周 群，張萬旗,丁印龍，林河也

(廈門園林植物園，福建 廈門 361003)

18個品種三角梅花粉育性與花粉形態(tài)的觀察

周 群，張萬旗,丁印龍，林河也

(廈門園林植物園，福建 廈門 361003)

以18種三角梅花粉為研究材料，探索了適合花粉離體萌發(fā)的培養(yǎng)基，通過離體萌發(fā)培養(yǎng)法測定了花粉生活力，并按生活力大小進(jìn)行了分級。同時利用顯微鏡觀察其中7種三角梅的花粉形態(tài)，探討了不同三角梅品種間花粉形態(tài)與育性的相關(guān)性，為三角梅的雜交授粉及新品種培育提供了參考。

三角梅；花粉；生活力；形態(tài)；育性

三角梅(Bougainvilleaspp.)為紫茉莉科(Nyctaginaceae)葉子花屬(BougainvilleaComn. ex Jus. Juss., Gen. Pl. 91. 1789 ‘Bugivillaea’)植物，又稱寶巾花、葉子花、勒杜鵑等，為常綠木質(zhì)藤本，原產(chǎn)于巴西。在20世紀(jì)初引入我國后，現(xiàn)已發(fā)展成為我國園林綠化中應(yīng)用最為廣泛的一類植物素材[1]。

三角梅的花期長、花粉量大，但對三角梅的育性研究與其他花卉相比相對滯后。花粉是高等植物的雄配子體[2]，同時是育種工作中最基本的材料之一[3]?；ǚ凵盍κ侵富ǚ劬哂写婊?、生長、萌發(fā)或發(fā)育的能力[4]。三角梅的雄性不育主要指花粉敗育，這是導(dǎo)致三角梅育種困難的重要原因之一，絕大部分的三角梅雜交困難都與花粉敗育有關(guān)。育性高的花粉一般來說顆粒飽滿、生活力高。生活力高的花粉萌發(fā)力也高，到達(dá)子房完成授精，從而提高雜交成功率。三角梅花期長，但其花為管狀結(jié)構(gòu)，管口狹窄，較難自然授粉，培育新品種時多用人工授粉方式，因此研究花粉生活力與花粉育性對三角梅育種和生產(chǎn)具有重要意義，尤其可以為三角梅育種中雜交組合的設(shè)計提供依據(jù)。掃描電鏡在花粉形態(tài)研究及品種鑒定方面的應(yīng)用較為廣泛，但有關(guān)三角梅品種花粉掃描電鏡觀察的研究報道較為少見。為此，本研究以18個有代表性的三角梅品種的花粉為試材，對其花粉生活力等育性相關(guān)研究指標(biāo)進(jìn)行了測定，并借助掃描電鏡觀察了多種三角梅花粉的超微結(jié)構(gòu)，對其花粉形態(tài)進(jìn)行了研究，旨在為三角梅花粉育性的形態(tài)鑒定提供科學(xué)依據(jù)，為三角梅的雜交授粉工作及新品種培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料位于廈門市園林植物園的三角梅種質(zhì)資源圃。材料選取生長健壯、無病蟲害且正處盛花期的18個品種的三角梅植株(表1)，采集其初開到半開的花，采集時注意在不同方向采集，放在硫酸紙袋中并做好標(biāo)記，迅速帶回實驗室；再用75%酒精消毒過的鑷子取下期花藥，置于放有硫酸紙的培養(yǎng)皿中自然干燥，使其開裂；最后將不同品種的花粉收集在指形管中，塞入脫脂棉，貼上標(biāo)簽，注明花粉種類、采集日期等具體相關(guān)信息。放置在4 ℃冰箱中低溫保存，在花粉采集的48 h內(nèi)進(jìn)行試驗。另外，電鏡觀察7個品種，每品種再采集25朵花，待試驗時使用。

表1 選取三角梅的品種名錄

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉生活力測定方法——離體萌發(fā)培養(yǎng)法 花粉生活力測定方法有花粉離體萌發(fā)測定法和多種染色法，雖然花粉離體萌發(fā)測定的時間比較長，但結(jié)果能直接測定花粉萌發(fā)率，表示花粉實際萌發(fā)情況，比染色法更準(zhǔn)確，因此本次試驗選擇離體萌發(fā)培養(yǎng)法。

