南京农业大学学报  2018, Vol. 41 Issue (6): 1018-1028   PDF    
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201801045
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文章信息

王蓝青, 吴美娇, 王雪倩, 房伟民, 陈发棣, 滕年军
WANG Lanqing, WU Meijiao, WANG Xueqian, FANG Weimin, CHEN Fadi, TENG Nianjun
95份百合种质资源花粉量的测定与散粉特性分析
Determination of pollen quantity and features of pollen dispersal for 95 lily resources
南京农业大学学报, 2018, 41(6): 1018-1028
Journal of Nanjing Agricultural University, 2018, 41(6): 1018-1028.
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201801045

文章历史

收稿日期: 2018-01-26
95份百合种质资源花粉量的测定与散粉特性分析
王蓝青 , 吴美娇 , 王雪倩 , 房伟民 , 陈发棣 , 滕年军     
南京农业大学园艺学院/农业农村部景观设计重点实验室, 江苏 南京 210095
摘要[目的]本文旨在研究影响百合散粉的相关因素,为培育无花粉污染百合品种奠定基础。[方法]以95份百合种质资源为试材,调查其花粉量和与散粉特性相关的花器性状。[结果]95份百合种质资源中,3份没有花药,其余92份均含有花药,花粉量变幅为0~192.5万粒,其中喇叭百合平均花粉量最高,分别是亚洲百合、铁亚百合杂种系(LA百合)、铁东百合杂种系(LO百合)、东喇百合杂种系(OT百合)、东方百合和野百合的4.34、3.35、3.32、1.52、1.60和1.59倍。花药体积变幅为0~609 mm3,其中喇叭百合花药平均体积最大为494 mm3,分别是上述其他6个系列的4.66、3.41、2.51、1.21、1.57和1.64倍。野百合花药中花粉密度最大,平均为644粒·mm-3,分别为亚洲百合、LA百合、LO百合、OT百合、东方百合和喇叭百合的1.27、1.10、1.52、1.38、1.12和1.14倍。4份百合种质资源未散粉,其中3份没有花药而不散粉。‘不锈钢’因花药不开裂而不散粉;‘耶罗琳’等花粉中含有大量油滴,花粉彼此黏着力较大,散粉时形成较大的花粉团,尽管花粉量较多,但花粉污染较轻;而‘德利安娜’等花粉含有油滴较少,花粉彼此黏着力较小,散粉时不易形团状,花粉污染较重。[结论]大部分百合种质资源花粉量较多,花粉污染严重;百合花粉量主要由花药大小决定,受花药中花粉密度影响较小;表观花粉量或花粉污染程度与花粉量成正相关,而与花粉粒之间黏着力度成负相关。
关键词百合   花粉量   花粉污染   散粉特性   散粉能力   
Determination of pollen quantity and features of pollen dispersal for 95 lily resources
WANG Lanqing, WU Meijiao, WANG Xueqian, FANG Weimin, CHEN Fadi, TENG Nianjun    
College of Horticulture/Key Laboratory of Landscaping Agriculture, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: [Objectives] The article aims to study the relevant factors that affect the lily pollen dispersal, which aims to lay the foundation for cultivating pollen-contaminated lily varieties. [Methods] 95 lily germplasm resources were used as experimental materials to analyze the pollen quantity and the floral organ traits related to loose powder characteristics. [Results] There was no anther in 3 lily germplasm resources, and in other 92 germplasm resources all had anthers. The content of single flower powder ranged from 0 to 192.5×104. Among them, trumpet lily had the highest average pollen content, which was 4.34, 3.35, 3.32, 1.52, 1.60 and 1.59 times higher than that of the Asiatic lily, Longiflorum/Asiatic hybrid (LA)lily, Longiflorum/oriental hybrid (LO)lily, oriental/trumpet hybrid (OT)lily, oriental lily and wild lily, respectively. The variation of anther volume in 95 lily germplasm resources ranged from 0 to 609 mm3, and the largest average volume of anthers was 494 mm3 in trumpet lily, which were 4.66, 3.41, 2.51, 1.21, 1.57 and 1.64 times of other 6 series mentioned above, respectively. The largest pollen density was in wild lily anther, with an average of 644 seeds per mm3, which were 1.27, 1.10, 1.52, 1.38, 1.12 and 1.14 times in Asiatic lily, LA lily, LO lily, OT lily, oriental lily and trumpet lily, respectively. The 4 lily germplasm resources did not disperse, among which 3 germplasm resources had no anthers. The anther of 'Stainless Steel' was indehiscence; the pollen of 'Yelloween' contained a large amount of oil droplets, with high pollen adhesion to each other which was easy to form regiments. It was not easy to cause pollution despite that it owned numerous pollens; however, the pollen of 'Deliana' contained a small quantity of oil droplets and low pollen cohesion which was hard to form regiments and caused pollution. [Conclusions] Most lily germplasm resources contained various pollens and cause serious pollution. The content of lily pollen was mainly determined by the anther size, but less affected by the pollen density of anther. There is a positive correlation between the amount of pollen and a negative correlation with the degree of pollen adhesion.
Keywords: lily    pollen quantity    pollen contamination    pollen dispersal characteristics    pollen dispersed ability   

