菱花粉生活力测定方法研究

李双梅+柯卫东+彭静+李峰+钟兰+孙亚林
摘 要:为了探索菱花粉生活力的最佳测定方法,以孝感红菱花粉为试材,利用无机盐培养法、MTT(四甲基噻唑蓝)染色法和TTC(氯化三苯基四氮唑)染色法对花粉生活力进行测定。研究结果表明,培养基中添加低浓度的蔗糖和硼酸对菱花粉的萌发有促进作用,菱花粉萌发的最适培养基为10%蔗糖+0.005%硼酸,萌发率达65.9%;用MTT染色法和TTC染色法测定菱花粉生活力,染色率仅为36.9%和27.1%,效果不理想。
关键词:菱;花粉;生活力;萌发率
中图分类号:S645.4 文献标识码:A 文章编号:1001-3547(2014)18-0045-03
菱(Trapa spp.),别名菱角、龙角、水粟等,为菱科菱属一年生水生草本植物,起源于欧洲和亚洲的温暖地区[1],中国是菱的原产地之一[2]。菱在中国的分布范围较广,中国长江流域及其以南各省、自治区均有栽培。
研究菱花粉生活力对杂交育种及种质创新有重要意义。目前,国内学者在菱的分类[3]、形态学[4]、细胞学[5]、生理生化[6]、栽培技术[7]等方面做了大量工作,在菱属植物传粉生物学方面也有少量研究[8],而有关适宜菱花粉生活力测定方法的研究却未见报道。花粉生活力测定的方法很多,主要有显微镜形态观测法、染色法、培养基发芽法等[9]。本文采用无机盐培养法、MTT染色法和TTC染色法对孝感红菱花粉生活力进行测定,以期找到菱花粉生活力测定的最佳方法,为菱的杂交育种及种质创新提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
于2012年8月在国家种质武汉水生蔬菜资源圃采集孝感红菱萼片刚开裂的花蕾。剥取花药,放入培养皿中,置于(25±1)℃的电热恒温箱中培养4~5 h,收集花粉备用[10]。
1.2 花粉生活力的测定方法
①无机盐培养法 无机盐基液的配制参照胡适宜[11]的方法。取硼酸(H3BO3)0.1 g、硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)0.3 g、硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.1 g、硝酸钾(KNO3)0.1 g,配制成100 mL无机盐基液。设5%、10%、15%、20%、25%、30% 6种不同质量分数蔗糖和0、0.005%、0.01%、0.015% 4种不同质量分数硼酸的完全随机试验,共24个处理,A,5%蔗糖;B,5%蔗糖+0.005%硼酸;C,5%蔗糖+0.01%硼酸;D,5%蔗糖+0.015%硼酸;E,10%蔗糖;F,10%蔗糖+0.005%硼酸;G,10%蔗糖+0.01%硼酸;H,10%蔗糖+0.015%硼酸;I,15%蔗糖;J,15%蔗糖+0.005%硼酸;K,15%蔗糖+0.01%硼酸;L,15%蔗糖+0.015%硼酸;M,20%蔗糖;N,20%蔗糖+0.005%硼酸;O,20%蔗糖+0.01%硼酸;P,20%蔗糖+0.015%硼酸;Q,25%蔗糖;R,25%蔗糖+0.005%硼酸;S,25%蔗糖+0.01%硼酸;T,25%蔗糖+0.015%硼酸;U,30%蔗糖;V,30%蔗糖+0.005%硼酸;W,30%蔗糖+0.01%硼酸;X,30%蔗糖+0.015%硼酸。取少量菱花粉于载玻片上,分别加1~2滴上述培养液,将制备好的片子放在垫有二层湿润滤纸的培养皿内,于(25±1)℃条件下培养,3~4 h后观察花粉萌发率。
②MTT染色法 MTT溶液配制参照张研等[12]的方法。称0.5 g MTT于烧杯,溶解于5%蔗糖溶液25 mL中,后装入棕色试剂瓶,置于冰箱中避光保存。取少量菱花粉于载玻片上,加1~2滴配制好的MTT溶液,盖上盖玻片,在室温下放置10 min,然后在Olympus光学显微镜下观察。染成紫色的花粉生活力强,染成淡红色的生活力次之,不能染色的是没有生活力的花粉或不育花粉。
③TTC染色法 取少量菱花粉放到载玻片上,加1~2滴0.5% TTC溶液,搅拌均匀,盖上盖玻片,将其在(35±1)℃电热恒温箱内放置15~20 min。然后在Olympus光学显微镜下观察,被染成红色的花粉生活力强,被染成淡红色的花粉生活力次之,不能染色的花粉为失去生活力的花粉或不育花粉。
以上每种方法观察3个制片,每个制片观察5个视野,分别统计有生活力花粉粒数和无生活力花粉粒数,计算花粉的活力百分率。花粉活力百分率的计算公式为花粉活力百分率(%)=(有活力花粉粒数/总花粉粒数)×100%;花粉萌发率的计算公式为花粉萌发率(%)=(萌发花粉粒数/总花粉粒数)×100%。
2 结果与分析
2.1 不同浓度蔗糖、硼酸对花粉萌发的影响
从表1可看出,在无添加硼酸、5%~30%蔗糖浓度下(处理A、E、I、M、Q、U),花粉萌发率极低,几乎不发芽;在0.015%硼酸、5%~30%蔗糖浓度下(处理D、H、L、P、T、X),花粉萌发率也不高,在 2.0%~32.0%;在5%和30%蔗糖浓度下(处理A、B、C、D和处理U、V、W、X),花粉萌发率也很低,在0~39.4%;以10%蔗糖+0.005%硼酸(处理F)花粉萌发率最高,达65.9%,其次是15%蔗糖+0.005%硼酸(处理J),花粉萌发率达57.9%,再次是10%蔗糖+0.01%硼酸(处理G)和20%蔗糖+0.005%硼酸(处理N),花粉萌发率分别为51.0%和50.5%,表明菱花粉在低浓度蔗糖和低浓度硼酸下萌发率高。综合来看,本试验中以10%蔗糖+0.005%硼酸最适合菱花粉萌发。
