浅探小麦花粉采集方法及活力维持时间
日期:2020-11-12 18:51:32

小麦杂交育种是在不同品系间传递基因的唯一的“自然”方式。开花和产生花粉,是产生新基因组合不可或缺的基本过程,也是决定作物最终产量的重要部分。由于花粉活力对环境变化及其敏感,干旱和高温等环境条件以及农药的使用都有可能会影响花粉的产量及散粉时的活性。此外,不同基因型对胁迫环境的响应也有所不同,通过花粉活性的检测,可以帮助我们及时洞察花粉活力的变化,有效改善育种的结果。因此,关注农业生产过程中尤其是授粉时刻花粉的育性,对育种者来说非常重要。

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小麦是严格的雌雄同花、自花授粉作物,在自然条件下,只有1%~3%的花朵可以进行异花传粉。小麦授粉通常发生在颖片打开之前,因此被称为闭花受精。一般而言,风力有助于花粉扩散,父母本可借助自然风力进行授粉;但对于高产制种生产来说远远不够,必须借助人工进行辅助授粉。通过人工辅助授粉,可提高花粉传播数量、传播距离,并可部分控制花粉的传播方向,提高花粉利用效率,增加母本授粉机会,从而提高母本结实率,提高制种产量。此外,父母行比是影响制种产量的关键因素之一。其确定的原则为:在保证母本充分授粉的前提下,尽力减少父本行数。行比过大,则父本花粉不能满足母本所需花粉量要求;行比过小,则母本生产群体过小,均不利于提高制种产量。小麦散粉量是品系的遗传性状,选择花粉产量大、花粉活性高的品系作为父本是制种产量的重要保证。研究表明,小麦花粉脱落后其活力会迅速下降,因此授粉过程中,要充分考虑这一因素,采集花粉后尽快进行授粉。

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本文对一系列品种的冬小麦花粉进行了田间试验,并利用Ampha Z32花粉活力分析仪(阻抗流式细胞仪)对比分析了不同采集方法下小麦花粉活力的差异,以期找到小麦花粉的采集的最佳方法,并为小麦花粉活力原位测量提供实践中的指导作用

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—— 小麦花粉采集方法 ——


采集具有代表性的小麦花粉样品进行活力测量是非常关键的。花粉采集过早,可能会导致花粉产量较低、花粉不成熟;采集过晚,花粉可能已失活,这都可能造成花粉活力测量结果失真。正确的花粉收获时间点应该是花药呈亮黄色,并且有一些已经露出颖壳。


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花粉采集的正确时间点,带花药的小麦穗


在本文的小麦花粉活力量化的田间试验中,我们采用了四种小麦花粉的采集方法,并对这四种方法的采集速度和稳定性进行了评估。我们将四种方法分别命名为:花药采摘法,剪穗离心管收集法、剪穗纸漏斗收集法、剥穗离心管收集法。


方法一:花药摘取法

花药摘取法是小麦穗部去雄育种区普遍采用的方法,只需小心打开颖片和外稃用镊子挑出花药即可,如下图所示。为确保花粉活力测量的结果具有代表性,本试验摘取了 6-12朵花药(根据花粉浓度的高低,适当减少或增加花药数量),并将采摘后的花药盛放到1.5ml离心管中孵育5min以促进花药爆开,混匀花粉后立即制备花粉悬浮液进行即时测量。

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方法二:剪穗纸漏斗收集法

该方法用剪刀在靠近谷粒末端的位置水平剪切小麦小穗,剪切处理会促进花药在5min内露出并开始释放花粉。

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用一张普通的纸制作一个漏斗然后用胶带缠紧漏斗口并连接到一个150μm过滤器上,过滤器下端连接一个1.5ml离心管上。将新切好的穗状花序(最多5个)倒放在漏斗中5min,直到花药露出,花粉释放,此过程中用手指轻弹过滤器可加速花粉的释放。待离心管中收集足够量花粉后,立即制备花粉悬浮液进行测试。

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通常,3-5个处于成熟阶段的麦穗,就可以提供可用于活力测量的足量花粉。


方法三:剪穗离心管收集法

该方法将切割后的穗状花序倒放在50ml离心管中进行花粉收集,麦穗在离心管中孵育5min直至花粉释放,期间用手指轻弹离心管以促进花粉的释放。待离心管中收集足够量花粉后,立即制备花粉悬浮液进行测试。

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方法四:剥穗离心管收集法

该采集方法即用手将小穗从麦穗上剥下,然后将剥下的小穗转移到离心管中孵育5min,直至花粉释放。该方法在剥离小穗过程中会导致颖壳和外稃撕裂,进而加速花药的释放。

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四种采集方法的试验结果表明,相较于剪穗离心管收集法和剥穗离心管收集法,花药采摘法和剪穗纸漏斗收集法采集的花粉活性明显更高,这可能是由于小穗在离心管孵育的5min内会形成水汽,而小麦花粉遇水汽后会立即失活(细胞破裂);花药采摘法和剪穗纸漏斗收集法相比较,花药采摘法更易受采摘偏差影响,相对误差较大,剪穗纸漏斗收集法采集的是花药自然露出后散落的花粉,消除了采摘造成的人为误差,因此剪穗纸漏斗收集法是花粉采集的最佳方法。

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综合评估花粉采集速度和活力测量结果的稳定性,建议酌情采用花药采摘法和剪穗纸漏斗收集法。


花粉采集方法

工作强度

准确性/精度

推荐

花药采摘法

中等

剪穗纸漏斗收集法

很高

剪穗离心管收集法

×

剥穗离心管收集法

×


—— 小麦花粉的寿命 ——


已有大量文献报道,不同基因型的小麦在不同环境条件下,花粉活性的维持时间为30min-3H,与向日葵、番茄等物种相比,花粉活性维持的时间相对较短。这将直接影响田间试验中小麦花粉活性的测量,特别是涉及需分批测量的情况。


本试验测试了室温(≈22℃)下和冰箱中保存(4℃)的小麦花粉活力随时间的变化。即利用剪穗纸漏斗收集法采集了10个麦穗的花粉,将采集后的花粉混匀并等分为两份,盖紧离心管盖子并分别保存于室温下和冰箱中,设置8个时间梯度进行小麦花粉活性的测量。


小麦花粉的初始活力为80% - 90%,室温下小麦花粉活力在60min内下降了约35% - 40%,尽管冰箱保存可在一定程度上适当延长小麦花粉的寿命,但花粉活力发生显著下降却是不可避免的。因此,我们强烈建议采集小麦花粉后立即进行活力测量。

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如果无法在采集花粉后的30min内立即测量花粉活力,则建议保存整个麦穗。本实验采摘整个麦穗并将根部浸泡在水中,于实验室室温下保存,并每隔一段时间通过剪穗纸漏斗收集法采集新鲜小麦花粉进行活力测量。实验结果表明,24h内小麦花粉活力没有出现明显下降,由此可见,这是保存花粉活力的一种有效手段。

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希望以上试验结果可以给您的小麦花粉活力测量工作带来参考作用,找到适合您试验的最佳采集方法。

 

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Ampha Z32花粉活力分析仪—实现田间原位轻松测量!



—— 文章来源 ——
https://amphasys.com/measuring-wheat-pollen-viability/



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