百合(Lilium spp.)花色艳丽、芳香怡人, 栽培及应用历史悠久。目前, 百合在世界鲜切花市场上占有十分重要的地位, 而且在园林中运用也越来越广泛[1-3]。但是, 百合开花时大量散粉造成的花粉污染降低了其观赏品质和观赏寿命, 并且可能影响观赏者的呼吸道健康[4-5]。为了解决这个问题, 目前主要采用人工摘除花药的方法, 虽然对百合的观赏价值影响不大, 但是这种操作费时费力而且还增加了成本[6-7]。因此, 通过育种手段培育不散粉百合新种质资源是解决百合花粉污染的最好途径。

关于百合污染问题, 目前大部分研究主要集中在雄性不育百合材料创制, 雄性不育材料花药发育过程中的细胞生理学, 雄性不育相关基因的克隆和功能初步分析, 以及相关基因分子标记等方面。如Yamagishi[7]建立了一套百合无花粉性状的遗传模式, 证实无花粉基因是由细胞器基因组编码的, 可以通过分离与无花粉性状相关的基因, 运用转基因技术选育雄性不育的种质资源; 王帅[8]用无花粉发育的百合与发育正常的百合杂交, 以创制的新种质为试验材料, 采用BSA法构建无花粉基因池和有花粉基因池, 通过筛选与无花粉性状相连锁的SRAP标记, 探索无花粉百合种质资源的早期预测, 加速培育无花粉百合新品种的育种进程, 以降低百合的花粉污染。而有关百合种质资源花粉量的测定与散粉特性研究未见报道, 这方面研究将有助于了解百合种质资源含粉及散粉情况, 为衡量百合花粉污染程度和培育无花粉污染百合品种提供重要参考。本试验从南京农业大学花卉基地保存的百合种质资源圃中选取95份百合种质资源作为材料, 研究和分析影响不同种质资源散粉的关键指标, 并在此基础上根据散粉特性对其进行分类, 旨在为今后合理选配百合杂交亲本进行无花粉污染百合新品种培育提供理论指导。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试验于2016年5—7月和11—12月在南京农业大学花卉基地的百合种质资源圃进行。首先调查百合盛花期时各种质资源的表观花粉量并予以分级; 然后在此基础上在各等级中选择具有代表性的95份百合种质资源, 调查其花粉量以及与散粉特性有关的花器性状; 最后选择观赏价值较高的47份百合种质资源, 调查其散粉量。

1.2 百合花器官性状调查

1) 单花花药数:每份种质资源随机选取3株开放的百合花, 观察记录每朵花的单花花药数。

2) 花药开裂特性:在百合花开放之后, 连续观察其花药的开裂情况。使用数码单反相机分别在花朵开始散粉、花朵散粉3~4 d及花朵散粉7~8 d 3个时期, 对花朵、花药进行拍照记录。

3) 花药体积:每份种质资源随机选取3朵即将散粉的花朵, 然后在每朵花中随机取2个花药, 用数显游标卡尺分别量出每个花药的长度、宽度和厚度, 每个数值测量6次, 取平均值。

花药含粉密度=花粉量/(花药体积×6)。

花药体积=花药长度×花药宽度×花药厚度。

4) 表观花粉量:在百合种质资源散粉盛期, 以花粉的采集难易程度、采粉量以及花瓣上花粉污染情况为直接依据, 把表观花粉量分为多、中等、少、无4个等级, 分别如下:

a.表观花粉量(散粉)多的种质资源:花粉采集非常容易、采集量很大, 花瓣上散落的花粉数量很多, 大部分区域被花粉污染;

b.表观花粉量(散粉)中等的种质资源:花粉采集相对容易, 花瓣上散落的花粉量较多, 大约一半区域被花粉污染;

c.表观花粉量(散粉)少的种质资源:花粉采集较难, 只有少许花粉从花药中散出, 花瓣只有极少区域被花粉污染;

