广宁红花油茶花粉性状及授粉特征

朱 雯 ，李文锋 ，许逸林 ，戚嘉敏 ，徐佳琦 ，奚如春 ，b

（华南农业大学 a.林学与风景园林学院；b.广东省森林植物种质创新与利用重点实验室，广东 广州 510642）

广宁红花油茶花粉性状及授粉特征

朱 雯a，李文锋a，许逸林a，戚嘉敏a，徐佳琦a，奚如春a，b

（华南农业大学 a.林学与风景园林学院；b.广东省森林植物种质创新与利用重点实验室，广东 广州 510642）

为阐明广宁红花油茶授粉特性，提高其产量和效益，采取野外实地调查与实验室观测相结合的方法，研究了其花粉数量、活力、储藏条件、柱头可授性及辅助授粉效果。结果表明：（1）广宁红花油茶单枚花药花粉数在3 120～12 460粒之间，平均值为6 877粒；单花花粉数量随其花药花粉量增加而增加，在792 200～3 468 400粒之间，平均值为2 102 250粒。（2）花药多在开花第1 天开始散粉，开花当天花粉活力随时间进程呈上升趋势，第2 天达到最大值，前3 d花粉活力都在80 %以上。而柱头可授性在花后第2天达到最大值，2～3 d是柱头可授性最强的时期，即最佳授粉时间。（3）花粉的最佳贮藏方式是-80 ℃处理，60 d内其活力仍保持在80 %以上。（4）在自然授粉条件下，其结实率较低，自花结实率为3.26 %；经过人工异株授粉后，结实率提高近2倍。

广宁红花油茶； 花粉性状； 可授性

油茶Camellia oleifera是山茶科Theaceae山茶属Camellia植物，为灌木或常绿小乔木[1]。广宁红花油茶Camellia semiserrata主要自然分布于我国广东西部和广西东南部等地，为南亚热带特色树种[2]，其树形、花、果优美，具有很好的社会经济和生态效益[3]，最高单株可产果100～150 kg，出鲜籽率达到20%，种仁出油率45%～55%，油质好，综合开发利用价值潜力巨大[4-5]。

目前我国在油茶品种选育、丰产栽培、良种繁育以及加工利用等众多领域取得了可喜成就[6-8]，然而油茶普遍存在的授粉受精不良和花期不育是导致其低产的重要原因之一[9]，花粉性状对油茶坐果率有重要影响。近年来，国内外对于植物花粉研究较多[10-13]，对油茶花粉活力、花粉数量、贮藏特征及柱头可授性等方面也进行了一系列的研究[14-19]，广宁红花油茶作为华南地区一个重要的木本油料和优良庭院观赏树种，却至今未对该树种的生物学、生态学和遗传学进行过系统研究，其现存人工林管理粗放，林分结构不合理，坐果率低，产量波动大，比较效益较差。为有效发挥特色资源的优势，本研究以广宁红花油茶为对象，研究了其花粉数量、活力、储藏及柱头可授性，旨在为提高其产量和效益提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在广东省云浮市云城区南山森林公园，区内广宁红花油茶人工林为20世纪70年代末营建，树龄35 a以上，面积15 hm2左右，坡向西北，平均坡度25°，海拔180～221 m。

1.2 试验材料

试验所用花粉于2013年12月下旬，全林已进入盛花期后，采摘足量尚未开放的花苞，保鲜处理后带回实验室进行水培处理，取出花药，于25℃烘箱中烘12 h以上，直到花粉完全散出，将花粉用西林瓶（10 mL）收集保存花粉，备用。

1.3 试验方法

（1）花粉数量的测定：采用纤维素酶法[17]。取50朵待开花苞，选取未散粉的完整花药10枚装入5 mL离心管中，重复3次，置于25 ℃下恒温烘干，待其完全散粉后，分别加入1 %纤维素酶1 mL，于25 ℃下处理24 h，充分振荡均匀，用微量移液枪吸取10 μL溶液滴于载玻片上，在显微镜（OLYNIPUS BX-51）下观察并统计载玻片上所有花粉数量，同时记录败育花粉数量。计算公式为：M=（m×200）/10。其中，M为每枚花药花粉量（粒/花药）；m表示载玻片上总花粉粒数。

（2）花粉生活力的测定：花粉活力测定采用TTC法[18]。第1天每2 h观测1次，第2天起每天观测1次，直到花朵凋谢。选取适量花粉于载玻片上，滴加 1～2滴0.5 %的TTC溶液涂抹均匀，盖上盖玻片，重复3次。在保湿条件下于 25 ℃恒温箱中培养 0.5～2.0 h 后进行镜检。每玻片选取花粉粒分布均匀且数目不少于50粒的5个视野进行统计。计算公式为：R=(M1/M2)×100 %。式中：R为花粉生活力（%）；M1为视野中显红色或粉红色花粉粒数；M2为该视野中总花粉粒数。

