservation methods of pollen of Magnolia soulangeana Soul.-Bod.[J]. J Trop Subtrop Bot, 2006, 14(4):318-320.
    [9] 王子华, 张风娟, 秦素平, 等.天女木兰花粉形态特征及其生活力[J].热带亚热带植物学报, 2008, 16(6):551-556.

    WANG Zihua, ZHANG Fengjuan, QIN Suping, et al. Pollen morphology and viability of Magnolia sieboldii[J]. J Trop Subtrop Bot, 2008, 16(6):551-556.
    [10] 刘会超, 贾文庆, 郭艳艳.紫玉兰花粉的生活力测定及贮藏方法[J].贵州农业科学, 2011, 39(7):188-191.

    LIU Huichao, JIA Wenqing, GUO Yanyan. The determination of Magnolia liliiflora pollen viability and its storage method[J]. Guizhou Agric Sci, 2011, 39(7):188-191.
    [11] 卢璐, 余泽智, 刘雪燕, 等.景宁木兰花粉萌发与贮藏特性研究[J].植物研究, 2014, 34(2):182-187.

    LU Lu, YU Zezhi, LIU Xueyan, et al. Pollen germination and storage of Magnolia sinostellata[J]. Bull Bot Res, 2014, 34(2):182-187.
    [12] 叶要妹, 张佳祺, 张双凤, 等.百日草自交系花粉萌发条件及花粉活力研究[J].华中农业大学学报, 2007, 26(5):693-696.

    YE Yaomei, ZHANG Jiaqi, ZHANG Shuangfeng, et al. In vitro pollen germination of inbred lines of Zinnia elegans Jacq.[J]. J Huazhong Agric Univ, 2007, 26(5):693-696.
    [13] 胡珂雪, 张晓曼, 郑云凤.四季报春花粉萌发特性研究[J].西北林学院学报, 2017, 32(2):170-173.

    HU Kexue, ZHANG Xiaoman, ZHENG Yunfeng. Characteristics of pollen germination of Primula obconica[J]. J Northwest For Univ, 2017, 32(2):170-173.
    [14] 赵宏波, 房伟民, 陈发棣.梅花花粉离体萌发和花粉管生长研究[J].广西植物, 2007, 27(3):393-396.

    ZHAO Hongbo, FANG Weimin, CHEN Fadi. Pollen germination in vitro of Mei flower[J]. Guihaia, 2007, 27(3):393-396.
    [15] 龚双姣, 马陶武, 刘强.培养基组分及培养条件对蜡梅花粉萌发及花粉管生长的影响[J].西北植物学报, 2012, 32(6):1254-1260.

    GONG Shuangjiao, MA Taowu, LIU Qiang. Effects of culture medium composition and culture conditions on pollen germination and pollen tube growth of Chimonanthus praecox[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2012, 32(6):1254-1260.
    [16] 彭向永, 刘俊祥, 李振坚, 等.蒿柳花粉离体萌发及花粉管生长特性[J].北京林业大学学报, 2017, 39(3):81-86.

    PENG Xiangyong, LIU Junxiang, LI Zhenjian, et al. Characteristics of pollen germination and pollen tube growth in Salix viminalis in vitro[J]. J Beijing For Univ, 2017, 39(3):81-86.
    [17] 郭磊, 张斌斌, 马瑞娟, 等.温度对桃离体花药散粉及花粉萌发的影响[J].植物生理学报, 2014, 50(3):269-274.

