大丽花花粉活性与储藏性的研究开题报告

1.1国内外大丽花的研究进展及研究意义

大丽花[Dahlia pinnata Cav(D .variabis Desf .)]为菊科(Compositae)大丽花属多年生球根花卉,全属约27种,属名Dahlia ^[1]。是世界名花之一，以花期长、花量多、花朵大著称，在我国栽培已有400多年的历史^［4］。茎杆粗壮,叶片肥大,花形与牡丹相似,花大而色彩艳丽,具有花姿优美、花型多样、花期长、品种繁多等特点,被誉为花卉中的宠儿^[2-3]。其环境适应性很强，许多品种适宜在北方栽培，以东北和华北地区栽培较盛^［5］。

大丽花性喜阳光、凉爽、温暖而通风良好的环境,夏季适于生长在干燥而凉爽的气候条件下,并且每年要求有一段时期的低温,以满足其休眠的需要^[6]。其生长最佳温度为15-25℃^{[ 7-8]} ,气温超过30℃时,植株生长停滞,处于休眠或半休眠状态,开花少,甚至不能开花。大丽花块根在0-5℃时开始休眠, 0℃以下时易受冻^{[ 9]} ,因此应在早霜来临之前收获块根, 避免块根在收获前受冻。控制温度和湿度是贮藏好块根的关键,贮藏环境保持3 -5℃为宜,砂土不可太干或太湿,以保持块根原有的含水量。贮藏和栽植大丽花时尽量创造与其习性相一致的环境条件, 其中不可人为控制的灾害性天气^[10] ,往往会对大丽花造成严重影响。

大丽花的花色丰富、花形美丽,各品种高矮差异大,其既可地栽,又能盆养, 是栽种十分广泛的观花植物^{[ 3 ,12]} ,在园林景观配置时常用于布置花坛、花境或盆栽、庭院栽植^[11]。在中国北方很多公园,特别爱将矮生的大花品种进行盆栽,再组合成花坛以供观赏^[3],亦可用高矮及花色不同的盆花在广场及庭院内摆设,既适宜盆栽,又适宜露地栽植、花坛点缀。

大丽花可选择花色艳丽,光泽好,花梗挺拔、修长、坚硬、花朵大小适中,花型优美的品种进行切花生产,其切花可做花束、花篮、花环、瓶插、壁花等装饰品, 具有重心稳定,线型明显的特点,可以收到理想的装饰效果^[11]。大丽花全草可入药, 性苦辛微,可治腮腺炎,有清热、解毒、消肿之功效;块根中含有丰富的菊糖, 1 kg 大丽花块根经水解后制得果糖浆中果糖含量为0.64 kg^[13] 。

1.2大丽花花粉储藏与生活力研究的意义

花粉生活力是指花粉具有存活、生长、萌发或发育的能力^[14]。花粉寿命表示花粉在自然状态下的生命期限,是影响花粉生活力的一个重要因素。花粉生活力受自身遗传特性和外界因素的影响。

在农业和林业的常规育种工作中，为了进行人工辅助授粉和杂交授粉，通常需要早期采集和储藏花粉。尤其是在杂交育种工作中，为解决亲本花期不一致和远距离杂交的问题，更需要保存生活的花粉^[15]。不同类群植物花粉在自然条件下的寿命，花粉的储藏条件，以及花粉生活力的测定有所区别，这些差异对于研究花粉/柱头的相互作用，作物改良与育种操作，基因库的保持，不亲和性与受精关系，生理调节对花粉萌发的影响和基因流等，均有非常重要的实践意义^[16]。

大丽花授精的成活率和花粉的萌发率是大丽花生产中的关键问题，而怎么样最高限度的保持花粉的有效活性或者说是研究大丽花花粉的最适储藏条件及通过一系列的实验选择耐储藏且花粉活力较高的大丽花品种成为生产和实验中的重中之重。

近年来关于观赏植物的花粉活性与其储藏性有人做过一些研究, 但对大丽花的花粉活力与储藏性研究尚未见报道。控制温度和湿度是贮藏好花粉的关键。检测一定温度或湿度下不同大丽花品种的耐储藏性及其花粉活性，或某种特定的大丽花品种的花粉最适储藏条件，目前还未有人做相关研究。

1.3花粉离体培养基目前的研究进展

对于花粉萌发, 传统通常采用含CA² 和硼及蔗糖的通用培养基(Berwbak crandKwack,1963), 该培养基对二核花粉粒萌发效果很好, 但对三核花粉萌发效果很差. 对菊花花粉试验结果是萌发率近于零^[17]. 菊花和大丽花同属三核花粉, 离体萌发是长期未能圆满解决的问题.

