木槿属3种植物花粉萌发及贮藏性探讨

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　　摘 要：以木槿属3种植物的新鲜花粉为材料，探讨花粉萌发培养液组成、贮藏温度和时间对花粉生活力的影响。结果表明：（1）3种植物花粉萌发的适宜培养基不同，朱槿和木槿适宜培养基为150 g・L-1蔗糖+10 mg・L-1硼酸+10 mg・L-1无水氯化钙，芙蓉葵适宜培养基为200 g・L-1蔗糖+10 mg・L-1 硼酸+10 mg・L-1无水氯化钙；（2）3种植物花粉萌发率差别较大，从高到低依次为芙蓉葵79.72%，木槿33.00%，朱槿19.88%；（3）3种植物花粉活力随贮藏时间的延长而下降，不同的贮藏温度对花粉寿命的影响不相同，朱槿和木槿花粉适宜4 ℃贮藏，均可达12 d，芙蓉葵花粉适宜-20 ℃贮藏，可达14 d。
　　关键词：木槿属；花粉萌发；培养基；贮藏
　　中图分类号：Q944.42 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.09.007
　　Abstract： The paper studied the influence of culture medium composition of pollen germination， storage temperature and storage time on pollen activity of 3 species of Hibiscus plant. The results showed that the suitable culture medium of pollen germination of 3 species plant were different， H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis and H. syriacus var syriacus. The appropriate medium was composed of 150 g・L-1 sucrose + 10 mg・L-1 H3BO3 + 10 mg・L-1 CaCl2， for Hibiscus mutabilis f. Mutabilis the suitable culture medium of was composed of 200 g・L-1 sucrose + 10 mg・L-1 H3BO3 + 10 mg・L-1CaCl2. The difference of pollen germination rate of 3 species was bigger， from high to low was Hibiscus mutabilis f. Mutabilis 79.72%， H. syriacus var. Syriacus 33.00% and H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis 19.88%. The pollen vitality of 3 species decreased with the extension of storage time. The effect of different storage temperature on pollen longevity was not the same， H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis and H. syriacus var. Syriacus pollen was 4 ℃， both could reach 12 d， Hibiscus mutabilis f. Mutabilis was - 20 ℃， and can be up to 14 d.
　　Key words： Hibiscus； pollen germination； media； storage
　　木槿属（Hibiscus）为锦葵科灌木或小乔木，约220种，分布于热带和亚热带地区，中国（连栽培的）约24种，大部供观赏用。中国常见的木槿属植物有木槿、朱槿、木芙蓉、芙蓉葵、玫瑰茄、锦葵等[1-3]。
　　朱槿（原变种）H. rosa-sinensis var. rosa-sinensis，又名扶桑花、大红花、朱槿牡丹，常绿大灌木。原产中国，分布于福建、广东、广西、云南、四川等省区。朱槿鲜艳夺目的花朵，朝开暮萎，姹紫嫣红，在南方多散植于池畔、亭前、道旁和墙边，盆栽朱槿适用于客厅和入口处摆设。