d.表观花粉量(不散粉)无的种质资源:无法采集花粉, 且花瓣完全没有被污染。

1.3 百合花粉量的测定

采用叶正文等[9]和王小光等[10]的方法, 并略有改进。在盛花期, 随机采集3枚即将散粉的花药, 分别放入离心管中, 于42 ℃烘箱中干燥, 花药完全开裂花粉散出后, 加入8 mL 200 g · L-1(NaPO3)6溶液, 在微型旋涡混合仪上振荡2 min。分别从3份样品中各取2滴2.5 μL悬浮液滴在载玻片上, 在OLYMPUS BX41显微镜下统计悬浮液中花粉粒数量, 物镜为4 X/0.25。统计每个液滴的花粉量, 取6个液滴平均值。

花粉量=单花花药数×每个载玻片上花粉粒数×3 200。

1.4 百合花粉黏着程度观察

分别选取散粉量较高的6份种质资源和散粉量较低的6份种质资源, 在刚开始散粉时, 每份种质资源随机选3朵花, 用镊子将花瓣全部摘除。在微型旋涡混合仪(转速为2 000 r · min-1)周围均匀放置5片载玻片之后把百合花分别置于旋涡仪上振荡10 s, 花粉团散落在载玻片上后, 盖上盖玻片在OLYMPUS BX41显微镜下观察花粉黏着力。

1.5 百合散粉量的测定

在百合刚失去观赏价值时, 随机采3枚花药放入干净离心管中, 干燥后参照花粉量的测定方法统计百合散粉后花药的残余花粉量, 并计算散粉量。

散粉量=散粉量占花粉量比例/花粉量。

2 结果与分析 2.1 百合花药特性

表 1可见:95份百合种质资源, 分属于亚洲百合、铁亚百合杂种系(LA百合)、铁东百合杂种系(LO百合)、东喇百合杂种系(OT百合)、东方百合、喇叭百合和野百合这7个系列, 分别有23、10、4、25、25、2和6份。绝大多数种质资源单花花药数为6枚, 只有3份种质资源没有观察到完整的花药, 其中2份种质资源的花药退化, 不具备完整的花药结构, 1份种质资源的花药完全消失, 雄蕊上只能观察到花丝(图 1)。除3份花药异常的种质资源外, 其余百合种质资源花药均开裂。虽然品种‘不锈钢’花药中有花粉存在, 但因为花药不开裂导致花粉无法散出, 所以它为无粉种质资源。

表 1 百合种质资源花器性状 Table 1 Floral organ traits of lily resources
编号
Code
系列
Series
种质资源
Resources
单花花药数
Anthers per flower
花药体积/mm3
Volume of anther
花粉密度/ (粒·mm-3)
Pollen density
花粉量/万粒
Pollen quantity per flower
花药特性
Anther characteristics
表观花粉量
Apparent pollen quantity
散粉量占总花粉量的比例/%
Proportion of quantity of pollen dispersal in total pollen quantity
1 亚洲百合
Asiatic lily
黄色可科特
Yellow Cocotte
0 0 0 0
None

None
0.00
2 亚洲百合
Asiatic lily
平凡生活
Easy Life
0 0 0
None

None
0.00
3 亚洲百合
Asiatic lily
小小的吻
Little Kiss
0 0 0
None

None
0.00
4 亚洲百合
Asiatic lily
不锈钢
Stainless Steel
6 51 384 11.7±0.81 不开裂
Non-cracking

