全红型软枣猕猴桃花器结构和开花授粉生物学特性

编辑：奇异果阅读：13082015-10-04

 齐秀娟1，2，张绍铃2，方金豹1*

（1中国农业科学院郑州果树研究所，果树生长发育与品质控制重点开放实验室  郑州 450009；2南京农业大学梨工程技术研究中心，南京 210095）

摘要：通过田间观察和人工授粉、扫描电镜、荧光显微镜等方法，对全红型软枣猕猴桃‘天源红’花器结构、雌花开放动态及寿命、花期温度、有效授粉期、柱头可授性、有效受精期等生物学特性进行了系统研究，以探讨影响‘天源红’结实率低下的原因。结果显示：（1）‘天源红’雌花单花期为1～2 d；（2）柱头可授性在花后1～2d最强，花开后3～5d可授性逐渐降低，花后第6d散失可授性；（3）有效授粉期为开花第1d和第2d；（4）有效受精时期为授粉后5～10 h。初步推断花期、有效授粉期以及柱头可授性时间短，是‘天源红’坐果率相对较低的主要原因。

关键词：软枣猕猴桃；花部特征；开花动态；授粉；受精

Flower Structure and Biological Characteristics of Flowering and Pollina tion in All red Actinidia. argutar

QI Xiu-juan1，2，ZHANG Shao-ling1,FANG Jin-bao2*

(1Key Laboratory for Fruit Tree Growth, Development and Quality Control, Zhengzhou Fruit Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450009，China； 2 Center of Eng in eering and Technology Research, Nanjing  Agricultural University, Nanjing  210095, China)

Abstract:Field observation and bagging experiment、Artificial pollination、scanning electron microscopy、fluorescence microscope was conducted for the all red A. argutar‘Tian yuan hong’ in this study,the material used were collected from the resources nursery of kiwifruit,CAAS.The study discussed from Flower Structure、 floral dynami and life、bloom temperature、effective pollination period、stigma receptivity、and availability fecundation time，to explore the factors that caused its low fruit setting rate.The main results were as follows: 1) ‘Tian yuan hong’ life span of one single flower was approximately 1～2 days ；2) ‘Tian yuan hong’ receptivity is strong  during 1st～2nd day and begins to decline during 3rd～5th day , and stigma completely lose its receptivity on 6th day；3) ‘Tian yuan hong’  effective pollination period was approximately 1～2 days ；4)‘Tian yuan hong’ availability fecundation time was 5～10h after pollinhttp://029mht.com/ation. Thus, flowering stage、effective pollination period and stigma receptivity of a short time are the main factors that affect the female success of ‘Tian yuan hong’.

 

Key words: Actinidia  argutar；floral syndrome；floral dynami；pollination；fertilization

 

猕猴桃隶属猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia Lindl.)，有54个种和21个变种，共约75个分类群[1]，目前生产上主栽品种为美味猕猴桃(A.chinensis var.diliciosa)和中华猕猴桃(A.chinensis)[2]，其果肉颜色多为绿色，少量为黄色，红色较为少见，果实口味一般是红色

为上，黄色次之，绿色较差。‘天源红’系中国农业科学院郑州果树研究所选育的并于2008年通过审定的全红型软枣猕猴桃（A. argutar），该品种虽然品质优良，但是与其它常规栽培猕猴桃种类相比，其坐果率较低，成熟期也不一致。由于对全红型软枣猕猴桃花的结构特征和繁育特性研究不够深入，本课题组拟对全红型软枣猕猴桃的花器结构和开花授粉生物学特性进行系统研究，为更好地了解和利用该种特异类型资源提供试验依据。

1.材料和方法

1.1材料

试验于2010年在中国农业科学院郑州果树研究所猕猴桃资源圃（113°71′E， 34°71′N）内进行。供试雌性品种为全红型软枣猕猴桃‘天源红’，授粉用花粉分别属于软枣猕猴桃和美味猕猴桃。供试雌株和采粉用雄株均为6年生树。土壤以砂壤土为主，中性偏碱。各个树体树势基本一致。

