不同活力花粉与其内含物及水分含量变化及相关性

徐叶挺，张校立，木巴热克·阿尤普，代培红，郭丁，龚鹏

(1.新疆农业科学院园艺作物研究所/农业部新疆地区果树科学观测实验站，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】花粉是高等植物的雄配子体。它在有性繁殖中传递着雄性亲本的遗传信息。花粉是植物遗传、育种、进化、生殖等研究的重要对象[1]。花粉生活力是花粉具有存活、生长、萌发或发育的能力[2]。分子水分及内含物与花粉活力的关系，对于研究花粉贮藏条件的选取具有重要意义。【前人研究进展】硫甙是植物中一类重要的次生代谢产物，硫甙及其降解产物有抗真菌及细菌的能力，能有效地抑制病虫害[3,4]。据张洪伟等[5]报道-20℃与-70℃长期储藏后桂花花粉活力无差异，均可用于长期保存花粉。王小敏等[6]研究发现在含水量为 14.13%时，黑莓花粉其花粉的耐贮藏性最好。【本研究切入点】蜂花粉蛋白质10%～40%，糖和脂肪在干花粉中占25%～48%[7,8]。分析不同活力花粉内含物及水分含量相关性，研究不同花粉活力下内含物含量的变化规律。【拟解决的关键问题】研究不同活力花粉内含物与水分变化规律，分析花粉活力与内含物及含水量之间的关系，为花粉贮藏条件选取提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

以2017年3月安徽砀山县果丰红花粉有限公司当年生产梨花粉为材料，将200 g花粉混合后封装在20个纸质包装中，放在4℃下贮藏。以6月7日为起点(0 d)、6月14日(7 d)、7月4日(27 d)、7月20日(43 d)与8月11日(65 d)。将20个花粉样品取出室温苏醒6 h后，进行近红外光谱扫描及花粉活力测定。测定完成后继续放入4℃下贮藏。

1.2 方 法

1.2.1 脂肪、硫甙、含水量及蛋白质测定

用丹麦FOSS公司生产的NIRSystems Lab 5000型近红外分析仪，进行脂肪、硫甙、含水量与蛋白质含量测定。

1.2.2 检测花粉活力

称取1 mg硼酸、1 g琼脂、10 g蔗糖与90 mL水放入烧杯中，在沸水中溶化，冷却后加水至100 mL备用。取出备用培养基溶化后，用吸管滴少许均匀涂布在载玻片上，放入垫有湿润试纸的培养皿中。将花粉洒落在涂有培养基的载玻片上，然后将载玻片放置于垫有湿滤纸的培养皿中，25℃左右的恒温箱中孵育，4 h后在显微镜下拍照统计其萌发率。

用胶头滴管吸取适量溶化的培养基，滴于载玻片上，用发丝蘸取花粉均匀布在冷却后的培养基上，载玻片置于黑暗、保湿、温度25℃的温箱中培养4 h后，在显微镜下拍照，根据拍照视野，计算花粉萌发率。

萌发率=(萌发的花粉数/观察花粉总数)×100%.

1.3 数据处理

采用statistica5.0对梨花粉不同时间测定的活力值进行方差分析，SPSS17.0进行相关性分析脂肪、硫甙、含水量、蛋白质与花粉活力之间的相关性，制图以OriginPro8.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 梨花粉不同贮藏期下活力差异

研究表明，在4℃贮藏下，随着贮藏期的延长，花粉活力呈下降趋势。梨花粉在不同的贮藏时间后，其平均花粉活力分别为70.6%、60.3%、57.1%、53.2%与34.1%。从开始贮藏活力的70.6%下降到34.1%，活力下降了52%，且不同贮藏花粉活力相互差异均显著。图1

图1 不同贮藏期下花粉活力差异
Fig.1 Pollen viability significant differences under different storage periods

2.2 梨花粉不同活力下蛋白质变化差异

研究表明，随着花粉活力的下降，花粉中的总蛋白质含量的增加。花粉在不同时间贮藏后，其平均花粉蛋白含量分别为42.21、43.70、44.13 、44.39、44.70与44.64 mg/g。从开始贮藏活力蛋白质的42.21 mg/g增加到44.64 mg/g，蛋白质增加2.43 mg/g，增加5.8%，且不同贮藏花粉活力时的蛋白含量相互差异均显著。图2

