花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉活力的影响

王晓庆,骆 军∗,施春晖,张学英,蒋 爽,滕美贞,张 玲

（1上海市农业科学院林木果树研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;2淮阴工学院,淮安223003）

上海是我国砂梨产区之一,砂梨以其味甜多汁深受上海消费者喜爱。近年来,早熟砂梨品种逐渐推广应用,尽管成熟期由原来的8月初提早到7月中旬,但仍不能满足市场的需求。为了提早成熟和避免台风危害,梨树的设施栽培在上海和浙江等地逐渐发展起来[1]。但设施内春季易发生高温灾害,温度过高,影响花粉量和花粉活力[2];有的年份露地花期也遇高温,影响坐果及产量。花粉活力直接影响授粉效果。研究表明,在持续高温天气下,棉花出现花药不开裂、不散粉、花粉数量少、活力低等生殖障碍,授粉受精过程受阻,产量降低[3]。

梨属于配子体型自交不亲和性果树,绝大多数品种自花授粉不能结实并存在异花授粉亲和现象[4]。生产中一般选择品种间相互亲和性程度高且花粉生活力强的品种作为授粉品种,或者采取人工辅助授粉技术以提高坐果率,确保产量和品质。可见,授粉前花粉活力的高低在生产上具有重要的意义[5]。

本试验拟通过模拟大棚、露地梨在露白期突遇的高温以及持续的不同时间,研究梨露白期的耐高温情况以及高温对花粉活力的影响,以期为梨在不同栽培方式下应对高温提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

上海松江梨树研究所实验基地,地处黄浦江中上游,北纬31°,东径121°45′。试验点土壤为水稻土,pH 6.02—6.85,有机质含量1.5%。年平均温度15.4—16℃,≥10℃年有效积温5000—5500℃,年降雨量1100—1200 mm,平均相对湿度83%,全年无霜期230 d,年日照时间1947.1 h。

1.2 试验材料

试材为优良早熟砂梨品种‘早生新水’,树龄12年,株行距为2 m×4 m,自然开心形整形。‘早生新水’梨系上海市农业科学院林木果树研究所梨课题组从‘新水’梨自然杂交后代选出,果实糖度高,肉质细嫩,水分多,品质优。

试验于2012年梨花蕾露白期进行,分别在单栋大棚（3月19日）和露地（4月5日）选取5株具代表性的梨树,采集‘早生新水’花枝。剪取位于树冠外围中部的长、中健壮花枝,当天带回,分成10捆,每捆20枝。试验设25℃、35℃分别处理2 h、4 h和6 h,以及40℃处理1 h、2 h和3 h,湿度均为90%,每个处理1捆。将梨花枝放置在水里,在智能人工气候培养箱进行不同温度、不同时间处理后,采集大蕾期的花蕾。之后将所有处理再放置在25℃智能光照培养箱中修复4 h,再次采集大蕾期的花蕾,进行花粉活力的测定。剩下1捆放在室温（20℃）水里,采集大蕾期的花蕾作对照（CK）。花蕾期不同阶段的花蕾见图1。

图1 梨花蕾期不同阶段的花蕾Fig.1 Pear buds at different stages before blossom

将采集的大蕾期花蕾取下花药,用透明纸包好后立即埋入硅胶中阴干,待花粉完全散出后,-20℃密闭保存备用。

1.3 方法

1.3.1 花粉量的测定

每个处理取100粒花药,放入离心管中,重复3次,35℃烘箱中干燥,待花粉完全散出后,加入20%六偏磷酸钠溶液5 mL,在漩涡振荡器上振荡成悬浮液,用移液枪取200 μL悬浮液于2 mL离心管中,再加入20%六偏磷酸钠溶液800 μL,摇匀后吸取5 μL滴在载玻片上,于倒置生物显微镜（IX71）下观察,统计花粉粒数,重复3次,按下列公式计算每枚花药的花粉量。

每枚花药花粉量（粒∕花药）=（每个载玻片上总花粉粒数×5）∕（0.2×0.005×100）

1.3.2 花粉活力的测定

采用花粉离体萌发法测定花粉活力,参照姜雪婷等[5]的方法,略有改动。将花粉均匀播于不同蔗糖浓度的固体培养基上[6],25℃暗培养3 h后,统计萌发率和花粉管长度。花粉管长度大于花粉粒直径视为萌发[7]。每处理观察3个视野,每视野≥20粒花粉,重复3次,统计萌发率;测量花粉管长度,每个处理重复3次,每次测量20根。

1.3.3 数据分析

试验数据采用Excel 2003和SRSS 11.0统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉量的影响

