百合花粉的形态特征观察及温度对其萌发率的影响

张静　左丹　唐道城

摘要：以兰州百合、普瑞头、波安娜、白天堂、耀眼等百合品种的成熟花粉粒为材料，在显微镜下观察各花粉粒形态结构，并分别将5种花粉粒置于5、10、15、20、25、30 ℃下培养，观察其萌发状况。结果表明，白天堂极轴和赤道轴长度最长，几个品种间差异极显著，但所有花粉粒极轴长/赤道轴长的值不存在极显著差异；兰州百合和耀眼在20 ℃时萌发率最高，普瑞头的最适萌发温度则是25 ℃，波安娜、白天堂的萌发率在30 ℃时最高。

关键词：百合；花粉粒；形态结构；温度；花粉萌发

中图分类号： S682.2+65.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0148-03

收稿日期：2013-05-15

基金项目：青海省国际合作项目（编号：2011-H-806）。

作者简介：张静（1988—），女，四川合江人，硕士研究生，研究方向为园林植物栽培生理。E-mail：jingzhangyx@163.com。

通信作者：唐道城（1954—），男，四川南充人，硕士，教授，博士生导师，主要从事花卉遗传育种及栽培生理研究工作。E-mail：tangdaocheng6333@163.com。百合是百合科百合属多年生草本球根植物，具有很高的观赏价值和经济价值[1]，全世界共有百合属植物约94个种，起源于我国的有47个种、18个变种，其中36个种、15个变种为我国特有种[2]，丰富的野生资源为我国百合的育种提供了材料基础。现在百合的育种多采用常规杂交，虽然生殖隔离是限制育种成功的根本原因，但了解杂交花粉的形态特征和生理习性对育种工作具有重要意义。近些年，张彦妮等分别对百合花粉粒进行了电镜扫描，得到了清晰的百合花粉粒的表观结构[3-4]。周蕴薇等分别研究了花粉粒的贮藏条件[1，5]，说明贮藏温度对百合花粉生命力有很大的影响，低温（-18、-20、-80 ℃）更有利于保持花粉活性。本研究在此基础之上对四大类型（山丹百合、亚洲百合、麝香百合、L/A）5个品种（兰州百合、普瑞头、波安娜、白天堂、耀眼）的成熟花粉粒的体态进行了比较，同时将5个品种花粉粒置于不同温度下培养，观察花粉萌发情况，旨在为西宁地区夏季百合杂交育种的杂交组合选配、杂交授粉时间和授粉环境提供依据。

1材料与方法

1.1供试材料

以种植于青海大学高原花卉研究中心试验温室内的5个百合品种兰州百合（山丹百合）、普瑞头（亚洲百合）、波安娜（亚洲百合）、白天堂（麝香百合）、耀眼（L/A）为试验材料。

1.2方法

1.2.1花粉粒观察取新鲜成熟花药，置防尘处干燥。用毛笔将花粉粒蘸到载玻片上，于OlympusCX51显微镜下观察，用OlympusDP21图像采集系统取样，用Image-Pro Plus 5.1图像分析系统测量花粉粒极轴长、赤道轴长，每种测量20 粒花粉，计算平均值并进行差异显著性分析。

1.2.2花粉管萌发参考年玉欣等选用的百合花粉萌发的最适培养基配方：蔗糖100 g/L+H3BO3 20 mg/L +CaCl2 20～30 mg/L[6]，在此培养基中加入琼脂4.5 g/L做成固体培养基，倒入培养皿中，将不同花粉粒用毛笔蘸取涂抹于培养基上，分别置于5、10、15、20、25、30 ℃下培养，每隔1 h观察1次花粉萌发情况，每个培养皿取5个清晰的视野进行观察，对发芽和未发芽花粉粒计数，计算花粉萌发率。