2.3 梨花粉不同活力下脂肪变化差异

研究表明，随着花粉活力的下降，花粉中的总脂肪含量呈锯齿状。花粉在不同时间储藏后，其平均花粉脂肪含量分别为28.80、29.16、28.60、28.48、28.25与28.79 mg/g。不同贮藏花粉活力时的脂肪含量相互差异均显著。图3

2.4 梨花粉不同活力下硫甙变化差异

研究表明，随着花粉活力的下降，花粉中的硫甙含量呈锯齿状。花粉在不同时间储藏后，其平均花粉硫甙含量分别为61.33、54.45、53.40、51.89与51.97 mg/g。除贮藏43 d与65 d的硫甙含量无显著差异，不同贮藏花粉活力时的硫甙含量相互间差异均显著。图4

2.5 梨花粉不同活力下水分变化差异

研究表明，随着花粉活力的下降，花粉中的含水量呈上升趋势。花粉在不同的时间储藏后，其平均花粉含水量分别为12.44%、12.86%、13.37%、13.64%、13.97%与13.67%。不同贮藏花粉活力下的含水量相互间差异均显著。图5

图2 蛋白质含量变化
Fig.2 Changes of protein content

图3 脂肪含量变化
Fig.3 Change in fat content

图4 硫甙含量变化
Fig.4 Change of glucosinolate content

图5 含水量变化
Fig.5 Change of water content

2.6 梨花粉活力与内含物相关性

研究表明，砀山梨花粉活力与脂肪、硫甙、含水量与蛋白质之间均有相互关系，其相互关系均为极显著相关(1%水平上显著相关)。极显著相关中有2组是正相关，2组是负相关。2组正相关分别为花粉活力与脂肪r为0.623**，花粉活力与硫甙r为0.813**；2组负相关分别为花粉活力与含水量r为-0.886**，花粉活力与蛋白质r为-0.807**。正相关表明，随着花粉活力的降低脂肪与硫甙含量也相应降低，负相关表明，随着花粉活力的降低含水量与蛋白质含量增加。表1

表1 脂肪、硫甙、含水量与蛋白质等花粉内含物的相关性Table 1 Correlation of fat,glucosinolate,water content and protein in pollen

注：**0.01 水平(双侧)上显著相关
Note:**0.01 level (bilateral) significant correlation

3 讨 论

花粉在贮藏期间持续不断进行呼吸等新陈代谢活动，同时消耗有机酸和可溶性糖等营养物质，花粉中所含有的蛋白质、酶、核酸及其它的物质在储藏的过程中极易变性，导致花粉的生活力下降直至丧失。花粉活力可通过花粉中过氧化物酶的活性，呼吸代谢中的还原酶，花粉粒内的淀粉着色，花粉体内的酯酶作用能产生荧光的极性物质荧光素，脱氢酶的活性，花粉管长度来判断花粉的生活力。这些花粉活力测定的实质可能是花粉在呼吸作用或者其它的生命活动中，进行能量的传递与转化，其保持活力的物质在低温下可以缓慢的降解或者转化。生命势能在贮藏时间的加长而出现损耗。作为一个带有遗传物质的单元，自我启动的能力降低以至于不能萌发而死亡。伴随着花粉活力随着贮藏时间的延长而降低的这一生理现象背后，是花粉中内部某一种或者几种代谢途径的进行。花粉活力与脂肪、硫甙、含水量与蛋白质之间均有相互关系。

4 结 论

随着花粉活力的下降，花粉中总蛋白质含量的增加，总脂肪含量呈锯齿状，硫甙含量呈锯齿状，含水量呈上升趋势。花粉活力与脂肪、硫甙、含水量与蛋白质之间有相互关系，花粉活力与脂肪r为0.623**，花粉活力与硫甙r为0.813**；花粉活力与含水量r为-0.886**，花粉活力与蛋白质r为-0.807**。脂肪、硫甙与花粉活力正相关，含水量、蛋白质与花粉活力呈负相关，长期花粉储藏时干燥降低花粉呼吸代谢。