培养温度对番茄花粉活力的影响开题报告

1 与项目有关的研究进展及研究意义

1.1不同温度对番茄花粉活力影响研究概况

番茄(Solanum lycopersicum Mill.)为茄科(Solanaceae)番茄属(Lycopersicon)植物，是全球范围内广泛栽培的一种重要的蔬菜作物（王海廷等，1988）。番茄采用有性繁殖，在有性繁殖中花粉作为遗传物质的载体，其活力的有无及大小决定遗传物质传递的成败，且与坐果率、种子发育及果实生长有密切的关系（郏艳红等，2010）。花粉在有性繁殖中发挥着重要作用，因此在进行番茄授粉受精、胚胎发育、遗传育种和花粉学研究之前，都要检测花粉的活力（赵凌侠等，2000）。花粉萌发和花粉管伸长测定是简易而有效的检测方法。

在夏季高温季节种植番茄，或在晚春、早秋利用保护设施栽培番茄，均会出现异常高温，极易对番茄生长发育造成胁迫(王冬梅等，2003)。持续的高温环境往往导致番茄花粉活力的下降和番茄生长发育的异常，进而影响番茄的产量和质量，因此番茄耐热新品种的选育受到越来越多育种者的关注。Adul-Baki等（1991，1992）研究发现，在高温下，花粉萌发率高的品种其坐果率也高，这就说明高温下的花粉萌发率在一定程度上体现番茄的耐高温胁迫能力（Abdul-Baki AA and Stommel JR，1995）

有关番茄、辣椒花粉活力研究国内外均有报道（肖春英和张育鹏，1981；罗素兰等，2009；Zamir D and Tanksley SD，1982.），前人研究多侧重于影响番茄花粉萌发率的因子上，而对温度与品种对番茄花粉活力交互作用的研究并不多见。本试验采用植物显微技术研究不同温度处理下8个美国引进品种番茄花粉活力差异及其对高温和低温的耐受情况，筛选出耐高、低温的番茄品种，为番茄耐高、低温育种以及在高温或低温条件下番茄栽培的品种选择提供依据。

1.2不同温度对番茄花粉活力影响研究进展

由国外学者Abdul-Baki, A.A.和 Stommel, J.R的研究表明，将不同品种的番茄分别在适宜温度27℃/23℃(d/n)、高温35℃/23℃(d/n)下培养生长至开花。测得不同温度下的番茄植株的花粉活力和花粉管萌发速率有着明显的区别（Abdul-Baki A A, Stomme J R, 1995）。

花粉活力的检测通常分为萌发测定和不萌发测定。萌发测定是利用培养基使花粉萌发并测定花粉管的生长，根据此现象判断花粉的活力。非萌发测定是指不需要通过花粉的萌发即可判断花粉活力的高低，其测定方法一般分为：对花粉呼吸作用或其沥出液的化学电导率的测定、根据胞质的有无以及酶活情况进行的染色测定、根据脯氨酸含量差异进行的测定、形成有效种子能力为基准进行的测定（王钦丽等，2002；Gelderen EV et al.，1994）。花粉萌发和花粉管伸长测定是简易而有效的检测方法。

花粉活力受自身遗传和环境因素的影响（日本农山渔村文化协会，1985；刘会超和贾文庆，2007），除与花器官发育情况及光照、湿度密切相关外，还受温度条件影，

响，这在辣椒、黄瓜、苦瓜、西瓜等蔬菜的研究中已得到证实.

1.3 本项目研究意义

近年来, 由于夏季高温和亚高温对番茄生产的影响越来越严重。在北方日光温室和塑料大棚越夏栽培条件下, 由于塑料薄膜覆盖, 棚内经常出现40℃ 以上高温, 温度过高, 引起的番茄生长发育不良, 坐果受影响, 甚至引起植株死亡, 因此番茄夏季生产成为难题, 夏季成为番茄供应淡季。南方地区从春末到秋初，持续保持较高温度，严重限制了番茄的设施和露地栽培。在生产中，除采用耐高温栽培技术外，选用耐高温品种是更有效的途径。因此，筛选耐高温番茄品种资源，探讨番茄耐高温机理，无论是对于培育耐高温品种，还是对于采取耐高温调控措施，具有重要的理论意义和应用价值。

2 现状分析

花粉活力受自身遗传和环境因素的影响（日本农山渔村文化协会，1985；刘会超和贾文庆，2007），除与花器官发育情况及光照、湿度密切相关外，还受温度条件影响，这在辣椒、黄瓜、苦瓜、西瓜等蔬菜的研究中已得到证实（缪珉等，2000；严峥，2004；彭单义和胡开林，1998；郭尚和王秀英，2006）。在夏季高温季节种植番茄，或在晚春、早秋利用保护设施栽培番茄，均会出现异常高温，极易对番茄生长发育造成胁迫(王冬梅等，2003)。持续的高温环境往往导致番茄花粉活力的下降和番茄生长发育的异常，进而影响番茄的产量和质量，因此番茄耐热新品种的选育受到越来越多育种者的关注。Adul-Baki等（1991，1992）研究发现，在高温下，花粉萌发率高的品种其坐果率也高，这就说明高温下的花粉萌发率在一定程度上体现番茄的耐高温胁迫能力（Abdul-Baki AA and Stommel JR，1995）。低温冷害是当前番茄生产的另一主要障碍。番茄为喜温植物，低于15℃就容易导致冷害发生，会造成落花、落果及坐果率下降。已有资料表明，低温对番茄坐果率的影响主要发生在两个阶段，分别是花粉形成阶段和授粉受精阶段（王富等，1999）。

