贮藏和液体培养条件对文冠果花粉萌发的影响_黄晓梅.pdf
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1、贮藏和液体培养条件对文冠果花粉萌发的影响黄晓梅,李春雨,邢加浩,刘洪慧,张 锦,李佳宸(潍坊学院,山东潍坊 261061)摘要 目的 优化改善文冠果花粉离体萌发培养基。方法 以新鲜文冠果花粉为试验材料,采用液体培养法,测定蔗糖、硼酸和钙对文冠果花粉离体萌发特性及花粉管长度的影响,筛选适合文冠果花粉离体培养液体培养基成分的最佳浓度。测定不同贮藏温度(70、20、4、25)及不同贮藏时间(2、5、10 d)下,文冠果花粉萌发率的变化。结果 通过控制单一因素变量试验,文冠果花粉离体萌发的液体培养基最佳组分为 15%蔗糖+002%硼酸+001%钙离子(硝酸钙),萌发率达 925%,花粉管长达 161
2、mm;而在花粉管生长过程中需要的钙离子浓度为 004%。70 超低温贮藏花粉有利于保持花粉生活力,20 冷冻贮藏次之,4 低温贮藏不利于保持花粉生活力,25 恒温贮藏会大大降低花粉生活力。结论 该研究可为文冠果花粉离体培养的液体培养基最佳组分配方提供参考依据,也为文冠果花粉贮藏研究奠定基础。关键词文冠果;花粉萌发;贮藏;生活力中图分类号S5659文献标识码A文章编号05176611(2023)07013104doi:103969/jissn05176611202307031开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Storage and Liquid Culture Con
3、ditions on Xanthoceras sorbifolium Pollen GerminationHUANG Xiao-mei,LI Chun-yu,XING Jia-hao et al(Weifang University,Weifang,Shandong 261061)Abstract Objective In order to optimize and improve the culture medium of Xanthoceras sorbifolium pollen germination in vitro MethodThe effects of sucrose,bori
4、c acid and calcium ion on the germination rate of Xanthoceras sorbifolium pollen and pollen tube length were meas-ured by liquid culture method,which fresh pollen was used as experimental material So as to screen out the best concentration of liquid medi-um components suitable for Xanthoceras sorbif
5、olium pollen germination in vitro At the same time,the changes of pollen germination rate ofXanthoceras sorbifolium were measured under different storage temperatures(70,20,4,25)and different storage times(2,5,10 d)esult The results showed that through controlling the single factor variable test,the
6、 optimal medium group that promoted in vitro germinationrate of pollen of Xanthoceras sorbifolium was 15%sucrose+002%boric acid+001%calcium ion(calcium nitrate),the germination rate was925%,and the pollen tube length was 161 mm While the concentration of calcium ion needed in the process of pollen t
7、ube growth was 004%The statistics indicates that 70 cryogenic storage of pollen was beneficial to keep the vitality of pollen,and 20 refrigerated storagetimes,4 low temperature storage was not conducive to maintain vitality of pollen,25 constant temperature storage will greatly reduce thevitality of
8、 pollen Conclusion This study can provide reference basis for the optimal formula of liquid medium for Xanthoceras sorbifolium pol-len germination in vitro,and lay a foundation for the study of Xanthoceras sorbifolium pollen storageKey wordsXanthoceras sorbifolia;Pollen germination;Storage;Pollen vi
9、tality基金项目国家自然科学基金项目(31301733);潍坊学院博士基金资助项目(2012BS19);山东省高等学校科技发展计划资助项目(J18KA157);潍坊学院大学生研究计划项目(WFUSTP-2020L24)。作者简介黄晓梅(1997),女,广西藤县人,从事植物花粉发育与萌发研究。收稿日期20220603;修回日期20230104文冠果(Xanthoceras sorbifolia)是我国北方常见落叶灌木,属无患子科。其根系发达且分布面积广,有利于水分吸收和贮藏,在多种极端土壤环境条件下都能够生长,是防治风沙、治理荒漠的首选优良树种;文冠果花期由于满树繁花、鲜艳美丽而具有很高的观