1.2方法

1.2.1雌花综合特征观察

根据猕猴桃DUS测试指南[3]在花期对 ‘天源红’雌花进行花器官性状调查，并在扫描电镜下观察柱头表面结构，其具体方法是：在大蕾期用羊皮纸袋进行单花套袋，开花当天连同花柄摘下到室内去掉纸袋，解剖刀切取柱头，2.5%戊二醛和1%锇酸双固定，经0.1 mol×L-1磷酸缓冲液（pH7.8）冲洗、丙酮梯度脱水、醋酸异戊酯置换、临界点干燥、粘样和喷金后, 置于XL30ESEM环境扫描电镜下，观察柱头表面结构。在盛花期随机采集30朵花用游标卡尺对花冠直径、花柄长度、子房纵径和花柱长度进行测量。

1.2.2雌花开花动态及寿命

按东、南、西、北四个方向选择 ‘天源红’树冠外围中部40朵花进行挂牌标记，从未现蕾期开始，每天清晨记录一次，观察单花发育情况，直到花落为止，统计单花在不同发育阶段所需的天数。同时观测‘天源红’同一植株、同一新梢及同一花序上的单花开放顺序。另在四个方向选择树冠外围10个花序进行挂牌，同上进行观察，统计花序寿命。

1.2.3田间温度记录

在4月15日～5月15日，用杭州泽大仪器有限公司生产的ZDR-20智能数据记录仪每隔15 min自动采集一次田间大气温度(距地面1.7 m)，从中找出每天的最高温和最低温，并以每天2：00，8：00，14：00和20：00四个时段的温度平均值作为当天的平均温度。

1.2.4有效授粉期

在两种雄株即将开花的大蕾期分别采摘其树冠外围中部的花蕾，到室内取下花药，用透明纸包好后埋于硅胶内，室温下干燥1 d，将散出的花粉收集于贴有标签的干燥小瓶内，置-80℃冰箱中保存备用。授粉前预先做低温贮藏对花粉生活力的影响检测，即取出部分花粉使其恢复到常温状态，采用固体培养基培养法测定软枣猕猴桃和美味猕猴桃花粉花粉生活力，培养基为10%蔗糖＋100 mg/L硼酸＋10 mg/L Ca(NO3)2·4H2O＋0.8％琼脂，pH值6.5，26 ℃条件下培养5 h。结果发现各亲本花粉发芽率均大于50%，可用于授粉。

授粉采用人工点授法。在‘天源红’花蕾完全露白期，在花期一致、花质均一的单花上进行预先套袋。按表1所列的时间，每天上午9：00～10：00，分别采用软枣猕猴桃和美味猕猴桃花粉进行授粉，每个时期每种花粉授粉花朵数均在30朵左右，授完粉后立即重新套袋，挂牌标记。记录授粉花朵数，于花后30 d调查坐果率。试验重复2次，取平均值。

1.2.5柱头可授性

按表1时间每天上午9：00，将软枣猕猴桃‘天源红’雌花的柱头完全浸泡在联苯胺－过氧

化氢反应液中(1%联苯胺∶3%过氧化氢∶水= 4 ∶11∶22，体积比)，若柱头具有可授性则柱头周围的反应液呈现蓝色并伴有大量气泡出现，否则无气泡产生且不变蓝色，对比确定自然条件下柱头颜色的变化与柱头可授性[4]。每天检测20朵花上的20根花柱。

1.2.6有效受精期

1.2.6.1田间观测

在‘天源红’花蕾完全露白期，在花期一致、花质均一的单花上进行预先套袋。纸袋同上1.2.1。开花当天上午9 h进行软枣猕猴桃花粉人工授粉，授粉后套袋，并在授粉后按表2时间定时切取花朵的柱头、花柱的1/2和花柱的基部[5]，不同时间每种处理花朵数为20～30朵，记录数据，在落花后30 d统计各处理的坐果率。重复2次，取平均值。