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在25℃、35℃分别处理2 h、4 h、6 h,40℃处理1 h、2 h、3 h后,将所有处理再放置在25℃智能光照培养箱中修复4 h,其花粉量表现不同。从图2可以看出,对照（CK）露地梨花粉量比大棚的多;与对照相比,25℃处理2 h、4 h后,大棚与露地梨花粉量基本维持或有所增加,25℃处理6 h,大棚梨花粉量不变,露地梨花粉量降低,修复后多数梨花粉量略增加或稳定;35℃处理不同时间后,大棚梨花粉量增加,露地梨花粉量维持不变,修复后大棚梨花粉量增多,露地梨花粉量降低;40℃处理不同时间后,大棚与露地梨花粉量均下降,修复后大棚与露地梨花粉量减少。可见,大棚梨花粉量耐高温为35℃,露地梨则不耐此高温。

图2 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉量的影响Fig.2 Effects of high temperature on pollen quantity of‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

2.2 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉萌发率的影响

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝经不同处理后,其花粉萌发率表现差异较大（图3、图4）。对照（CK）中,露地梨花粉萌发率比大棚的高。与对照相比,25℃处理2 h、4 h后,大棚与露地梨花粉萌发率基本维持不变;处理6 h后,大棚与露地梨花粉萌发率增加;修复后,25℃处理2 h和4 h的梨花粉萌发率增加,露地梨比大棚梨增加的多,差异极显著,处理6 h的萌发率降低。35℃处理2 h、4 h、6 h后,大棚与露地梨花粉萌发率降低,时间越长萌发率越低,修复后露地基本维持,大棚梨花粉萌发率显著降低。40℃处理1 h、2 h、3 h后,大棚与露地梨花粉萌发率较35℃更低,高温持续时间越长,差异越大,修复能力弱。可见,大棚梨花粉量耐高温为35℃,虽然花粉量多,但花粉萌发率却降低,花粉有效数量低,花粉萌发率不耐35℃高温。

图3 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉萌发率的影响Fig.3 Effects of high temperature on pollen germination rate of‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

图4 不同处理大棚与露地‘早生新水’梨花粉萌发率对比Fig.4 Comparison of pollen germination rates of‘Zaosheng xinshui’ pear cultured in greenhouse and field of different treatments

2.3 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉管长度的影响

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在不同处理后,其花粉管长度变化较小（图5）。对照（CK）露地梨花粉管长度与大棚的无显著差异;与对照相比,25℃处理2 h、4 h、6 h后,大棚与露地梨花粉管长度略有降低,35℃处理2 h、4 h、6 h及40℃处理1 h、2 h、3 h后,大棚与露地梨花粉管长度稳中有降,修复后花粉管长度不增加。高温对大棚、露地梨花粉管无显著增长作用。

图5 花蕾期高温对大棚与露地‘早生新水’梨花粉管长度的影响Fig.5 Effects of high temperature on pollen tube length of ‘Zaoshengxinshui’ pear cultured in greenhouse and field

3 结论与讨论

大棚、露地‘早生新水’梨露白期花枝在25℃、35℃分别处理2 h、4 h、6 h,40℃处理1 h、2 h、3 h后,将所有处理再放置在25℃智能光照培养箱中进行4 h修复,发现大棚梨花粉量耐高温为35℃,花粉量虽然多,但花粉萌发率却降低,花粉有效数量低。沈元月等[8]在桃上研究表明,与20℃∕15℃（昼∕夜）处理相比,25℃∕15℃、30℃∕15℃处理花粉粒成熟期分别提前3 d、6 d,花粉粒数量分别减少54%、86%,35℃∕15℃处理花粉母细胞减数分裂异常,造成雄性完全败育[9],与本研究相吻合。本研究还发现花粉萌发率不耐35℃高温,露地也不耐此高温。35℃高温持续时间越长,花粉萌发率越低,40℃高温显著降低花粉萌发率。植物生殖生长时期对高温胁迫非常敏感,雄性器官受高温的影响更大[10],通常会引起植物花粉数量减少、结构异常、活力下降、花粉管畸形、伸长受阻和雄性败育趋势增加等现象[11-12]。有研究发现,水稻抽穗开花期的高温等不利环境因素会影响花粉发育和育性,花药开裂和花粉可染率明显下降,从而降低结实率,引起产量下降[13];新鲜番茄花粉在33℃和38℃下处理,其萌发率显著降低,温度越高、处理时间越长,降低的幅度越大[14];辣椒在30℃、35℃和40℃高温处理下,花粉活力下降,直接导致结实率下降[15]。可见,温度对花粉萌发率影响大,对花粉活力起关键作用,且花粉萌发率比花粉管长度受高温影响大。李宁等[16]对榛子研究也表明,温度是影响花粉活力的主要因子。Delph等[17]也得出温度是影响植物花粉活力的重要因素之一。

高温对花粉活力造成的伤害大多是无法修复弥补的。本研究中,35℃高温后露地梨的花粉活力较大棚的修复能力强,但不耐受40℃长时间高温。因此,在生产中为了保证坐果率和产量,应尽量避免高温的出现。大棚花前温度管理非常重要,生产上应及时通风,使大棚内的最高温维持在35℃以下。露地遇到35℃以上高温,授粉树及当年的花粉应慎用,可采用往年保存完好的花粉作授粉用。