毕业设计论文有核品种与无核品种葡萄花粉生活力及贮藏条件的对比研究

有核品种与无核品种葡萄花粉生活力及贮藏条件的对比研究作者 指导教师（河南科技学院园艺园林学院，河南 新乡 453003） 摘要: 该试验以有核品种葡萄和无核品种葡萄的新鲜干燥花粉为研究材料，每个品种分别贮藏在常温、5、0、-18、-40条件下，采用蔗糖200g/L硼酸50mg/L+琼脂8g/L的同一固体培养基作为营养基质，进行有核品种与无核品种葡萄花粉的离体萌发培养对比研究。结果表明：不同温度下贮藏的花粉生活力随着贮藏时间的延长均呈下降的趋势，-18、-40贮藏下的花粉生活力下降最为缓慢， 常温贮藏条件下花粉生活力下降最为迅速。刚开始贮藏时不同品种之间的花粉生活力存在明显的差异，并且有核品种葡萄的花粉生活力高于无核品种葡萄。关键词：有核葡萄；无核葡萄；花粉生活力；贮藏条件Comparison of nuclear and seedless grape varieties of pollen viability and storage conditionsAuthor： Tutor ： (Henan University of science and technology school of horticulture gardens, Xinxiang Henan 453003)Abstract： The experiment with fresh dry pollen nuclear grape varieties and varieties as study material, each species separately stored at room temperature, 5 , 0 , -18 , -40 , using the same solid sucrose 50mg/L+ agar 200g/L boric acid 8g/L medium as nutrient medium with nuclear variety and seedless grape varieties pollen germination in vitro comparative study. Results indicated that the stored pollen viability over time at different temperatures to extend the storage time of the downward trend, 0 -18 and -40 storage fell most pollen viability of slow room temperature under storage conditions declined most rapidly pollen viability. There are obvious differences in pollen viability between different cultivars started during storage, and nuclear grape pollen viability than seedless grape varieties with high pollen viability.Keywords: nuclear grape, seedless grape, pollen viability, storage conditions 1.引言葡萄为葡萄科（Vitaceae）葡萄属（Vitis）植物，无核葡萄育种是目前世界各国葡萄育种工作的重要目标，随着人们生活水平的不断提高无核葡萄在鲜食和制干上显示出愈来愈重要的作用，在国际市场中销售量最大最受人们欢迎的鲜食和制干品种主要是无核葡萄品种。目前，选育优质无核葡萄新品种已成为国内外，特别是发达国家葡萄育种的重要目标之一。