2.2 MTT染色法菱花粉生活力的测定结果
通过光学显微镜观察,用MTT染色后,染成紫色和淡红色(有生活力)的花粉占36.9%,不能染色(没有生活力)的花粉占63.1%,测定结果明显偏低于无机盐培养法最佳培养基测定菱花粉的萌发率(65.9%),不能真实反映菱花粉的生活力。因此,MTT染色法不适宜作为菱花粉生活力的测定方法。
2.3 TTC染色法菱花粉生活力的测定结果
通过光学显微镜观察发现,用TTC染色后,染成红色和淡红色(有生活力)的花粉占27.1%,不能染色(没有生活力)的花粉占72.9%,此方法测定的菱花粉生活力更低。因此,TTC染色法也不适宜作为菱花粉生活力的测定方法。
3 结论与讨论
培养基发芽法是花粉生活力应用较广泛的一种方法,测定结果较精确可靠[13]。有研究认为,在培养基中加入适当浓度的蔗糖和硼酸利于花粉萌发。蔗糖不仅为花粉萌发和花粉管生长提供养分,还维持花粉与培养液之间的渗透平衡,防止花粉和花粉管破裂[14]。硼酸能促进糖的吸收和代谢,与糖结合可以提高花粉的萌发率,增加氧气的含量和吸收,参与果胶物质的合成[15],有利于花粉管的建造[13]。本文分别采用不同浓度的蔗糖和不同浓度的硼酸进行完全随机试验,结果表明,最适宜菱花粉萌发的培养基为10%蔗糖+0.005%硼酸,萌发率达65.9%。
测定花粉生活力的染色方法除MTT染色法和TTC染色法外,还有I2-KI染色法、醋酸洋红染色法和亚甲基蓝染色法等[9],不同染色法只适合某些植物花粉生活力的测定[9]。本试验中采用MTT法和TTC法测定菱花粉生活力,染色率均较低,不能真实反映菱花粉生活力,2种方法均不宜用于测定菱花粉生活力,同样也证明了以上观点。相比较而言,MTT染色法稍接近无机盐培养法的测定结果,采用不同时期的菱花粉,选用无机盐培养法和MTT染色法进行比较测定,看是否能找到这2种方法在菱花粉生活力测定上的相关性,有待进一步研究。
参考文献
[1] 李曙轩.中国农业百科全书·蔬菜卷[M].北京:中国农业出版社,1990:144-146.
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2.3 TTC染色法菱花粉生活力的测定结果
通过光学显微镜观察发现,用TTC染色后,染成红色和淡红色(有生活力)的花粉占27.1%,不能染色(没有生活力)的花粉占72.9%,此方法测定的菱花粉生活力更低。因此,TTC染色法也不适宜作为菱花粉生活力的测定方法。
3 结论与讨论
培养基发芽法是花粉生活力应用较广泛的一种方法,测定结果较精确可靠[13]。有研究认为,在培养基中加入适当浓度的蔗糖和硼酸利于花粉萌发。蔗糖不仅为花粉萌发和花粉管生长提供养分,还维持花粉与培养液之间的渗透平衡,防止花粉和花粉管破裂[14]。硼酸能促进糖的吸收和代谢,与糖结合可以提高花粉的萌发率,增加氧气的含量和吸收,参与果胶物质的合成[15],有利于花粉管的建造[13]。本文分别采用不同浓度的蔗糖和不同浓度的硼酸进行完全随机试验,结果表明,最适宜菱花粉萌发的培养基为10%蔗糖+0.005%硼酸,萌发率达65.9%。
测定花粉生活力的染色方法除MTT染色法和TTC染色法外,还有I2-KI染色法、醋酸洋红染色法和亚甲基蓝染色法等[9],不同染色法只适合某些植物花粉生活力的测定[9]。本试验中采用MTT法和TTC法测定菱花粉生活力,染色率均较低,不能真实反映菱花粉生活力,2种方法均不宜用于测定菱花粉生活力,同样也证明了以上观点。相比较而言,MTT染色法稍接近无机盐培养法的测定结果,采用不同时期的菱花粉,选用无机盐培养法和MTT染色法进行比较测定,看是否能找到这2种方法在菱花粉生活力测定上的相关性,有待进一步研究。
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通过光学显微镜观察发现,用TTC染色后,染成红色和淡红色(有生活力)的花粉占27.1%,不能染色(没有生活力)的花粉占72.9%,此方法测定的菱花粉生活力更低。因此,TTC染色法也不适宜作为菱花粉生活力的测定方法。
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测定花粉生活力的染色方法除MTT染色法和TTC染色法外,还有I2-KI染色法、醋酸洋红染色法和亚甲基蓝染色法等[9],不同染色法只适合某些植物花粉生活力的测定[9]。本试验中采用MTT法和TTC法测定菱花粉生活力,染色率均较低,不能真实反映菱花粉生活力,2种方法均不宜用于测定菱花粉生活力,同样也证明了以上观点。相比较而言,MTT染色法稍接近无机盐培养法的测定结果,采用不同时期的菱花粉,选用无机盐培养法和MTT染色法进行比较测定,看是否能找到这2种方法在菱花粉生活力测定上的相关性,有待进一步研究。
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