有关番茄、辣椒花粉活力研究国内外均有报道（肖春英和张育鹏，1981；罗素兰等，2009；Zamir D and Tanksley SD，1982.），前人研究多侧重于影响番茄花粉萌发率的因子上，而对温度与品种对番茄花粉活力交互作用的研究并不多见。本试验采用植物显微技术，首先明确花粉萌发的适宜培养基，在此基础上研究不同温度处理下8个美国引进品种番茄花粉活力差异及其对高温和低温的耐受情况，筛选出耐高、低温的番茄品种，为番茄耐高、低温育种以及在高温或低温条件下番茄栽培的品种选择提供依据。

美国德克萨斯州蔬菜研究发展中心也收集和筛选出了不少有价值的耐热育种材

料, 育成的saladette系列，在日、夜温35℃条件下坐果率可达到50% , 是早

期育成的耐热品种之一。美国的路易斯安娜州立大学从 Fresh market 和Saladette 的杂交后代中经10代分离、稳定, 选育出的 LHT24 能在日温30-32℃ 、夜温23-25 ℃ 条件下正常坐果。佛罗里达大学在番茄抗热育种方面做了大量的工作, 育成了不少耐热的品种和育种材料。该大学2001年育成的Equinox一代杂交种在连续30-33℃ 的高温下, 比普通品种表现出较强的坐果能力。刘进生等对从国外引进的156个番茄品种进行了耐热性筛选, 他们主要用高温下的坐果率为筛选指标, 从中选出了4个耐热品种, 同时还发现这个耐热品种对病毒病的抗性较强, 因此在番茄耐热性研究中被广泛用做耐热的对照材料（毛胜利 等，2001）。

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2 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

2.1研究方法

各品系番茄种子经浸种、催芽后播种于72孔穴盘中， 育苗基质为泥炭、蛭石、珍珠岩按2∶1∶1比例(体积比)配制的复合基质。待幼苗第4片真叶完全展开时，选取生长状态一致的番茄幼苗定植塑料大棚内，定期浇水施肥。采集以上各番茄品种即将开放的花蕾（大蕾期），取下花药，用透明纸包好后埋入硅胶中阴干。当花粉完全散出后，进行实验,测定品种和温度双因素处理对番茄品种花粉活力的影响。

设置品种为因素A，温度为因素B。共8个品种，分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8，其对应的品种编号分别为：NT-163、NT-168、NT-181、NT-182、NT-183、NT-186、NT-203、NT-206；共5个温度水平，记作B1、B2、B3、B4、B5，对应的温度分别为11℃、18℃、25℃、32℃、39℃。A与B的不同水平组合AiBj(i=1，2，，8；j=1，2，，5)共有40个，每个水平组合为一个处理组合。选用培养基M4（120g/L蔗糖 120mg/L硼酸 4mg/L GA3 0.5mg/L硫胺素 1%琼脂）对花粉进行离体培养，统计每个处理的花粉萌发率和花粉管长度。每个处理重复3次，每次测定20 根花粉管的长度

花粉萌发率（%）=视野中已萌发的花粉粒数/同一视野中花粉粒总数100%.

2.2.技术路线本研究的技术路线见附件

2.3.实验方案

2.3.1.材料

本研究在南京农业大学园艺学院园艺作物生理实验室进行，以8种美国引进的番茄品种为材料。

2.3.2 方法

1、番茄种子分别在11℃、18℃、25℃、32℃、39℃条件下处理作为实验组，以25℃/18℃(d/n)适宜温度下处理作为对照组。定期观察，观察种子萌发率，并记录。

2、将萌发的种子按照原分组继续培养，观察植株生长情况。

3、继续分组培养，开花后，测定花粉活力。首先采用纤维素酶法测定花粉数量。

具体做法：分别取完整花药10枚放入1ml离心管中，25℃下烘干使之完全散出，加入1%纤维素酶1ml处理24小时，充分震荡，取5μl溶液滴于载玻片上，显微镜下观察统计，重复三次，计算公式如下：

M=（m200）/10

式中：M为每枚花药花粉量（粒/花药）；m表示载玻片上总花粉粒数。

再测花粉量数，具体做法：琼脂培养基萌发法，具体参考王友保等人的方法，配置不同的蔗糖和硼酸溶液做正交设计，蔗糖设置3个质量浓度梯度，分别是50g/l、100g/l、150g/l，硼酸设置3个质量浓度梯度，分别为0.05g/l、0.1g/l、0.15g/l，加入1%的琼脂配置成不同的培养基，用玻璃棒第一滴培养基与载玻片。冷却后培养基表面要厚薄均衡，接近圆形，用干净毛刷蘸取少许花粉均匀撒于培养基表面，置于25℃恒温培养，4h后于显微镜下观察花粉萌发状况，以花粉管长度超过花粉粒直径作为发芽标准，统计花粉萌发率，计算公式为

R=（x/y)100%

式中：R表示花粉萌发率，x表示一发芽花粉数，y表示花粉粒总数。

2.4可行性分析

实验材料已具备，项目所需的不同品种的实验材料从美国引种的不同品系的番茄在本校实验基地种植，可以保证实验顺利开展。

实验设备仪器已具备：园艺教学实验中心的栽培生理实验室和生物技术实验室及导师所在实验室具备完成实验所需的设备和仪器，包括组冰箱、水浴锅、电导仪等可以满足实验的需求。