1.2.6.2花粉管行为的荧光观察

按上述1.2.6.1每次处理‘天源红’花朵的同时采集5朵花，用刀片从花柱基部（子房与花柱连接处）切取花柱（含柱头），每朵花取2根花柱，立即用FAA固定液固定。花柱的压片参照Kho等[6]的方法，从固定液中取出花柱，用蒸馏水冲洗2遍，用2 mol×L-1的NaOH放置在65℃的恒温箱中软化处理3 h，然后用0.1 mol×L-1K3PO4溶液配制的0.1 %的苯胺兰染色液染色3 h。把染色处理后的花柱做成压片，在日本OLYMPUS BX 51型荧光显微镜下观察花粉萌发和花粉管生长情况，选取典型图片拍照。由于猕猴桃的花柱较大，只能分段拍照，然后用photoshop软件调整照片对比度，拼接成完整花柱。

2.结果与分析

2.1花器官特征

‘天源红’花枝生于上年生枝的混合芽。根据雌花枝的长度，将其划分五种花枝类型:短缩花枝(0～5 cm)，从基部到顶端均可着花；短花枝(5～10 cm)，中花枝(10～30 cm)，部分着花可达顶部，一般3～10节；长花枝(30～50 cm)，徒长性花枝(50 cm以上)，着花于枝条的中下部4～13节之间[7]，其中短花枝、中花枝所占比例较高。

花序生于当年春季长出的花枝的叶腋间。花为雌花，腋生。单花或二歧聚伞花序，每花序有花1～3朵，辐状花冠。开放花朵直径（2.35±0.34）cm，花柄长（2.04±0.29）cm，花瓣白色、略有片状红晕，近圆形，基部相接，边缘无波皱，中间有一浅裂。花萼5～6片，偶有4片，绿略带红色，卵形。子房上位，瓶状，绿色，纵径长（2.68±0.18）mm，无毛。雄蕊多数，花药黄黑色，花粉粒空瘪，花丝退化或极短。单花花柱21～23个，长度（0.42±0.25）cm，白色，斜生或水平。柱头具有一道裂沟（图版I，1），表面有大量长圆柱形乳突细胞，无黏液分泌，表面纹理丰富（图版I ，2），顶端形状有钝圆、尖凸或凹陷三种形态（图版I ，3），这种表面形态结构有利于“嵌合”外来花粉。

2.2猕猴桃雌花开花动态及寿命

郑州地区2010年‘天源红’ 整个花期天气晴朗，没有降雨过程。初花期在5月8日，盛花期持续时间短，雌花开放动态及每个时期的经历时间如图1所示。①花萼开裂期：花萼从顶点位置开始绽裂，能见到绿色花瓣抱合处的顶点位置（图版I ，4），此过程约从4月23日开始，经历时间约为2 d；②花萼大裂期：花萼开裂口更大，花萼已经基本完全位于底部位置，依旧抱紧成团的绿色花瓣清晰可见（图版I ，5），此过程约从4月25日开始，经历时间约为7 d，此期不同单花持续时间差异较大；③花瓣变色期：花萼完全位于底部，抱紧成团的花瓣颜色逐渐由绿色变为白色（图版I ，6），此过程约为2 d；④大蕾期：花瓣颜色发育为品种正常的颜色，虽然抱合但逐渐松散，仍不能看见雌雄蕊（图版I ，7），此过程约为3 d；⑤开花期：花瓣由抱合状态彼此分离，花冠完全展开，花柱由贴向子房向下弯曲着生在子房顶

端逐渐向上伸展，能清晰看见雌蕊和雄蕊（图版I ，8），此过程约为1.5 d。花瓣展开时间在一天任何时间都可以进行，但是在清晨7：00左右最多。可见，全红型软枣猕猴桃单花生育期持续时间约为15.5 d，而正常完全单花开放时间仅为1.5 d左右，花瓣就会飘落。

从整个花序来看，从其中一个花蕾花萼开裂到整个花序花瓣全部脱落持续时间约为18～20 d，而开放时间仅为2～3 d，花瓣容易触落。单花开放顺序基本为:在同一植株上，下部新梢上的花先开，依次往上；在同一个新梢上，位于新梢上部的花先开，中部和下部后开；在同一个花序上，中心花先开，侧花后开。

