花粉萌发和激素处理对“南水8号”制种产量的影响

张春静 刘爽 陈洁 钱春桃

摘要 为提高“南水8号”种子产量，以雌性系黄瓜“NW-6”、自交系“NY-m”为材料，授粉后观察花粉萌发以探究“南水8号”种子产量低的原因。以单瓜种子数、单瓜种子产量、百粒重、发芽率、发芽势5个方面为指标，采用单因素分析进行综合评价，选择对提高种子产量具有显著作用的激素。 结果表明，“NW-6”与“NY-m”杂交后表现出类似远缘杂交障碍的现象;油菜素内酯对提高制种产量有显著作用，用浓度为0.080 mg/L 的BR处理得到的单瓜种子数、单瓜种子产量最高，单瓜种子数可达91.27粒，单瓜产量达2.60 g，百粒重为2.93 g，综合评价最高。

关键词 花粉萌发;芸苔素内酯;种子

中图分类号 S 642.2  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）08-0055-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.015

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Pollen Germination and Hormone Treatment on Seed Production of ‘Nanshui No.8’

ZHANG  Chun-jing， LIU  Shuang， CHEN Jie  et al （School of Horticulture， Nanjing Agricultural University， Nanjing，Jiangsu  210095）

Abstract To increase the seed yield， the experiment used the ‘NW-6’，‘NY-m’ as the female cucumber material， and observed pollen germination to explore the reason of the low seed yield;seed number single melon，single melon yield， 100-grain weight， the germination rate and germination potential were adopted to evaluate comprehensively by single factor.The test results showed that ‘NW-6’ and ‘NY-m’ showed similar remote hybrid disorder;canolein had a significant effect in improving seed production.The number of seed and yield of single melon by BR with concentration of 0.080 mg/L were the highest，the number of seed of single melon could reach 91.27，the yield of single melon could reach 2.60 g，and 100-grain weight was 2.93 g，which was the highest in comprehensive evaluation.

Key words Pollen germination;Ttundrin inner fat;Seed

黄瓜是我国主要园艺作物之一，其中水果黄瓜表皮油亮，果面无刺光滑，口感清爽甜脆，营养价值高，市场前景广阔。“南水8号”是南京农业大学葫芦科作物遗传与种质创新实验室培育的新型水果黄瓜品种，果实长25～35 cm，是市场上少见的光皮长黄瓜，品质优良，具有良好的推广应用价值。根据前期对“南水8号”制种发现，“南水8号”的种子产量较低，约105 kg/hm 2，单瓜种子数约为70粒，单瓜种子产量2 g左右，百粒重为2.7 g左右 [1]。

研究发現，种子形成受到花粉萌发、受精作用、从合子胚到成熟种子的发育过程，以及肥水状况、激素协调作用等的影响 [2-4]。若上述环节出现异常都有可能导致种子败育，从而产生空瘪籽，导致种子产量低。为此，笔者利用荧光显微技术观察“南水8号”制种过程中花粉管生长动态，从细胞学层面来探究“南水8号”种子产量低的原因;通过激素喷施授粉后的子房，对种子产量和质量进行统计分析，探究激素对种子产量的影响，以期为提高“南水8号”制种产量提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料 供试品种由南京农业大学葫芦科作物遗传与种质创新实验室提供，“南水8号”的母本为“NW-6”、父本为“NY-m”。于2019年秋季及2020年春季在南京农业大学白马基地进行。播种使用72孔穴盘，基质为草炭∶蛭石按照3∶1 比例混合而成。田间管理按常规进行。

1.2 激素

授粉后的子房喷施油菜素内酯作为促进授粉受精的辅助手段。浓度处理：C1用浓度为0.005 mg/L的BR进行处理，C2用浓度为0.010 mg/L的BR进行处理，C3用浓度为0.040 mg/L的BR进行处理，C4用浓度为0.060 mg/L的BR进行处理，C5用浓度为0.080 mg/L 的BR进行处理，C6用浓度为0.100 mg/L 的BR进行处理;CK为熊蜂授粉。

1.3 方法

1.3.1 花粉萌发过程观察。“NW-6”דNY-m”授粉后分别于2、4、6、8、12、24、32 h 采集3～4个雌蕊，放入FAA 固定液（50%乙醇∶甲醛∶冰醋酸=90∶5∶5）中固定24 h 以上，4 ℃ 储存。将雌蕊在2 mol/L NaOH 中过夜软化，然后在蒸馏水中洗涤3次。将样品转移至水溶性苯胺蓝（0.1%苯胺蓝+0.1 g/L 磷酸二氢钾）染色30 min，染色完成后将雌蕊切片，在荧光显微镜（Zeiss Axioskop 40）下用激发滤光片BP 330-385（彩色）进行花粉管伸长情况观察 [5]。使用Axiocam MRC 相机捕获数字图像，并对所有图像进行数字处理。

1.3.2 激素处理子房。采用随机区组设计，两边设保护行，每个处理10株，每株留3个瓜，3次重复。

从授粉期开始，对每天开放的雌花喷施激素，喷于子房和柱头，直至布满液滴为止，喷施时间以08：00—10：00为宜。挂牌记录，成熟后统计饱满种子数，计算平均单瓜种子数、百粒重、单瓜种子产量。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel进行统计处理，利用SPSS进行方差分析和单因素分析。

