-
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。
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%。Abstract: To determine the effect of culture medium, temperature, and time on pollen germination rates, different materials:Magnolia biondii, Magnolia 'Changhua', Magnolia 'Danxin' and Magnolia cylindrica were used to study variation in pollen viability. Treatments of sucrose, H3BO3 and PEG-4000 were used to determine the effects on pollen germination with orthogonal experiments alone as well as for interactions. Results showed that (1) Different individuals need certain concentrations of the culture medium:Magnolia biondii was 50 g·L-1 sucrose + 50 mg·L-1 H3BO3 + 200 g·L-1 PEG-4000; Magnolia 'Changhua' was 100 g·L-1 sucrose + 200 mg·L-1 H3BO3 + 200 g·L-1 PEG-4000; Magnolia 'Danxin' was 100 g·L-1 sucrose + 100 mg·L-1 H3BO3 + 150 g·L-1 PEG-4000 and Magnolia cylindrica was 50 g·L-1 sucrose + 100 mg·L-1 H3BO3 + 250 g·L-1 PEG-4000. (2) For pollen viability, 25℃ was the best temperature, higher temperatures inhibited pollen viability. (3) At 9 h, Magnolia biondii (71.19%) and Magnolia cylindrica (59.82%) had the highest germination rates (P < 0.05); whereas, at 12 h Magnolia 'Changhua' (44.50%) and Magnolia 'Danxin' (23.43%) had the highest germination rates(P < 0.05).
-
Key words:
- forest tree breeding /
- Magnolia /
- pollen /
- in vitro culture /
- germination condition
-
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) -
[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. -
链接本文:
https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.015