None
0.00
5 亚洲百合
Asiatic lily
小火箭
Tiny Rocket
6 118 255 18.0±4.48 开裂Cracking
A few
40.66
6 亚洲百合
Asiatic lily
小蝴蝶
Tiny Sensation
6 73 516 22.6±5.61 开裂Cracking
A few
7 亚洲百合
Asiatic lily
橙色年代
Orange Joy
6 68 556 22.8±3.01 开裂Cracking
A few
8 亚洲百合
Asiatic lily
淑女
Lady Like
6 126 301 22.8±3.09 开裂Cracking
A few
9 亚洲百合
Asiatic lily
甜蜜的俘虏
Sweet Surrender
6 83 539 26.9±4.96 开裂Cracking
A few
10 亚洲百合
Asiatic lily
白天使
Navona
6 109 497 32.4±5.02 开裂Cracking
A few
11 亚洲百合
Asiatic lily
小天际
Tiny Skyline
6 135 469 37.9±5.81 开裂Cracking
A few
12 亚洲百合
Asiatic lily
穿梭
Tresor
6 122 574 42.0±6.54 开裂Cracking
A few
13 亚洲百合
Asiatic lily
小飞碟
Tiny Padhye
6 115 620 42.9±5.82 开裂Cracking
A few
14 亚洲百合
Asiatic lily
棒棒糖
Lollypop
6 110 680 45.0±5.49 开裂Cracking
A few
15 亚洲百合
Asiatic lily
黑眼
Black Eye
6 158 519 49.2±12.88 开裂Cracking
A few
16 亚洲百合
Asiatic lily
永远的马卓林
Forever Marjolein
6 128 673 51.9±13.36 开裂Cracking 中等
Moderate
17 亚洲百合
Asiatic lily
布鲁内罗
Brunello
6 150 634 57.0±9.21 开裂Cracking 中等
Moderate
18 亚洲百合
Asiatic lily
白精灵
White Pixels
6 150 639 57.6±8.11 开裂Cracking 中等
Moderate
19 亚洲百合
Asiatic lily
克果莱托
Cogoleto
6 122 789 57.6±6.23 开裂Cracking 中等
Moderate
20 亚洲百合
Asiatic lily
维梅尔
Vermeer
6 161 632 61.2±7.71 开裂Cracking 中等
Moderate
21 亚洲百合
Asiatic lily
橙色带电体
Orange Electric
6 160 739 70.8±10.42 开裂Cracking 中等
Moderate
22 亚洲百合
Asiatic lily
小蜜蜂
Tiny Bee
6 148 815 72.0±3.51 开裂Cracking 中等
Moderate
49.54
23 亚洲百合
Asiatic lily
炫目
Black Out
6 150 863 77.7±8.21 开裂Cracking 中等
Moderate
24 LA百合
LA lily
红色恋情
Original Love
6 173 373 38.7±7.18 开裂Cracking
A few
25 LA百合
LA lily
布莱克本
Blackburn
6 133 505 40.0±4.09 开裂Cracking
A few
49.48
26 LA百合
LA lily
红宝石
Carmine Diamond
6 161 460 44.0±8.96 开裂Cracking
A few
34.95
27 LA百合
LA lily
印度夏日
Indian Summerset
6 141 551 46.8±10.42 开裂Cracking
A few
28 LA百合
LA lily
美莱特
Merlet
6 130 616 48.0±13.29 开裂Cracking
A few
35.24
29 LA百合
LA lily
耀眼
Ceb Dazzle
6 144 573 49.5±6.46 开裂Cracking
A few
30 LA百合
LA lily
莫泽尔
Moselle
6 138 627 52.0±9.13 开裂Cracking 中等
Moderate
35.19
31 LA百合
LA lily
黄色宝石
Yellow Diamond
6 173 529 55.0±11.28 开裂Cracking 中等
Moderate
48.20
32 LA百合
LA lily
甜蜜宝石
Sweet Diamond
6 121 786 57.0±12.05 开裂Cracking 中等
Moderate
47.63
33 LA百合
LA lily
红色弹珠
Paint Ball
6 132 809 64.0±14.76 开裂Cracking 中等
Moderate
47.78
34 LO百合
LO lily
王子允诺
Prince Promise
6 175 428 45.0±7.61 开裂Cracking
A few
35 LO百合LO lily 白色海洋White Sea 6 198 419 49.8±9.96 开裂Cracking
A few
36 LO百合
LO lily
蓝空
Lankon
6 199 419 50.1±6.71 开裂Cracking
A few
37 LO百合
LO lily
德利安娜
Deliana
6 216 428 55.1±4.92 开裂Cracking
A few
40.99
38 OT百合
OT lily
神话
Myth
6 355 271 57.9±7.66 开裂Cracking 中等
Moderate
39 OT百合
OT lily
科瓦多
Corcovado
6 276 452 75.0±7.57 开裂Cracking
A few
18.83
40 OT百合
OT lily
耶罗琳
Yelloween
6 309 404 75.0±12.63 开裂Cracking
A few
18.27
41 OT百合
OT lily
特鲁迪
Trudy
6 264 496 78.0±12.45 开裂Cracking 中等
Moderate
28.62
42 OT百合
OT lily
大哥
Big Brother
6 347 391 81.4±21.69 开裂Cracking 中等
Moderate
43 OT百合
OT lily
特拉索橙
Terrasol
6 493 283 84.0±5.18 开裂Cracking
A few
41.80
44 OT百合
OT lily
莱斯利
Leslie Woodriff
6 358 408 87.7±17.37 开裂Cracking 中等
Moderate
45 OT百合
OT lily
漂亮女人
Pretty Woman
6 254 588 90.0±5.18 开裂Cracking 中等
Moderate
29.87
46 OT百合
OT lily
森西
Sensi
6 372 401 90.0±8.21 开裂Cracking 中等
Moderate
33.02
47 OT百合
OT lily
粉色宫殿
Pink Palace
6 357 429 92.0±7.99 开裂Cracking 中等
Moderate
29.46
48 OT百合
OT lily
拉文
Lavon
6 321 519 100.0±17.34 开裂Cracking 中等
Moderate
24.09
49 OT百合
OT lily
红色宫殿
Palazzo
6 499 350 104.7±9.72 开裂Cracking 中等
Moderate
50 OT百合
OT lily
大连
Dalian
6 378 469 107.0±6.32 开裂Cracking 中等
Moderate
25.28
51 OT百合
OT lily
红罗西
Amarossi
6 275 689 114.0±12.05 开裂Cracking
Vast
28.58
52 OT百合
OT lily
小罗宾
Donato
6 259 748 116.0±12.98 开裂Cracking
Vast
36.31
53 OT百合
OT lily
阿玛罗西
Amarossi
6 269 737 119.0±9.44 开裂Cracking
