山楂(Crataegus)具有单性结实的特性(赵万图，1982)，栽培品种之间受精能力差(李永泽，1995)。关于山楂授粉、受精问题，张锐等(1991)认为，花粉与柱头分泌物或与雌蕊内部介质不亲和。刘国成(1993)发现，花粉管不是直接进入雌蕊并到达子房，而是在柱头表面盘旋后进入雌蕊。栽培山楂比野生山楂花粉在柱头上萌发的数量少，向子房内生长的速度慢，因而不能完成受精过程(张锐等，1991)。目前对栽培山楂受精能力的研究多限于形态指标，对其机制的研究还不够深入。本试验通过对栽培山楂与野生山楂花粉和雌蕊部分生理生化指标的分析比较，探讨了栽培山楂受精能力差的生理生化机制。

1 材料与方法 1.1 材料

野生山楂(C.pinnatifida)花朵采自河北职业技术师范学院果园和昌黎东山果园。栽培山楂(C.pinnatifida var. major)花朵采自河北职业技术师范学院果园，品种为‘面楂’、‘敞口’、‘大金星’。

1.2 处理方法

于花朵开放前对栽培品种山楂去雄、套袋，分别用野生山楂花粉授粉和自花授粉，再套袋。每处理取10个花序，3次重复。另采集部分花朵，将雌蕊与花药分离，雌蕊保存在-20℃冰箱，花药于室温阴干，花粉散出后部分保存在-20℃冰箱，用于生化指标分析，部分用于授粉和花粉生活力测定。

1.3 测定方法

(1) 花粉生活力测定         采用TTC染色法。每个样品观察3个视野，每个视野随机观察100粒花粉，重复3次。(2)花粉管生长的观察         采用10%蔗糖作培养基，于25℃恒温培养箱中培养，分别在4 h和24 h测定花粉管长度。每个样品随机测30个花粉管的长度，重复3次。(3)雌蕊提取液对花粉萌发的影响         取雌蕊2 g，加2 mL蒸馏水研磨成匀浆，以12 000 rpm离心20 min，上清液用10%蔗糖溶液稀释10倍，以此作培养基培养花粉，用10%蔗糖作对照，培养4 h后测定花粉管长度和花粉萌发率。(4)酚类化合物含量的测定         采用Folin-酚比色法。(5)过氧化物酶(POD)活性的测定         采用联苯胺氧化法(孙文权，1989)，以每g样品每min在580 nm处吸光度的变化值表示酶活力。(6)类胡萝卜素含量的测定         参照白宝璋(1993)方法，以野生山楂花粉的类胡萝卜素含量为100，计算其它花粉类胡萝卜素的相对含量。(7)脯氨酸含量的测定         采用王沛洪(1986)方法。(8)吲哚乙酸氧化酶活性测定         参照白宝璋(1993)方法, 以每g样品每h分解IAA的μg数表示酶活力。(9) POD同工酶分析         采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法。(10)氨基酸含量测定         采用茚三酮比色法。(11)蛋白质含量测定         采用考马斯亮蓝-G250染色法。(12)可溶性糖含量测定         采用蒽酮比色法。

2 结果与分析 2.1 野生山楂对栽培山楂授粉的效果

表 1结果表明，3个栽培品种山楂自花受精能力很低，而用野生山楂花粉授粉，受精能力则大大提高，‘面楂’、‘敞口’和‘大金星’杂交种子含仁率分别为自花授粉的8.5倍、3.5倍和15.8倍。

2.2 野生山楂与栽培山楂花粉生活力比较

由表 2可见，‘大金星’的花粉生活力较低，小于80%，其余2个栽培品种和野生山楂花粉生活力都在80%以上，野生山楂与3个栽培品种之间无显著差异。但3个栽培品种的花粉管生长速度极显著地低于野生山楂，其中‘大金星’花粉培养24 h后无一粒萌发。野生山楂花粉管生长速度较快，培养4 h的长度就远远大于‘面楂’和‘敞口’培养24 h的长度。说明栽培品种的花粉发芽能力较差，其中‘大金星’花粉萌发极其困难。

