硼、钙互作对梨花粉萌发和花粉管生长的影响
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验材料 2
2.2 试验方法 3
3 结果与分析 4
3.1 不同浓度钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 4
3.2 不同浓度硼酸对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 5
3.3 低硼高钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 7
3.4 高硼低钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 9
4 讨论 11
4.1 钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 11
4.2 硼对梨花粉萌发和花粉管生长影响 11
4.3 硼钙交互作用对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 植物花粉
花粉是植物种植的形式之一，具有丰富的遗传多样性，因其含有该物种的所有基
因类型，已被广泛用于种质保存、交换以及新种质创新等研究领域，如在解决杂交育
种中花期不遇问题和开展异地授粉、定向育种工作时具有很强的可操作性。但在自然
条件下，许多花粉的寿命非常短，各种环境因素如温度、湿度、水分、大气成分、大
气压力等均可影响花粉活力。Beny等人[1]发现，高浓度的CO2（800μmol?mol-1）能缓
和由于高温而造成的花粉活力下降，但O2则有相反的作用。另外，由于种质间的遗
传差异性，花粉萌发特性千差万别，因此给种质保存及创新带来困难。
1.2 花粉管的特征
花粉萌发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
和花粉管生长是梨有性生殖的重要生理过程，通常采用液体培养和固体培养基质培养两种方法培养花粉，进行观测花粉管生长的特征。花粉管是通过花粉粒的内壁的花粉外壁上萌发孔或沟向外伸出来的细长的管道[2]。一般情况下每个花粉粒萌发时只长出一个花粉管，虽然具多的萌发孔的花粉粒开始可以同时长出许多个花粉管，但花粉管根据自身的生命力适者生存不适者最终被淘汰。因此，最后只有一个继续生长[3]。花粉管是靠其终端生长的，在高倍显微镜下可以看到花粉管终端有个清楚透明的类似半球状称帽区[4]，并且帽区之后的细胞质中含有很多种细胞器，这与花粉管的生长有密切的关联。当花粉管生长到一定程度后，花粉管的前端聚集了全部的花粉粒中的内含物，为了正常的进行花粉的受精作用，花粉管中的两个精子和全部的内含物从柱头经花柱到子房，然后到达胚珠和胚囊，最后释放到胚囊中。以便有利于受精。花粉管生长是一种极性生长[5]。
1.3 钙对花粉萌发和花粉管生长的影响
钙在花粉萌发和花粉管生长中有着重要的作用，钙对花粉管生长起决定因素，并且外源钙能代替花粉萌发时的群体效应[6]。花粉离体培养时，正常的花粉萌发需要适当的外源钙协助，没有钙或低钙的培养基中，花粉管短甚至会破裂，高钙会使花粉管抑制生长[7]。绝大多数的植物花粉壁上拥有足够的钙，花粉遇水后，释放出钙供花粉萌发和花粉管生长，因此在有些情况下外源钙对花粉萌发和花粉管生长是非必需的，自身释放出的钙已经满足需要[8]。
1.4 硼对花粉萌发和花粉管生长的影响
硼集中存在于柱头和花柱组织内，有利于增强氧吸收力，促进糖的吸收和代谢，有助于合成果胶，所以对花粉萌发和花粉管生长有促进的作用[9-11]。细胞中98%的硼贮存在细胞壁中，与果胶类物质RG-II（鼠李半乳糖醛酸-II）结合后让酸性果胶形成酯化果胶。酯化果胶存在于花粉管顶部，可以让花粉管顶部具有一定的延展性从而有利于延伸；而酸性果胶遍及整个花粉管，使细胞壁有足够的机械强度[12]。据推测，硼酸与RG-II结合形成结构性果胶网络，从而调节细胞壁的结构和性质，或防止酚类物质的累积，从而促进花粉管的生长。
1.5 硼、钙互作对花粉萌发和花粉管生长的影响