（3）花粉存活力的测定：将经过（1）采集收集的花粉，设置5个处理进行储存，分别为①25 ℃恒温（CK）、②25 ℃恒温+干燥剂（硅胶，下同）、③4 ℃低温+干燥剂、④-20 ℃低温+干燥剂、⑤-80 ℃超低温+干燥剂。于贮藏后的第0、3、7、14、25、40、60天，采用TTC法检测花粉活力，重复3次。

（4）柱头可授性的测定：本试验每天8:00～17:00随时跟踪观察标记花苞的开花进程并做好记录，第1天每隔2 h选取样品10朵测1次，第2天（根据第1天测定的结果，选择当日可授性最高时间段）后选取10朵每天测1次。

柱头可授性采用联苯胺—过氧化氢法[19]，即将柱头放人凹面载玻片中，滴加混合液[1%联苯胺（用60%酒精配制）∶3%过氧化氢∶水=4∶11∶22]，盖上盖玻片，镜检，若柱头周围反应液呈现蓝色并伴有大量气泡出现，则表示柱头具可授性，比较其气泡量多少和大小来衡量其可授性的强弱，用“-、+、++、+++”分别表示柱头可授性强弱，分别对应0、1、2、3将可授性强弱量化。

（5）人工辅助授粉：本试验共设计红花油茶（父本♂）×高州油茶（母本♀）、高州油茶（父本♂）×红花油茶（母本♀）、红花油茶同花自交、红花油茶异交、红花油茶自然授粉（对照）等5个组合，每个组合杂交数100个处理，于授粉后40 d计算正常结实率。结实率计算公式为：R=F/P×100 %。式中：R为结实率；F为结果数；P为授粉总数。

1.4 数据处理与分析方法

本文中数据采用Microsoft Excel 2007进行处理，采用SAS 9.0中的残差分析法进行回归分析、简单相关系数法进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 花粉数量

图1 单枚花药花粉数量分布Fig.1 Quantity distribution of pollen of single anther

广宁红花油茶单枚花药花粉数统计分析如图1所示，统计数为50朵。由图1可知，单枚花药花粉数在3 120～12 460粒之间，平均值为6 877粒，较其他地区观察广宁红花油茶及其他品种油茶的单枚花药花粉多54.54 %～243.85 %，不同花朵之间差异较大[20-21]。单枚花药花粉数量分布不遵循正态分布特征，6 000～7 000粒区间花朵数最多，累计有20朵，占总数量的40 %，与平均值6 877粒相近。

单花花粉数分布如图2所示。单花花粉数量平均值为2 102 250粒，数值范围在792 200～3 468 400之间，与单枚花药花粉量相似，表现出显著差异。由图2可知，单花花粉数量分布呈近正态分布，峰值为1 750 000粒，累计数为12朵；1 750 000～2 000 000粒区间的累计花朵数最多，共22朵，占总数的44 %。

图2 单花花粉数量分布Fig.2 Quantity distribution of pollen of single fl ower

如图3所示，单花花粉数量与雄蕊数并无相关性，同时与花器官的其他性状亦无明显相关性。单花花粉量仅由单枚花药花粉量决定，单花花粉量随着单枚花药花粉量的增加而增加，关系如图3所示。采用SAS 9.0对其进行回归分析，拟合方程式为y=6 020-64.61x+0.474 9x2-0.000 710x3（R2=0.695 6），可知单枚花药花粉量与单花花粉量具有较强相关性。

2.2 花粉活力

图3 单枚花药花粉量与单花花粉量关系Fig.3 Relationship between the quantity of pollen of single anther and single fl ower

广宁红花油茶花药开始散粉的时间不同，在开花第1天至第3天都有，其中大部分花药的散粉时间在开花当天进行，少部分在开花第2天，极少数在开花第3天散粉。随着开花进程，花粉活力呈有规律变化。图4为开花当天花粉活力的变化状况。由图4可知，刚开花时，花粉活力不足60 %，开花4 h后花粉活力有较快的提升，达到76.20 %，之后涨幅不大，到开花8 h后花粉活力可达87.50 %。

图4 开花当天花粉活力变化Fig.4 Pollen viability varieties in the bloom day

开花后不同天数花粉活力变化如图5所示。由图5可知，开花第2天，花粉活力最大，为91.25 %；第3天花粉活力仍维持较高水平，开花前3 d花粉活力均在80 %以上，这时期是花粉最佳传粉时期；第4天后花粉活力逐渐下降，花药已开始变干变硬，颜色也开始泛白；到第6天时，花粉活力已下降到40.51%。