Vast
33.82
54 OT百合
OT lily
永远
Forever
6 527 388 123.0±15.15 开裂Cracking
Vast
23.97
55 OT百合
OT lily
红色愿望
Red Desire
6 418 494 124.0±16.97 开裂Cracking
Vast
56 OT百合
OT lily
激情月色
Passion Moon
6 535 392 126.0±15.82 开裂Cracking
Vast
57 OT百合
OT lily
白冠军
Zambesi
6 571 373 128.0±14.98 开裂Cracking
Vast
27.16
58 OT百合
OT lily
木门
Conca D’or
6 565 393 133.0±13.46 开裂Cracking
Vast
26.09
59 OT百合
OT lily
曼妮莎
Manissa
6 608 426 155.6±16.06 开裂Cracking
Vast
60 OT百合
OT lily
罗宾娜
Robina
6 609 426 155.9±17.22 开裂Cracking
Vast
61 OT百合
OT lily
迟到的早安
Late Morning
6 439 592 156.0±16.77 开裂Cracking
Vast
62 OT百合
OT lily
门的小岛
Esta Bonita
6 537 520 170.8±18.76 开裂Cracking
Vast
63 东方百合
Oriental lily
普拉达
Paradero
6 294 420 74.2±5.24 开裂Cracking 中等
Moderate
64 东方百合
Oriental lily
匹克
Pico
6 277 458 76.0±5.46 开裂Cracking 中等
Moderate
33.33
65 东方百合
Oriental lily
大明星
Entertainer
6 249 524 78.0±6.23 开裂Cracking 中等
Moderate
28.91
66 东方百合
Oriental lily
玛露
Maru
6 308 445 82.0±5.32 开裂Cracking
A few
21.74
67 东方百合
Oriental lily
红衣主教
Metropolitan
6 201 505 61.0±13.42 开裂Cracking 中等
Moderate
26.22
68 东方百合
Oriental lily
帕瓦迪诺
Paradero
6 387 357 83.0±5.32 开裂Cracking
A few
25.20
69 东方百合
Oriental lily
西拉
Sheila
6 348 404 84.0±18.36 开裂Cracking 中等
Moderate
33.93
70 东方百合
Oriental lily
朋友
Companion
6 282 501 84.6±10.28 开裂Cracking 中等
Moderate
71 东方百合
Oriental lily
拖皮卡
Topeka
6 308 497 91.8±18.26 开裂Cracking 中等
Moderate
72 东方百合
Oriental lily
马龙
Marlon
6 252 644 97.0±11.78 开裂Cracking 中等
Moderate
33.81
73 东方百合
Oriental lily
切尔西
Chelsea
6 181 909 99.0±9.43 开裂Cracking
Vast
29.25
74 东方百合
Oriental lily
特红
Tarrango
6 193 872 100.8±16.69 开裂Cracking
Vast
75 东方百合
Oriental lily
红线
Millesimo
6 416 396 99.0±9.12 开裂Cracking 中等Moderate 27.65
76 东方百合
Oriental lily
卡斯泰白
Castellani
6 268 634 102.0±9.89 开裂Cracking
Vast
34.16
77 东方百合
Oriental lily
八点后
After Eight
6 361 485 105.1±9.62 开裂Cracking
Vast
78 东方百合
Oriental lily
黑里奥
Corvara
6 265 685 109.0±22.68 开裂Cracking
Vast
38.01
79 东方百合
Oriental lily
狂欢夜
Night Fever
6 468 392 110.0±9.01 开裂Cracking
Vast
38.80
80 东方百合
Oriental lily
提伯
Tiber
6 308 612 113.0±7.43 开裂Cracking
Vast
30.27
81 东方百合
Oriental lily
老虎
Tiger Edition
6 359 559 120.6±10.46 开裂Cracking
Vast
82 东方百合
Oriental lily
巴卡迪
Bacardi
6 347 584 122.0±7.48 开裂Cracking
Vast
39.17
83 东方百合
Oriental lily
热线
Hotline
6 328 631 124.0±9.33 开裂Cracking
Vast
33.93
84 东方百合
Oriental lily
西伯利亚
Siberia
6 298 711 127.0±7.01 开裂Cracking
Vast
35.76
85 东方百合
Oriental lily
凯里湖
Lake Carey
6 285 773 132.0±12.70 开裂Cracking
Vast
39.76
86 东方百合
Oriental lily
索邦
Sorbonne
6 279 800 134.0±15.64 开裂Cracking
Vast
39.57
87 东方百合
Oriental lily
橙色之星
Salmon Star
6 582 540 188.8±14.57 开裂Cracking
Vast
88 喇叭百合
Trumpet lily
黄色星球
Orange Planet
6 511 456 140.0±5.32 开裂Cracking
Vast
89 喇叭百合
Trumpet lily
金色辉煌
Golden Splendor
6 477 673 192.5±28.70 开裂Cracking
Vast
90 野百合
Wild lily
川百合
Lilium davidii
6 136 778 63.6±9.61 开裂Cracking 中等
Moderate
91 野百合
Wild lily
岷江百合
Lilium regale
6 409 315 77.5±3.21 开裂Cracking 中等
Moderate
92 野百合
Wild lily
卷丹
Lilium lancifolium
6 164 797 79.74±8.81 开裂Cracking 中等
Moderate
93 野百合
Wild lily
湖北百合
Lilium henryi
6 185 826 88.5±12.98 开裂Cracking 中等
Moderate
94 野百合
Wild lily
通江百合
Lilium sargentiae
6 423 620 157.6±17.12 开裂Cracking
Vast
95 野百合
Wild lily
紫脊宜昌
Lilium leucanthum var. centifolium
6 496 542 161.2±11.87 开裂Cracking
Vast
注: “—”:未检测到No detection. LA百合:铁亚百合杂种系Longiflorum/Asiatic hybrid lily; LO百合:铁东百合杂种系Longiflorum/oriental hybrid lily; OT百合:东喇百合杂种系Oriental/trumpet hybrid lily. The same as follows.
图 1 亚洲百合‘黄色可科特’(A、B、E、F)和‘不锈钢’(C、D、G、H)开放后1和7 d的情况 Figure 1 The situation of Asiatic lily'Yellow Cocotte'(A, B, E, F) and'Stainless Steel'(C, D, G, H) at 1 and 7 d after flower opening FI:花丝Filament; AN:花药Anther.下同。The same as follows.
2.2 百合花粉量