2.3花期温度变化

全红型软枣猕猴桃开花前后的4月15日～5月15日的田间气温变化情况（图2）显示：4月23日～25日花萼开裂期温度较为平稳， 23日为18.1 ℃，25日为20.5 ℃；花萼大裂期的4月26日～5月1日温度变化幅度较大，从26日～28日温度小幅度上升，从26日的19.8 ℃上升到了28日的24.5 ℃， 29日～5月1日略有下降， 5月1日的温度为22.5 ℃；花瓣变色期的5月2日～3日，温度较为平稳，分别为24.9 ℃和25.3 ℃；大蕾期的5月4日～7日，温度较为平稳，稳定在25.0 ℃左右；进入初花期以后5月8日～9日温度稳定，从10日开始温度较大幅度下降，从9日的27.8 ℃下降到了10日的17.1 ℃，并且持续两天温度较低，12日～13日温度略有回升，14日以后温度又开始下降，此时全树上已经没有一朵花存在。

2.4 有效授粉期

本试验第一种处理采用了同种的软枣猕猴桃花粉，所以花粉与柱头的亲和力相对较高，而另外一种处理采用了异种的美味猕猴桃花粉，不同种之间亲和力必定会有影响，所以美味猕猴桃授粉的时候坐果率均较前一种处理低。软枣猕猴桃种内授粉的时候花粉亲和力、花粉活力都对有效授粉期没有影响，所以影响结果的主要因素就是柱头的活力，从表1可以看出，开花第1 d和第2 d柱头活力最强，以后柱头的活力就开始下降。所以，‘天源红’有效授粉时间比较短。同种的软枣猕猴桃授粉时开花第1 d和第2 d两天授粉坐果率均在80％以上，花后3 d开始坐果率下降到50％以下；异种的美味猕猴桃授粉时开花第1 d和第2 d授粉坐果率在50％左右，所以远缘杂交时可以选择在该两天进行，而第3 d以后授粉不管是种间还是种内坐果率均比较低。从花后6 d开始基本失去授粉能力。

自‘天源红’雌花开放、成熟至完成授粉，肉眼可视柱头的颜色和状态变化依次是：白色、鲜亮→黄色、干→褐色、干→黑褐色、干→黑色、干硬，刚开放的柱头颜色为白色，而且颜色鲜亮，过氧化氢－联苯胺溶液检测具有强可授性（图版I ，9），为最佳授粉时期，柱头可授性的降低与柱头颜色及状态的变化规律较为一致。

2.5有效受精时期

2.5.1田间观察受精时间

按照表2坐果率数据来看，授粉后0.25 h切柱头处理的，幼果全部脱落，坐果率为0，说明授粉后0.25 h花粉还停留在柱头上尚未萌发。授粉后0.5 h切柱头处理的坐果率为60%，切花柱1/2处理的坐果率为22.7％，说明授粉后0.5 h有部分花粉管进入花柱生长，并且有一部分已经生长到了花柱中部。授粉2 h以后，切花柱1/2处理的坐果率均达到了80%左右，说明授粉2 h以后绝大部分花的花粉管生长已穿过花柱中部。授粉后5 h，切花柱基部处理坐果率为48.0％，基本满足生产要求，说明授粉后5 h有近一半花的花粉管已到达子房，完成了受精作用；授粉10 h以后，切花柱基部处理的坐果率均在90%左右，说明授粉10 h以后绝大部分花的花粉管均已到达子房，完成受精过程。这表明，‘天源红’授粉后到完成受精过程所需时间为5～10 h。