　　木芙蓉（原变型）H. mutabilis f. Mutabilis，又名草芙蓉、大花秋葵，多年生草本植物。原产于北美，花期6―8月，花色丰富艳丽，具有较高观赏价值。宜栽于河坡、池边、沟边，为夏季重要花卉。
　　木槿（原变种）H. syriacus var. syriacus，落叶灌木或小乔木。原产于亚洲东部，夏秋开花，花色艳丽，作为观赏植物广泛栽种。耐修剪，可做绿篱，是抗烟尘、抗氟化氢等有害气体的极好植物，也是美化、绿化、净化空气的好树种。
　　朱槿、芙蓉葵、木槿3种植物自古就是重要的观赏植物，在中国园林绿化中已广泛应用。试验选用金陵科技学院园艺学院实验站内栽植的3种植物盛花期花粉为材料，通过液体培养法研究花粉萌发力及其贮藏时间与温度对花粉的影响，为木槿属植物育种提供理论依据。
　　1 材料和方法
　　1.1 试验材料
　　试验以金陵科技学院幕府校区园艺站内栽植的单瓣粉色朱槿、粉色芙蓉葵和单瓣粉色木槿盛花期的花粉为材料，于晴天上午8：00―8：30采集。
　　1.2 试验方法
　　1.2.1 花粉采集 根据朱槿、芙蓉葵和木槿的不同生物学特性，花粉采集于不同时间段。每种植物花粉采集2次，即2次重复，具体为：朱槿2013年5月12日上午8：00―8：30和5月14日上午8：00―8：30采集；芙蓉葵2013年7月9日上午8：00―8：30和7月12日上午8：00―8：30采集；木槿2013年7月11日上午8：00―8：30和7月13日上午8：00―8：30采集。 　　1.2.2 花粉萌发培养基 配制7种不同浓度的蔗糖溶液，分别为50，100，150，200，250，300，350 g・L-1，以清水为对照。通过比较花粉萌发率找出3种植物最佳的蔗糖浓度。在适宜蔗糖的基础上，加入硼酸和无水氯化钙，2种成份各设2个浓度，分别为10和20 mg・L-1，进而筛选出适宜的花粉萌发培养基。
　　将配制好的液体培养基滴于载玻片上，然后将花粉撒播在培养基中，载玻片置于保湿的培养皿中，将培养皿放置在25 ℃的恒温光照培养箱中，每一处理4个重复。每隔4 h镜检1次花粉萌发数，直至前后2次观测值基本一致为止。每个重复观察3个视野，花粉数不少于300个，统计花粉萌发数，计算花粉萌发率，以花粉管长度超过花粉直径为萌发标准[4]。花粉萌发率=（已萌发的花粉粒数/观察的花粉粒总数）×100%。
　　1.2.3 花粉贮藏 将采集的朱槿、芙蓉葵、木槿盛花期花粉各分为3份装在硫酸纸袋内，分别放于常温、4 ℃、-20 ℃的温度下贮藏，每隔2 d花粉培养1次，记录花粉萌发情况。花粉萌发培养基为各植物最适培养基，观察方法同1.2.2。
　　1.2.4 数据处理 通过Excel对试验记录的相关数据进行处理分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 培养基组成对花粉萌发的影响
　　2.1.1 蔗糖对花粉萌发的影响 花粉萌发过程中，蔗糖不但提供营养物质和碳源，同时还起到调节环境渗透压的作用。糖浓度过低，能量不足；糖浓度过高，对花粉细胞会造成损伤。将采集的木槿属3种植物花粉在不同浓度的蔗糖溶液中培养，花粉萌发率结果见表1。
　　由表1可知，随蔗糖浓度的升高，3种植物花粉萌发率均呈现先上升后下降的趋势，但不同植物花粉适宜的蔗糖浓度不同。朱槿和木槿花粉在蔗糖浓度为150 g・L-1时，萌发率达最大值，分别为6.9%和14.23%；芙蓉葵花粉在蔗糖浓度为200 g・L-1时萌发率达最大值，为48.86%。花粉萌发率达到最高值后随蔗糖浓度增加其萌发率下降，当蔗糖浓度为350 g・L-1时，对花粉萌发的抑制作用非常明显，除芙蓉葵花粉萌发率稍高于对照外，朱槿和木槿的花粉萌发率均低于对照，主要原因可能是蔗糖浓度过高，使培养基水势降低，引起了花粉质壁分离从而降低了花粉活力。
　　2.1.2 硼酸、氯化钙对花粉萌发的影响 硼不仅可增加糖的吸收、运转和代谢，还可作为一种相关因子影响关键酶活性，改变细胞壁的延展性以至影响花粉管细胞壁的构建。Ca2+对启动花粉萌发、调节花粉管生长具有重要调节的作用。在适宜蔗糖浓度的基础上，加入不同浓度的氯化钙和硼酸，3种植物花粉萌发情况见表2。
　　由表2可知，在培养基中加入硼酸和氯化钙均可促进3种植物花粉的萌发，尤其在10 mg・L-1氯化钙 + 10 mg・L-1硼酸培养基中花粉萌发均最好，萌发率分别为朱槿19.88%、芙蓉葵79.72%和木槿33%，和单一蔗糖因子相比，分别提高了12.98%，30.86%，18.77%。
　　对氯化钙和硼酸浓度做极差分析，从中可知，氯化钙浓度对木槿属3种植物花粉萌发的影响较大，R值均高于硼酸的。