95份种质资源间花粉量差异十分明显, 花粉量变幅为0~192.5万粒(表 1表 2)。亚洲百合、LA百合、LO百合、OT百合、东方百合、野百合和喇叭百合这7个系列的花粉量分别为0~77.7、38.7~49.5、30.0~55.5、57.9~170.8、84.6~188.8、63.6~161.2和140.0~192.5万粒, 平均花粉量分别为38.26、49.60、50.10、109.68、103.92、104.70和166.25万粒。其中, 喇叭百合平均花粉量最高, 分别为以上系列的4.34、3.35、3.32、1.52、1.60和1.59倍。从不同系列间花粉量的变幅可以看出, 不仅不同系列百合种质资源之间花粉量存在明显差异, 同系列百合种质资源间也存在差异。从平均花粉量来看, 花粉量最少的是亚洲百合, 花粉量最多的是喇叭百合。总体来说, 亚洲百合、LA百合和LO百合花粉量明显少于其他系列。

表 2 百合种质资源花器数量性状 Table 2 Floral organ quantitative traits of lily resources
系列
Series
平均花药体积/mm3
Average volume of anther
平均花粉密度/(粒·mm-3)
Average pollen density
平均花粉量/万粒
Average pollen quantity per flower
亚洲百合Asiatic lily 106±50 508±244 38.26±22.99
LA百合LA lily 145±17 583±128 49.60±7.41
LO百合LO lily 197±14 424±4 50.10±7.41
OT百合OT lily 408±117 466±122 109.68±29.01
东方百合Oriental lily 314±85 574±149 103.92±25.85
喇叭百合Trumpet lily 494±17 565±108 166.25±26.20
野百合Wild lily 302±143 644±177 104.70±39.39
2.3 百合花药大小