    GUO Lei, ZHANG Binbin, MA Ruijuan, et al. Effects of temperature on the pollen dissemination and germination of peach[J]. Plant Physiol J, 2014, 50(3):269-274.
  • [1] 王倩颖, 常鹏杰, 申亚梅, 张超, 董彬, 时宝柱.  景宁木兰热胁迫下实时荧光定量PCR内参基因的筛选 . 浙江农林大学学报, 2019, 36(5): 935-942. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.012
    [2] 李梅, 周兰英.  云南松花粉储藏温度及离体萌发条件 . 浙江农林大学学报, 2017, 34(1): 63-67. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.01.010
    [3] 吴慧敏, 何勇, 邵泱峰, 朱祝军, 符庆功.  叶用芥菜小孢子离体培养条件 . 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 315-321. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.023
    [4] 许晨璐, 张守攻, 孙晓梅.  针叶树基因组资源及其在遗传育种中的作用 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(5): 768-777. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.05.021
    [5] 张振, 张含国, 张磊, 朱航勇, 李雪峰.  兴安落叶松基本群体与育种群体RAPD多样性分析 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(1): 130-136. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.01.022
    [6] 管雨, 贾文庆, 刘会超, 张智俊.  木瓜花粉生活力测定及储藏特性 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(5): 790-794. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.05.024
    [7] 申亚梅, 钱超, 范义荣, 童再康.  12种(包括3品种)木兰属植物花粉形态学研究 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(3): 394-400. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.03.011
    [8] 宋红改, 蒋晶, 乔桂荣, 杨晔, 周婧, 潘銮银, 卓仁英.  利用酵母建立植物抗逆基因快速筛选体系 . 浙江农林大学学报, 2010, 27(6): 890-895. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2010.06.014
    [9] 王国霞, 曹福亮, 方炎明.  古银杏雄株花粉超微形态特征类型 . 浙江农林大学学报, 2010, 27(3): 474-477. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2010.03.025
    [10] 谭晓风, 袁德义, 袁军, 廖婷.  维生素C及植物生长调节物质对油茶花粉萌发率的影响 . 浙江农林大学学报, 2010, 27(6): 941-944. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2010.06.023
    [11] 林磊, 周志春, 范辉华, 金国庆, 陈柳英, 王月生.  木荷生长与形质地理变异和木制工艺材种源选择 . 浙江农林大学学报, 2009, 26(5): 625-632.
    [12] 朱景乐, 王军辉, 张守攻, 张建国, 孙晓梅, 梁保松.  Pilodyn在林木遗传改良应用中的研究进展 . 浙江农林大学学报, 2008, 25(5): 661-665.
    [13] 余晓丽, 王正德, 刘慧娟, 杨珂金.  白木香离体培养及高频率植株的再生 . 浙江农林大学学报, 2005, 22(4): 410-413.
    [14] 李宗艳, 万晓敏, 唐岱, 王锦.  黄牡丹花粉萌发特性的研究 . 浙江农林大学学报, 2004, 21(3): 285-289.
    [15] 吴月燕, 陶伟芳.  葡萄离体培养及快速繁殖 . 浙江农林大学学报, 2001, 18(2): 188-192.
    [16] 汪奎宏, 何奇江, 吴蓉.  早竹花粉形态与生物学特性 . 浙江农林大学学报, 2000, 17(2): 137-141.
    [17] 管康林, 黄坚钦, 何福基.  杉木种子园球果的出籽率和饱粒率 . 浙江农林大学学报, 1997, 14(2): 127-133.
    [18] 李坚, 王伟, 张宏伟, 应廷龙.  板栗优良品种无性系主要特性及花粉特征* . 浙江农林大学学报, 1995, 12(2): 121-127.
    [19] 张月季, 洪健, 徐正, 高其康, 游汝恒.  桑皱褶花叶病及皱褶螺原体的研究 . 浙江农林大学学报, 1994, 11(2): 171-176.
    [20] 张卓文, 朱昌乐, 潘建瑞, 刘建南, 叶正环.  柳杉花粉的散发规律 . 浙江农林大学学报, 1994, 11(1): 21-25.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-16
  • 修回日期:  2017-07-06
  • 刊出日期:  2018-06-20

4种木兰属植物花粉萌发特性

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
    基金项目:

    国家自然科学基金资助项目 31400599

    浙江省“十三五”重大育种专项 2016C02056-12

    国家林业公益性行业科研专项 201504322

    作者简介:

    俞芹, 从事园林植物遗传育种研究。E-mail:1247557909@qq.com

    通信作者: 申亚梅, 副教授, 博士, 从事园林植物遗传育种研究。E-mail:yameishen@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3;Q944.42