　　木槿属3种植物花粉萌发率不同，芙蓉葵最高，达到了79.72%，朱槿最低，仅为19.88%。但均大于15%，可用于杂交育种。朱槿和木槿花粉萌发适宜培养基为150 g・L-1蔗糖 + 10 mg・L-1 氯化钙 + 10 mg・L-1硼酸，芙蓉葵花粉萌发适宜培养基为200 g・L-1 蔗糖 + 10 mg・L-1氯化钙 + 10 mg・L-1 硼酸。
　　2.2 贮藏对花粉活力的影响
　　将木槿属3种植物新鲜花粉分别贮藏在常温、4 ℃、-20 ℃环境中，每2 d测定1次花粉萌发率，结果见图1、图2和图3。
　　2.2.1 贮藏温度和时间对朱槿花粉萌发的影响 由图1可知，随着贮藏时间的延长，花粉活力呈明显的下降趋势。3种贮藏环境相比，-20 ℃贮藏的花粉活力下降最快，贮藏2 d后花粉萌发率下降了7.92%，贮藏8 d后花粉萌发率降为0.56%，不能用于杂交授粉。室温可适当延长花粉的寿命，贮藏2 d后萌发率下降4.93%，贮藏12 d后萌发率为0。4 ℃贮藏，花粉活力下降较缓慢，贮藏2 d后萌发率仅下降1.04%，贮藏8 d后萌发率仍大于5%，为6.82%，可在杂交育种中作为父本使用。由此可知，朱槿花粉的适宜贮藏温度为4 ℃，可保存12 d左右。
　　2.2.2 贮藏温度和时间对芙蓉葵花粉萌发的影响 由图2可知，芙蓉葵花粉分别贮藏在室温、4 ℃、-20 ℃环境中，随贮藏时间的延长，花粉活力不断下降，但不同的温度时贮藏反应不一。室温贮藏花粉活力下降较快，贮藏2 d后花粉萌发率下降52.52%，为27.21%；贮藏8 d后花粉萌发率下降77.71%，仅为2.01%，已不能用于杂交育种。-20 ℃贮藏芙蓉葵花粉可适当延长活力，贮藏2 d后花粉活力仅下降了3.51%；贮藏8 d后花粉活力下降68.63%，为11.09%；贮藏14 d后花粉活力下降为1.24%。4 ℃贮藏虽也可延长花粉活力，但效果没有-20 ℃好，贮藏10 d后花粉活力降为2.44%。由此可知，芙蓉葵花粉贮藏适宜温度为-20 ℃，可保存14 d左右。
　　2.2.3 贮藏温度和时间对木槿花粉萌发的影响 由图3可知，随贮藏时间的延长，木槿花粉活力在3种环境中均下降较快，尤其是室温和-20 ℃贮藏花粉活力下降迅速，在贮藏2 d后花粉萌发率分别下降了24.03%和27.05%，贮藏8 d后下降至1.74%和1.6%，已不能用于杂交育种。在4 ℃贮藏，花粉活力下降相对较慢，贮藏2 d后下降了5.95%，之后下降迅速，贮藏6 d后的花粉活力与室温贮藏6 d后的仅差0.01%，贮藏10 d后花粉萌发率降至1.68%。因此，4 ℃较适宜木槿花粉的贮藏，可贮藏10 d。 　　3 结论与讨论
　　蔗糖是花粉粒萌发及花粉管壁合成的主要营养物质，同时蔗糖还能维持外界环境一定的渗透压[5]。硼酸对花粉管的萌发也起着重要作用，当添加一定量的硼酸后，即可大大提高其花粉萌发率和花粉管生长的长度[5-6]，同时对蔗糖和Ca2+的作用都有促进作用。而无水氯化钙中的Ca2+也对花萌发有重要的影响，较低浓度的Ca2+对花粉的萌发有一定的促进作用，能较快地促进花粉管的伸长，高浓度的Ca2+则对其有一定的阻碍和抑制作用[7]。更重要的是钙可作为第二信使偶联胞外信号与胞内生理生化反应[8]。本研究通过试验选出了木槿属3种植物花粉萌发的适宜蔗糖浓度，在此基础上添加不同浓度的无水氯化钙和硼酸钠，得出了3种植物花粉萌发的适宜培养基，朱槿和木槿花粉最适宜的培养基组成为：150 g・L-1蔗糖+10 mg・L-1硼酸+10 mg・L-1无水氯化钙；芙蓉葵花粉适宜的培养基组成为：200 g・L-1蔗糖+10 mg・L-1硼酸+10 mg・L-1无水氯化钙。
　　花粉的贮藏与贮藏温度、贮藏时间有密切关系，尹佳蕾等[9]的研究指出花粉保存应用较多的为低温干燥贮藏，冷冻干燥贮藏和超低温贮藏。耿兴敏等[10]通过对唐菖蒲的研究认为-80 ℃可保存花粉活力1 a以上。周楠楠等[11]认为红桤木花粉适宜贮藏温度为-20 ℃。李广清[12]对20个不同品种的山茶花粉进行低温储藏后发现保存温度越低，花粉的寿命越长，这是因为低温贮藏中可溶性糖类和有机酸类消耗较少，致使花粉生活力下降较慢[13-15]。本试验将朱槿、芙蓉葵、木槿花粉分别贮藏在常温、4 ℃、-20 ℃的环境中，发现朱槿花粉在温度4 ℃条件下可保存12 d左右；芙蓉葵花粉在-20 ℃条件下可保存14 d左右；木槿花粉在4 ℃条件下可保存12 d左右。这与李玉萍等[16-17]前期的研究不一致，可能是与品种以及不同的发育时期以及不同的年份有关。花粉活力的保存受多种因素的影响，除温度、品种外，花粉含水量也是主要的因素，这有待于进一步的研究。
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