表 1表 2可知:百合花的花药很大, 除无花药百合之外, 最小的百合花药体积仍然有51 mm3, 最大的甚至高达609 mm3。亚洲百合、LA百合、LO百合、OT百合、东方百合、喇叭百合和野百合7个系列的花药体积分别为0~161、121~173、175~216、254~609、181~582、477~511和136~496 mm3。平均花药体积最大的是喇叭百合, 为494 mm3, 亚洲百合、LA百合、LO百合、OT百合、东方百合和野百合的平均花药体积分别为106、145、197、408、314和302 mm3, 喇叭百合平均花药体积分别是以上系列的4.66、3.41、2.51、1.21、1.57和1.64倍。另外, 各系列间花药体积存在显著差别, 而且与花粉量规律一致, 亚洲百合、LA百合和LO百合的花药体积明显小于其他系列。

2.4 百合花粉密度

根据百合花粉量和花药大小, 对花粉密度进行了分析, 研究发现各个系列之间花粉密度差异较小(表 1表 2)。亚洲百合、LA百合、LO百合、OT百合、东方百合、喇叭百合和野百合7个系列的花粉密度分别为0~863、373~809、419~428、271~748、357~909、456~673和315~826粒· mm-3。平均花粉密度最小的是LO百合, 为424粒· mm-3, 密度最大的是野百合, 为644粒· mm-3, 此外, 亚洲百合、LA百合、OT百合、东方百合和喇叭百合分别为508、583、466、574和565粒· mm-3, 平均花药密度中最高的野百合分别是其他系列的1.27、1.10、1.52、1.38、1.12和1.14倍。可以看出系列间花粉密度差距较小, 与花粉量规律不一致。因此初步判定花药体积是影响花粉量的重要因素。

2.5 百合花粉黏着力、散粉量和表观花粉量

图 2所示:在显微镜下观察花药体积相近、散粉量较低的6份种质资源为‘漂亮女人’‘大明星’‘特鲁迪’‘红罗西’‘科瓦多’和‘耶罗琳’, 可以看到花粉粒都黏附在一起, 花粉粒下有大量油脂包围着, 尤其是散粉量最低的‘耶罗琳’, 花粉黏附非常紧, 所有花粉都被油脂完全包围。散粉量较高的6份种质资源为‘德利安娜’‘凯里湖’‘索邦’‘西伯利亚’‘卡斯泰白’和‘匹克’, 花粉团中花粉粒颗粒感很强, 而且油脂很少。可见, 不同的百合资源, 即使花药体积相近, 花粉黏着力也存在很大的差异。除此之外, 我们观察了多种百合的花粉团形态, 发现不同系列间花粉黏着力差距也很明显, 亚洲百合和LA百合花粉较分散, 东方百合花粉相对更聚合一些, 花粉被少量油脂包围, 而OT百合花粉粒基本上都被大量油脂包围, 黏附在一起(图 3)。

图 2 不同百合种质资源的花粉黏着程度观察 Figure 2 The pollen stickiness degree of different lily resources A.德利安娜Deliana; B.凯里湖Lake Carey; C.索邦Sorbonne; D.西伯利亚Siberia; E. 卡斯泰白Castellani; F.匹克Pico; G.漂亮女人Pretty Woman; H.大明星Entertainer; I.特鲁迪Trudy; J.红罗西Amarossi; K.科瓦多Corcovado; L.耶罗琳Yelloween.
图 3 不同系列百合种质资源的花粉黏着程度观察 Figure 3 The pollen stickiness degree of different series of lily resources A.亚洲百合Asiatic lily; B. LA百合LA lily; C.东方百合Oriental lily; D. OT百合OT lily.