图5 开花后不同天数花粉活力变化Fig.5 Pollen viability varieties in the following days

2.3 花粉存活力

采取不同方式贮藏的广宁红花油茶花粉，其活力动态变化如图6所示。由图6可看到，当天收集的花粉具有较高活力，为82.25%；经过不同方式贮藏3 d后，其花粉存活力均有一定程度的提升，其中25 ℃恒温干燥条件下处理的花粉存活力最大，为94.13%，25 ℃恒温条件下处理的花粉仅增长5.28%；贮藏7 d后，除-20 ℃干燥处理的花粉存活力还提升了1.00%外，其余4个处理的花粉活力均有所下降，其中25 ℃恒温和25 ℃恒温干燥处理下降幅度最大，分别下降了10.72%和11.37%；贮藏14 d后，所有处理的花粉存活力均下降，除了-80 ℃干燥处理降幅比较低外，其余4个处理降幅都较大，尤其是25 ℃恒温处理的花粉存活力仅为1.87%，而25 ℃恒温干燥、4 ℃低温干燥和-20 ℃低温干燥处理的花粉活力还在50%左右。造成这个现象的可能原因是花粉内部保护酶的活性变化引起的。14 d后，25 ℃恒温处理的花粉可确定其为无活力。贮藏25 d后，25 ℃恒温干燥、4 ℃低温干燥、-20 ℃低温干燥处理的花粉存活力均得到提高，且涨幅较大，活力值都超过74.00%，而-80 ℃干燥处理的花粉存活力则趋于稳定。40 d后，除了25 ℃恒温干燥处理的花粉活力有所下降外，4 ℃低温干燥、-20 ℃低温干燥和-80 ℃超低温干燥处理的花粉活力值都在80%以上。60 d后，所有处理的花粉活力均下降，25 ℃干燥处理的花粉存活力只有51.63%，但是4 ℃低温干燥、-20 ℃低温干燥和-80 ℃超低温干燥处理的花粉活力仍然维持80%。综上所述，干燥低温处理有利于延长花粉的贮藏时间，-80 ℃超低温干燥处理是最理想的贮藏方式。

图6 不同贮藏方式花粉活力随时间动态变化Fig.6 Pollen viability varieties of different preservation way

2.4 柱头可授性特征

图7 开花当天柱头可授性变化Fig.7 Stigma receptivity varieties in the bloom day

广宁红花油茶开花当天不同时期柱头可授性动态变化特征如图7所示。从图7可知，花朵刚开放时，柱头可授性较低，只有1.3，随着时间的推移，到开花4 h后，柱头处可见少量的粘液分泌出来，此时柱头可授性最强，达到1.9；随后柱头可授性逐渐下降，到8 h后为1.4。造成柱头可授性这个变化的原因有可能是气温、光照等外界环境条件在日周期变化内对其产生一定刺激的影响。

开花后不同天数柱头可授性动态变化如图8所示。由图8可知，开花当日柱头可授性平均在2.0以下，第2天可增长到2.7，达到整个时期的最大值，同时可见柱头上分泌较多的粘液；第3天时柱头可授性依仍维持在2.0以上，第4天降到2.0以下，随后柱头可授性下降，到第6天可授性已不足1.0。由此可见，开花后2～3 d是柱头最佳授粉时期。

图8 开花后不同天数柱头可授性变化Fig.8 Stigma receptivity varieties in the following days

2.5 人工辅助授粉效果

表1为不同授粉组合结实率统计结果。由表1可知，广宁红花油茶同花授粉的结实率为3.26%，可见，广宁红花油茶并非是完全自花不育的类型。在自然授粉条件下，广宁红花油茶的结实率为18.18%，经过人工异株授粉后，其结实率达到36.17%，是自然授粉的1.99倍，结实率得到明显的提高。试验中高州（♂）× 红花（♀）组合处理比红花（♂）× 高州（♀）组合处理的结实率要高，但是与红花自然授粉处理相比，其结实率还是明显较低的，可见广宁红花油茶柱头接受高州油茶花粉能力并不强，采用高州油茶花粉对广宁红花油茶进行杂交非但没有提高广宁红花油茶的结实率，反而会降低其结实率。

表1 不同授粉方式组合结实率统计Table 1 Fruit setting rate of different pollination methods

3 结 论

（1）广宁红花油茶单枚花药花粉数平均值为6 877粒，在3 120～12 460粒之间；单花花粉数量随其单枚花药花粉量的增加而增加，平均值为2 102 250粒，范围在792 200～3 468 400之间。不同花朵之间花粉量差异显著。

