4个品种板栗开花习性与花粉离体萌发研究

覃 腾，潘晓芳

（广西大学林学院，广西南宁 530004）

板栗（Castanea mollissima）为壳斗科（Fagaceae）栗属落叶乔木，树高10～30 m[1]，有300 多种[2]。其果实有很高的营养价值[3]；木材材质坚实、纹理通直、抗腐能力强且耐水湿，常用作木桩、枕木、桥板和地板等[4]。我国板栗种植有悠久的历史，且分布广泛，北起辽宁，南至海南[2]。板栗为雌雄异花同株植物，雄花多，雌花少，不同品种的花期不同。板栗花芽可分为完全混合芽和不完全混合芽[5]，具有一定可塑性，在一些条件下可转化[6]。吕守芳等[7]和王广鹏等[8]的研究表明，化学调节剂能显著影响板栗花的性别分化和数量。刘志彦等[9]在广东省广州市对20 个品种板栗的开花物候进行研究，发现各品种的开花物候期有差异，存在雌花先开或雄花先开的现象，品种内雌、雄花期存在相遇和不相遇的现象。周晶等[10]以燕山红栗、怀黄和怀九为母本，以燕山早丰、寸栗、辽丹61 号、遵玉、上丰、石丰、玉丰、紫珀和东陵明珠9 个板栗良种为父本，研究授粉树与花粉活力对板栗座果的影响，指出花粉活力是影响座果率的关键因子。不同营养元素对锥栗（C.henryi）的花粉作用效果不同[11]，赖俊声等[12]指出以400 mg/kg 硼酸溶液为基础加5.0%～7.5%蔗糖和以5.0%蔗糖溶液为基础加400 ～900 mg/kg硼酸溶液最适宜锥栗花粉萌发。曹世刚[13]研究表明萘乙酸、赤霉素、吲哚丁酸和硼酸均能促进板栗花粉萌发，张伟伟等[14]研究表明燕红品种花粉的萌发率受培养基组分、pH、转速和培养温度等条件影响。目前，板栗是广西隆安县发展的重要产业之一，种植的板栗品种主要是从外省引进，开展各品种板栗的开花习性和花粉萌发研究，对于品种配置、解决板栗空苞和低产等问题及提高板栗产量有十分积极的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地位于广西南宁市隆安县古潭乡定军村（107°79'E，23°02'N），属低丘地貌，海拔90 m；属南亚热带季风气候，日照充足，湿润多雨，年均气温21.7 ℃，最低温度-0.8 ℃，年均降水量1 310.1 mm，年均蒸发量1 652.5 mm[15]；土壤为赤红壤，土层厚度100 cm 以上，pH 值5.4。

供试林分为17年生板栗林，品种有双季板栗、处暑红、九家种和封开2 号，树高4～7 m，郁闭度0.7，管理措施相同。

1.2 试验方法

1.2.1 开花观察记录

2018年11月25日休眠期（芽萌动前），每个品种各选择3 株生长一致的健康植株，在每株的树冠中上部不同方位（东、西、南、北）各选择结果母枝8条，编号挂牌。从芽萌动时开始，每5 天观察1 次，从开始现蕾到终花期每3 天观察1 次，记录雄花开放时间、雌花出现时间、柱头伸出时间及可授性时间。观察并记录花期，雄花开放期以雄花开花5%为始花期Ⅰ，6%～25%为始花期Ⅱ，26%～50%为盛花期Ⅰ，51%～90%为盛花期Ⅱ，小于10%为末花期；雌花开放期按雌花可授性划分，雌花可授性5%为始花期Ⅰ，6%～25%为始花期Ⅱ，26%～50%为盛花期Ⅰ，51%～90%为盛花期Ⅱ，小于10%为末花期。观察于2019年5月25日结束。根据以上观察，了解各品种内和品种间雌花和雄花花期相遇时间。