除‘黄色可科特’等5份种质资源散粉量为0外, 其他种质资源散粉量占总花粉量的比例为18.27%~49.48%(表 1), 说明不同种质资源间散粉量存在很大的差异, 散粉比例最高的是‘布莱克本’, 散粉比例最低的是‘耶罗琳’。不同系列百合间也存在差异, 大多数的亚洲百合和LA百合散粉量很高, 散粉比例都在35%以上, 东方百合散粉量低一些, 散粉比例基本在30%~40%, 而OT百合散粉比例基本在35%以下, 与不同系列花粉黏着力观察结果一致。除‘黄色可科特’等5份种质资源外, 其余种质资源花药均完全开裂, 因此在同样的环境下, 花药散粉能力越强, 表观花粉量越多。

95份百合种质资源被分为无、少、中等和多4个等级(图 4), 其中4份种质资源为无花粉种质资源, 26份为少花粉种质资源, 35份为中等花粉量种质资源, 30份种质资源为多花粉种质资源。

图 4 不同等级百合种质资源花粉污染程度观察 Figure 4 The pollen contamination degree of different lily resources A、B:无花粉污染‘平凡的生活’No pollen pollution‘Easy Life’; C、D:少花粉污染‘耶罗琳’Less pollen pollution‘Yelloween’; E、F:中等花粉污染‘大哥’Moderate pollen pollution‘Big Brother’; G、H:多花粉污染‘紫脊宜昌’Vast pollen pollution Lilium leucanthum var. centifolium; PG:花粉粒Pollen grain.

图 5可见:在同样长的开放时间内, 在花粉量接近的情况下, ‘漂亮女人’花瓣被大量花粉污染, 失去观赏价值, 而‘耶罗琳’花瓣就基本上看不到花粉, 而花药还黏着大量花粉。‘耶罗琳’种质资源花粉大量成团, 黏着度很高, 散粉能力很差(图 2), 这也是其花粉量很多, 其表观花粉量却很少的原因。因此花粉黏着程度也是影响百合种质资源散粉能力的重要因素, 花粉黏着程度越高, 散粉能力越差, 散粉量越低。

图 5 OT百合‘漂亮女人’(A、B、E、F)和‘耶罗琳’(C、D、G、H)开放后1和7 d的情况 Figure 5 The situation of OT lily'Pretty Woman'(A, B, E, F) and'Yelloween'(C, D, G, H) at 1 and 7 d after flower opening
3 讨论

百合在花卉市场上是一种畅销花卉, 且具有显著的经济效益[6]。然而, 百合花粉污染是目前比较突出的问题, 培育少花粉或无花粉百合新种质资源已成为国内外百合育种的主攻方向之一[11]。因此, 了解并选育合适的亲本就显得非常重要。花粉污染与花粉量及花药开裂特性关系密切[12-15]。百合不同种质资源之间的花粉污染不同, 每份种质资源的花粉量越多, 散粉能力越强, 造成的污染也就越严重。百合不同种质资源间的花粉量差异很大, 变化幅度为0~32.08万粒。其他植物不同种质资源间的花粉量也有很大差异, 这在桃[9]、切花小菊[10]、果梅[16]、李[17]、梨[18]等植物上均有相关报道。植物花粉量差异, 主要取决于自身的遗传特性, 也与花芽发育状况、当年气候条件和栽培管理水平等有关[19]。花药体积大小是影响花粉量的重要因素之一, 因此在选择育种亲本时, 花药体积也是一个可以参照的标准。

本研究表明, 95份百合种质资源散粉时并不是所有的花粉都能够散出。从调查结果来看, 不同种质资源间散粉量的差异十分明显, 除此之外, 散粉量占花粉量的比例也存在差异, 变化范围为18.27%~49.48%。百合种质资源散粉能力差异的具体机制还不清楚, 有待进一步探索。在其他植物上其影响因素主要有植物自身遗传因素[10]以及外部环境因素, 如:温度在散粉的过程中起着重要的作用, 温度过低或过高以及阴雨天气都对散粉产生不利影响[20-21]。在拟南芥[22]、水稻[23-25]、菊花[26-27]等植物上花药开裂程度也是影响植物散粉能力重要因素之一。空气中的花粉量含量达到一定程度会严重影响观赏者的呼吸道健康, 引发花粉病[28-30]。而花粉成团既可以减少散粉量, 也可以在一定程度上降低空气中的花粉量, 是培育出少污染的百合种质资源的可选择途径之一。

选育有经济价值且花粉污染小的百合新种质资源, 要考虑种质资源散粉量, 如表观花粉量少和花药体积小的种质资源是作为母本的首选。本研究中, 供试种质资源中表观花粉量少和无的种质资源都是比较理想的母本选择。选择父本性状除要与母本互补外, 还要考虑父本散粉特性, 花粉量较多而散粉量低的种质资源是比较符合育种目标的父本选择, 因此散粉量低的‘耶罗琳’等种质资源是最佳选择。

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