摘要: 以望春玉兰Magnolia biondii,长花玉兰Magnolia ‘Changhua’,丹馨玉兰Magnolia ‘Danxin’,黄山木兰Magnolia cylindrica等4种木兰属Magnolia植物为试验材料,运用不同质量浓度蔗糖、硼酸、分子量为4000的聚乙二醇(PEG-4000)对花粉进行单因子及正交试验处理,研究不同培养基、培养温度及培养时间对4种植物花粉萌发率的影响。结果表明:①蔗糖、硼酸、PEG-4000对4种木兰属植物花粉萌发均有显著影响(P < 0.05)。不同植物所需适宜的离体培养基组分质量浓度不同,望春玉兰为50 g·L-1蔗糖+50 mg·L-1硼酸+200 g·L-1PEG-4000;长花玉兰为100 g·L-1蔗糖+200 mg·L-1硼酸+200 g·L-1PEG-4000;丹馨玉兰为100 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+150 g·L-1PEG-4000;黄山木兰为50 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+250 g·L-1PEG-4000。②4种植物花粉萌发最佳培养温度均为25 ℃,温度过高会抑制花粉萌发。③随着处理时间的延长,4种植物花粉萌发率增加,但达到最大萌发率所需时间有所不同,其中望春玉兰和黄山木兰在培养9 h时萌发率最高,萌发率分别为71.19%和59.82%,而长花玉兰和丹馨玉兰在培养12 h时萌发率最高,萌发率分别为44.50%和23.43%。

English Abstract

俞芹, 王倩颖, 王宁杭, 王型力, 范李节, 张明如, 申亚梅. 4种木兰属植物花粉萌发特性[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
引用本文: 俞芹, 王倩颖, 王宁杭, 王型力, 范李节, 张明如, 申亚梅. 4种木兰属植物花粉萌发特性[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
YU Qin, WANG Qianying, WANG Ninghang, WANG Xingli, FAN Lijie, ZHANG Mingru, SHEN Yamei. Pollen germination characteristics of four Magnolia species[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
Citation: YU Qin, WANG Qianying, WANG Ninghang, WANG Xingli, FAN Lijie, ZHANG Mingru, SHEN Yamei. Pollen germination characteristics of four Magnolia species[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(3): 505-510. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015
  • 木兰属Magnolia植物分布范围广, 多为高大乔木或灌木, 抗性强, 株型优美, 早春季节开花, 花色艳丽, 具有较高的观赏价值, 在园林绿化中应用广泛[1], 具有广阔的市场价值。目前, 杂交育种是木兰属新品种选育的主要手段之一, 大部分种间杂交均表现为亲和[2]。花粉活力的高低直接影响杂交育种工作的成败。花粉活力的测定方法有直接授粉、离体萌发、染色法等[3]。直接授粉花粉生活力易受柱头可授性、授粉时期、花粉与柱头亲和性等因素影响[4]。根据染色原理不同, 染色法分为氯化三苯基四氮唑(TTC)、碘-碘化钾法、联苯胺法、醋酸洋红染色法等, 该方法虽简单易操作, 但所测得的花粉活力受花粉自身特性的影响较大, 如花粉壁的厚度、花粉内各种酶活性的强弱等[5], 未成熟、衰老或败育的花粉仍能染色[6]。离体培养法为花粉提供的条件与花粉在柱头内萌发的条件相似[7], 所得花粉活力与花粉在柱头上的活力最接近, 是检测花粉活力的最佳方法。近年来, 已有许多木兰属植物花粉形态、生活力及其储藏特性的相关研究, 如二乔玉兰Magnolia soulangeana[8], 天女木兰Magnolia sieboldii[9], 紫玉兰Magnolia liliflora[10], 景宁木兰Magnolia sinostellata[11]等, 研究表明不同植物适宜的培养基组分及质量浓度要求不同, 花粉离体培养中所需的萌发条件也不同。本研究在综合前人研究的基础上, 以望春玉兰Magnolia biondii, 长花玉兰Magnolia ‘Changhua’, 丹馨玉兰Magnolia ‘Danxin’, 黄山木兰Magnolia cylindrica等为试验材料, 研究不同培养基组分、培养温度及时间对花粉萌发的影响。旨在筛选出各植物材料适宜的培养基及花粉萌发最佳条件, 为木兰属植物的育种工作提供依据。

    • 望春玉兰、长花玉兰、丹馨玉兰、黄山木兰等4种木兰属植物均来自于浙江农林大学苗圃地, 将所采集花药置于硫酸纸上, 自然干燥24~36 h, 待花药开裂后收集花粉, 并放置于硅胶中干燥, -80 ℃条件下储藏备用。

    • 采用离体培养法。蔗糖质量浓度梯度为0, 50, 100, 150, 200 g·L-1; 硼酸质量浓度梯度为0, 50, 100, 200, 300 mg·L-1; PEG-4000质量浓度梯度为0, 150, 200, 250, 300 g·L-1

    • 在单因子试验的基础上, 选取对试验材料影响较大的培养基组分及质量浓度, 进行L9(33)正交试验(表 1), 以得到最佳培养基组分。

      表 1  4种木兰属植物花粉正交试验的萌发率

      Table 1.  Pollen germination rate of four Magnolia species in orthogonal design experiment