1.2.2 统计花序和纯雄花枝与混合花枝数量

抽出新梢后，从各品种的不同方位随机选择3条新梢，编号挂牌，3 次重复。在盛花期，用计数法统计各品种编号挂牌枝条中纯雄花枝（只有雄花序的结果枝）、混合花枝（既有纯雄花序又有混合花序的结果枝）、雄花序和雌花序（混合花枝上的雌花序）的数量。随机抽取各品种雄花序30 根，采用钢卷尺测量花序长度（精确至0.1 cm），3 次重复。

1.2.3 花粉离体萌发试验

在盛花期分别采集不同品种的花粉，立即带回实验室进行花粉萌发试验。采用固体培养基离体培养法，琼脂粉为5.8 g/L，添加其他成分配制成13种培养基，灭菌待用，其中处理13 为对照（CK）（表1）。采用完全随机区组试验设计，3次重复。

用灭菌后的毛笔取花粉，均匀撒在培养基上，贴上标签，盖上培养皿盖，将其置于28 ℃全光照的人工培养箱内培养。采用光学显微镜Nikon E200观察各品种的花粉萌发情况，记录各品种花粉萌发的数量。待花粉萌发至花粉粒瘪缩但花粉管未收缩和破裂状态时，统计花粉萌发粒数和花粉总数。每处理观测5个视野，每个视野观察统计60粒以上花粉，统计每次的花粉萌发数量，计算花粉萌发率。

表1 不同培养基配方Tab.1 Different culture medium formulations

1.3 数据处理

采用SPSS 22.0软件进行方差分析和多重比较。为满足数据符合随机、独立和正态的要求，将相关数据转换后再进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种板栗开花习性

2.1.1 开花期

不同品种板栗的开花习性不同。芽萌动时间为封开2 号（2月28日）、双季板栗（3月7日）、处暑红和九家种（3月10日）（表2）。开始现蕾时间为封开2 号（3月10日）、双季板栗（3月25日）、九家种和处暑红（3月28日），从萌动至开始现蕾所需时间为封开2 号11 天，双季板栗、处暑红和九家种均为18 天。4 个品种板栗的雌、雄花期不同，雄花进入始花期的时间顺序为封开2 号、双季板栗、九家种、处暑红，雌花进入始花期的时间顺序为封开2号、双季板栗和九家种、处暑红。雄花进入盛花期的时间顺序为封开2 号、双季板栗、九家种、处暑红，不同品种间最长相差19 天；雌花进入盛花期的时间顺序为封开2 号、九家种、双季板栗、处暑红，不同品种间最长相差9 天。雄花开花结束的时间顺序为封开2 号、双季板栗、九家种、处暑红；雌花开花结束的时间顺序为封开2 号、九家种、双季板栗、处暑红。不同品种的雌、雄终花期均在5月份。

品种内雌、雄花开放时间存在差异。九家种和处暑红为雌先型，雌花末花期与雄花始花期部分相遇；封开2 号和双季板栗为雌雄同放型，雌花和雄花花期可相遇。不同品种的雄花花期为15～22天，雌花花期为14～15 天。封开2 号、处暑红、双季板栗和九家种的雄花盛花期分别为10、8、7 和6天；九家种和处暑红的雄花盛花期与4 个品种的雌花盛花期均不相遇；封开2 号和双季板栗的雄花盛花期与4 个品种的雌花盛花期相遇，封开2 号的雄花盛花期与九家种、封开2 号、处暑红和双季板栗的雌花盛花期相遇天数分别为8 、7 、3 和7 天，双季板栗的雄花盛花期与九家种、封开2 号、处暑红和双季板栗的雌花盛花期相遇天数分别为4 、3 、4和4 天（表3）。

表2 不同品种板栗的花期Tab.2 Florescences of different varieties of C.mollissima(m/d)