唐岱等^[18]用ME₃ 16%PEG₄₀₀₀ 12%蔗糖，菊花花粉萌发率可达45%-80%。除对PEG和蔗糖、CA² 、B 在此培养基中对菊花花粉萌发有研究外,鉴于盐分是否对菊花花粉萌发有促进作用或不可缺少缺乏相关研究, 代光明等^[17]对ME3培养基的盐分对菊花花粉萌发进行试验，结果表明:在培养基加人H₃BO₄、CACL₂2H₂O、KH₂PO₄、CUSO₄5H₂O维生素B₁ B₆、COCL₂6H₂O对菊花花粉萌发有明显促进效果，而NH₄NO₃、Na₂EDTA、FESO₄H₂O、MgSO₄7H₂O对菊花花粉萌发影响较大。其中ME3培养基的盐类和维生素附加16％PEG₄₀₀₀和12%的蔗糖的培养基下野菊花的花粉萌发率为83.0%，而含16%PEG₄₀₀₀ 12%蔗糖 CaC1₂.H₂0₈₈₀ H₃BO₄₅₀的基本培养基培养对野菊花进行萌发检测，其萌发率为27.0%

蔗糖是花粉萌发的营养物质和能量来源，不同植物种类甚至品种其花粉离体培养对蔗糖浓度要求不同^[19]。这可能是由于不同植物、品种的花粉细胞中内含物含量不同，要求适宜的细胞壁内外渗透压才能生长。胞内渗透压低于胞外易造成胞内水份外渗，高于胞外则造成细胞过分膨胀，都不利于花粉细胞生长。研究结果表明，蔗糖是影响马银花花粉萌发的主要因子^[20]，100-200 g/L 的蔗糖浓度都促进马银花花粉萌发。

1.4.花粉生活力的检测方法的相关研究进展

近年来常用的植物花粉活力的测定方法主要有离体萌发法、活体萌发法、无机酸法和染色法４类．其中染色法测定花粉活力具有快速简便的优点，但受花粉自身特性的影响较大，因此不同的染色法只适合某些植物花粉活力的测定．相关研究表明TTC染色法检测花粉活力是应用较多的，锦带花、山茶属、芍药、刺五加等的花粉活力测定都适用；无机酸法则能较准确快速测定臭椿的花粉活力；MTT染色法是简单快速测定杜鹃花花粉活力的最适染色法^{［21，22-28］}．本试验中选取了离体萌发法和常用的３种染色法对青蒿花粉活力予以检测，研究结果表明，碘－碘化钾染色法和ＴＴＣ染色法的染色效果不佳，不适宜试验所选取的青蒿花粉活力测定；联苯胺－甲萘酚染色法能使野生青蒿花粉粒产生染色反应，能高效快速地统计花粉活力，离体萌发法的固体培养基为花粉萌发提供了更好的养分条件，能更准确地反应花粉活力；所以常规条件下单一测定青蒿花粉活力时选取离体萌发法更准确，在特定条件下，尤其是需要进行快速的人工授粉时，选取联苯胺－甲萘酚染色法测定青蒿花粉的活力，更利于提高授粉成功率。

1.4.1 染色法

花粉染色常用方法有: 氯化三苯基四氮哩染色法(TC 法), 由于花粉发芽过程中的脱氢酶能引起氧化还原反应, 有生活力的花粉因还原作用变成红色, 无生活力的花粉不染色 ^[29] ; 联苯胺法荧光染色法, 由于过氧化酶活性不同, 有生活力的花粉染成蓝褐色, 无生活力的花粉不染色^[30]; 荧光染色法, 由于花粉细胞质膜的完整性不同, 经过荧光素双乙酸反应, 活细胞发出绿色荧光, 死细胞无荧光, 可统计花粉细胞存活率(F cR 值) ^[31] ; 此外其它常用染色剂还有碘一碘化钾、中性红、甲基兰^[32]等。染色法测定花粉生活力迅速简便, 但由于染色剂也能使未成熟、败育和衰老的花粉着色, 而这些花粉粒并不一定具有受精能力, 致使花粉的生活力测定值往往偏高。1.4.2离体萌发法

近年来菊花研究工作者探究出菊花脑、南京野菊、毛华菊和栽培小菊rm43-2 , rm46-1 , rm48-2 花粉在离体萌发最适的培养基ME3 200 gL-1PEG 4000 上, 花粉

萌发率分别为57.7 %, 52.5 %, 44.8 %和30.9 %, 22.3 %, 20.9 %, 且花粉管生长良好, 便于观察统计(图1-a)。菊属植物花粉在离体萌发培养基上, 培养约15 min后开始萌发, 从开始萌发到培养2h的时间内, 萌发率呈直线上升趋势,之后基本就恒定不变。离体萌发法操作简便、快速且结果直观,只需要一般的显微镜即可进行花粉萌发观察。因此, 离体萌发法可以有效测定菊科植物花粉生活力，故可用离体萌发法作为大丽花花粉活力的检测方法^[33]。

