枣花粉育性研究进展

2018-01-19智福军贾彦丽

河北科技师范学院学报 2017年3期

吴硕，智福军，贾彦丽

枣是中国特有果树资源，栽培历史悠久，品种类型繁多。枣果营养丰富，食疗价值高，是上等的滋补食品，伴随着人们对营养食品的需求，发展前景十分广阔［1］。然而目前枣树新品种的选育却面临困难。枣树自然状态下落花落果严重，多数品种种仁败育，含种仁率低，因此选育工作绝大部分还只停留在自然选优和实生选种阶段，仅有少量通过物理化学诱变育种。种质创新滞后，严重阻碍了杂交育种的进程。而且现有的优良品种尚无兼具高产、优质、抗病虫等特性［2］。因此通过杂交育种，选育兼具各优良特性于一身的品种势在必行。枣花粉生殖性能的优劣直接关系到枣的杂交效果，枣花粉量和活力更是影响杂交成败的关键因子。

1 枣单药花粉数量

花粉数量是衡量花粉育性的基本指标。粗略测定花粉数量的方法为测定每蕾花粉数量，取萼片展平期的花朵，将新鲜花粉抖落在放有1滴蒸馏水的载玻片上，于显微镜下统计每花蕾花粉的数量，重复3次［3］。此测定方法较为粗犷，测定数据普遍偏低，可能与花粉成熟度及花粉抖落程度有关。而较为常用的花粉测定方法为测定单药花粉数量，即取一定数量的花粉，在容器中充分散粉，滴加质量分数为0.01的六偏磷酸钠或质量分数为0.01的纤维素酶处理制成悬液，然后用血球计数板计数，6次重复，计算单药花粉数量。

在已发表的文献中有63份枣品种的单药花粉量经过了测定，其中有单一花粉量的品种有56份。其中花粉量最多的为妈妈枣，约8 750粒/花药;最少的为早脆王，222粒/花药(表1)。其中花粉量大于5 000粒/花药的仅有4份;4 000～5 000粒/花药的2份;3 000～4 000粒/花药的7份;2 000～3 000粒/花药的7份;1 000～2 000粒/花药的8份;小于1 000粒/花药的28份品种。半数品种的花粉量集中在1 000粒/花药以下。表明枣花粉量整体偏低，育性较差，花粉数量是限制枣授粉及育种的因素之一。

不同人员测定花粉数量的方法各不相同。刘玲［5］、吴硕［6］和李百云［10］均采用血球计数法，取花药加入六偏磷酸钠溶液震荡后镜检;刘平［8］是取萼片平展期花粉抖落在1滴蒸馏水中镜检;胡琼［9］则是把花粉烘干后后加入纤维素酶溶液中。其中刘平的测定方法可能会因花粉抖落不完全而造成测定值偏低。同时由于各测定方法所用溶液不同，也会造成同一品种花粉数量测定结果不同。如大白铃枣、无核小枣、辣椒枣等品种，花粉数量差异较小，品种花粉量可以判定在几份测定数据之间。而灵武长枣和鸡蛋枣等品种，花粉数量差异极大，其中灵武长枣差异在一倍以上，鸡蛋枣差异近4倍，需再次测定得到可靠的数据(表2)。

表1 56份枣品种单药花粉量

表2 有多个花粉数量的枣品种

2 枣花粉活力测定

花粉的活力是衡量花粉育性的重要指标。活力强、萌发力高的花粉，在杂交授粉后得到可育种仁的可能性更高，进而更可能得到杂交后代。相反，活力低、萌发力差的花粉，杂交授粉无法得到可育的种仁，则只是浪费时间。所以研究花粉活力是杂交育种的前提，提高杂交效率。

2.1 花粉活力测定方法

花粉活力与发育阶段有关。刘平等［8］研究发现，花药开裂时间在蕾黄或蕾裂期;从蕾裂到瓣平期的花粉发芽率极显著的高于蕾黄期、雄蕊展平期和雄蕊下垂期。梁春丽等［11］发现，临猗梨枣、苹果枣、晋枣和辣椒枣的花粉发芽率，仅临猗梨枣在初开期花粉发芽率最高，剩余3份品种均在蕾黄期花粉发芽率最高。但张俊娥［12］对9份枣品种初花期和盛花期的花粉萌发率进行了比较，表明无显著差异，认为花粉的选取可不受初花期和盛花期的影响。虽然张俊娥研究表明初花期和盛花期无显著差异，但在实际应用中，为保证花粉萌发率，最好选取蕾黄到蕾裂期花粉测定花粉活力。

