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油用牡丹‘凤丹’花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究.pdf

花匠小妙招
2024-11-26 03:57

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第 32 卷第 2 期河南教育学院学报(自然科学版)Vol.32No.22023 年 6 月Journal of Henan Institute of Education(Natural Science Edition)Jun.2023收稿日期:2023-04-11基金项目:河南省高等学校重点科研项目(20A210010)作者简介:申欣可(1996),女,河南安阳人,河南科技大学农学院硕士研究生,主要研究方向为牡丹生物学。通信作者:范丙友(1974),男,河南伊川人,河南科技大学农学院教授,主要研究方向为植物分子生物学。doi:10.3969/j.issn.1007-0834.2023.02.008油用牡丹凤丹花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究申欣可1,范挺秀1,陈晓蔚2,范丙友1(1.河南科技大学农学院,河南洛阳 471000;2.河南省林业生态建设发展中心,河南郑州 450000)摘要:以专用型油用牡丹品种凤丹为材料,开展了花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究。结果表明,凤丹盛花期花粉萌发率高达 68.40%,具有较高的活力;凤丹花后第 57 d 柱头可授性最强,且柱头在花后第 6 d分泌黏液,此时达到最佳可授性;凤丹每花结籽数为 22.1 粒,每心皮结籽数为 4.3 粒。研究结果为提高凤丹种子产量提供了一定理论基础。关键词:油用牡丹;凤丹;花粉活力;柱头可授性;结实性中图分类号:S184文献标志码:A文章编号:1007-0834(2023)02-0038-040引言油用牡丹是结实能力强、能够用来加工食用牡丹籽油的牡丹类型,是中国特有的木本油料作物。与其他油料作物相比,油用牡丹不仅产量高、出油率高、油质好,且适应性广、抗性强,可在退耕还林地、荒山荒地中种植,起到防风固沙、水土保持等作用1。油用牡丹籽油不饱和脂肪酸含量达 90.0%以上,其中-亚麻酸含量高达 42.0%2-4,是大豆油的 10倍、玉米油 100 倍以上5。-亚麻酸是人体内的一种必需脂肪酸,人体自身不能合成-亚麻酸,需从食物中摄取。-亚麻酸在摄入人体后可代谢生成 EPA(二十碳五烯酸)和 DHA(二十二碳六烯酸)。研究表明-亚麻酸及其代谢物具有降血脂、降血压、抑制血小板凝聚、减少血栓形成等作用,在药品、保健品等领域有广阔的开发前景。目前,用于商业化生产的油用牡丹主要是凤丹和紫斑牡丹两类,其中凤丹的栽培面积远远大于紫斑牡丹。凤丹是典型的异花授粉植物,以虫媒或风媒为主,自花授粉结实性较差。本文以专用型油用牡丹品种凤丹为材料,开展了凤丹牡丹花粉活力、柱头可授性及结实性研究,以便为提高凤丹种子产量提供理论依据。1材料与方法1.1实验材料专用型油用牡丹品种凤丹,种植于河南科技大学校内农场。1.2花粉活力检测 2022 年 4 月上旬待凤丹进入盛花期后,于上午 9:00 11:00 选择盛开的凤丹花朵采集新鲜花粉,装入硫酸纸自封袋内迅速带回实验室,置于室内阴凉通风的环境下自然阴干。花粉萌发液体培养基的配制方法:将 10 g 蔗糖、0.005 g 硼酸、0.005 g CaCl2溶于 100 mL 蒸馏水中。将自然干燥的花粉与置于离心管内的花粉萌发液体培养基充分混匀,用一次性滴管将含有花粉的花粉萌发液体培养基滴加在凹形载玻片上,将载玻片置于垫有湿滤纸的培养皿内,加盖后在 25 的恒温培养箱内黑暗培养 68 h。重复 3 次,每个重复统计 1 个视野内的花粉量和萌发的花粉量,以花粉管长度超过花粉粒直径第 2 期申欣可,等:油用牡丹凤丹花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究39 作为萌发标准,萌发率=已萌发的花粉粒数/花粉粒总数100%。1.3柱头可授性分析在凤丹开花前随机标记发育状态相似的花蕾进行柱头可授性观测,在标记的花朵开放后每天上午9:0011:00 采集 5 枚柱头带回实验室,然后将柱头放置在载玻片上,滴加联苯胺-过氧化氢反应液,使反应液完全淹没柱头,染色 10 min 左右观察拍照。