      编号 P蔗糖/(g·L-1) P硼酸/ (mg·L-1) PPEG-4000/(g·L-1) 花粉萌发率/%
      望春玉兰 长花玉兰 丹馨玉兰 黄山木兰
      1 0 50 150 61.16 ± 4.05 abc 29.55 ± 3.89 bcd 12.24 ± 0.93 de 29.20 ± 4.73 c
      2 0 100 200 58.34 ± 1.69 abc 20.74 ± 0.52 cd 11.95 ± 1.92 e 30.43 ± 2.14 c
      3 0 200 250 54.95 ± 4.84 bc 18.78 ± 2.55 d 19.26 ± 2.83 bcd 18.36 ± 1.19 c
      4 50 50 200 69.23 ± 5.48 a 35.85 ± 6.55 bc 21.09 ± 1.80 bc 50.02 ± 2.75 b
      5 50 100 250 58.68 ± 1.38 abc 31.79 ± 3.63 bcd 16.50 ± 2.45 cde 69.54 ± 5.06 a
      6 50 200 150 65.37 ± 0.62 abc 29.43 ± 4.89 bcd 18.12 ± 0.75 cde 64.64 ± 5.92 ab
      7 100 50 250 68.50 ± 8.40 ab 37.66 ± 6.81 ab 25.58 ± 3.46 ab 56.37 ± 4.11 ab
      8 100 100 150 52.86 ± 2.35 c 34.73 ± 6.68 bcd 29.79 ± 0.99 a 51.76 ± 9.96 b
      9 100 200 200 65.86 ± 0.83 abc 51.47 ± 4.27 a 28.56 ± 2.80 a 50.85 ± 2.09 b
      R(望春玉兰) 6.28 9.67 4.68
      R(长花玉兰) 18.27 1.13 6.61
      R(丹馨玉兰) 13.50 2.57 0.09
      R(黄山木兰) 35.40 5.96 4.77
      说明:同列数据后不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)
    • 利用最佳培养基, 把4种试验材料分别置于15, 20, 25, 30, 35 ℃下进行离体培养, 培养12 h后, 根据实验结果, 确定最适萌发温度。在最适温度条件下, 分别培养3, 6, 9, 12, 15 h, 确定最佳培养条件。

    • 采用离体培养法, 在双凹载玻片内滴入培养液, 将充分混匀后的花粉均匀点入培养液中, 将载玻片置于铺有湿润滤纸的培养皿内, 25 ℃, 8 400 lx人工气候培养箱中培养12 h。在显微镜下观察统计, 花粉管长度等于或超过花粉粒直径的花粉即视为已萌发。重复3次·处理-1,观察视野3个·重复-1, 所统计的花粉粒不少于50粒·视野-1。花粉萌发率=(萌发的花粉粒数/视野中花粉粒总数)×100%。

    • 使用Excel 2010对数据进行统计, 利用SPSS 22.0对原始数据进行反正弦转换并进行单因素方差分析(Duncan’s), 各处理间差异显著性水平为0.05。

    • 试验结果表明:不同质量浓度蔗糖对4种木兰属植物花粉萌发率影响显著(图 1A)。随着蔗糖质量浓度的增加, 4种花粉萌发率均呈先增加后减小的变化趋势。不同植物最大萌发率及最适蔗糖质量浓度有所不同, 望春玉兰花粉适宜的蔗糖质量浓度为50和100 g·L-1, 花粉萌发率分别为62.56%和68.87%, 显著高于其他质量浓度处理下的萌发率(P<0.05);当蔗糖质量浓度超过100 g·L-1时, 望春玉兰花粉萌发率下降, 但蔗糖溶液中花粉萌发率均高于对照。长花玉兰在100 g·L-1的蔗糖溶液中, 萌发率达最大, 为18.02%, 显著高于其他质量浓度处理(P<0.05);蔗糖质量浓度为200 g·L-1时, 花粉萌发率最低, 为9.90%, 比对照低1.92%。在各质量浓度蔗糖培养基上, 丹馨玉兰花粉萌发率均低于10%, 蔗糖质量浓度为0~100 g·L-1时, 花粉萌发率差异不显著(P>0.05);而高质量浓度蔗糖溶液对丹馨玉兰花粉萌发起抑制作用, 150和200 g·L-1蔗糖质量浓度下, 花粉萌发率显著低于对照, 分别降低了3.47%和4.42%。黄山木兰花粉适宜的蔗糖质量浓度为50~100 g·L-1, 在此范围内花粉萌发率显著高于对照(P<0.05), 在200 g·L-1蔗糖溶液中, 黄山木兰花粉萌发率最低, 为2.46%, 低于对照22.95%。