2 结果与分析

2.1 父本花粉萌发过程

成熟的黄瓜花粉粒呈球形，表面有3个萌发孔;雌蕊柱头表面具发达的乳突细胞，以便黏住花粉;花药裂开后，散出大量花粉且随风飘落或被熊蜂带到柱头上，花粉释放出亲脂性物质与柱头上的亲脂性物质相互接触，并从柱头表面的乳突细胞中吸收水分，随后花粉管自萌发孔长出，经花粉管通道后，向子房方向延伸 [6]。

经水溶性苯胺蓝染色后，具有较高花粉活力的、能正常萌发的花粉及花粉管呈现强烈的蓝色荧光反应，授粉后2 h 花粉已在柱头上萌发，从萌发孔中长出的花粉管朝花粉通道生长;授粉后4 h，部分花粉管到达柱头1/3位置;授粉后6 h，部分花粉管到达柱头1/2位置;授粉后8 h，部分花粉管到达花柱上部;授粉后12 h，花粉管呈束状到达花柱上部;授粉24 h后，花粉活力下降，整体荧光反应微弱，大部分花粉管停留在花柱上部未见持续伸长（图1）。

2.2 激素处理对种子产量的影响

油菜素内酯具有提高坐果率和结实率的生理作用，对种子产量和质量有一定的影响。由表1可知，用C5浓度为0.080 mg/L 的BR进行处理得到的单瓜种子数、单瓜种子产量最高，分别为91.27粒和2.60 g。而C1浓度为0.005 mg/L的BR进行处理得到的单瓜种子数和单瓜种子产量最低，与C5处理间差异显著。百粒重以C6 浓度为0.100 mg/L 的BR进行处理得到的最重，为3.04 g，与C5差异不显著，但单瓜种子数、单瓜种子产量显著低于C5处理。在一定激素浓度范围内，“南水8号”单瓜种子产量随激素浓度升高而升高，达到峰值后高浓度油菜素内酯使单瓜种子产量下降。C5处理的发芽率和发芽势也较高，这说明油菜素内酯对于提高“南水8号”杂交种产量和质量有一定效果，适当的激素浓度可提高种子产量和质量，以0.080 mg/L 的BR 为最佳。

3 讨论

该研究发现“NW-6”与“NY-m”杂交后表现出类似远缘杂交障碍的现象，即花粉萌发量少，花粉管生长缓慢、扭曲甚至停止，可能是以下原因导致：雌蕊亲和力差，授粉受精能力差;雌蕊外观表现正常，实则花柱败育，无法完成授粉受精 [7]。王冲等 [8]通过对君子兰种间杂交亲和性研究，发现在君子兰种间杂交花粉萌发与花粉管伸长存在胼胝体现象，母本柱头表面出现大量胼胝体阻碍花粉萌发和花粉管伸长。周旭红等 [9]通过不同倍性香石竹杂交花粉管生长荧光显微观察，发现花粉管先端沉积胼胝体而停止生长。这说明在杂交授粉中，花粉管伸长以及柱头产生胼胝体是影响受精顺利进行的因素，在下一步的研究中，应着重研究授粉过程中影响授粉因素的作用机理，如生理生化指标、酶活性、激素含量的变化等，从而进一步研究受精过程，通过这些研究更加深入地了解不亲和性的机理，从而克服不亲和性，提高杂交结籽率。

该研究发现“南水8号”黄瓜制种在授粉过程中喷施油菜素内酯有利于提高结籽率，这可能与油菜素内酯促进花粉管伸长有关 [10]。该研究用浓度为0.080 mg/L 的BR 进行处理得到的单瓜种子数、单瓜种子产量和种子质量明显高于其他处理。骆炳山 [11]认为油菜素内酯对大豆的全株生长和结实率均有明显影响，每荚粒数有所增加。该试验虽有激素浓度达到单瓜种子数峰值，但后续高浓度激素的效果仍需进一步研究，可能会进一步提高种子产量。

参考文献

[1]高明亮.南水8号黄瓜制种技术研究[D].南京：南京农业大学，2020：24.

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[4] 杨志莹，邱玉宾，张海良，等.丁香种子研究进展[J].安徽农业科学，2021，49（21）：33-35.

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[7] 邓衍明，叶晓青，佘建明，等.植物远缘杂交育种研究进展[J].华北农学报，2011，26（S2）：52-55.

[8] 王冲，雷家军，姜闯，等.君子兰种间杂交及自交亲和性[J].中国农业科学，2011，44（18）：3822-3829.

[9] 周旭红，桂敏，王继华，等.不同倍性香石竹杂交花粉管生长荧光显微观察及结实研究[J].西北植物学报，2012，32（1）：67-74.

[10] 顾庆龙.新型植物激素油菜素内脂的研究进展[J].生物学教学，2002（12）：1-2.

[11] 骆炳山.高等植物油菜素甾体类的研究及其应用[J].植物生理学通讯，1986，22（1）：11-14.