若柱头周围颜色变为棕色并产生大量气泡,则柱头可授性很强;若柱头周围颜色变为棕色,同时伴随着气泡产生,则柱头可授性较强;若柱头周围变色不明显同时产生少量气泡,则柱头可授性较弱;若柱头周围颜色无变化且无气泡产生,则柱头无可授性。1.4 结实率统计杂交授粉时统计每朵花的授粉心皮数和授粉花朵总数,在果荚呈蟹黄色且微裂时采收种子,统计每个果荚的结实心皮数和结实果荚总数,计算以下 3 个指标,结实心皮率(%)=结实心皮数/授粉柱头数100%,每花结籽数(粒/朵)=饱满种子数/授粉花朵数,每心皮结籽数(粒/心皮)=饱满种子数/授粉心皮数。2结果与分析2.1花粉活力测定花粉萌发实验结果表明凤丹盛花期花粉萌发率高达 68.4%,说明凤丹花粉具有较高的活力(图 1)。图 1凤丹花粉萌发率测定Fig.1Determination of pollen germination rate of Fengdan2.2柱头可授性分析凤丹花期可持续 10 d 左右,对凤丹柱头可授性进行观测,发现凤丹在开花后 1 10 d 柱头可授性呈现先增强后减弱的趋势(图 2)。图 2凤丹柱头可授性观测Fig.2Observation on stigma receptivity of Fengdan40 河南教育学院学报(自然科学版)2023 年由图 2 可知,在花后第 57 d 柱头可授性最强,且柱头在花后第 6 d 分泌黏液,此时达到最佳可授性;花后第 810 d 柱头可授性较强,花后第 23 d 柱头具微弱可授性,花后第 1 d 柱头几乎没有可授性。由此可见,凤丹最佳授粉时期是花后第 57 d,其中第 6 d 可授性最强。2.3结实率统计凤丹授粉花朵数为 66 朵,授粉心皮数为 339 个,结实心皮数为 325 个,采收种子总数为 1 686 粒,其中 1 459 粒为饱满种子,227 粒为瘪种子,饱满种子占采收种子总数的 86.5%。凤丹结实心皮率为95.9%,每花结籽数为 22.1 粒,每心皮结籽数为 4.3 粒。3讨论自花授粉是一种较为原始的授粉方式,具有不可避免的缺陷,长期的自花授粉会导致不良性状的积累,从而影响物种的繁衍。因此,不同的植物进化出不同的繁衍机制。本研究中,笔者发现凤丹花粉的成熟期早于柱头的可授期,导致花粉与柱头成熟期不一致,从而造成自花授粉结实率低。雌雄异熟机制可能是凤丹在进化过程中为了更好地适应环境而进化形成的生存策略。父本花粉活力的高低是植物授粉成败的关键。本研究应用液体离体培养方法对凤丹盛花期的花粉活力进行了检测,发现其平均萌发率达 68.4%。张庆等6发现凤丹在最适培养条件下,花粉萌发率为62.3%,与本研究结果较为一致。董兆磊7对凤丹花粉进行培养,发现其萌发率为 79.3%;大花黄牡丹花粉的萌发率为 92.1%8;野生滇牡丹在不同海拔下花粉萌发率存在差异,最高可达 74.8%9;不同牡丹材料的花粉萌发率存在较大差异,可能与气候环境、海拔高度、品种特性及培养液组分有关。柱头可授性的强弱对杂交成功率同样具有重要影响。本研究中凤丹在花后 5 7 d 的柱头可授性最高,且在花后第 6 d 柱头分泌大量黏液,为最佳授粉时期。凤丹柱头一般在花朵开始凋谢时分泌黏液7,肖佳佳10的研究结果表明凤丹柱头在花后第 6 d 分泌粘液,与本研究结果较为一致。柱头可授性对于杂交授粉时间的选择具有重要的指导意义。在实际杂交授粉过程中,应该选择在柱头可授期内进行授粉,过早或过晚都不利于花粉萌发。过早授粉,柱头不具备可授性,待柱头进入可授期后,花粉可能失去活力;过晚授粉,柱头失去可授性,花粉萌发困难。只有在柱头可授期内才有利于花柱接受花粉,为花粉提供萌发条件,提高花粉萌发率,进而提高杂交授粉成功率。结实率是检验杂交是否成功的重要依据。在本研究中,待凤丹花后 5 7 d 进入最佳可授期内,通过人工辅助授粉,最终达到了较为理想的结实效果。凤丹饱满种子率达 86.5%,结实心皮率为 95.9%,每花结种数为 22.1 粒,每心皮结种数为 4.3 粒。本研究为提高专用型油用牡丹品种凤丹种子产量提供了理论基础和技术支持。参考文献1岳红妮,胥继东.山区油用牡丹发展对策J.河北农业,2017(9):60-622ZHANG Q Y,YU R,XIE L H,et al.Fatty acid and associated gene expression analyses of three tree peony species reveal key genes for-linole-nic acid synthesis in seedsJ/OL.