2结果与分析

2.1花粉粒的形态

显微镜下观察的5个品种花粉粒情况如图1所示，花粉粒极轴长、赤道轴长测量比较结果如表1所示。5个百合品种的花粉粒在形态学上具有很多相似之处，花粉粒均以单粒形式存在，具有1个萌发沟，萌发沟长达两极、细长、沟缘整齐。花粉粒表面纹饰几乎都为不规则网状，网孔密度和大小存在一定差异。从花粉粒的大小来看，品种间存在较明显的差异。

由表1可知，极轴从长到短依次为白天堂>兰州百合>耀眼>波安娜>普瑞头；赤道轴从长到短依次为白天堂>兰州百合>耀眼>波安娜>普瑞头。白天堂的极轴与兰州百合差异不显著，与波安娜、耀眼、普瑞头差异极显著 （P<001）；兰州百合显著长于耀眼（P<0.05），极显著长于普瑞头（P<0.01）；波安娜与普瑞头差异极显著（P<0.01）；耀眼比普瑞头长22.15 μm，且差异极显著（P<0.01）。白天堂赤道轴长与兰州百合差异显著（P<0.05），与波安娜、耀眼、普瑞头差异极显著（P<0.01）；兰州百合较普瑞头长 15.84 μm，且差异极显著（P<0.01）；波安娜极显著长于普瑞头（P<001）；耀眼比普瑞头长12.64 μm，且差异极显著（P<0.01）。极轴长/赤道轴长的值从大到小依次为普瑞头>兰州百合>波安娜>白天堂>耀眼，且5个品种中仅白天堂、耀眼与普瑞头差异显著（P<0.05）。

2.2不同温度对花粉萌发率的影响

在6个温度下处理5 h，统计花粉萌发率，结果见表2。在5、10 ℃下，花粉均不萌发。在15 ℃时，5个品种花粉萌发率在5 h内都较低，其中耀眼、普瑞头、波安娜等3个品种的萌发率为0；白天堂和兰州百合在培养3 h时开始萌发，白天堂萌发率始终较低，兰州百合在3 h以后萌发率大幅提高。在20 ℃时，5个品种都开始萌发，但萌发率差异较大，其中普瑞头和兰州百合在培养2 h时，开始萌发，耀眼、白天堂、波安娜在培养3 h时开始萌发；培养5 h，萌发率最高的是兰州百合，达60%以上，其次依次是耀眼、普瑞头、波安娜、白天堂。在25 ℃时，耀眼的萌发率始终为0；兰州百合和普瑞头培养 2 h 时开始萌发，波安娜在培养3 h时开始萌发，这3个品种的萌发率均在培养2～3 h间增长最快，白天堂则在培养4 h时开始萌发，且几乎达到最高值；培养5 h，5个品种中以兰州百合萌发率最高，其后依次为普瑞头、白天堂、波安娜。30 ℃时，耀眼始终不萌发，兰州百合、白天堂、普瑞头在培养 1 h 开始萌发，波安娜培养2 h开始萌发，其中普瑞头萌发率<1%，兰州百合、白天堂、波安娜均在培养2～3 h开始大量萌发；培养5 h，萌发率从高到低依次是兰州百合>白天堂>波安娜>普瑞头>耀眼。

兰州百合和耀眼花粉萌发率在20 ℃时较高，兰州百合萌发率在60%以上；当温度继续升高时，兰州百合萌发时间提前，但萌发率开始降低，当温度升高到30 ℃时，萌发率为 42.53%；耀眼最大萌发率为27.4%（20 ℃），当温度高于 25 ℃ 时几乎不萌发。普瑞头的萌发率在25 ℃时最高，为437%，温度低于15 ℃时不萌发，高于30 ℃时极少数（<1%）萌发。白天堂和波安娜萌发率随温度升高而升高，在 20～25 ℃ 间萌发率增幅最大，30 ℃时萌发率最高，分别为2522%、24.76%。

3结论与讨论

从花粉形态学角度看，百合属花粉椭圆体，极面观为椭圆形，极轴为70.5～142 μm，具远极单沟，表面具清楚的网状雕纹，雕纹粗细在花粉不同部位较均匀，但会因品种不同而不同，网脊由大小形状不一致的单行颗粒组成[7]。本研究的5个品种百合属植物花粉皆呈椭圆体，具单沟萌发孔，雕纹类型为单基柱网纹，与前人研究结论一致，极轴为92.99～132.72 μm， 与王伏雄等研究的结论“百合花粉粒极轴长为表2不同温度下5种花粉的萌发情况