(1)離體萌發(fā)培養(yǎng)基的選擇。先設(shè)置蔗糖固體培養(yǎng)基：2 g/100 mL瓊脂+0.015 g/100 mL硼酸+不同濃度的蔗糖，設(shè)置5、10、15、20、25 g/100 mL的5個蔗糖濃度梯度；再設(shè)置硼酸固體培養(yǎng)基：2 g/100 mL瓊脂+15 g/100 mL蔗糖+不同濃度的硼酸，設(shè)置0、0.010、0.015、0.020、0.025 g/100 mL的5個硼酸濃度梯度[1-6]。隨機(jī)選取2個三角梅品種，分別為戴維巴里、夢境。選擇有單個凹槽的載玻片，趁熱將配制好的培養(yǎng)基滴在載玻片凹槽內(nèi)，在固體培養(yǎng)基待冷卻后用棉簽均勻撒播適量花粉，然后放在有濕濾紙或濕紗布的培養(yǎng)皿中，加蓋，置于25 ℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)，12 h后，用Nikon Ys100生物顯微鏡觀察花粉萌發(fā)情況和花粉管伸長情況，每個梯度做3次重復(fù)，每個重復(fù)觀察5個視野；通過簡單計算花粉萌發(fā)率的平均數(shù)代表花粉生活力，計算得出最適濃度。

(2)選出適宜的培養(yǎng)基濃度，18個品種在該最適條件下進(jìn)行試驗，并測定其萌發(fā)率。

萌發(fā)率=萌發(fā)花粉粒數(shù)/花粉粒總數(shù)×100%。

1.2.2 三角梅花粉部分品種的掃描電子顯微鏡觀察 本試驗挑選了品種序號為1、2、6、10、12、15、16的7個品種進(jìn)行了掃描電鏡觀察。每品種采集25朵花裝入樣品袋中，貼上標(biāo)簽帶回實驗室。

光學(xué)顯微鏡觀察：(1)將風(fēng)干后的三角梅花朵去除花瓣，摘取花藥，置于干凈的載玻片上，再用解剖針刺破花藥，于載玻片上摩擦，使花粉充分散開。(2)將濃度90%的酒精滴數(shù)滴于花粉粒上，等酒精揮發(fā)后，花粉粒即固著在載玻片上，再滴1滴水，并蓋上玻片，置于顯微鏡下觀察，并使用相關(guān)軟件測量花粉大小。

掃描電子顯微鏡觀察：(1)在觀察前，為使樣品完全干燥，防止抽真空時花粉變形，先將風(fēng)干的三角梅花粉樣品置于36 ℃烘干箱內(nèi)烘干72 h。(2)在解剖鏡下，用解剖針刺破花藥，將附著花粉的花藥殘體用鑷子轉(zhuǎn)移至粘有導(dǎo)電膠的樣品臺上，并進(jìn)行抽真空和鍍膜噴金，然后再在掃描電子顯微鏡下觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 離體萌發(fā)培養(yǎng)法培養(yǎng)基的選擇

蔗糖固體培養(yǎng)基：2 g/100 mL瓊脂+0.015 g/100 mL硼酸+不同濃度的蔗糖。在蔗糖濃度分別為5、10、15、20、25 g/100 mL的條件下，戴維巴里的萌發(fā)率平均值依次為9.17%、16.21%、17.60%、16.10%、14.55%；夢境的萌發(fā)率平均值依次為23.59%、24.62%、31.73%、29.08%、21.09%。綜上數(shù)據(jù)顯示，可初步認(rèn)為15 g/100 mL的蔗糖濃度能促進(jìn)花粉萌發(fā)，花粉萌發(fā)效果比其他蔗糖濃度的高，蔗糖濃度過高或者過低都會影響花粉生活力，在離體萌發(fā)試驗時需要適宜的蔗糖濃度。