花粉在有性繁殖中传递着雄性亲本的遗传信息，早期采集、贮存花粉以及测定花粉生活力是进行人工杂交授粉的基础。花粉的寿命很短，但在特殊的条件下保存，可在较长时间内保持其生活力1。不同植物花粉在自然条件下的寿命、贮藏条件及生活力的测定存在差异。其中花粉萌发率是衡量花粉生活力大小的指标之一，也是最重要的指标2,3。在我国传统的无核葡萄育种，大多以有核品种为母本与无核品种杂交，而这也是目前我国育种工作者应用最多的一种无核葡萄育种方法，而在杂交育种这一无核葡萄选育的重要途径中，花粉生活力是确保杂交育种成功的一个重要条件。由于不同葡萄品种的花期经常不一致, 在培育无核葡萄杂交育种过程中, 常涉及花粉采集和花粉贮藏问题4。有关花粉生活力的研究较多5-10，但葡萄花粉生活力的测定及贮藏条件研究还不是太多11-13，尤其是关于有核与无核品种葡萄花粉生活力的对比研究。因此展开无核品种和有核品种葡萄花粉生活力及贮藏条件的对比研究具有重要意义。并且该试验研究了常规条件下不同贮藏温度和时间对不同品种葡萄花粉生活力的影响及不同品种花粉生活力的对比，以期为葡萄花粉的短期贮藏及杂交育种提供理论依据。2. 材料与方法2.1试验材料试验材料均于2013年5月13日取自于中国农业科院郑州果树研究所，共10个品种：有核品种为芳香拉查基、泽玉、京秀、郑州早红、瑞比尔；无核品种为希姆劳德、京紫晶、8611、8612。在葡萄的初花期选择生长健壮的植株，采下发育正常的花序，分别装入保鲜袋，再放入装有冰袋的保温箱内带回实验室。2.2花粉的采集将带回实验室的花序，除去顶部发育较差的花蕾后，取出花药，放在垫有硫酸纸的带盖培养皿中，及时剔除其中的杂质和破裂的花药，然后将培养皿放置在阴凉干燥处自然阴干，室温条件下，经一定时间后花粉开裂，待花粉完全散出充分干燥后倒入研钵中研磨，经过丝底小筛过滤后，收集备用。2.3花粉的贮藏条件将收集好的每个品种的花粉均分为5等份，分别装入离心管中，将管口用密封条密封，再分别放入装有氯化钙的干燥器中密封，再将分装好的不同品种的花粉，标记后分别置于常温、5、0、-18、-40条件下遮光贮藏。2.4试验方法采用离体萌发法测定花粉萌发率。每个处理都按蔗糖200g/L硼酸50mg/L+琼脂8g/L浓度比例的固体培养基作为营养基质，进行不同品种、不同贮藏条件下葡萄花粉的离体萌发培养以测定其花粉的生活力。每个品种贮藏前测定其新鲜干燥花粉的萌发率，贮藏后每隔5d取出贮藏的花粉进行生活力的测定，以花粉萌发率作为花粉生活力的指标。2.4.1 花粉的培养 按上述配方配置培养基，将PH调至6.06.5，将配好的培养基倒入培养皿中，待培养基冷却凝固后用棉签蘸取少量花粉，均匀的撒播在培养基表面，并在显微镜下观察是否撒播均匀，若花粉分布均匀，再将垫有湿润滤纸的培养皿盖盖在其上，最后贴上标签写明品种、处理、播种时间，置于25条件下的恒温培养箱内避光培养。每个处理设置3个重复。2.4.2 观察及记录结果培养8h后，在10×20倍光学显微镜下观察花粉萌发情况，统计萌发率，每个处理随机观察3个视野，每个视野不少于50粒花粉，记录每个视野的花粉萌发粒数和花粉总粒数，并拍照，之后计算花粉萌发率，取均值。花粉萌发标准：以花粉管长度超过花粉粒直径的1/2为萌发花粉。花粉萌发率的计算公式：花粉萌发率（%）=视野中萌发花粉粒数/视野中花粉总粒数×100%。试验结果数据处理采用Excel软件进行作图与分析。3. 