硼、钙在植物生长发育过程中受到重视[13-14]，已证明，花粉萌发所必需的营养元素是钙，并且对花粉管生长具调节作用[15]，而调节花粉管生长的重要微量元素是硼，与钙的元素密切相关[16-18]。两者之间的交互作用对花粉萌发和花粉管生长有显著的影响作用。
1.6 本试验研究目的和意义
梨是配子体型自交不结实果树，在生产中必须合理配置授粉品种，才能高产优质。生产中，常常因不良的外界环境条件，如花期低温、气候干燥、阴雨等影响正常的传粉从而降低产量，遇这种情况下就应该必须进行人工辅助授粉，在生产实践中为了提高人工授粉的效率常配用液体喷粉方法，并在溶液中添加促进花粉萌发和花粉管生长的物质，例如：蔗糖、硼酸、硝酸钙等物质，从而增加授粉效果及节省花粉用量[19]。因此，本研究以“鸭梨”为试验材料，研究硼、钙元素对离体花粉萌发和花粉管生长的影响，为明确梨花粉萌发特性及硼、钙及其互作对花粉管生长机理方面的研究提供理论依据，同时可为梨果生产上人工授粉和进行相关试验研究提供参考。
2. 材料与方法
2.1 试验材料
试验梨品种为‘鸭梨’，早上10点左右采集开花前1-2d（铃铛花）花蕾带回试验
室，用镊子剥下花粉粒放在日光灯下光照，直到花粉花药自然开裂。然用透明的光面
纸包好放在硅胶中于冰箱保存，用于花粉离体萌发和花粉管生长试验。
由图1可知，花粉萌发率随培养基内钙处理浓度的增加呈先增加后下降的趋势，并且不同处理间差异达显著水平。培养基中钙处理浓度为4.2 mmol?L-1时，花粉萌发率达最大值，萌发率为60.18%，当钙处理浓度为0、0.6 mmol?L-1、1.8mmol?L-1、3.0 mmol?L-1时，花粉萌发率分别为16.52%、28.91%、32.17%、46.82%，比最大值分别低44.56%、31.27%、28.01%、13.36%，当浓度达5.4mmol?L-1时，花粉萌发率为17.88%，比最大值低42.3%，因此，花粉萌发率最适钙浓度为4.2 mmol?L-1。
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验材料 2
2.2 试验方法 3
3 结果与分析 4
3.1 不同浓度钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 4
3.2 不同浓度硼酸对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 5
3.3 低硼高钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 7
3.4 高硼低钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 9
4 讨论 11
4.1 钙对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 11
4.2 硼对梨花粉萌发和花粉管生长影响 11
4.3 硼钙交互作用对梨花粉萌发和花粉管生长的影响 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 植物花粉
花粉是植物种植的形式之一，具有丰富的遗传多样性，因其含有该物种的所有基
因类型，已被广泛用于种质保存、交换以及新种质创新等研究领域，如在解决杂交育
种中花期不遇问题和开展异地授粉、定向育种工作时具有很强的可操作性。但在自然
条件下，许多花粉的寿命非常短，各种环境因素如温度、湿度、水分、大气成分、大
气压力等均可影响花粉活力。Beny等人[1]发现，高浓度的CO2（800μmol?mol-1）能缓
和由于高温而造成的花粉活力下降，但O2则有相反的作用。另外，由于种质间的遗
传差异性，花粉萌发特性千差万别，因此给种质保存及创新带来困难。
1.2 花粉管的特征
花粉萌发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