(2018-02-05)2023-01-06.https:/www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.00106/full3LI S S,WANG L S,SHU Q Y,et al.Fatty acid composition of developing tree peony(Paeonia section Moutan DC)seeds and transcriptome anal-ysis during seed developmentJ/OL.(2015-03-18)2023-01-06.https:/ J S,TANG Y H,SUN J,et al.Identification of genes associated with the biosynthesis of unsaturated fatty acid and oil accumulation in her-baceous peony“Hangshao”(Paeonia lactiflora Hangshao)seeds based on transcriptome analysisJ/OL.(2021-02-01)2023-01-06.ht-tps:/ ostii Feng Dan)生殖生物学的初步研究D.北京:北京林业大学,20108贾文庆,王艳丽,郭英姿,等.大花黄牡丹花粉萌发及贮存特性J.林业科学,2021,57(2):82-929宋静,王娟,杜春,等.不同海拔分布的滇牡丹种源花粉活力差异分析J.植物生理学报,2022,58(9):1 675-1 68410 肖佳佳.芍药属杂交亲和性及杂种败育研究D.北京:北京林业大学,2010第 2 期申欣可,等:油用牡丹凤丹花粉萌发率、柱头可授性及结实性研究41 Study on Pollen Germination Rate,Stigma Viability and Fertility of Oil Peony(Paeonia ostii)cv.FengdanSHEN Xinke1,FAN Tingxiu1,CHEN Xiaowei2,FAN Bingyou1(1.College of Agriculture,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471000,China;2.Henan Province Forestry Ecological Construction and Development Center,Zhengzhou 450000,China)Abstract:Using the specialized oil peony cultivar Fengdan as the material,the pollen germination rate,stigma viability and fertility were investigated.The results showed that the pollen germination rate of Fengdan was as high as 68.40%at the full flowering stage of Fengdan.The stigma viability reached peak on 5th to 7th day after flowering.Moreover,the stigma secreted mucus on the 6th day after flowering,at which the stigma viability was the highest.The number of seeds per flower and the number of seeds per carpels were 22.1 and 4.3,respectively.The research results provided a certain theoretical foundation for improving the seed yield of Fengdan.Key words:oil peony;Fengdan;pollen germination rate;stigma viability;fertility

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