2.3 雌蕊提取液对花粉萌发的影响

表 3结果表明，除了‘大金星’极难萌发外，‘面楂’和‘敞口’的花粉萌发率也低于野生山楂。4种山楂雌蕊提取液对野生山楂和‘敞口’花粉萌发都有抑制作用，与对照相比，花粉管的长度和萌发率均减小，差异达极显著水平，而对‘面楂’花粉管的生长没有影响，但其中3个栽培品种的雌蕊提取液能降低其花粉萌发率，与对照和野生山楂相比差异达极显著水平。说明栽培山楂雌蕊比野生山楂雌蕊含有更多的抑制花粉萌发的物质。

2.4 野生山楂与栽培山楂花粉和雌蕊中酚类化合物、POD和吲哚乙酸氧化酶比较

由表 4可见，栽培山楂花粉中酚类化合物含量和POD活性高于野生山楂，其中发芽极困难的‘大金星’花粉中酚类化合物含量和POD活性最高。雌蕊中酚类化合物含量也以‘大金星’的最高，但其它2个栽培品种低于野生山楂。3个栽培品种的雌蕊中吲哚乙酸氧化酶活性远远高于野生山楂。

对野生山楂和栽培山楂3个品种花粉和雌蕊中POD同工酶进行分离，共得到10条酶带(图 1)。自上而下1，4，5，6，7，8号酶带(R_f值分别为0.339，0.582，0.614，0.643，0.739，0.811)在花粉和雌蕊中都存在，可认为是山楂花器官的主要酶带。栽培山楂雌蕊中POD同工酶种类较多，与野生山楂相比，‘敞口’多3，9号(R_f值分别为0.495和0.900)2条酶带，‘大金星’多3，9，10号(R_f值为0.993)3条酶带，‘面楂’多2(R_f值为0.475)，3，9，10号4条酶带。栽培山楂与野生山楂花粉中POD同工酶种类相同。

2.5 野生山楂与栽培山楂花粉中类胡萝卜素和脯氨酸含量的比较

由表 5可见，野生山楂花粉中类胡萝卜素和脯氨酸含量均高于3个栽培山楂，分别高出14.4%~14.8%和23.5%~52.2%。

2.6 野生山楂与栽培山楂花粉和雌蕊中氨基酸、蛋白质和可溶性糖含量比较

表 6结果表明，3个栽培品种的花粉中可溶性糖含量均高于野生山楂，可溶性蛋白质含量低于野生山楂，‘面楂’和‘敞口’花粉中氨基酸含量低于野生山楂，‘大金星’则高于野生山楂。雌蕊中氨基酸和蛋白质含量均高于野生山楂，而可溶性糖含量低于野生山楂。

3 讨论

试验结果证明，用野生山楂花粉授粉，能大大提高栽培山楂的受精能力。栽培山楂的花粉萌发率低，花粉管生长速度慢，雌蕊中存在抑制花粉萌发的物质，认为这是其受精能力差的部分原因。

酚类化合物有抑制山楂种子萌发的作用(杨晓玲等，1997)。栽培山楂花粉中酚类化合物含量较高，而且萌发极难的‘大金星’花粉中含量最高。因此，酚类化合物可能是山楂花粉萌发的抑制物。

栽培山楂花粉的生活力并不低，其中的营养成分氨基酸、可溶性糖含量较高。因此，栽培山楂花粉萌发较难不是花粉发育不良，养分不足，活力不够，而是有抑制花粉萌发的物质，酚类化合物便是其一。

花粉中的类胡萝卜素可防止紫外线对花粉粒的破坏，正常的花粉中脯氨酸含量较高(白宝璋，2001)。可溶性蛋白质多为功能蛋白，花粉中的可溶性蛋白质包含了参与花粉管生长的各种酶。而栽培山楂花粉中类胡萝卜素、脯氨酸和蛋白质含量较低，不利于受精的完成。

研究结果表明，栽培山楂花粉中POD活性高于野生山楂，雌蕊中POD同工酶种类多于野生山楂。POD具有IAA氧化酶的活性，有抑制生长的作用，并能促进木质素的形成(莫开菊，1993)。栽培山楂花粉POD活性较高，以及雌蕊中较多种类的POD同工酶可能在抑制花粉萌发上起一定的作用。

栽培山楂雌蕊中吲哚乙酸氧化酶活性较高，可促进IAA的氧化，使IAA含量较低，这是雌蕊抑制花粉萌发的原因之一。