10、赏性;其果实集保健与药用价值一身1。因此,目前对文冠果的研究较为热点,对其花粉离体萌发的研究也有不少报道,但在花粉培养的最适培养基成分和培养方法方面存在较大差异。如刘武林等2 采用悬滴法进行文冠果花粉培养;有学者采用半固体培养基,其培养基中均加入了琼脂,如吴月亮等3 加入 5%6%琼脂,李强峰等4 采用 1%琼脂。李强峰等4 研究表明,培养基中最佳蔗糖浓度为 02%,而刘武林等23 所测得的结果为 10%15%,二者蔗糖溶液浓度相差较大。硼酸是文冠果花粉萌发最重要的元素之一,001%002%硼酸可较好地促进文冠果花粉萌发,但是过高浓度会导致花粉萌发数量下降。针对培养基中钙离子的研究,吴月亮等5
11、 研究表明,钙离子对文冠果花粉离体萌发促进作用不大,培养基中可不加入钙离子。在文冠果花粉贮藏温度和贮藏时间试验中,吴月亮等3,5 控制贮藏时间和贮藏温度 2 个因素变量,测定了文冠果花粉最适贮藏温度。笔者采用与前人不同的液体培养基对文冠果花粉进行培养,筛选培养基中蔗糖、硼酸、钙离子(硝酸钙)的最佳浓度,同时对文冠果花粉贮藏温度和贮藏时间进行探究,以期为研究文冠果杂交育种及花粉长期贮藏提供科学依据。1材料与方法11试验材料试验材料为潍坊市人民广场种植的文冠果树,于每天 06:00 采集当天开放的花朵,取下花粉进行不同处理。试验中采用的花粉均为当天采集的同一批次花粉,贮藏花粉为第一批次采集的花粉。
12、12试验方法121花粉离体萌发预试验。文冠果花粉离体培养先进行预试验,目的是观察花粉离体培养过程是否需要光照。将新鲜花粉接种到 15%蔗糖+001%硼酸+001%钙离子液体培养基上,在光照和黑暗环境下 25 恒温培养,培养 1、2、3、4、5 h 分别取出观察。文冠果花粉离体培养在光照条件下花粉萌发率要高于黑暗条件下(图 1),同时文冠果花粉萌发在4 h时即可观察。122花粉培养最适培养基组分测定。蔗糖浓度设为0(CK,空白对照组)、5%、10%、15%、20%、25%、30%,培养安徽农业科学,JAnhui AgricSci 2023,51(7):131134,141基中硼酸和钙离子浓度均为
13、 001%。硼酸浓度设置为 0(CK)、001%、002%、003%、004%、005%、010%;将第 1步测定的最适蔗糖浓度加入培养基中,同时将钙离子浓度设置为 0.01%最低水平。最后,钙离子(硝酸钙)浓度设置为0(CK)、001%、002%、003%、004%、005%、010%。将以上 2 步测定蔗糖和硼酸浓度作为测定最适钙离子浓度培养基成分的浓度。在涂有凡士林凹槽的载玻片上滴配置好的培养基,用镊子轻轻夹起开裂的花药将新鲜花粉抖落在培养基上,在培养皿中放置 1 张湿滤纸,保持湿度,然后将载玻片放在培养皿滤纸上,25 恒温培养 4 h 后,显微镜下记录并观察,同时测量花粉管长度。注:A
14、 为光照条件;B 为黑暗条件。Note:A was light conditions;B was dark conditions图 1不同培养条件下文冠果花粉萌发状况Fig1Pollen germination of Xanthoceras sorbifolium under different culture conditions123花粉最适贮藏温度测定。将文冠果花粉用镊子取下用硫酸纸包好后贴上标签,分别装入 4 个药品袋中,然后将药品袋分别放入70 超低温冷冻箱,20 和4 冰箱冷藏,25 电热恒温培养箱中。分别在第 2 天、第 5 天、第 10 天取出,在培养基中放置适量花粉,采用上述
15、方法培养 4 h 后,统计花粉萌发率。2结果与分析21文冠果花粉培养最适培养基筛选211蔗糖对文冠果花粉萌发的影响。由表 1 可知,不同浓度蔗糖对文冠果花粉萌发率影响较大,与CK 对比可知,蔗糖能明显提升文冠果花粉离体萌发率,其中蔗糖浓度为 15%时,最有利于花粉萌发(图 2A),花粉萌发率达 92.9%。蔗糖浓度为 5%20%时,文冠果花粉萌发率在 821%92.9%,相差不大。当培养基中蔗糖浓度为 25%时,文冠果花粉萌发率为 486%,萌发率大幅下降,花粉萌发严重受到抑制。当蔗糖浓度达到 30%时,萌发率很低,仅 21%(图 2B)。表 1不同蔗糖浓度下文冠果花粉萌发和花粉管生长Tabl
16、e 1Effect of different concentration of sucrose on pollen germina-tion and pollen tube length of Xanthoceras sorbifolium蔗糖浓度Sucrose concentration%花粉萌发率Pollen germinationrate%花粉管长度Pollen tubelengthmm0(CK)2240225821165108711861592912420858074254860563021008注:A 为 15%蔗糖;B 为 30%蔗糖。Note:A was 15%sucrose;B
17、 was 30%sucrose图 2不同蔗糖浓度下文冠果花粉萌发情况Fig2Pollen germination changes of Xanthoceras sorbifolium under different sucrose concentration231安徽农业科学2023 年低浓度蔗糖有利于文冠果花粉管的生长,花粉管生长的最佳蔗糖浓度为 10%,长度达 186 mm。当蔗糖浓度在 5%15%时,花粉管的生长快速,长度较长,为 124186 mm。当蔗糖浓度达到 25%及以上时,由于文冠果花粉萌发受到抑制,因此花粉管的伸长也受到影响,仅 008056 mm(表 1)。212钙对文冠果
18、花粉萌发的影响。由表 2 可知,钙(硝酸钙)可促进文冠果花粉萌发,钙浓度为 001%时最有利于文冠果花粉萌发。对比 CK 可以看出,当培养基中加入钙后文冠果花粉萌发率均有一定程度的提高,001%010%钙浓度对文冠果花粉萌发均表现出提升效果,无抑制作用产生。因此,若研究文冠果花粉萌发试验,可添加 001%最低水平钙离子溶液,从而使花粉萌发率有一定提高。从花粉管长度数据可见,钙离子对文冠果花粉管生长有一定影响。与 CK 相比,添加 004%钙离子后,花粉管长度达 110 mm(图3A),远长于 CK 的045 mm(图3B);在钙离子达010%时,花粉管长 047 mm,与 CK 相差不大,说明
19、高钙会抑制花粉管的生长。因此,研究花粉管生长的最适培养基中需添加 004%钙离子。表 2不同钙离子浓度下文冠果花粉萌发和花粉管生长Table 2Effects of different concentrations of calcium on pollen ger-mination and pollen tube length of Xanthoceras sorbifolium钙离子浓度Calcium ionconcentration%花粉萌发率Pollen germinationrate%花粉管长度Pollen tubelengthmm0(CK)8370450019020430028890
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