8个菠萝品种的花粉特性及其离体萌发

2016-05-30孙伟生孙光明刘胜辉吴青松

热带作物学报 2016年7期

关键词：菠萝

孙伟生　孙光明　刘胜辉　吴青松

摘要研究8个菠萝品种的花粉特性以及离体条件下的花粉萌发。结果表明：不同菠萝品种的花粉大小、花粉数量、花粉活力、花粉离体萌发率和花粉管萌发长度均存在明显差异。金菠萝花粉最大，金钻花粉最小；单个花药花粉量约3～18万粒，蜜宝花粉量最多，苹果花粉量最少。用TTC法测定8个菠萝品种的花粉活力为25.18%～56.84%，其中无刺卡因最高，黄金菠萝最低。在离体培养条件下，不同菠萝品种在9种培养基上的花粉萌发率均值和花粉管长度均值变幅分别为53.31%～76.02%、43.27～518.28 μm，其中蜜宝、无刺卡因、甜蜜蜜、金菠萝的花粉萌发率均值和花粉管长度均值较高，珍珠、苹果的花粉萌发率均值和花粉管长度均值较低。配方为1%琼脂+10%蔗糖+0.01%硼酸的培养基适于用作菠萝花粉的离体萌发培养基。

关键词菠萝；花粉特性；花粉离体萌发；花粉管长度

中图分类号 S667.9 文献标识码 A

Abstract The pollen characteristics and in vitro pollen germination of 8 pineapple cultivars were studied. Significant variations on pollen size， pollen quantity， pollen viability， in vitro pollen germination rate and the length of pollen tube were observed among the 8 pineapple cultivars. The results showed that the pollen of MD-2 was the largest and that of Jinzuan was the smallest. The amount of pollen grain per anther was estimated to be about 30～180 thousands from Pingguo to Mibao， while pollen viability revealed by TTC to be 25.18%～56.84% from Huangjin pineapple to Smooth Cayenne. The average pollen germination rate and length of pollen tube on 9 media in vitro of different pineapple cultivars ranged from 53.31%～76.02% and 43.27～518.28 μm respectively， in which both higher average values were held by Smooth Cayenne， Mibao， Tianmimi and MD-2 while lower average values held by Zhenzhu and Pingguo. Medium with a formula of 1% agar+10% sugar+0.01% boric acid was demonstrated to be suitable for pineapple pollen germination in vitro.

Key words Pineapple； Pollen characteristic； In vitro pollen germination； Pollen tube length

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.07.007

菠萝[Ananas comosus（L.）Merrill]为凤梨科（Bromeliaceae）凤梨属（Ananas Merr.）多年生草本果树，是重要的热带经济作物之一[1-2]。菠萝原产于美洲热带地区的巴西，16世纪时期，我国开始引种栽培，至今已有400多年历史[3]。目前，我国菠萝的主栽品种仍为最初引种的皇后类巴厘种，与世界上其他菠萝主产国相比，我国的菠萝育种工作进展缓慢[4]。菠萝为自交不育果树，生产上菠萝果实一般很难有种子，常规杂交育种需要在不同类型的菠萝品种间或同类型的不同品种间授粉，才能得到杂交种子[3，5]。花粉是种子植物的雄配子体，在有性繁殖中发挥着重要作用[6-8]。目前，对菠萝花粉的特性方面的研究鲜有报道，国内仅见菠萝花粉保存方式的研究初报[5]，而对不同品种菠萝花粉特性、花粉量的多少及花粉萌发率的高低并不十分清楚，在杂交授粉时存在一定盲目性。本研究以近年来引进的7个菠萝优良品种和杂交常用的亲本无刺卡因为材料，考察8个菠萝品种花粉及其离体萌发特性，为菠萝杂交授粉工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料来自农业部湛江菠萝种质资源圃。试验于2015年3月进行，在各品种菠萝盛花期，对相同品种的不同单株进行混合取样，从花序中上部位小花中采集完整花药，装入离心管，带回实验室即用。供试菠萝品种见表1。

1.2 方法

1.2.1 花粉形态观测每个品种各取10枚花药装入离心管，待花粉散开后混合取样（其余指标的花粉取样方法除特殊说明外，均与此相同）。在载玻片上滴1滴ddH2O，取少量花粉均匀撒上，盖上盖玻片，在倒置生物显微镜（OLYMPUS IX71）下观察花粉形态。每个品种各取3个不同视野，每个视野随机测量10个正常花粉的粒长和直径，3次重复。