硼酸固體培養(yǎng)基：2 g/100 mL瓊脂+15 g/100 mL蔗糖+不同濃度的硼酸，在硼酸濃度分別為0、0.01、0.015、0.02、0.025 g/100 mL的條件下，戴維巴里的萌發(fā)率平均值依次為7.27%、18.17%、18.98%、18.37%、25.77%；夢境的萌發(fā)率平均值依次為6.31%、26.62%、27.64%、25.43%、18.90%。綜上數(shù)據(jù)顯示，可初步認(rèn)為0.015 g/100 mL的硼酸濃度能促進(jìn)花粉萌發(fā)，花粉萌發(fā)效果比其他硼酸濃度的高。在不同硼酸濃度下，花粉生活力呈現(xiàn)較為明顯的先上升后下降的趨勢，說明高濃度硼酸對花粉的萌發(fā)具有一定抑制作用，當(dāng)硼酸濃度為0時，三角梅花粉也有一定的萌發(fā)率，說明硼酸對花粉的萌發(fā)為非必要條件，硼酸濃度會影響花粉生活力，而且在離體萌發(fā)培養(yǎng)時需要適宜的硼酸濃度，才有利于花粉的萌發(fā)。

綜上所述，對蔗糖濃度及硼酸濃度的測定，獲得三角梅較為適宜的培養(yǎng)基為2 g/100 mL瓊脂+0.015 g/100 mL硼酸+15 g/100 mL蔗糖。

2.2 花粉生活力的測定

通過離體萌發(fā)試驗，對18個三角梅品種進(jìn)行了花粉生活力測定。結(jié)果表明：18種三角梅中有2種花粉的萌發(fā)率極小，其余品種的花粉生活力都相對較高，但不同三角梅品種間的花粉萌發(fā)率差異大，其中夢境的花粉萌發(fā)率最高，為25.6%；其次是斯普倫頓斯，花粉萌發(fā)率為25.23%，新加坡麗人第三，為23.00%，顯著高于其他品種(圖1)。在3個品種中，夢境屬于葉子花3個自然種中的光三角梅(B.glabra)、新加坡麗人屬于雜交種(B.spectoglabra)、斯普倫頓斯屬于葉子花屬3個自然種中的三角梅(B.spectabilis)，但三角梅的不同自然種和雜交種對花粉生活力的影響還需進(jìn)一步研究。

根據(jù)18個品種花粉萌發(fā)率的高低對花粉生活力進(jìn)行分級，結(jié)果見表2。

2.3 7種三角梅花粉形態(tài)的電鏡觀察

在光學(xué)顯微鏡下放大40倍觀察可知，7個三角梅品種的花粉直徑在26～30 μm之間，各品種間花粉大小差異不明顯，花粉形態(tài)為圓形或橢圓形。

圖1 18種三角梅的花粉生活力比較

通過掃描電子顯微鏡觀察三角梅樣品花粉發(fā)現(xiàn)，三角梅花粉樣品絕大部分具單?；ǚ郏螤顬楸馇蛐?，遠(yuǎn)極面觀為圓形(Circular)，部分品種可以觀察到淺裂的萌發(fā)溝?；ǚ鄢嗟烂嬗^為舟形，一側(cè)平直另一側(cè)凸起，近極面觀可以看到，花粉粒該面明顯內(nèi)凹，使花粉呈中間薄兩邊厚，類似于血紅細(xì)胞形狀的扁球形顆粒。花粉外壁雕紋為網(wǎng)狀，網(wǎng)眼中具扁平圓形小突起，一些品種的網(wǎng)脊上也具類似形狀的小凸起，不同品種小凸起的疏密程度有差異。

表2 18種三角梅的花粉生活力分級

從表3可知：三角梅種的花粉萌發(fā)溝比光葉三角梅的萌發(fā)溝更明顯，而萌發(fā)孔(溝)的發(fā)育狀況可能會影響花粉的萌發(fā)和發(fā)育[5]。花粉大小和兩側(cè)凹陷的花粉等特點可能與雜交花粉的不育性有一定聯(lián)系，因為花粉若形狀不飽滿，有可能使其內(nèi)容物缺乏造成的，因此缺少了花粉萌發(fā)所需要的營養(yǎng)物質(zhì)等而造成敗育[6]。品種金色輝光的花藥內(nèi)成型單粒花粉極少，同時花粉大多發(fā)育不全，極軸與赤道軸難以區(qū)分，外壁紋飾不明顯，由此可以推測，這一現(xiàn)象與金色輝光花粉的不育性密切相關(guān)[7]。