续表2 Continued

表3 雌、雄花期相遇情况Tab.3 Meeting of male and female florescences

2.1.2 纯雄花枝、混合花枝和花序

纯雄花枝率为封开2 号（52.8%）＞九家种（30.6%）＞处暑红（27.8%）＞双季板栗（22.2%），封开2 号显著高于其他品种（P＜0.05），其他3 个品种间差异不显著；混合花枝率为双季板栗（77.8%）＞处暑红（72.2%）＞九家种（69.4%）＞封开2 号（47.2%），封开2号显著小于其他品种（P＜0.05），其他3个品种间差异不显著（表4）。

表4 纯雄花枝和混合花枝率Tab.4 Rates of pure male and mixed flower branches(%)

雄花序数量最多的为封开2 号（13.7 个/枝），最少的是九家种（5.9 个/枝）（表5）。九家种和封开2号与处暑红和双季板栗的雄花序数量差异极显著（P＜0.01），九家种与封开2 号也差异极显著（P＜0.01），处暑红与双季板栗差异不显著（表5）。封开2 号纯雄花枝和混合花枝的雄花序数量与双季板栗、处暑红和九家种差异极显著（P＜0.01）；双季板栗、处暑红和九家种的纯雄花枝雄花序数量差异不显著；九家种的混合花枝雄花序数量与双季板栗和处暑红差异极显著（P＜0.01），处暑红与双季板栗差异不显著（表6）。各品种的混合花枝雄花序数量均比纯雄花枝雄花序数量多。

双季板栗、封开2号、处暑红和九家种的雄花序长度分别为17.9、12.5、9.2 和7.0 cm，各品种间均差异极显著（P＜0.01）。各品种间纯雄花序长度和混合花序长度均差异极显著（P＜0.01），各品种的混合花序均比纯雄花序短。

雌花序着生于混合花枝顶端的1～2 个混合花序基部上。双季板栗、处暑红、九家种和封开2号的雌花序数量分别为1.7、1.3、1.2 和0.8 个/枝，处暑红与封开2 号差异显著（P＜0.05），双季板栗与封开2号差异极显著（P＜0.01），九家种与封开2 号、处暑红和双季板栗差异均不显著。

表5 雄、雌花序均值Tab.5 Means of male and female inflorescences

表6 雄花序差异分析Tab.6 Difference analysis of male inflorescence

2.2 不同培养基花粉离体萌发

不同品种板栗的花粉离体培养萌发率存在差异。13 种不同的培养基中，萌发率最高的是封开2号（15.49%），最低的是处暑红（3.73%）（表7）。花粉萌发率表现为封开2号＞九家种＞双季板栗＞处暑红。

在添加0.05 g/L H3BO3、0.01 g/L ZnSO4和0.01～0.05 g/L CaCl₂的培养基中，九家种的花粉萌发率显著高于CK（P＜0.05）；当H3BO3浓度达0.15 g/L、ZnSO4浓度达0.15 g/L和CaCl₂浓度达0.15 g/L时，花粉萌发率显著低于CK（P＜0.05）。在10%蔗糖+0.05 g/L CaCl2培养基中，花粉萌发率最高（23.32%），是CK的2.0倍；在10%蔗糖+0.15 g/L ZnSO4的培养基中最差（3.32%）。

在所有添加了H3BO3、ZnSO4和CaCl₂的培养基中，封开2 号的花粉萌发率均显著高于CK（P＜0.05），在10%蔗糖+ 0.05 g/L H3BO3培养基中最高（29.99%），是CK 的5.6 倍，其次为10%蔗糖+0.01 g/L ZnSO4培养基（24.27%），是CK 的4.6 倍。

在添加0.05 g/L H3BO3或0.05～0.10 g/L CaCl₂的培养基中，处暑红的花粉萌发率显著高于CK（P＜0.05）；当ZnSO4浓度达0.15 g/L、H3BO3浓度在0.01 或0.10 g/L 以上时，花粉萌发率显著低于CK（P＜0.05）。处暑红花粉萌发最好的培养基为10%蔗糖+ 0.05 g/L CaCl₂，萌发率为7.11%，比CK高82.78%；最差的是10%蔗糖+0.15 g/L ZnSO4，萌发率仅为0.67%。