1.2.2 花粉数量测定花粉数量的测定采用纤维素酶法[9]。取完整花药10枚放入1.5 mL离心管中，25 ℃下烘干，使花粉完全散出，加入1%纤维素酶1 mL，处理24 h，充分振荡后取1 μL滴于载玻片上，显微镜下观察统计，重复3次。花粉数量计算公式为：M=（m×1 000）/10，式中M为每枚花药花粉数量（粒/花药），m表示载玻片上总花粉粒数。

1.2.3 花粉活力测定花粉活力测定采用TTC离体花粉染色法[10]。取1滴0.5 mol/mL的TTC溶液（pH=7）滴在载玻片上，取少量新鲜的花粉均匀撒在TTC溶液上，盖上载玻片，置于37 ℃恒温箱中，30 min后镜检，统计染色率，每个品种至少重复3次。

1.2.4 花粉萌发试验按照表2配制花粉离体培养基，用玻璃棒取l滴液体培养基涂于载玻片上，使之厚薄均衡并接近圆形，待冷却凝固后，用头发丝蘸取少许菠萝花粉，均匀涂抹在培养基表面，室温（20 ℃）下暗培养12 h后镜检，统计花粉萌发率，花粉管长度超过花粉粒直径视为萌发，每个菠萝品种每种培养基各重复5次。萌发率（%）=萌发花粉粒数/花粉总粒数×100。每个菠萝品种每种培养基各选取10个以上花粉粒进行花粉管长度测定。

1.3 数据处理

用EXCEL 2010软件进行数据整理与作图。SPSS 20.0进行方差分析，采用General Linear Modal进行双因素主效应检验，多重比较采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 8个菠萝品种的花粉形态

如图1所示，8个菠萝品种的花粉粒颜色均呈现黑褐色，正常成熟花粉粒的形状大多接近圆球形。测定结果显示，8个菠萝品种的花粉大小存在差异（图2），金菠萝、黄金菠萝、甜蜜蜜菠萝的花粉粒显著大于其它品种，三者在花粉粒长度和直径上无显著差异，以金菠萝的花粉粒最大，花粉粒长度和直径分别为44.23和38.98 μm。金钻菠萝的花粉粒最小，其花粉粒长度为32.86 μm，显著小于其它菠萝品种，花粉粒直径也较低，为28.88 μm。其余菠萝品种按花粉粒大小降序排列为：苹果菠萝>珍珠菠萝>无刺卡因>蜜宝菠萝。经Kolmogorov-Smirnov检测，8个菠萝品种的花粉粒长度和直径数据不符合正态分布。

2.2 8个菠萝品种的花粉数量

8个菠萝品种的花粉数量（平均单个花药的花粉粒数）存在较大差异（图3），变幅为34 200～182 300粒，经Shapiro-Wilk检测，8个菠萝品种的花粉数量不符合正态分布。其中蜜宝的花粉数量最多，约18.23万，显著高于其它7个品种；苹果、珍珠、金钻的花粉数量较为接近，为3～4万，显著低于其它品种；其余品种的花粉量介于7～10万，占品种数的50%。

2.3 8个菠萝品种的花粉活力

由图4可知，经TTC法测定的8个菠萝品种的花粉活力存在差异，变幅为25.18%～56.84%，经Shapiro-Wilk检测，8个菠萝品种的花粉活力数据符合正态分布。花粉活力较高的品种有无刺卡因、蜜宝和金钻，其中无刺卡因的花粉活力最高，为56.84%，但三者间差异不显著；花粉活力较低的品种有黄金菠萝和珍珠，以黄金菠萝的花粉活力最低，为25.18%；甜蜜蜜和金菠萝的花粉活力相当，约42%，低于金钻，高于苹果。

2.4 8个菠萝品种的花粉离体萌发特性

方差分析结果表明，品种、培养基以及二者的交互作用对菠萝花粉的萌发率和花粉管萌发长度均有显著影响（表3）。结合表4分析可知，不同菠萝品种在不同培养基上的花粉萌发率存在明显差异。8个菠萝品种的花粉离体萌发率均在50%以上，其中花粉萌发率均值最高为蜜宝（76.02%），无刺卡因（72.70%）次之，甜蜜蜜（68.31%）和金菠萝（68.11%）的花粉萌发率均值相当；金钻、黄金菠萝、苹果的花粉萌发率均值相对较低，但均大于60%；花粉萌发率均值最低为珍珠（53.31%）。不同培养基的花粉萌发率极差较大的菠萝品种有：甜蜜蜜（46.50%）、苹果（39.77%）、金菠萝（34.9%）、蜜宝（30.28%），极差最小的菠萝品种是无刺卡因（7.5%）。在9种参试培养基中，5号培养基的花粉萌发率均值最高，8号培养基次之，4号培养基的花粉萌发率均值最低，其余培养基间的花粉萌发率均值差异不显著。各菠萝品种的花粉萌发率均在50%以上的培养基有6号、8号、9号，其中6号培养基的花粉萌发率均值仅次于5号、8号，除珍珠的花粉萌发率相对较低外，其余7个菠萝品种在6号培养基上的花粉萌发率无显著差异。

