芝麻花粉的离体萌发及超声波处理对萌发的影响

谢莉琴 孙毅 杨利艳 刘文萍 闫敏
[1]山西大学生物技术研究所,太原030031 [2]山西省农业生物技术研究中心,太原030031 [3]山西省农业科学院经济作物研究所,汾阳032200

文章摘要:以离体的芝麻花粉为实验材料，研究了不同的培养基组分以及超声波处理对芝麻花粉萌发的影响。实验结果表明：蔗糖对于芝麻花粉的萌发有重要作用，当蔗糖浓度为35％时，芝麻花粉内外的渗透压达到平衡，有利于花粉萌发；培养基内添加适量的硼酸和氯化钙能有效地促进花粉萌发，但超过一定浓度时起抑制作用；培养基以35％的蔗糖，40mg／L的硼酸，200mg／L的氯化钙较为适宜，花粉的萌发率可以达到58％左右；超声波处理的功率、处理时间以及处理次数对芝麻花粉的萌发率和破碎率有显著影响。
文章主题:芝麻 花粉 培养基组分 离体萌发 超声波

文章内容：分子植物育种,2007年,第5卷,第6期,第895-900页,2007,1.5,.6,895—900新思路,新技术,新方法&;芝麻花粉的离体萌发及超声波处理对萌发的影响谢莉琴.孙毅'杨利艳.刘文萍3闫敏21山西大学生物技术研究所,太原,03003;2山西省农业生物技术研究中心,太原,030031,3山西省农业科学院经济作物研究所,汾阳,032200通讯作者.692003@..摘要以离体的芝麻花粉为实验材料,研究了不同的培养基组分以及超声波处理对芝麻花粉萌发的影响.实验结果表明:蔗糖对于芝麻花粉的萌发有重要作用,当蔗糖浓度为35%时,芝麻花粉内外的渗透压达到平衡,有利于花粉萌发;培养基内添加适量的硼酸和氯化钙能有效地促进花粉萌发,但超过一定浓度时起抑制作用;培养基以35%的蔗糖,40/的硼酸,200/的氯化钙较为适宜,花粉的萌发率可以达到58%左右;超声波处理的功率,处理时间以及处理次数对芝麻花粉的萌发率和破碎率有显着影响.关键词芝麻,花粉,培养基组分,离体萌发,超声波.'.1,,03003;2-,,03003;3,,,032200,692003@.....58%35%?,40/33200/2,.?.,./.),,,,1花粉萌发和花粉管生长是高等植物有性生殖过程中的一个重要环节,近几年,有人报道通过花粉萌发过程中形成的花粉管可使外源进入受精卵而获得转基因植株,这一方法可避免离体培养过程中的遗传变异和转基因植株的嵌合现象,是一个简单快速已得到广泛应用的遗传转化方法(孙颖和孙大林,2001;施华中,1998;1.,1997).自王景雪等于2001年首次报道了利用花粉介导法获得转基因玉米植株以来,解志(2002)及杜春芳等(2006)等也陆续在棉花和油菜上用类似的方法成功的获得了转化植株,所以花粉介导法也已成为一种方法简单,易操作,实用性强且不需经过组织培养技术的高效植物转基因新方法.花粉管通道法和花粉介导法都使对花粉萌发的研究显现出十分重要的意义.对多种植物花粉的离体萌发研究表明:花粉离体萌发的基本条件需要有糖源,矿质元素(如外源2+及硼酸等的参与,但是不同植物的花粉对萌发培养基组分的的要求不同(姚成义和赵洁,2004;赵振东等,2006;王胜华等,2000).芝麻属胡麻科,胡麻属,栽培芝麻种.芝麻是我国乃至世界上的重要经济及油料作物,其种子含油量高达50%-60%.芝麻中蛋白质含量可达21%～28%,此外还含有碳水化合物,膳食纤维,钙,磷,铁,及卵磷脂,,1,2和尼克酸等成分,是世界公认的十种抗衰老食品之一.