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Ampha Z32花粉活力分析儀的應用:花粉質量和數量對結實率的影響
日期:2020-10-12 19:20:47

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提高種子的產量和質量,是種子生產的終極目標,而花粉質量和數量是實現這一目標的重要保障。這就要求我們要在授粉過程中掌握:1.花粉的活性;2.花粉的授粉量;3.授粉時間;4.母本與父本的相容性。


本文通過對茄科作物進行的一系列觀察實驗,對授粉過程中涉及的幾個方面就行了探討。實驗結果同樣適用于其他作物,尤其是葫蘆科作物。


—— 了解授粉過程 ——


授粉的成功與否不僅取決于花粉質量和數量,還取決于授粉發(fā)生的時間、環(huán)境(溫度、水分、光照、營養(yǎng)等)以及花粉與柱頭的相互識別。



實驗一:確定優(yōu)選的授粉條件

1、選用同一勻質番茄花粉樣品、并統(tǒng)一實驗的花粉用量;

2、對比不同授粉條件下(一天中的不同時間、濕度、溫度、去雄后的時間點…)雌蕊的接受能力,并通過座果率量化對比結果;

3、通過統(tǒng)計模型(如多元回歸)確定影響座果率的因素;

4、進行多品系測試,并找到每一品系的優(yōu)選授粉條件。



◆ 如何把握授粉量?


花粉直感現象明顯,不同授粉量對番茄產量、外觀可能產生較大影響。授粉過少,座果率低;授粉過多,一方面造成花粉浪費,另一方面雖可能增加結果,但可能導致果密而小,果品等級降低,經濟效益差,甚至出現授粉太多,造成超負荷結實,營養(yǎng)消耗超過植株所能負擔的能力,影響來年花芽分化和產量,嚴重時引起植株死亡。也就是說只有授粉適量,才有可能獲得好的座果率。而柱頭上有活性的花粉數量或者說能夠萌發(fā)的花粉數量才是決定座果率的重要因素,本實驗利用Ampha Z32阻抗流式細胞儀(計數模式)對授粉柱頭上有活力的花粉數量進行統(tǒng)計。



實驗二:授粉過程的重復性

本實驗目的是為了確定優(yōu)選授粉量以及在授粉過程中授粉量的可重復性。該實驗奇妙的地方在于可以確定柱頭上的花粉量。

1、按實驗一確定的優(yōu)選授粉條件進行授粉,然后收集授粉后柱頭上的花粉(花粉萌發(fā)前);

2、用Ampha Z32阻抗流式細胞儀(計數模式)定量分析每個柱頭上的花粉數量;

3、比較每個柱頭上的花粉量,并計算標準偏差;

4、如果使用的是已稀釋過的花粉,則測定花粉稀釋劑(石松、淀粉等)的均勻性。



◆ 柱頭上的花粉量差異


本實驗統(tǒng)計了幾個新授粉的番茄柱頭上有活力的花粉數量,實驗結果如下圖所示,箱線圖中每個點對應一個柱頭上收集的花粉粒數。

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從圖中可以看出,授粉柱頭上的花粉數量差異顯著,這可能與授粉的操作者、柱頭表面積以及授粉方式有關。本次實驗中涉及的柱頭上有活力的花粉數量通常在幾千個左右,而番茄果實中獲得的種子數量在25-250粒之間,顯然,有活力的花粉數量遠遠高于胚珠數量,由此表明大部分花粉并不能使胚珠受精。可能的原因有:
● 花粉不能接近柱頭表面;
● 花粉不能萌發(fā);
● 花粉管不生長,找不到子房;
● 目標胚珠已受精;
● 受精過程失敗。

鑒于花粉量之間的巨大差異,為使本實驗的授粉過程的更具重復性,我們每次使用大致相同數量的花粉進行授粉。與此同時,統(tǒng)一授粉者、授粉方法,并保證花粉的均質性。

—— 確定授粉量 ——

究竟使用多少花粉才能獲得理想的座果率?其中的“多少”不僅指花粉數量,還與花粉活性有關。

活細胞量=活力×花粉量

當花粉活力較低時,結實率低,此時花粉就是產量的限制因素,適當增加授粉量,就可以提高結實率;但實際上,胚珠數量和柱頭表面積才是產量的限制因素,一旦胚珠數量和柱頭表面積達到飽和狀態(tài),增加授粉量就不再能提高結實率。因此,找到接近飽和或飽和狀態(tài)下的花粉量才可以實現產量的最大化。

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—— 授粉量與理想座果率 ——

在實際的種子生產中,理想的座果率除了與花粉量有關,還取決于栽培條件以及父本和母本間的相容性。

研究表明,不同雜交親本間的相容性不同,即花粉量使胚珠受精的可能性不同。對于低相容性的雜交來說,是無法達到理想中的高座果率的,盡管座果率會隨著花粉質量的增高而提高,但卻不能達到理想的座果率;對于中等相容性的雜交來說,使用高質量的花粉是可以達到理想座果率;而對于高相容性的雜交,使用中等質量的花粉就可以達到理想的座果率。了解每個雜交組合的相容性,可幫助我們調制優(yōu)化的授粉配方,獲得理想的座果率。

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—— 花粉質量與結實率的互相關模型 ——


實驗三:量化不同花粉質量下的結實率,并利用數據集擬合飽和度模型。

本實驗不僅包含花粉活性,還包含授粉柱頭上的平均花粉數量,進一步從數量維度上擴展了數據集。
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—— 定制授粉配方 ——
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Tip:葫蘆科植物授粉過程中,花粉數量的變化通常大大高于花粉活力的變化,因此,在進行此類種子生產工作時,更要綜合考量活花粉數量(活力和花粉數量的組合)與結實率的相關性,而不僅僅是單純花粉活力與結實率的相關性。


綜上所述,在優(yōu)選授粉條件下,按特定的授粉配方進行授粉,可以幫助我們對產量進行可靠預測。
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本文涉及實驗全部利用Ampha Z32阻抗流式細胞儀完成。

原文閱讀:https://amphasys.com/how-pollen-quality-affects-seed-set/

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