和花粉管生长是梨有性生殖的重要生理过程，通常采用液体培养和固体培养基质培养两种方法培养花粉，进行观测花粉管生长的特征。花粉管是通过花粉粒的内壁的花粉外壁上萌发孔或沟向外伸出来的细长的管道[2]。一般情况下每个花粉粒萌发时只长出一个花粉管，虽然具多的萌发孔的花粉粒开始可以同时长出许多个花粉管，但花粉管根据自身的生命力适者生存不适者最终被淘汰。因此，最后只有一个继续生长[3]。花粉管是靠其终端生长的，在高倍显微镜下可以看到花粉管终端有个清楚透明的类似半球状称帽区[4]，并且帽区之后的细胞质中含有很多种细胞器，这与花粉管的生长有密切的关联。当花粉管生长到一定程度后，花粉管的前端聚集了全部的花粉粒中的内含物，为了正常的进行花粉的受精作用，花粉管中的两个精子和全部的内含物从柱头经花柱到子房，然后到达胚珠和胚囊，最后释放到胚囊中。以便有利于受精。花粉管生长是一种极性生长[5]。
1.3 钙对花粉萌发和花粉管生长的影响
钙在花粉萌发和花粉管生长中有着重要的作用，钙对花粉管生长起决定因素，并且外源钙能代替花粉萌发时的群体效应[6]。花粉离体培养时，正常的花粉萌发需要适当的外源钙协助，没有钙或低钙的培养基中，花粉管短甚至会破裂，高钙会使花粉管抑制生长[7]。绝大多数的植物花粉壁上拥有足够的钙，花粉遇水后，释放出钙供花粉萌发和花粉管生长，因此在有些情况下外源钙对花粉萌发和花粉管生长是非必需的，自身释放出的钙已经满足需要[8]。
1.4 硼对花粉萌发和花粉管生长的影响
硼集中存在于柱头和花柱组织内，有利于增强氧吸收力，促进糖的吸收和代谢，有助于合成果胶，所以对花粉萌发和花粉管生长有促进的作用[9-11]。细胞中98%的硼贮存在细胞壁中，与果胶类物质RG-II（鼠李半乳糖醛酸-II）结合后让酸性果胶形成酯化果胶。酯化果胶存在于花粉管顶部，可以让花粉管顶部具有一定的延展性从而有利于延伸；而酸性果胶遍及整个花粉管，使细胞壁有足够的机械强度[12]。据推测，硼酸与RG-II结合形成结构性果胶网络，从而调节细胞壁的结构和性质，或防止酚类物质的累积，从而促进花粉管的生长。
1.5 硼、钙互作对花粉萌发和花粉管生长的影响
硼、钙在植物生长发育过程中受到重视[13-14]，已证明，花粉萌发所必需的营养元素是钙，并且对花粉管生长具调节作用[15]，而调节花粉管生长的重要微量元素是硼，与钙的元素密切相关[16-18]。两者之间的交互作用对花粉萌发和花粉管生长有显著的影响作用。
1.6 本试验研究目的和意义
梨是配子体型自交不结实果树，在生产中必须合理配置授粉品种，才能高产优质。生产中，常常因不良的外界环境条件，如花期低温、气候干燥、阴雨等影响正常的传粉从而降低产量，遇这种情况下就应该必须进行人工辅助授粉，在生产实践中为了提高人工授粉的效率常配用液体喷粉方法，并在溶液中添加促进花粉萌发和花粉管生长的物质，例如：蔗糖、硼酸、硝酸钙等物质，从而增加授粉效果及节省花粉用量[19]。因此，本研究以“鸭梨”为试验材料，研究硼、钙元素对离体花粉萌发和花粉管生长的影响，为明确梨花粉萌发特性及硼、钙及其互作对花粉管生长机理方面的研究提供理论依据，同时可为梨果生产上人工授粉和进行相关试验研究提供参考。
2. 材料与方法
2.1 试验材料
试验梨品种为‘鸭梨’，早上10点左右采集开花前1-2d（铃铛花）花蕾带回试验
室，用镊子剥下花粉粒放在日光灯下光照，直到花粉花药自然开裂。然用透明的光面
纸包好放在硅胶中于冰箱保存，用于花粉离体萌发和花粉管生长试验。
由图1可知，花粉萌发率随培养基内钙处理浓度的增加呈先增加后下降的趋势，并且不同处理间差异达显著水平。培养基中钙处理浓度为4.2 mmol?L-1时，花粉萌发率达最大值，萌发率为60.18%，当钙处理浓度为0、0.6 mmol?L-1、1.8mmol?L-1、3.0 mmol?L-1时，花粉萌发率分别为16.52%、28.91%、32.17%、46.82%，比最大值分别低44.56%、31.27%、28.01%、13.36%，当浓度达5.4mmol?L-1时，花粉萌发率为17.88%，比最大值低42.3%，因此，花粉萌发率最适钙浓度为4.2 mmol?L-1。
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