      图  1  不同因素对4种木兰属植物花粉萌发率的影响

      Figure 1.  Effects of different factors on pollen germination rate of four Magnolia species

    • 硼酸对4种木兰属植物花粉萌发均有显著作用(图 1B)。其中, 望春玉兰花粉在200 mg·L-1硼酸的培养液中萌发率高达79.63%, 显著高于其他质量浓度下花粉的萌发率(P<0.05), 且比对照萌发率高46.89%, 高质量浓度的硼酸培养液中花粉萌发率与对照无显著差异(P>0.05)。在0~200 mg·L-1硼酸范围内, 长花玉兰花粉萌发率均随质量浓度的增加而上升, 其最适质量浓度为200 mg·L-1, 萌发率为25.57%, 显著高于对照; 在300 mg·L-1硼酸条件下, 萌发率开始下降。丹馨玉兰花粉在各质量浓度硼酸条件下萌发率差异均不显著(P>0.05), 当硼酸质量浓度为50和100 mg·L-1时, 花粉萌发率达最大, 分别为13.22%和14.93%, 对照萌发率最低, 为7.27%。黄山花粉萌发率随着硼酸质量浓度增大而增加, 在100 mg·L-1时, 其花粉萌发率达最大, 为47.09%, 显著高于200 mg·L-1下的萌发率(28.47%), 与其他质量浓度培养液中的花粉萌发率差异不显著(P>0.05)。

    • 随着PEG-4000质量浓度的增加, 4种木兰属植物花粉萌发率均呈先增加后减小的变化趋势(图 1C)。PEG-4000的质量浓度为200和250 g·L-1时, 望春玉兰花粉萌发率达最大, 分别为53.92%和51.21%, 显著高于其他质量浓度处理(P<0.05)。长花玉兰花粉萌发的最适PEG-4000质量浓度为150 g·L-1, 之后随着PEG-4000质量浓度的增加, 花粉萌发率降低; 当质量浓度为300 g·L-1时, 花粉萌发率仅为2.41%, 显著低于对照萌发率(13.60%)。可见高质量浓度的PEG-4000抑制长花玉兰花粉萌发。丹馨玉兰花粉在PEG-4000质量浓度为150~250 g·L-1时, 萌发率差异不显著(P>0.05), 显著高于其他处理(P<0.05);质量浓度为200 g·L-1时萌发率最大, 为17.29%;300 g·L-1 PEG-4000抑制花粉萌发, 萌发率仅为2.41%, 且低于对照(4.39%)。在150g·L-1PEG-4000培养液中黄山木兰花粉萌发率达最大(42.39%), 显著高于其他质量浓度下花粉萌发率, 随着质量浓度增大, 萌发率呈逐渐递减趋势。

    • 在单因子试验的基础上, 进行L9(33)正交试验, 寻找最佳培养基组合。试验结果表明(表 1):4种木兰属植物花粉萌发对液体培养基组分的质量浓度存在差异, 这可能因不同基因型花粉自身的萌发特性而异。望春玉兰在50 g·L-1蔗糖+50 mg·L-1硼酸+200 g·L-1PEG-4000培养基下萌发率高于其他培养基, 高达69.23%, 极差分析表明各因素对其花粉萌发率的影响依次为:硼酸>蔗糖>PEG-4000。长花玉兰在100 g·L-1蔗糖+200 mg·L-1硼酸+200 g·L-1 PEG-4000培养基下萌发率最高, 为51.47%, 极差分析显示对其花粉萌发率的影响因素依次为:蔗糖>PEG-4000>硼酸。丹馨玉兰在100 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+150 g·L-1 PEG-4000培养基下萌发率最高, 为29.79%, 极差分析显示对其花粉萌发率的影响因素依次为:蔗糖>硼酸>PEG-4000。黄山木兰在50 g·L-1蔗糖+100 mg·L-1硼酸+250 g·L-1 PEG-4000培养基下萌发率最高, 为69.54%, 极差分析表明各因素对其花粉萌发率的影响依次为蔗糖>硼酸>PEG-4000。

