Ampha Z32花粉活力分析仪的应用:花粉质量和数量对结实率的影响
日期:2020-10-12 19:20:47

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最大限度的提高种子的产量和质量,是种子生产的最终目标,而花粉质量和数量是实现这一目标的重要保障。这就要求我们要在授粉过程中掌握:1.花粉的活性;2.花粉的授粉量;3.授粉时间;4.母本与父本的相容性。


本文通过对茄科作物进行的一系列观察实验,对授粉过程中涉及的几个方面就行了探讨。实验结果同样适用于其他作物,尤其是葫芦科作物。


—— 了解授粉过程 ——


授粉的成功与否不仅取决于花粉质量和数量,还取决于授粉发生的时间、环境(温度、水分、光照、营养等)以及花粉与柱头的相互识别。



实验一:确定最佳的授粉条件

1、选用同一匀质番茄花粉样品、并统一实验的花粉用量;

2、对比不同授粉条件下(一天中的不同时间、湿度、温度、去雄后的时间点…)雌蕊的接受能力,并通过座果率量化对比结果;

3、通过统计模型(如多元回归)确定影响座果率的因素;

4、进行多品系测试,并找到每一品系的最佳授粉条件。



◆ 如何把握授粉量?


花粉直感现象明显,不同授粉量对番茄产量、外观可能产生较大影响。授粉过少,座果率低;授粉过多,一方面造成花粉浪费,另一方面虽可能增加结果,但可能导致果密而小,果品等级降低,经济效益差,甚至出现授粉太多,造成超负荷结实,营养消耗超过植株所能负担的能力,影响来年花芽分化和产量,严重时引起植株死亡。也就是说只有授粉适量,才有可能获得好的座果率。而最终柱头上有活性的花粉数量或者说能够萌发的花粉数量才是决定座果率的最重要因素,本实验利用Ampha Z32阻抗流式细胞仪(计数模式)对授粉柱头上有活力的花粉数量进行统计。



实验二:授粉过程的重复性

本实验目的是为了确定最佳授粉量以及在授粉过程中授粉量的可重复性。该实验最奇妙的地方在于可以确定柱头上的花粉量。

1、按实验一确定的最佳授粉条件进行授粉,然后收集授粉后柱头上的花粉(花粉萌发前);

2、用Ampha Z32阻抗流式细胞仪(计数模式)定量分析每个柱头上的花粉数量;

3、比较每个柱头上的花粉量,并计算标准偏差;

4、如果使用的是已稀释过的花粉,则测定花粉稀释剂(石松、淀粉等)的均匀性。



◆ 柱头上的花粉量差异


本实验统计了几个新授粉的番茄柱头上有活力的花粉数量,实验结果如下图所示,箱线图中每个点对应一个柱头上收集的花粉粒数。

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从图中可以看出,授粉柱头上的花粉数量差异显著,这可能与授粉的操作者、柱头表面积以及授粉方式有关。本次实验中涉及的柱头上有活力的花粉数量通常在几千个左右,而最终番茄果实中获得的种子数量在25-250粒之间,显然,有活力的花粉数量远远高于胚珠数量,由此表明大部分花粉并不能使胚珠受精。可能的原因有:
● 花粉不能接近柱头表面;
● 花粉不能萌发;
● 花粉管不生长,找不到子房;
● 目标胚珠已受精;
● 受精过程失败。

鉴于花粉量之间的巨大差异,为使本实验的授粉过程的更具重复性,我们每次使用大致相同数量的花粉进行授粉。与此同时,统一授粉者、授粉方法,并保证花粉的均质性。

—— 确定授粉量 ——

究竟使用多少花粉才能获得理想的座果率?其中的“多少”不仅指花粉数量,还与花粉活性有关。

活细胞量=活力×花粉量

当花粉活力较低时,结实率低,此时花粉就是产量的限制因素,适当增加授粉量,就可以提高结实率;但实际上,胚珠数量和柱头表面积才是产量的限制因素,一旦胚珠数量和柱头表面积达到饱和状态,增加授粉量就不再能提高结实率。因此,找到接近饱和或饱和状态下的花粉量才可以实现产量的最大化。

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—— 授粉量与最佳座果率 ——

在实际的种子生产中,理想的座果率除了与花粉量有关,还取决于栽培条件以及父本和母本间的相容性。

研究表明,不同杂交亲本间的相容性不同,即花粉量使胚珠受精的可能性不同。对于低相容性的杂交来说,是无法达到理想中的高座果率的,尽管座果率会随着花粉质量的增高而提高,但却不能达到最佳的座果率;对于中等相容性的杂交来说,使用高质量的花粉是可以达最佳的最佳座果率;而对于高相容性的杂交,使用中等质量的花粉就可以达到最佳的座果率。了解每个杂交组合的相容性,可帮助我们调制最佳的授粉配方,获得理想的座果率。

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—— 花粉质量与结实率的互相关模型 ——


实验三:量化不同花粉质量下的结实率,并利用数据集拟合饱和度模型。

本实验不仅包含花粉活性,还包含授粉柱头上的平均花粉数量,进一步从数量维度上扩展了数据集。
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—— 定制授粉配方 ——
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Tip:葫芦科植物授粉过程中,花粉数量的变化通常大大高于花粉活力的变化,因此,在进行此类种子生产工作时,更要综合考量活花粉数量(活力和花粉数量的组合)与结实率的相关性,而不仅仅是单纯花粉活力与结实率的相关性。


综上所述,在最佳授粉条件下,按特定的授粉配方进行授粉,可以帮助我们对产量进行可靠预测。
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本文涉及实验全部利用Ampha Z32阻抗流式细胞仪完成。

原文阅读:https://amphasys.com/how-pollen-quality-affects-seed-set/

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