70.5～142 μm”[7]相符，但较曾小英等测定的结果“兰州百合（65 μm）、普瑞头（84 μm）、波安娜（75 μm）极轴”长[8]，这可能是由种植地区差异和测定时标尺误差引起的。

百合花粉萌发所需要的培养时间不同，年玉欣等的研究结果表明，不同季节的花粉在同一条件下培养，萌发时间差异很大，5月中旬培养4 h后花粉萌发率达到稳定状态，11月上旬培养8 h后花粉萌发率达到稳定状态[6]，这可能与生长环境温度和光照强度有关。同时，年玉欣等还以培养基100 g/L+H3BO320 mg/L+CaCl230 mg/L培养温室东方百合花粉，结果发现，在2 h内无萌发，5 h后萌发率较高[6]。

本研究结果表明，在相同温度下，不同品种百合萌发时间有差异，同一品种不同温度下萌发时间和最终萌发率也有明显差异。随着温度升高，各品种花粉粒萌发时间提前，但最终萌发率不同，兰州百合和耀眼的最适萌发温度为20 ℃，普瑞头的为25 ℃，白天堂和波安娜则可能是30 ℃或更高温度。

花粉生活力和萌发率主要取决于品种自身的遗传特性，与引种栽培适应性也有一定的关系[9]。在杂交育种中可选择兰州百合、普瑞头等萌发率较高的品种作为父本，这样可以大大提高授粉成功率，从而进一步确保杂交的成功和植株的正常生长。另外，在西宁等昼夜温差很大的地区选择花粉粒萌发速度快、萌发率高的时间段授粉也至关重要，由本试验得出如以兰州百合、耀眼为父本授粉，可选择在夏天的上午进行，西宁上午的温度约20 ℃，有利于花粉管迅速萌发，提高杂交成功率；以普瑞头作父本，则适合中午杂交，下午的升温正好满足花粉萌发；白天堂和波安娜则适合在午后杂交，下午持续的高温为花粉萌发提供良好条件。当然，花粉萌发不只受温度的影响，湿度、辐射、贮藏条件等[10-11]对不同品种百合花粉的萌发率也有影响，判定一种花粉的萌发能力，须要综合各影响因子，这还有待进一步研究。

参考文献：

[1]周蕴薇，刘芳，李俊涛. 百合花粉生活力及贮藏特性[J]. 东北林业大学学报，2007，35（5）：39-40，46.

[2]程金水，刘青林. 园林植物遗传育种学[M]. 北京：中国林业出版社，2010：340-341.

[3]张彦妮，钱灿. 12种百合属植物花粉形态扫描电镜观察[J]. 草业学报，2011，20（5）：111-118.

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[5]罗凤霞，年玉欣，孙晓梅，等. 贮藏温度对不同发育期东方百合花粉生命力的影响[J]. 沈阳农业大学学报，2005，36（3）：298-300.

[6]年玉欣，罗凤霞，张颖，等. 测定百合花粉生命力的液体培养基研究[J]. 园艺学报，2005，32（5）：922-925.

[7]王伏雄，钱南芬，张玉龙，等. 中国花粉形态研究[M]. 北京：科学出版社，1997：256-266.

[8]曾小英，赵庆芳，汪会荣. 百合品种的花粉形态研究[J]. 西北师范大学学报：自然科学版，2004，40（2）：66-68，113.

[9]王钦丽，卢龙斗，吴小琴，等. 花粉的保存及其生活力测定[J]. 植物学通报，2002，19（3）：365-373.

[10]王刚，吕新，刘辉，等. 贮藏温度和时间对杂交棉新陆早43号父本花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（3）：81-82.