结果与分析3.1 有核品种与无核品种葡萄花粉生活力的比较 图1 有核品种与无核品种葡萄新鲜花粉生活力的比较Fig.1 Comparison of nuclear and seedless grape varieties before storage of fresh pollen viability图2 有核品种与无核品种葡萄贮藏后花粉生活力的比较Fig.2 Comparison of nuclear and Seedless grape of pollen viability after storage 如图1所示，贮藏前有核品种葡萄的花粉平均萌发率分别为郑州早红50.41%、芳香拉查基46.22%、瑞比尔43.04%、泽玉40.35%、京秀24.13%；无核品种葡萄的花粉平均萌发率分别为希姆劳德26.51%、京紫晶31.09%，其中立川无核、8611、8612三个无核品种有花粉但其花粉萌发率为0，显微镜观察发现立川无核花粉形态为干瘪，形状皱缩不规则，8611和8612两个无核品种的花粉则是圆形饱满，发育正常的，属于花粉败育。贮藏前各品种的花粉萌发顺序为：郑州早红>芳香拉查基>瑞比尔>泽玉>京紫晶>希姆劳德>京秀>立川无核、8611、8612。如图2所示，在贮藏5d、10d、15d、20d、25d后,不同贮藏温度下各品种的花粉萌发率的情况，总的来说其花粉萌发率都是随着贮藏时间的增加而逐渐的下降，但不同品种的花粉其花粉萌发率下降的幅度而有所差异。同样的贮藏时间、贮藏温度下有核品种葡萄的耐贮藏能力要比无核品种的好些。因此，从整个花粉萌发情况看来可，有核品种葡萄的花粉萌发率要比无核品种的萌发率高，即其花粉的生活力要高于无核品种葡萄。3.2 不同贮藏温度对葡萄的花粉生活力的影响 3.2.1 不同贮藏温度对有核葡萄品种花粉生活力的影响 图3不同贮藏温度下有核葡萄品种的花粉萌发率Fig.3 The germination rate of nuclear grape cultivars under different storage temperature of pollen从图3可知，有核品种葡萄刚开始贮藏时，每个品种的花粉萌发率都相对较高，但随着贮藏时间的延长，其花粉萌发率均呈现下降趋势。常温条件下贮藏时，随着贮藏时间的延长其花粉生活力下降的幅度较大，在贮藏10d后每个品种的花粉萌发率都下降了近一半。甚至在贮藏25d后京秀、郑州早红、瑞比尔三个品种花粉的平均萌发率下降到10%以下，分别为7.64%、9.41%、7.38%，由此可见，常温条件下贮藏有核品种花粉效果较差。但如若短时间内进行花粉贮藏，其效果还是比较理想的，而且比较方便。相比较而言，5、0条件下贮藏的花粉随着贮藏时间的增加，其生活力下降的速度相对较缓慢些，贮藏25d后其花粉平均萌发率可以保持在14.54%25.12%左右。当有核品种葡萄花粉贮藏在-18、-40的低温条件下时，随着贮藏时间的增加，各品种花粉的萌发率呈缓慢下降趋势，其下降幅度相对常温、5、0贮藏条件下的花粉萌发率而言较小，且在贮藏25d以后其花粉的萌发率多数都保持在20%以上，如芳香拉查基可保持在29.97%，瑞比尔可保持在29.88%。由此可见，在此低温条件下，其贮藏效果都比较好，适于长时间贮藏花粉。3.2.2不同贮藏温度对无核葡萄品种花粉生活力的影响 图4不同贮藏温度下无核品种葡萄的花粉萌发率Fig. 4 The germination rate of seedless grape cultivar pollen under different storage temperature 供试的5个无核品种葡萄中，立川无核、8611、8612三个无核品种有花粉但其花粉萌发率为0，显微镜观察发现立川无核的花粉形态为干瘪，形状皱缩不规则，8611和8612两个无核品种的花粉则是圆形饱满，发育正常的但无花粉萌发，属于花粉败育。希姆劳德和京紫晶2个无核品种葡萄，在不同贮藏温度下，随着贮藏时间的延长，其花粉萌发率呈下降趋势（图4)。从图4可知，贮藏前希姆劳德和京紫晶2个无核品种的新鲜花粉萌发率分别为26.51%、31.09%，但其在常温条件下贮藏15d后的花粉的萌发率均低于5%，京紫晶的花粉生活力甚至已接近0；5、0贮藏温度下其花粉萌发率下降的幅度较常温下缓慢，-18、-40贮藏条件下的花粉萌发率下降的速度最为缓慢。由此可见，与有核品种葡萄贮藏温度随贮藏时间的变化很相似，-18、-40低温条件下贮藏无核品种葡萄花粉效果较好，5、0贮藏条件下效果次之，常温贮藏花粉效果较差。