2.5.2花粉管在花柱中的生长观测

授粉后0.5 h同种花粉的花粉管就能穿过柱头的乳突细胞伸入柱头，并逐渐伸向花柱上部的引导组织，但是此期绝大部分花粉管生长还未达到花柱1/2的位置。授粉后1h，就有一部分花柱的花粉管长至花柱中部，花粉管内均出现胼胝质塞（图版I，10）。2 h后，绝大部分花粉管长至花柱中、下部，胼胝质塞的荧光更加强烈（图版I，11）。5 h后，所有花柱的花粉管均已到达花柱1/2的位置，并有近一半花柱的花粉管生长到达花柱基部。10 h后基本所有花柱的花粉管都已生长到花柱基部（图版I，12）。花粉管原位生长观察结果与田间观察有效受精时间结果较为一致。

3.讨论

3.1全红型软枣猕猴桃‘天源红’有效授粉期

有效授粉期(effeetive pollination period，EPP)是指开花后在花粉管到达胚珠之前，胚囊保持活力和接受花粉能力的天数[8]。从本实验的情况来看，‘天源红’猕猴桃花朵在开花第1d和第2 d授粉坐果率最高，种内授粉达80％以上，种间授粉在50％左右。花后3 d以后坐果率下降很快。有效授粉期的长短除了与柱头的活力、柱头与花粉的亲和力及花粉的活力等亲本性状有关外，也与授粉期的温度、湿度等环境因子有关，花期温度较为平稳，花期持续的时间相对较长，而如果花期温度变化幅度大，则会加速柱头的褐化，使可授性降低。根据前表1所述，4月23日至5月9日整个花蕾开放进程中温度一直相对平稳，稳定在20～25℃之间，在5月8日的时候只有极少的花蕾开始绽开，而在5月9日的时候全树基本有80％的花朵开放，说明在这种较稳定、适宜的温度下‘天源红’开花较为整齐，而随后的突然降温使得花朵的柱头容易干枯变黑，使得肉眼观察到的柱头可授性大大降低。花期以及柱头可授性时间短，这也是‘天源红’坐果率相对较低的原因之一。另外，延迟授粉也有可能使胚珠的活性受到影响导致坐果率降低。在不同环境条件下，相同品种之间的有效授粉期是否完全相同，尚不能定论，有待于在不同地区、不同环境条件下进行试验。

3.2全红型软枣猕猴桃‘天源红’柱头上花粉萌发时间与有效受精期

掌握传粉至受精的间隔期，对于研究受精作用是十分必要的。授粉后仅经过0.5 h，‘天源红’柱头上花粉即可大量萌发，且在授粉后5～10 h切除花柱基部仍可坐果，在荧光显微镜下也观察到了授粉5 h以后有近一半花柱的花粉管生长到达花柱基部，这与其它猕猴桃种上观察到的结果大不相同。仓晶等[9]在研究狗枣猕猴桃柱头上花粉萌发的时间上认为在2～4 h内，在授粉后120 h左右到达胚珠进入胚囊；梁铁兵等[10]研究认为美味猕猴桃(Actinidia

Deliciosa No.26)种内授粉时1h左右萌发，28 h左右进入胚珠。笔者在研究同处于中国农业科学院郑州果树研究所猕猴桃资源圃内的美味猕猴桃‘徐香’时也认为种内传粉的花粉在2～3 h内萌发，在授粉后10～20 h左右花粉管生长到花柱基部并进入子房。可见软枣猕猴桃花粉萌发及花粉管生长速度都比美味猕猴桃迅速。通常认为，温度、湿度等气象条件会影响花粉萌发及花粉管生长的速度[11]，在笔者两年的研究中，美味和软枣猕猴桃授粉时期气象条件正常，且在一个资源圃内，授粉时间也大致相同，可见地理环境、气象条件大致一致的情况下，不同种的差异是最主要的。至于相同的软枣猕猴桃种绿色果肉与全红类型间是否有差异还要通过继续研究确定。

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基金项目：基本科研业务费专项资助（0032010032）

作者简介：齐秀娟（1978～），女，蒙古族，辽宁省阜新市人，助理研究员，在读博士。研究方向为猕猴桃生殖生物学.Tel：0371－65330948，E－mail:qixiujuangaoxing@163.com.

*通讯作者：方金豹，研究员，博士生导师，主要从事果树栽培生理生态研究。E-mail: fangjinbao@caas.net.cn