[11]夏瑾华，王爱斌，俞晓风，等. 硼酸与蔗糖对三角梅花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（9）：186-187.羊建平，武彩红，赵旭庭，等. 冷冻保存对猪精子DNA完整性及形态结构的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：151-153.

兰州百合和耀眼花粉萌发率在20 ℃时较高，兰州百合萌发率在60%以上；当温度继续升高时，兰州百合萌发时间提前，但萌发率开始降低，当温度升高到30 ℃时，萌发率为 42.53%；耀眼最大萌发率为27.4%（20 ℃），当温度高于 25 ℃ 时几乎不萌发。普瑞头的萌发率在25 ℃时最高，为437%，温度低于15 ℃时不萌发，高于30 ℃时极少数（<1%）萌发。白天堂和波安娜萌发率随温度升高而升高，在 20～25 ℃ 间萌发率增幅最大，30 ℃时萌发率最高，分别为2522%、24.76%。

3结论与讨论

从花粉形态学角度看，百合属花粉椭圆体，极面观为椭圆形，极轴为70.5～142 μm，具远极单沟，表面具清楚的网状雕纹，雕纹粗细在花粉不同部位较均匀，但会因品种不同而不同，网脊由大小形状不一致的单行颗粒组成[7]。本研究的5个品种百合属植物花粉皆呈椭圆体，具单沟萌发孔，雕纹类型为单基柱网纹，与前人研究结论一致，极轴为92.99～132.72 μm， 与王伏雄等研究的结论“百合花粉粒极轴长为表2不同温度下5种花粉的萌发情况

70.5～142 μm”[7]相符，但较曾小英等测定的结果“兰州百合（65 μm）、普瑞头（84 μm）、波安娜（75 μm）极轴”长[8]，这可能是由种植地区差异和测定时标尺误差引起的。

百合花粉萌发所需要的培养时间不同，年玉欣等的研究结果表明，不同季节的花粉在同一条件下培养，萌发时间差异很大，5月中旬培养4 h后花粉萌发率达到稳定状态，11月上旬培养8 h后花粉萌发率达到稳定状态[6]，这可能与生长环境温度和光照强度有关。同时，年玉欣等还以培养基100 g/L+H3BO320 mg/L+CaCl230 mg/L培养温室东方百合花粉，结果发现，在2 h内无萌发，5 h后萌发率较高[6]。

本研究结果表明，在相同温度下，不同品种百合萌发时间有差异，同一品种不同温度下萌发时间和最终萌发率也有明显差异。随着温度升高，各品种花粉粒萌发时间提前，但最终萌发率不同，兰州百合和耀眼的最适萌发温度为20 ℃，普瑞头的为25 ℃，白天堂和波安娜则可能是30 ℃或更高温度。

花粉生活力和萌发率主要取决于品种自身的遗传特性，与引种栽培适应性也有一定的关系[9]。在杂交育种中可选择兰州百合、普瑞头等萌发率较高的品种作为父本，这样可以大大提高授粉成功率，从而进一步确保杂交的成功和植株的正常生长。另外，在西宁等昼夜温差很大的地区选择花粉粒萌发速度快、萌发率高的时间段授粉也至关重要，由本试验得出如以兰州百合、耀眼为父本授粉，可选择在夏天的上午进行，西宁上午的温度约20 ℃，有利于花粉管迅速萌发，提高杂交成功率；以普瑞头作父本，则适合中午杂交，下午的升温正好满足花粉萌发；白天堂和波安娜则适合在午后杂交，下午持续的高温为花粉萌发提供良好条件。当然，花粉萌发不只受温度的影响，湿度、辐射、贮藏条件等[10-11]对不同品种百合花粉的萌发率也有影响，判定一种花粉的萌发能力，须要综合各影响因子，这还有待进一步研究。

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[6]年玉欣，罗凤霞，张颖，等. 测定百合花粉生命力的液体培养基研究[J]. 园艺学报，2005，32（5）：922-925.

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[11]夏瑾华，王爱斌，俞晓风，等. 硼酸与蔗糖对三角梅花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（9）：186-187.羊建平，武彩红，赵旭庭，等. 冷冻保存对猪精子DNA完整性及形态结构的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：151-153.