4. 小结与讨论4.1 小结试验结果表明，无论是有核品种葡萄还是无核品种葡萄，不同温度下贮藏的花粉生活力随着贮藏时间的延长均呈下降的趋势，-18、-40贮藏下的花粉生活力下降最为缓慢， 5、0贮藏条件下其次，常温贮藏条件下花粉生活力下降最为迅速。另外，有核品种与无核品种葡萄花粉生活力的对比中可以得出，不仅贮藏后不同品种之间的花粉生活力存在明显的差异，贮藏前不同品种之间的新鲜花粉生活力也存在较大的差异，贮藏前有核品种葡萄的花粉平均萌发率分别为郑州早红50.41%、芳香拉查基46.22%、瑞比尔43.04%、泽玉40.35%、京秀24.13%；无核品种葡萄的花粉平均萌发率分别为希姆劳德26.51%、京紫晶31.09%，其中立川无核、8611、8612三个无核品种有花粉但其花粉萌发率为0。总的来说，有核品种葡萄的花粉生活力要高于无核品种葡萄。另外，也有花粉萌发率随时间变化却有短时间升高或者不变的趋势，如有核品种泽玉和无核品种京紫晶,在-18贮藏条件下，泽玉在贮藏20d时其花粉生活力高于15d，京紫晶则是在这两个时间段内的花粉生活力呈持平状态，这可能是因为每次测花粉萌发率时，将密封的瓶盖打开，使其与空气接触，改变了瓶内的湿度和氧气浓度，增强了花粉的代谢，使其活力短时间内增加；也可能是因为冷热交替，刺激了花粉的萌发；还有可能是品种的遗传基因所决定的，具体原因有待进一步研究。4.2 讨论关于花粉生活力快速降低的原因有多种学说，有人认为是花粉进行非常旺盛的物质代谢所致；有人认为与干燥条件有关；也有人认为与蛋白质代谢有关。花粉老化的相同点是呼吸基质耗尽、酶失活、干燥损伤及代谢产物阻塞14。花粉保持生活力的长短，一方面是由遗传因素所决定的，另一方面也受环境因素的影响2。不同品种葡萄其花粉生活力随贮藏时间的延长下降的速度也不相同。花粉贮藏时，随着贮藏时间的增加，花粉内贮藏物质的消耗增多，酶活性下降，水分逐步流失，花粉的生活力会逐渐下降15。花粉贮藏温度和湿度是影响花粉贮藏时间长短的主要因素。花粉在高温、高湿的情况下，酶的水解活性增强，代谢作用亦随之加强，并且进行着强烈的呼吸作用，消耗大量养分，且易被微生物感染发霉变质而丧失萌发率7。花粉贮藏过程中，保持较低的环境湿度，可以使其代谢受到抑制，酶活性减弱，呼吸作用降低，使花粉活力维持较长时间，贮藏花粉的寿命往往与环境相对湿度呈负相关16。本试验研究表明，-18、-40葡萄干燥花粉的贮藏效果最好，随着贮藏时间的延长，花粉生活力逐渐降低，主要原因是花粉内养分逐渐消耗，酶活性逐渐降低，；在常温条件下花粉生活力下降最为迅速，主要原因是贮藏温度较高，花粉内酶活性较强，代谢作用加快，过度消耗花粉内贮藏的养分；而5、0条件就处于二者之间，是短期贮藏最为理想便捷的贮藏方式。 供试10个葡萄品种中，虽得出有核品种葡萄的花粉生活力要高于无核品种葡萄，但所测得的新鲜花粉萌发率都不是太高，并且立川无核、8611、8612三个无核品种有花粉但其花粉萌发率为零，显微镜观察发现立川无核花粉形态为干瘪，形状皱缩不规则，8611和8612两个无核品种的花粉则是圆形饱满，发育正常的，属于花粉败育，具体原因还有待研究。参考文献1 任秋萍，张斌斌.不同保存温度对几个梨品种花粉生活力的影响J.北方园艺，2008（3）：3-5.2尹佳蕾,赵惠恩.花粉生活力影响因素及花粉贮藏概述J.中国农学通报,2005,21（4）:110-113,193.3王钦丽,卢龙斗,吴小琴,等.花粉的保存及其生活力测定J.植物学通报,2002,19(3):365-373.4 徐跃进,胡春根主编.园艺植物育种学M. 高等教育出版社出版.2007,:23-85. 5 宋尚伟，闫锋，蔡艳婷，等.桃品种八月香花粉的超低温保存J.植物生理学通讯，2007，43（1）：181-183.6 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