    • 不同温度对望春玉兰、长花玉兰、丹馨玉兰及黄山木兰花粉萌发率均有一定的影响(图 3A)。15~25 ℃内, 随着温度的升高, 萌发率随之增加, 25 ℃时各植物花粉萌发率显著高于其他温度处理萌发率(P<0.05), 依次为75.85%, 31.85%, 18.94%, 61.14%;在25~35 ℃内, 随着温度的上升, 萌发率受到抑制, 即温度过高或过低均不适合4种花粉萌发。由此可见:虽然4种不同遗传背景的花粉萌发率有较大差异, 但其最适萌发温度相同。

      图  2  不同培养条件下4种木兰属植物花粉萌发率的变化

      Figure 2.  Changes of different culture conditions on pollen germination rate of four Magnolia species

    • 由试验结果可知(图 3B):培养3 h时, 4种木兰属植物花粉均已萌发, 6~9 h萌发率迅速上升, 12~15 h萌发率趋于稳定。其中培养9 h时, 望春玉兰和黄山木兰花粉萌发率达到最大, 分别为71.19%和59.82%, 而长花玉兰和丹馨玉兰花粉萌发率在培养12 h时达到最大, 分别为44.50%, 23.43%。4种植物花粉虽最适培养时间有所不同, 但其萌发趋势几乎一致。

    • 蔗糖和硼酸是组成花粉离体培养基的基本成分, 蔗糖为花粉代谢、跨膜运输等过程提供必要的能量, 同时也是维持花粉内环境稳定的渗透调节物质[12]。本研究结果表明, 蔗糖对4种木兰属植物花粉萌发的影响水平不同, 蔗糖在长花玉兰、丹馨玉兰及黄山木兰花粉萌发中具有主导作用, 但对望春玉兰花粉萌发率影响水平次于硼酸, 这可能与不同植物生物学特性相关。4种木兰属植物花粉萌发最适蔗糖质量浓度(50~100 g·L-1)与二乔玉兰[8], 天女木兰[9]结果相符。

      硼元素在植物体内作为微量营养生长调节剂, 以花器官内含量居多, 且主要分布于柱头及子房, 硼对糖分的吸收具有促进作用, 参与果胶物质的合成, 且促进花粉管壁的形成, 从而加快花粉萌发生长[13]。本研究中, 4种木兰属植物所需最适硼酸质量浓度不同, 但在含有硼酸的培养基中花粉萌发率均高于对照, 即花粉萌发需要硼元素的参与。正交试验结果表明:望春玉兰花粉萌发所需硼酸质量浓度低于其他3种花粉, 可能由于蔗糖和PEG-4000的添加, 望春玉兰花粉对硼酸的需求量减少。长花玉兰在200 mg·L-1硼酸溶液中萌发率达最大, 与景宁木兰研究结果相同[11]; 丹馨玉兰、黄山木兰均在100 mg·L-1硼酸溶液中萌发率达最大, 与二乔玉兰、天女木兰结果一致[8-9]。由此可知:100~200 mg·L-1硼酸可促进木兰属植物花粉萌发生长。

      PEG-4000作为高分子渗透剂, 在花粉萌发过程中, 通常改变花粉内膜结构, 提高内膜通透性, 从而促进花粉粒萌发[14]。单因素试验表明:4种木兰属植物最适PEG-4000质量浓度为150~250 g·L-1, 对蜡梅Chimonanthus praecox[15]的研究发现, 低质量浓度PEG-4000对花粉离体萌发作用不显著, 而高浓度下, 花粉萌发率显著受到抑制, 本研究结果与此相一致。正交试验结果表明:PEG-4000在4种花粉萌发中均不是主导因子, 而若蜡梅花粉离体培养基内不含PEG-4000, 其花粉不萌发[15], 可能由于不同科植物花粉萌发过程中所需营养不同。PEG-4000是首次应用于木兰属植物花粉离体萌发, 对同属其他植物花粉萌发有待进一步研究。

      多数花粉萌发的最适温度为25 ℃[16], 本研究结果与此相同。也有研究发现[17]:由于植物分布区不同, 其花粉萌发对温度的响应有所差异。望春玉兰和黄山木兰花粉在培养9 h时萌发率达最大, 而长花玉兰和丹馨玉兰花粉最佳培养时间为12 h, 在各自最适培养时间下, 对花粉其进行观察, 花粉管互不交错,清晰,便于统计。

参考文献 (17)

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