我国芝麻栽基金项目:本项目由国家自然科学基金(30340033)和山西省科技攻关项目(2006031039)支持为开展相关基因转化研究奠定基础.96…培已有两千多年的历史,在世界上占有很重要的地位,但直到目前关于芝麻花粉离体萌发的研究尚未见报道,因此,开展芝麻花粉的离体萌发研究具有重要的意义.本研究探讨了液体萌发培养基中蔗糖,硼酸和氯化钙等组分的浓度以及超声波处理对芝麻花粉萌发的影响,旨在为生产上人工授粉和进一步开展相关基因转化研究奠定基础.1材料与方法1.1植物材料供试材料为晋芝1号的花粉,供试芝麻品种.)由山西省农业科学院经济作物研究所提供.1.2培养基实验采用液体培养的方法,基本组成成分为水,以单因素试验确定实验方案,以花粉萌发率为测定指标.首先蔗糖设置十个浓度,分别为5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%和50%,用以探讨蔗糖浓度对花粉萌发的影响;在找出最佳的蔗糖浓度的基础上,以蔗糖为定量,对硼酸设置5个浓度,分别为20/,30/,40/,50/和60/,用以研究硼酸浓度对花粉萌发的影响;在确定最适蔗糖和硼酸浓度的基础上,以蔗糖和硼酸为定量,对氯化钙设置5个浓度,分别为100/,150/,200/,250/和300/,用以研究氯化钙浓度对花粉萌发的影响.1.3超声波处理实验选择超声波处理功率,处理时间,间隔时间和处理次数4个参数为试验因素,以多因素试验的正交设计确定实验方案(见表1),以破碎率和萌发率为测定指标,用以研究超声波处理对芝麻花粉萌发的影响.1.4离体花粉的制备早晨7～8时采集当天开放的花朵,然后用镊子取下雄蕊,置于洁净的纸上,将收集的新鲜花粉于4保存备用.1.5花粉的培养直接用滴管在凹玻片上的凹穴内滴上配好的液体培养基,用棉棒挑少许花粉均匀撒于培养基上,让其自然散开悬浮于培养基表面(注意不必搅拌,以防花粉混于液体中因缺氧而影响萌发),撒好后将玻片放入铺有湿滤纸的培养皿中加盖培养.1.6超声波处理取花粉0.2加入5最适液体培养基在10离,管中经超声波处理,一部分直接在显微镜下观测花粉的破碎率;另一部分用滴管直接滴在凹玻片上的凹穴内,放入铺有湿滤纸的培养皿中加盖培养.数据记录与分析:将花粉在30℃的人工气候箱中培养6小时以后,置于光学显微镜下镜检,每处理重复3次,每个重复每次检测3个视野,共9个视野,观察,记录花粉萌发情况以及破碎情况.以花粉管长度超过花粉直径的1/2时为萌发.萌发率=(已萌发的花粉粒数/视野内的总花粉粒数)0%破碎率=(破碎的花粉粒数/视野内的总花粉粒数)0%将所记录的数据用进行方差分析,检验并用法做多重差异比较.2结果与分析2.1蔗糖浓度对花粉萌发的影响试验表明(表2):培养基中不同的蔗糖浓度与芝麻花粉的萌发率有着直接的关系,起初随着蔗糖浓度的升高,花粉的萌发率也在升高,并在蔗糖浓度为35%时萌发率达到最高,此时萌发率在29%左右;之后随着蔗糖浓度的继续加大,花粉的萌发率却开始下降,在蔗糖浓度为50%时,花粉萌发率已不足表超声波处理的正交实验设计序号超声波功率(3处理时间()间隔时间()处理次数.(3()()芝麻花粉的离体萌发及超声波处理对萌发的影响89710%,可见培养基中蔗糖浓度过高或过低都不利于芝麻花粉的离体萌发.2.2硼酸浓度对花粉萌发的影响试验表明(表3),硼酸的浓度对芝麻花粉的萌发率有较明显的影响,在蔗糖浓度为35%时,培养基中加