玉米花粉活力测定方法的比较研究

1、玉米科学2010，18(3：173176Journal of M aize Sciences文章编号：1005-0906(201003-0173-04玉米花粉活力测定方法的比较研究王艳哲1，崔彦宏2，张丽华3，李金才2(1.河北经贸大学生物科学与工程学院，石家庄050061；2. 河北农业大学，河北保定071000；3. 河北省农林科学院粮油作物研究所，石家庄050031摘要：采用碘-碘化钾法、氯化三苯基四氮唑(TTC法及离体萌发法对花粉活力进行了室内测定，并与大田测定结果作了相关分析。结果表明：碘-碘化钾法不适合于测定玉米花粉活力，氯化三苯基四氮唑(TTC法及离体萌发法能有效测定玉米花粉活力

2、, TTC 法来测定花粉的活力最为简单、准确。关键词：玉米；花粉活力；测定方法中图分类号：S513文献标识码：AComparative Study on Methods for Testing Pollen Viability of MaizeWANG Yan-zhe 1, CUI Yan-hong 2, ZHANG Li-hua 3, LI Jin-cai 2(1.Department of Biology Science and Technology, Hebei University ofEconomics and Business, Shijiazhuang 050061; 2. De

3、partment of Agronomy, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001; 3. Food-stuff and Oil Crop Research Institute, Shijiazhuang 050031, ChinaAbstract :In this paper, three methods were used to detemined the pollen viability of maize, including iodine-io-dide kalium method, triphenyl tetrazolium

4、chloride(TTCmethod and germination in vitro. The results showed that the method of iodine-iodide kalium could not be able to describe the pollen viability of maize. The methods of TTC and germination in vitro were both fit for detection of pollen viability of maize and the former was more simple and

5、 nice.Key words :M aize; Pollen viability; Experimental method研究表明，玉米花粉量的大小和花粉活力直接影响着玉米的产量，因而快速有效鉴定花粉活力至关重要。花粉活力的测定方法主要有田间测定法、染色法及花粉管培养法。前人对于玉米花粉活力的研究主要是以田间测定为主，并且结果各不相同。本试验比较分析大田测定和室内测定结果，为玉米生产提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料本研究田间试验在河北农业大学标本园进行。室内实验在河北农业大学农学院玉米研究室进行。收稿日期：2009-06-04；修回日期：2009-07-01基金项目：河北省自然科学基

6、金项目(398079作者简介：王艳哲(1976- ，女，河北辛集人，讲师，硕士，主要从事玉米栽培生理研究。Tel -wyzhe供试品种为掖单12和掖单19。每品种种植面积为300m 2，各区密度为67500株/hm2，播种后浇蒙头水，次日喷施玉米专用除草剂，苗期开沟侧施尿素300kg/hm2，拔节期(展8叶 选择生长一致的植株进行标定，大喇叭口期再重新标定1次，淘汰生长过旺或生长过弱的植株。大喇叭口期施尿素600kg/hm2，然后浇水，其间防治玉米螟1次。1.2试验方法1.2.1花粉活力的田间测定采用套袋的方法，自雄穗散粉开始，每天上午9：00时定时采集花粉，混合

7、均匀后，一部分冷藏于冰壶中5min 内迅速带回进行室内测定；一部分给吐丝后23d 的花丝授粉(每天每品种各选10个果穗 ，然后套袋。记录授粉花丝数目，果穗成熟后计算授粉结实率，并测千粒重。1.2.2花粉活力的室内测定1.2.2.1碘-碘化钾法-将1.318卷玉米科学174中，再加入0.3g 碘结晶，然后定容到100mL ；取少量花粉置于干净的载玻片上，滴上2滴碘-碘化钾溶液，置于30恒温箱中2030min 后，显微镜下观察。1.2.2.2氯化三苯基四氮唑(TTC法取少许花粉放在干洁的载玻片上，加3滴0.5%TTC 溶液，3滴磷酸缓冲液(pH=7.0，搅匀后盖上盖玻片，置35恒温箱中，15min