测定花粉活力常用染色法和花粉离体培养发。其中染色法包括氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法［13，14］、碘-碘化钾(I2-KI) 染色法［15］、亚甲基蓝染色法［16］、FCR 染色法［17］和醋酸洋红染色法［18］。测定方法均为取少量花粉，加染色剂，在一定温度下培养，然后在显微镜下观察花粉被染色状况，判断花粉的活力状况。染色判断花粉活力的方法简单易操作，但结果的判断存在一定误差。胡春等［19］对比了4种染色方法，发现TTC法测定结果较I2-KI染色法、无机酸测定和蔗糖萌发法高，可能与花粉中含有能被染色剂染色的物质，导致了无活力的花粉被染色，产生了数据偏差。同时还发现I2-KI染色法测定数据偏低，可能与不能准确的辨别颜色的深浅有关。郭蓓等［16］对比TTC染色法和离体培养法，发现TTC法染色困难，染色后稳定性较差，易退色，结果不理想，而且有活力和无活力的染色界限不分明，测定值偏高，而离体培养法测定数据较为准确。孙爱芹等［2］对比I2-KI和离体培养法，采用I2-KI法测定枣花粉生活力的数值较离体培养法高，可能与失去育性的花粉中仍保留有淀粉有关，离体培养法较I2-KI染色法更真实可靠。由于染色法测定数据可信度较差，因此现在常用蔗糖离体培养法测定花粉萌发率。

2.2 影响花粉活力的因素

蔗糖离体培养为取少量花粉，在蔗糖、硼酸和琼脂的培养基上，离体培养，在显微镜下观察花粉萌发，当花粉管长度超过花粉直径，即视为萌发，计算萌发比率。培养基中蔗糖和硼酸浓度对花粉萌发率影响较大，林敏娟等［4］和唐宁浩等［20］研究认为，质量分数为0.15的蔗糖溶液较适宜花粉萌发，萌发率最高。蔗糖的质量分数过低，糖源提供养分不充足;过高会抑制花粉萌发。陈文涛等［21］研究发现，适宜质量分数的硼酸对枣花粉萌发率和花粉管生长具有显著的促进作用。林敏娟等［4］也发现硼酸质量分数在0～0.000 2，对花粉萌发和花粉管伸长影响显著，不同品种间略有差异，一般常用的硼酸质量分数在0.000 1。同时还发现，琼脂可使花粉管短粗弯曲，对枣花粉萌发的影响较蔗糖和硼酸小［12］。琼脂质量分数为0.01时，有利于枣花粉萌发和花粉管伸长，过高有一定的抑制作用。因此常用的培养基中蔗糖的质量分数为0.15，硼酸的质量分数为0.000 1和琼脂的质量分数为0.01。

除培养基中蔗糖、琼脂和硼酸的配比外，不同的培养条件也对花粉萌发率影响极大。张俊娥［12］研究发现，枣品种花粉萌发及花粉管伸长生长的最适温度为26℃±1℃，低温延缓花粉萌发，而高温则抑制花粉萌发。当温度达到35℃时，花粉几乎不萌发。高温或低温胁迫均产生不育或低育花粉。此外适宜的湿度对花粉育性影响也很大。梁春丽［11］发现烘箱烘干与日光灯照射干燥后的花粉萌发率显著高于在常温放置下的花粉，表明适宜的湿度会促进花粉萌发。这是由于环境干燥时，花粉失水不利于萌发;湿度太大，花粉过分吸水破裂也会降低萌发率。此外光照也会影响花粉萌发。吴硕等［22］研究发现，在花粉离体培养时，枣花粉萌发率随着光照时间的延长而下降，表明光照对花粉萌发有一定的抑制作用。张俊娥［12］也发现，光照会抑制花粉萌发。因此花粉离体培养时应选择25℃下暗培养，同时保持花粉适度的干燥，培养条件不能过于湿润。