培养基中添加0.01 ～0.15 g/L H3BO3均能促进双季板栗的萌发，花粉萌发率均与CK 差异显著（P＜0.05）。在添加0.01～0.10 g/L ZnSO4和0.01～0.05 g/L CaCl₂的培养基中，双季板栗的花粉萌发率显著高于CK（P＜0.05）；在0.15 g/L ZnSO4和0.10～0.15 g/L CaCl₂的培养基中，花粉萌发率低于CK，但差异不显著。双季板栗花粉萌发最好的培养基为10%蔗糖+0.05 g/L H3BO3，萌发率为12.67%，是CK的3.3 倍；最差的是10%蔗糖+0.15 g/L CaCl₂，萌发率为2.71%。

不同培养基中，花粉平均萌发率最高的3 个培养基为10%蔗糖+0.05 g/L H3BO3（15.76%）、10%蔗糖+0.01 g/L ZnSO4（14.08%）和10%蔗糖+0.05 g/L CaCl2（13.89%），比CK 低的处理为10%蔗糖+0.15 g/L ZnSO4（5.62%）和10%蔗糖+0.15 g/L CaCl2（5.43%）。

表7 不同培养基中各品种的花粉萌发率Tab.7 Pollen germination rates of various varieties in different culture mediums （%）

3 结论与讨论

本研究发现不同品种板栗的芽萌动时间不同，进入花期的时间也存在差异，处暑红和九家种为雌先型的雌雄花期不遇，封开2 号和双季板栗为雌雄同放型的雌雄相遇，处暑红和九家种品种内雌雄盛花期不遇，与刘志彦等[9]的研究结果一致。不同品种板栗的花期均在4月底至5月初，盛花期较短，雄花花期比雌花花期长，板栗的这一特性与锥栗相似[16]。不同品种板栗的雄花序长度存在差异，郑诚乐[17]在研究不同锥栗的雄花序时也得出相同结果。各品种的混合花枝雄花序数量比纯雄花枝雄花序数量多，且混合花序比纯雄花序短，这应该与板栗品种的生物学特性有关，也有人认为雌花序抽生能力主要与树体营养水平有关，营养条件好时结果枝上产生的雌花多[18]。

已有报道研究果树的花粉萌发，结果表明培养基成分对花粉萌发有影响。辛东华等[19]在对文冠果（Xanthoceras sorbifolium）的花粉萌发进行研究时发现，硼和钙元素对文冠果的花粉萌发有明显促进作用，钼、铜和锰有抑制作用；韩志强等[20]认为锌和钙对枣（Ziziphus jujuba）的花粉萌发具有抑制作用，硼具有促进作用；在澳洲坚果（Macadamia integrifolia）的培养基中添加0.01 g/L 锌、0.01 g/L 硼和0.03 g/L钙有利于花粉萌发[21]。本研究结果显示，0.05 g/L H3BO3能显著促进4 个品种板栗的花粉萌发，0.01～0.05 g/L ZnSO4也能显著促进双季板栗、封开2 号和九家种的花粉萌发，但高浓度CaCl2（0.15 g/L）和Zn-SO4（0.15 g/L）抑制各品种花粉的萌发，低浓度CaCl2（0.01～0.05 g/L）促进花粉萌发。这与唐静等[11]对锥栗花粉萌发率的研究结果类似；谢治芳等[22]对6 个品种板栗的花粉形态及萌发特性进行研究，也得出硼酸能促进花粉萌发的结论。适宜浓度的调节剂对板栗花粉萌发起到促进作用[13]，不同品系板栗的花粉萌发率存在差异[23]。板栗品种配置时，品种的选择很重要，人工辅助促进花粉萌发也很重要，应注意选择最佳的药物和最适浓度。

封开2 号和双季板栗是雌雄同放型，品种内雌雄花期相遇，且其雄花期与处暑红和九家种的雌花期相遇。综合来看，封开2号可作为双季板栗、处暑红和九家种的授粉树，双季板栗也可作为后两者的授粉树。