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
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 百合花药特性由表 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。
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 | 无 None |
无 None |
0.00 |
2 | 亚洲百合 Asiatic lily |
平凡生活 Easy Life |
— | 0 | 0 | 0 | 无 None |
无 None |
0.00 |
3 | 亚洲百合 Asiatic lily |
小小的吻 Little Kiss |
— | 0 | 0 | 0 | 无 None |
无 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 |
无 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 | 少 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 | 少 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 | 少 A few |
— |
8 | 亚洲百合 Asiatic lily |
淑女 Lady Like |
6 | 126 | 301 | 22.8±3.09 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 A few |
— |
10 | 亚洲百合 Asiatic lily |
白天使 Navona |
6 | 109 | 497 | 32.4±5.02 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
11 | 亚洲百合 Asiatic lily |
小天际 Tiny Skyline |
6 | 135 | 469 | 37.9±5.81 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
12 | 亚洲百合 Asiatic lily |
穿梭 Tresor |
6 | 122 | 574 | 42.0±6.54 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
13 | 亚洲百合 Asiatic lily |
小飞碟 Tiny Padhye |
6 | 115 | 620 | 42.9±5.82 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
14 | 亚洲百合 Asiatic lily |
棒棒糖 Lollypop |
6 | 110 | 680 | 45.0±5.49 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
15 | 亚洲百合 Asiatic lily |
黑眼 Black Eye |
6 | 158 | 519 | 49.2±12.88 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 A few |
— |
25 | LA百合 LA lily |
布莱克本 Blackburn |
6 | 133 | 505 | 40.0±4.09 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 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 | 少 A few |
— |
28 | LA百合 LA lily |
美莱特 Merlet |
6 | 130 | 616 | 48.0±13.29 | 开裂Cracking | 少 A few |
35.24 |
29 | LA百合 LA lily |
耀眼 Ceb Dazzle |
6 | 144 | 573 | 49.5±6.46 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 A few |
— |
35 | LO百合LO lily | 白色海洋White Sea | 6 | 198 | 419 | 49.8±9.96 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
36 | LO百合 LO lily |
蓝空 Lankon |
6 | 199 | 419 | 50.1±6.71 | 开裂Cracking | 少 A few |
— |
37 | LO百合 LO lily |
德利安娜 Deliana |
6 | 216 | 428 | 55.1±4.92 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 A few |
18.83 |
40 | OT百合 OT lily |
耶罗琳 Yelloween |
6 | 309 | 404 | 75.0±12.63 | 开裂Cracking | 少 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 | 少 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 | 多 Vast |
28.58 |
52 | OT百合 OT lily |
小罗宾 Donato |
6 | 259 | 748 | 116.0±12.98 | 开裂Cracking | 多 Vast |
36.31 |
53 | OT百合 OT lily |
阿玛罗西 Amarossi |
6 | 269 | 737 | 119.0±9.44 | 开裂Cracking | 多 Vast |
33.82 |
54 | OT百合 OT lily |
永远 Forever |
6 | 527 | 388 | 123.0±15.15 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 Vast |
— |
56 | OT百合 OT lily |
激情月色 Passion Moon |
6 | 535 | 392 | 126.0±15.82 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
57 | OT百合 OT lily |
白冠军 Zambesi |
6 | 571 | 373 | 128.0±14.98 | 开裂Cracking | 多 Vast |
27.16 |
58 | OT百合 OT lily |
木门 Conca D’or |
6 | 565 | 393 | 133.0±13.46 | 开裂Cracking | 多 Vast |
26.09 |
59 | OT百合 OT lily |
曼妮莎 Manissa |
6 | 608 | 426 | 155.6±16.06 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
60 | OT百合 OT lily |
罗宾娜 Robina |
6 | 609 | 426 | 155.9±17.22 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
61 | OT百合 OT lily |
迟到的早安 Late Morning |
6 | 439 | 592 | 156.0±16.77 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
62 | OT百合 OT lily |
门的小岛 Esta Bonita |
6 | 537 | 520 | 170.8±18.76 | 开裂Cracking | 多 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 | 少 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 | 少 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 | 多 Vast |
29.25 |
74 | 东方百合 Oriental lily |
特红 Tarrango |
6 | 193 | 872 | 100.8±16.69 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 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 | 多 Vast |
— |
78 | 东方百合 Oriental lily |
黑里奥 Corvara |
6 | 265 | 685 | 109.0±22.68 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 Vast |
38.80 |
80 | 东方百合 Oriental lily |
提伯 Tiber |
6 | 308 | 612 | 113.0±7.43 | 开裂Cracking | 多 Vast |
30.27 |
81 | 东方百合 Oriental lily |
老虎 Tiger Edition |
6 | 359 | 559 | 120.6±10.46 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
82 | 东方百合 Oriental lily |
巴卡迪 Bacardi |
6 | 347 | 584 | 122.0±7.48 | 开裂Cracking | 多 Vast |
39.17 |
83 | 东方百合 Oriental lily |
热线 Hotline |
6 | 328 | 631 | 124.0±9.33 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 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 | 多 Vast |
39.76 |
86 | 东方百合 Oriental lily |
索邦 Sorbonne |
6 | 279 | 800 | 134.0±15.64 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 Vast |
— |
88 | 喇叭百合 Trumpet lily |
黄色星球 Orange Planet |
6 | 511 | 456 | 140.0±5.32 | 开裂Cracking | 多 Vast |
— |
89 | 喇叭百合 Trumpet lily |
金色辉煌 Golden Splendor |
6 | 477 | 673 | 192.5±28.70 | 开裂Cracking | 多 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 | 多 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 | 多 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. |
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和表 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。
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 |
由表 1和表 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和表 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如图 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)。
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。
由图 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。
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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