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研究的目标、内容和拟解决的关键问题

2.1研究目标

1.寻找鉴定出大丽花花粉离体萌发的最适培养基。

2.比较不同大丽花品种的花粉生活力。

3.探究大丽花品种海莉简的最适储藏条件及花粉萌发的最适外界条件。（主要是以温度为变量）

2.1研究内容

1.2015年11月份开始阅读相关文献，分析实验的可行性并进行前期的准备工作。

2.2016年3月上旬通过阅读文献，做出具体的实验实施方案。

3.2016年三月中旬准备实验所需的大丽花材料，本实验以盆栽大丽花为主。

4.2016年三月下旬进行花粉采收并自然干燥，将海莉简花粉分为甲乙丙丁等量四份分别干燥2h、4h、6h、0h,后分别置于4℃、-20℃、-80℃、0℃的温度条件下储藏5d。同时进行最适培养基的筛选。

5.2016年四月上旬将干燥后的海莉简花粉甲乙丙丁取出植与最适培养基中

进行立体萌发培养。

6.2016年4月到5月在不同时段进行花粉萌发率的检测。

2.1拟解决的关键问题

1.花粉生活力较强的实验材料选取。

2.花粉采收和干燥要求的环境条件控制。

3.大丽花品种海莉简的最适培养基选择。

4.未经干燥和干燥后的大丽花花粉的理化性状和生理活性的变化。

5.大丽花花粉储藏的不同温度及进行镜检的时间间隔的确定。

6.互粉萌发数的精确统计及数据分析。

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

3.1技术路线

3.2研究方法

1.利用离体萌发法在相同情况下以未经干燥的海莉简花粉为材料进项花粉离体萌发最适培养基的筛选。

2.采收后的花粉干燥在室温下分别干燥4h。

3.利用离体萌发法在相同条件下对于室温下干燥两小时的海莉简热那亚十字架蓝色愿望博览会画廊斗牛舞阳光女孩新鲜花粉进行离体萌发实验，并依据结果比较其花粉活力的优劣。

4.采用对照处理的方法以不经干燥的自然花粉为空白对照，将等量的海莉简花粉分别置于4℃，-20℃，-80℃下的最适培养基中做萌发培养。

5.采用显微镜镜检的方法进行技术，并计算不同时段的花粉萌发率。

6.采用柱形图和折线图的方法进行数据同居和结果分析。

3.3可行性分析

目前国内外对观赏植物花粉萌发的相关课题已有较多的研究进展，也有相关结果报道。目前花粉的储藏和花粉生活力相关探究的方案也比较成熟，相对来说做出结果的成功率较高。并且花粉储藏的技术手段目前根据不同的实验材料也有多重可选，花粉生活力的检测方法也由染色法转变为更为精确的离体萌发法。故而综合分析，本实验完全可行。

4.特色或创新之处

本实验以探究大丽花花粉生活力与其储藏性之间的关系为目的，其一是通过同一最适培养基在相同条件下对不同大丽花品种的花粉活力进行检测。其二是将大丽花品种海莉简的新鲜花粉通过不同时长的室温干燥，再置于不同温度下进行储藏处理，后置于最适培养基下进行离体萌发培养，以镜检的方法进行萌发数和萌发率的统计。

实验围绕目前已有的观赏植物花粉储藏及离体萌发技术在大丽花材料上的应用，在实际情况下进行实体实验，并首次采用配载大丽花作为实验材料，大大节审了实验周期，提升了实验效率。最终，通过一系列的实验和数据分析得出大丽花储藏性与花粉生活力关系的相对精确的结论，为生产和实验中提升大丽花花粉萌发率做出贡献。

5.1研究计划

1.2015年11月份开始阅读相关文献，分析实验的可行性并进行前期的准备工作。

2.2016年3月上旬通过阅读文献，做出具体的实验实施方案。

3.2016年三月中旬准备实验所需的大丽花材料，本实验以盆栽大丽花为主。

4.2016年三月下旬进行花粉采收并自然干燥，将海莉简花粉分为甲乙等量两份甲于室温下干燥4h,乙不作干燥，后分别置于4℃、-20℃、-80℃的温度条件下储藏5d。同时进行最适培养基的筛选。

5.2016年四月上旬将干燥后的海莉简花粉甲乙丙丁取出植与最适培养基中

进行立体萌发培养。

6.2016年4月到5月在不同时段进行花粉萌发率的检测。