表3 7種三角梅的電鏡觀察情況

續(xù)表3

品種序號品種花粉形態(tài)特征15斯普倫頓斯花粉極面觀多呈圓形。近極面凹陷較寬較淺,凹陷內(nèi)網(wǎng)脊和網(wǎng)紋不明顯。赤道面觀中央寬度適中,部分樣本可見萌發(fā)溝?；ǚ弁獗诘窦y網(wǎng)眼較深,網(wǎng)眼形狀較規(guī)則,其中小凸起較密,網(wǎng)脊具凸起。18斑葉伊麗莎白安格斯花粉極面觀呈圓形或橢圓形,近極面凹陷較深較窄。赤道面觀劃分中央寬度較寬,萌發(fā)溝不明顯,花粉外壁雕紋網(wǎng)眼較深,網(wǎng)脊上不具凸起,網(wǎng)眼中凸起較致密。

3 小結(jié)

本試驗對三角梅花粉適宜的培養(yǎng)條件進(jìn)行了研究，找出了適宜三角梅花粉萌發(fā)的離體培養(yǎng)基，并通過花粉離體萌發(fā)培養(yǎng)得出各品種間花粉的育性大小，同時也進(jìn)行了三角梅花粉的電鏡觀察，從而為三角梅今后的育種研究工作提供一定的理論依據(jù)。但是由于人力、物力等的限制，試驗尚有不完善之處，有待于進(jìn)一步研究。

致謝：在試驗過程中，華僑大學(xué)游素云、閩南師范大學(xué)黃志丹做了部分工作，并得到華僑大學(xué)唐源江教授的大力指導(dǎo)與支持。

[1] 夏瑾華,王愛斌,俞曉鳳，等.硼酸與蔗糖對三角梅花粉生活力的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012，40(9):186-187.

[2] 左丹丹,明軍.植物花粉生活力檢測技術(shù)進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007，35(16):4742-4745.

[3] 胡晉，郭長根.超低溫(-196 ℃)保存雜交水稻恢復(fù)系花粉的研究[J].作物學(xué)報，1996，22(1)：72-77.

[4] Preston R E. The intrafloral phenology ofStreptanthustortuosus(Brassicaceae)[J]. American Journal of Botany, 1991, 78(8): 1044-1053.

[5] 劉文革，王鳴，閻志紅.不同倍性西瓜花粉形態(tài)觀察[J].園藝學(xué)報，2003，30(3)：328-330.

[6] 唐向民，金剛，周瓊,等.水稻OsMS5-1/OsMS5-2雙突變體花粉形態(tài)掃描電鏡觀察[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，43(11)：1660-1663.

[7] 周群.三角梅栽培與鑒賞[M].北京：金盾出版社，2009：5-6.

Observation on Pollen Fertility and Morphology of 18 Species inBougainvillea

ZHOU Qun, ZHANG Wan-qi, DING Yin-long, LIN He-ye

(Xiamen Botanical Garden, Xiamen 361003, China)

Taking 18 species ofBougainvilleapollen as study material, Explored the suitable culture medium in vitro for pollen germination, determined the vitality of pollen germination by vitro culture method, and graded according to the size ofBougainvilleapollen viability. Meanwhile, observed the pollen morphology of 7 species ofBougainvilleawith microscope, studied the correlation between pollen morphology and fertility on different varieties ofBougainvillea, and provided reference for cross pollination and new varieties cultivation ofBougainvillea.

Bougainvillea; Pollen; Viability; Morphology; Fertility

2015-09-08

廈門市科技計劃項目“三角梅花粉育性機(jī)理及實生種苗培育技術(shù)研究”(3502Z20144074)；廈門市園林植物園園長科研基

金項目“三角梅變異株的選育”(廈植學(xué)201201)。

周群(1976─)，男，高級農(nóng)藝師，高級工程師，主要從事園林科研工作。

Q944.42

A

1001-8581(2016)03-0039-04

曾小軍)