8、 后镜检。1.2.2.3离体培养法 把花粉放在0.35mol/L蔗糖、0.03%CaCl 2、0.01%H 3BO 3、0.7%琼脂的培养基中，25培养3h 后镜检，计算花粉萌发百分率并测量花粉管长度。花粉管长度大于花粉直径视为花粉萌发。2结果与分析2.1花粉活力的田间测定2.1.1不同日龄花粉授粉结实率随着散粉的进行，花粉授粉结实百分率下降，开始散粉后前4d 花粉生活力较强，5d 后则明显下降，两个品种表现一致(图1 。 2.1.2不同日龄花粉授粉对粒重的影响不同日龄花粉授粉对结实子粒千粒重有很大影响，随散粉时间的延迟，花粉授粉后结实子粒的千粒重也呈下降趋势，两个品种间变化趋势一致(图2 。

9、2.2花粉活力的室内测定2.2.1碘-碘化钾法两个品种植株在整个散粉期间，花粉I 2-KI 染色百分率变化呈上升趋势。散粉的前4d 染色率较低，4d 后染色率在100%左右(图3 。2.2.2氯化三苯基四氮唑(TTC法两个品种植株花粉随散粉的进行TTC 染色率均呈下降趋势，散粉的前4d TTC 染色率达到90%左右，整个变化曲线在散粉后的前6d 下降比较缓慢，6d 后显著下降(图4 。 2.2.3离体培养法2.2.3.1花粉萌发率两个品种花粉萌发率的动态变化一致，即随散粉过程的进行，花粉萌发率呈下降趋势，散粉的第1天萌发率都在90%以上，以后逐渐下降，第6天后迅速下降，散粉的第7天后萌发率为零

10、(图5 。2.2.3.2花粉管长度图1不同日龄花粉授粉结实率Fig.1Effects of pollen shedding time on setting percentage图2不同日龄花粉授粉对千粒重的影响Fig.2Effects of pollen shedding time on 1000-kernel weight图3不同日龄花粉碘-碘化钾染色率的变化Fig.3Effects of pollen shedding time on pollen I 2-KI activity图4不同日龄花粉TTC 染色率的变化Fig.4Effects of pollen shedding time o

11、n pollen TTC activity! "#$% & ! " ( "! "#$#%&( *+$, + -. ! /! "#$%& (#$ ! *! "#$% " & ( ! "175王艳哲等：玉米花粉活力测定方法的比较研究3期的花粉培养3h 后的花粉管长度随日龄的增加呈下降趋势，散粉4d 后花粉管长度明显减小(图6 。说明新鲜花粉不仅花粉萌发率较高，且培养3h 后花粉管的长度也较长，因而，新鲜花粉(散粉后4d 之内 的结实率要远远高于以后散出的花粉。 2.3不同花粉活力测定方法

12、与花粉授粉结实率及千粒重的相关分析用SPSS 软件进行相关分析结果表明，两品种2-关，说明花粉活力和花粉的成熟度之间没有必然的联系，用此法不能有效测定花粉的活力。从分析结果来看，掖单12TTC 染色率和花粉萌发率均与授粉结实率和子粒千粒重呈正相关关系，且均达到极显著水平，花粉管长度与授粉结实率的相关系数也达到了显著水平(表1 。掖单19TTC 染色率、花粉萌发率及花粉管长度均与结实率呈极显著正相关关系，与千粒重达显著正相关(表2 。3结论与讨论本试验结果表明，玉米花粉散出后前4d 的花粉授粉结实率较高，5d 后则明显下降，其结实子粒千粒重也呈相应变化趋势。分析认为，散出较晚的花粉其活力下降，因

13、此授粉后结实率低，而且由于子粒灌浆时间缩短，子粒干物质积累量也相应减少。由于多数植物正常的成熟花粉粒呈球形，积累较多的淀粉，I 2-KI 溶液可将其染成蓝色，发育不良的花粉常呈畸形，往往不含淀粉或积累淀粉较少，I 2-KI 溶液染色呈黄褐色，因此，碘-碘化钾法通常作为花粉活力测定的一个常用方法。本试验的结果表明，I 2-KI 法不能准确测定玉米花粉的活力。分析原因是由于退化的花粉和失活的花粉也有淀粉积累，遇碘同样呈蓝色反应。由于成熟花粉积累淀粉较多，因此I 2-KI 染色法可以在一定程度上表示花粉的成熟度。花粉散出至花粉失去活力前花粉成熟度没有太大变化，因此，花粉的成熟度和花粉的活力之间没有必