2.3 枣品种花粉活力比较

截止目前，已有约91份品种的枣花粉经离体培养测定得到花粉萌发率。其中66份品种得到单一的萌发率数据(表3);由表可知，枣花粉萌发率最高的品种是红颜，高达75.1%。萌发率在50%以上的仅有红颜和灵武长枣。萌发率在40% ～50%的有7份，占品种总数的10.6%;30% ～40%的1份，占品种总数的1.5%;20% ～30%的10份，占品种总数的15.2%;10% ～20%的12份，占品种总数的18.2%;有超过一半的(34份)品种的花粉萌发率小于10%，占品种总数的51.5%;萌发率为0的有5种，分别为蜂蜜罐，南方优系2，星光，袁随铃枣和早脆王。数据表明，萌发率大于50%的仅占品种总数的1.32%，过半品种萌发率小于10%，显示枣树花粉萌发率普遍较低，这也是制约枣树杂交育种的原因之一。

同时还发现，25份品种的花粉萌发率有多份测定结果(表4)。其中23份品种在不同文献记载中花粉萌发率差异极大，均在1倍以上。其中辣椒枣花粉萌发率差异最大，在文献中有5份不同数据，最高值为68.32%，最低值为0.79%，相差近百倍。这些品种数据的差异，可能是由于测定方法不同，如孙爱芹［2］和林敏娟［4］均采用了I2-KI法测定，与别人采用的离体培养法测定结果差异较大。还可能由于测定时不同实验人员所用琼脂浓度、硼酸浓度和培养温度的不同。因此在实际栽培利用时，需在当地栽植条件下自行测定。

表3 66份品种枣花粉萌发率

表4 25份差异极大的枣品种的花粉萌发率

2.4 储存过程中枣花粉活力变化

枣花期不遇，给杂交工作带来困难。为解决此难题，需要对花粉进行短期或长期储存。现有的真空干燥、冰冻干燥及液态氮等低温或超低温长期储存花粉在其他树种中技术较为成熟，而针对枣花粉储存的研究较少。

于立杰等［24］研究发现，－70℃和－20℃干燥贮藏极显著地好于4℃和室温干燥贮藏。孙爱芹等［2］发现，常温条件下贮存，萌发率很低;在常温干燥条件下，花粉发芽率前期保持较高水平，可以短期保存;低温干燥条件下，花粉的发芽率没有明显下降。刘平等［25］观测到花粉贮藏后发芽率表现为下降—上升—下降的大体趋势。张俊娥［12］对比了常温和低温，干燥和不干燥条件下花粉萌发情况，发现低温、干燥效果最好，自然条件下效果最差。并发现湿度是影响贮藏的关键因素。研究表明，干燥可减缓花粉活力下降速度，低温干燥状态较适宜枣花粉短期保存;而超低温干燥更适合长期花粉保存。

同时孙爱琴的研究发现梨枣在冷冻干燥条件、常温干燥条件下萌发率均出现一定时期的低谷和反弹现象，即存在短期逼迫休眠现象［12］。张俊娥［12］也发现低温有“冷刺激”现象发生。吴硕等［22］也发现适当的低温干燥处理有助于提高花粉的萌发率。

3 同品种花粉数量和活力汇总

汇总文献中同品种的单药花粉量和萌发率数据，可见37份资源的单药花粉量和萌发率无相关性，单药花粉量大的品种萌发率并不高，不适合做杂交父本，如妈妈枣、涞水铃枣和南方优系2等;同样单药花粉量较低但萌发率较高的糖枣、葫芦枣、红颜和脆枣等也不适合做父本，易造成人力物力的浪费;花粉量适中且萌发率较高的，如金丝4号、抗病优系(99-1)和金昌1号较适合做杂交父本(图1)。

4 存在问题探讨及分析

截止目前，有关于枣花粉育性的研究仍较少，仅有常见的百余份品种的花粉特性有数据报道。相较于中国现有的944份枣品种(优系)［26］，许多品种的花粉育性研究仍是空白，这极大的阻碍了枣树杂交育种的进程。同时研究发现，可能由于环境、地域、栽植和年份等条件影响，许多品种的花粉萌发率测定结果差异极大，想要完全借鉴他人的研究数据进行杂交并不可靠，需针对各自的品种进行进一步的测定，修正数据。因此，为选育优良品种，提高杂交育种效率，需针对现有的优良枣树品种，连续多次测定花期花粉量和萌发率，弥补相关数据的缺失，找到适宜的杂交育种的授粉品种。此外，还应针对枣花粉形态，授粉后花粉管萌发与败育，胚珠发育等进行研究，完善杂交育种整份发育过程，为更好地开展杂交育种提供更多理论基础。

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