兰州百合和耀眼花粉萌发率在20 ℃时较高，兰州百合萌发率在60%以上；当温度继续升高时，兰州百合萌发时间提前，但萌发率开始降低，当温度升高到30 ℃时，萌发率为 42.53%；耀眼最大萌发率为27.4%（20 ℃），当温度高于 25 ℃ 时几乎不萌发。普瑞头的萌发率在25 ℃时最高，为437%，温度低于15 ℃时不萌发，高于30 ℃时极少数（<1%）萌发。白天堂和波安娜萌发率随温度升高而升高，在 20～25 ℃ 间萌发率增幅最大，30 ℃时萌发率最高，分别为2522%、24.76%。

3结论与讨论

从花粉形态学角度看，百合属花粉椭圆体，极面观为椭圆形，极轴为70.5～142 μm，具远极单沟，表面具清楚的网状雕纹，雕纹粗细在花粉不同部位较均匀，但会因品种不同而不同，网脊由大小形状不一致的单行颗粒组成[7]。本研究的5个品种百合属植物花粉皆呈椭圆体，具单沟萌发孔，雕纹类型为单基柱网纹，与前人研究结论一致，极轴为92.99～132.72 μm， 与王伏雄等研究的结论“百合花粉粒极轴长为表2不同温度下5种花粉的萌发情况

70.5～142 μm”[7]相符，但较曾小英等测定的结果“兰州百合（65 μm）、普瑞头（84 μm）、波安娜（75 μm）极轴”长[8]，这可能是由种植地区差异和测定时标尺误差引起的。

百合花粉萌发所需要的培养时间不同，年玉欣等的研究结果表明，不同季节的花粉在同一条件下培养，萌发时间差异很大，5月中旬培养4 h后花粉萌发率达到稳定状态，11月上旬培养8 h后花粉萌发率达到稳定状态[6]，这可能与生长环境温度和光照强度有关。同时，年玉欣等还以培养基100 g/L+H3BO320 mg/L+CaCl230 mg/L培养温室东方百合花粉，结果发现，在2 h内无萌发，5 h后萌发率较高[6]。

本研究结果表明，在相同温度下，不同品种百合萌发时间有差异，同一品种不同温度下萌发时间和最终萌发率也有明显差异。随着温度升高，各品种花粉粒萌发时间提前，但最终萌发率不同，兰州百合和耀眼的最适萌发温度为20 ℃，普瑞头的为25 ℃，白天堂和波安娜则可能是30 ℃或更高温度。

花粉生活力和萌发率主要取决于品种自身的遗传特性，与引种栽培适应性也有一定的关系[9]。在杂交育种中可选择兰州百合、普瑞头等萌发率较高的品种作为父本，这样可以大大提高授粉成功率，从而进一步确保杂交的成功和植株的正常生长。另外，在西宁等昼夜温差很大的地区选择花粉粒萌发速度快、萌发率高的时间段授粉也至关重要，由本试验得出如以兰州百合、耀眼为父本授粉，可选择在夏天的上午进行，西宁上午的温度约20 ℃，有利于花粉管迅速萌发，提高杂交成功率；以普瑞头作父本，则适合中午杂交，下午的升温正好满足花粉萌发；白天堂和波安娜则适合在午后杂交，下午持续的高温为花粉萌发提供良好条件。当然，花粉萌发不只受温度的影响，湿度、辐射、贮藏条件等[10-11]对不同品种百合花粉的萌发率也有影响，判定一种花粉的萌发能力，须要综合各影响因子，这还有待进一步研究。

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[10]王刚，吕新，刘辉，等. 贮藏温度和时间对杂交棉新陆早43号父本花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（3）：81-82.

[11]夏瑾华，王爱斌，俞晓风，等. 硼酸与蔗糖对三角梅花粉生活力的影响[J]. 江苏农业科学，2012，40（9）：186-187.羊建平，武彩红，赵旭庭，等. 冷冻保存对猪精子DNA完整性及形态结构的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：151-153.