（2）广宁红花油茶花药开始散粉时间有所不同，在开花第1天至第3天都有，其中大部分的花药散粉时间在开花当天，开花当天花粉活力呈上升趋势，第2天达最大值，前3 d花粉活力均在80 %以上，6 d后花粉活力只有40.51 %。而柱头可授性在开花当天先上升后下降，开花后第2天达到最大值，开花后2～3 d是柱头可授性最强时期，6 d后基本不孕。因此，开花后2～3 d是最佳授粉时间。

（3）广宁红花油茶异交在本试验中是结实率最高的处理，结实率比红花自然授粉提高近两倍，进行人工授粉可以显著提高广宁红花油茶的结实率。而授粉用的花粉经过贮藏3 d后，其活力会有所提高，与前人研究结果相似[22]。因此，在进行人工授粉前，可以考虑事先收集保存花粉，3～5 d后进行授粉处理。

（4）结实情况可一定程度上反映油茶父母本之间的亲和力，坐果高，亲和力高，反之则不亲和。在杂交试验中，红花（父本♂）× 高州（母本♀）组合处理的结实率比高州（父本♂）× 红花（母本♀）组合处理低，可见广宁红花油茶花粉比起高州油茶花粉，其与柱头的亲和力较低。两个杂交组合的结实率均比红花自然授粉处理低，采用高州油茶花粉对广宁红花油茶进行杂交非但没有提高广宁红花油茶的结实率，反而会降低其结实率。后续研究可选择其他品种油茶与广宁红花油茶进行杂交，进一步寻找提高结实率的组合。

（5）不同贮藏条件下花粉存活力不同。广宁红花油茶花粉经过存储14 d后会经历“低谷期”，活力大幅下降，特别是25 ℃处理的花粉活力已基本丧失活力。存储60 d后，25 ℃干燥处理的花粉

存活力只有51.63 %，但4 ℃低温干燥、-20 ℃低温干燥和-80 ℃超低温干燥处理的花粉活力仍然维持80 %。说明低温、干燥有利其花粉贮藏，特别是-80 ℃低温干燥条件是最佳储存途径。山茶属其他种的相似研究表明，山茶类花粉在液氮低温贮藏5 a后，萌发率仍超过16 %[23]。本研究由于时间限制，仅做了前60 d内活力的动态变化检测，-80℃低温贮藏是否能长期有效地保存广宁红花油茶花粉，有待进一步的研究。

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Research on pollen characteristics and pollination characteristics ofCamellia semiserrata

ZHU Wena, LI Wen-fenga, XU Yi-lina, QI Jia-mina, XU Jia-qia, XI Ru-chuna,b
(a.College of Forestry and Landscape Architecture; b. Key Laboratory for Innovative Development and Utilization of Forest Plant Germplasm , South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China)

In order to improveCamellia semiserrataChi’s yield and bene fi t, produces area advantage, takingCamellia semiserrataChi as object, pollen quantity, pollen viability, pollen preservation, stigma receptivity and Effect of supplementary pollination were studied by field survey and laboratory observation. The results were as follows; (1) The average number of pollen of single anther was 6 877, within 3 120～12 460. When the number of pollen of single anther increased, so does the number of pollen of single fl ower. The average was 2 102 250, within 792 200～3 468 400. (2) The anther ofCamellia semiserratabegan to disseminate pollen mainly on the fi rst day of fl owering. The pollen viability showed rising trend on the day of disseminating pollen, and reached on. The pollen viability during the fi rst three days was over 80%. Stigma receptivity fi rstly increased, then decreased on the day of fl owering, reaching maximum on the second day after fl owering. And the second day and the third one were the highest period of stigma receptivity. These two days were the best time for pollination. (3) -80 ℃-drying treatments was the best preservation way of Camellia semiserrata pollen. Through-80 ℃ drying storage, the pollen viability remained over 80 % within 60 days. (4) Salving rate of fruit setting ofCamellia semiserratawas 3.26 %. The rate of fruit setting was low under natural pollination condition. However, through manual xenogeny pollination, the rate of fruit setting increased by almost two times.

Camellia semiserrataChi.; pollen characteristics; receptivity

S718.43

A

1673-923X(2016)09-0051-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.009

2015-04-13

广东省林业科技创新专项“‘华丰’系列油茶优良资源评价及高效利用技术研究与示范”（2012KJCX011-02；2014KJCX016-01）

朱 雯，硕士研究生

奚如春，教授，博士；E-mail：xirc2006@scau.edu.cn

朱 雯，李文锋，许逸林，等. 广宁红花油茶花粉性状及授粉特征[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(9): 51-56.

[本文编校：谢荣秀]