14、然联系。有研究认为，玉米花粉在花药开裂前510d 便可部分地参与授粉，未成熟花粉在细胞生理表现(pH=56，弱酸性环境 及形态特征上与成熟花粉没有区别，只是并未从花粉囊中散出，尽管此时花粉粒充实度正常，但其授粉结实率却很低，仅有3.3%14%。这表明除饱满度外，未成熟花粉与成熟花粉之间在生理特性方面存在着某些差异，。! "# $%& ( " " ! " *! !图5不同日龄花粉萌发率的变化Fig.5Effects of pollen shedding time on pollen grain germination图6不同日龄花粉花粉管长度的变化

15、Fig.6Effects of pollen shedding time on pollen tube lengthI 2-KI -0.710-0.675TTC 0.972*0.948*花粉萌发率0.978*0.919*花粉管长度0.857*0.754项目Item 结实率Setting percentage千粒重1000-kernel weight表1掖单12不同测定方法与实际结实率和千粒重的相关性Table 1Correlative analysis between different methods,setting percentage and 1000-kernel weight!&qu

16、ot; #$% &( ! *I 2-KI-0.770*-0.529TTC 0.963*0.818*花粉萌发率0.880*0.867*花粉管长度0.904*0.797*项目Item 结实率Setting percentage千粒重1000-kernel weight表2掖单19不同测定方法与实际结实率和千粒重的相关性Table 2Correlative analysis between different methods, setting percentage and 1000-kernel weight本试验结果表明，离体培养法是测定玉米花粉活力最为准确和有效的方法，综合前人的研究，离

17、体培养法作为测定花粉活力的有效方法已经达到了共识。因为花粉萌发率表征了花粉的潜在活力，花粉只有萌发并长出花粉管，才能在适宜的花丝上伸长直达花丝基部子房，完成受精过程。但此法需要事先配制培养基，且需要在特定温度和较长时间培养才能实现，同时为了所测结果的准确性需要一定的重复次数。因此，当需要在授粉前对花粉生活力进行快速测定时，该法的应用有一定的局限性。另外对于玉米花粉而言，培养基的组成情况、培养的温度和培养的时间肯定也会影响到花粉的萌发。本试验的培养条件是否为最适条件还有待进一步研究。TTC 染色法具有时间短、操作简便的优点，是快速有效测定玉米花粉生活力的一种较好方法，其操作程序简单快捷，在某些情

18、况下可单独使用。在条件允许时，最好与离体培养法结合使用，以提高玉米花粉生活力测定的准确性。参考文献：1韩继华，李永宏，陈兰卿. 对玉米杂交制种中父本的认识和管理J.中国种业，2007(1：50-51.2Jones M D, Newell L C. Longevity of pollen and stigmas of grasses:buffalograss, buchloe dactyloides(nutt.engelm and corn(Zea mays L. J.J-Am-Soc-Agron, Washington, D.C.:The society, 1913-(1948Mar 1948

19、, 40(3:195-2043Cook F S, Walden D B. The male gametopgyte of Zea mays L. in vitrogerminationJ.Can. J. Bot., 1965, 43:779-786.4张雄. 用“TTC ”法(红四氮唑 测定小麦根和花粉的活力及其应用J.植物生理学通讯，1982(3：48-50.5Palfi G, Palfi Z. Arapid method for the determination of fertility ofmaize pollen with the proline isatin reactionJ.M

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21、0(2：121-128. 8郭海螯，盖儒学，阎家利，等. 田间条件下玉米花粉生活力、花丝受精能力的研究J.延边大学农学报，1990(2：17-20.9秦泰辰. 玉米开花习性的观察及其花粉柱头生活力的测定J.江苏农学报，1962(2：75-82. 10俞世蓉. 授粉条件对玉米结实的影响J.江苏农学报，1963，2(4：81-93.11Kamaldinov F G, KnyazevskayaT B, Koshelyaev V V, et al. Pollenproduction ability and pollen quality in the parental forms of locally grown maize hybridsJ.Geneticheskie Asprkty Selektsii V Kirgizii. Genetika. selektsiya. I Semenorodstro Rastenii, 1986:85-90. 12Ervandyan S G. Proline as an indicator if pollen fertility in maizeJ.Biologicheskii Zhurnal Armenii, 1990, 43:2:123-127.13史桂荣. 玉米花粉生活力的研究J.黑龙江农业科学，