如表5所示，不同菠萝品种在不同培养基上的花粉管萌发长度也有差异。8个菠萝品种中，无刺卡因、蜜宝、甜蜜蜜、金菠萝的花粉管萌发长度均值均在400 μm以上，显著高于其他品种。其余4个菠萝品种的花粉管萌发长度均值排序为：金钻>黄金菠萝>苹果>珍珠，品种间差异显著。9种培养基中，菠萝花粉管萌发长度均值最大为5号培养基，其次为1号培养基；9号、3号、8号培养基中的菠萝花粉管萌发长度均值较小，其中均值最小的是9号培养基，除甜蜜蜜外，其余7个菠萝品种在9号培养基中的花粉管萌发长度均小于100 μm。

3 讨论与结论

花粉是种子植物的雄配子体，对授粉受精和果实形成有重要影响。植物花粉量及其生活力是开花植物生物学特性研究中的一项重要内容，果树花粉量的多少和花粉萌发率的高低直接影响其授粉、受精乃至坐果[8]。菠萝杂交授粉中，授粉品种的花粉数量、活力等直接影响着授粉结果和效率。本研究结果表明，8个菠萝品种间单花药花粉量差异较大，蜜宝的花粉量最多，高达18万粒；苹果、珍珠、金钻菠萝的花粉数量较低，约3～4万粒；黄金菠萝、甜蜜蜜、金菠萝和无刺卡因的花粉量介于7～10万粒。各菠萝品种的花粉TTC活力、花粉离体萌发率和花粉管萌发长度也存在明显差异，无刺卡因、蜜宝、金钻的花粉TTC活力较高，黄金菠萝和珍珠的花粉TTC活力较低；蜜宝的花粉离体萌发率均值最高，无刺卡因、甜蜜蜜、金菠萝的花粉萌发率均值也较高，珍珠的花粉萌发率均值最低；无刺卡因、蜜宝、甜蜜蜜、金菠萝的花粉管萌发长度均值较大，珍珠的花粉管萌发长度均值最小。笔者在多年菠萝杂交授粉实践中发现，用珍珠菠萝的花粉给其他类型菠萝品种授粉后，得籽率较低，这一现象可能与该品种花粉数量少、花粉活力较低有关，且因其花期短、苞片覆盖紧、微开放等开花性状导致花粉采集较为困难，因此，在杂交育种中，该品种不宜用作父本。笔者还发现，以其他类型菠萝品种的花粉授粉给珍珠菠萝，同样得籽率很低，这可能与珍珠菠萝的花器官构造有关，需进一步研究证明。苹果菠萝与珍珠菠萝类似，用其花粉给其他类型菠萝品种授粉后的得籽率较低，由于苹果菠萝也存在花粉数量少、花粉活力低的现象，因此也不宜用作父本。根据本文的研究结果，蜜宝菠萝的花粉量大，花粉活力高，是优良的授粉亲本，这与笔者用蜜宝菠萝作杂交父本得籽率较高的实践经验相符。此外，无刺卡因、甜蜜蜜、金菠萝等菠萝品种的花粉量较大，花粉活力相对较高，也适宜用作杂交授粉的父本。

本研究中8个菠萝品种的花粉TTC活力变幅为25.18%～56.84%，而花粉离体萌发率变幅为53.31%～76.02%，可知，8个菠萝品种的花粉离体萌发率数据普遍大于其花粉TTC活力测定数据，这与姜雪婷等[11]在梨品种的花粉活力研究中得出的结果类似，究其原因，可能是用TTC法测定菠萝花粉活力时存在着色不良，导致测定结果偏低，不能准确反映菠萝花粉的实际活力有关，笔者认为在考察菠萝花粉活力时应以花粉离体萌发情况为准。

根据本研究中的花粉离体萌发试验结果，5号培养基中菠萝花粉萌发率及花粉管萌发长度均值均为最高，表明当培养基中蔗糖浓度为10%、硼酸浓度为0.01%时，较利于菠萝花粉的离体萌发，这与前人在桃[12]、李[13]、菠萝蜜[14]的花粉离体萌发研究中筛选出的蔗糖、硼酸浓度相一致，5号培养基适于用作菠萝的花粉离体培养基。

参考文献

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