硼、钙与果胶交联及其互作对板栗花粉发育的影响

Boron deficiency is the key factor causing chestnut empty tent and less production. Spraying boron could make the yield increased significantly in practice, however,its mechanism is not clear yet. Pollen is the male reproduction system and boron is necessary for its development. This article is intended to choose chestnut pollen as test material to establish pollen cryopreservation technology, and on this basis to optimize the calcium ion and boron concentration in pollen culture medium and determine the calcium current during pollen germination and tube growth in the process by confocal and non-invasive micro-test technique. Effect of different concentration of boron on pollen germination and tube growth and calcium current would be determined. The pollen is treated by boron antagonists (PBA and MeBA) to observe the influence on pollen germination and tube growth, on ionic current as well as esterified and unesterified pectin. To sum up, the aim of this study is to clarify the effect of boron, calcium and pectin linked and interation on pollen development and to provide theoretical basis for pollen development and sexual development of chestnut.

硼的缺乏是造成板栗空蓬、产量减产的关键因子，施硼可使产量大大增加，但其机理并不清楚。花粉是有性生殖的雄性系统，其发育不可缺硼。本文拟以板栗花粉为试材，建立花粉低温保存技术，并在此基础上以花粉萌发率与花粉管生长速率为指标优化花粉培养基中的钙离子和硼浓度。利用激光共聚焦扫描显微镜观察花粉管内钙离子、酯化果胶、酸性果胶的分布；运用非损伤微测技术测定正常花粉萌发及花粉管生长过程中的钙离子流，以及检测不同浓度硼对花粉萌发及花粉管生长及钙离子流的影响，以硼拮抗剂苯硼酸( PBA) 和甲硼酸( MeBA）处理花粉观察其对花粉萌发、花粉管生长状况、钙离子分布、钙离子流以及酯化果胶和酸性果胶的影响,FTIR检测对照及各种处理花粉管的细胞壁成分。综合上述结果，以期阐明板栗花粉萌发及花粉管生长过程中硼、钙与果胶交联及互作的影响，为研究板栗花粉发育及生殖发育提供理论基础。

硼的缺乏是造成板栗空蓬、产量减产的关键因子，生产上喷硼可使产量大大增加，但其机理并不清楚。花粉是有性生殖的雄性系统，其发育不可缺硼。本文以板栗花粉为试材，建立花粉低温保存技术和液体培养技术，并在此基础上以花粉萌发率与花粉管生长速率为指标优化花粉培养基中的钙离子和硼浓度。利用荧光显微镜和激光共聚焦扫描显微镜观察花粉管纤维素、胼胝质、酯化果胶、酸性果胶的分布；以硼拮抗剂苯硼酸( PBA) 和甲硼酸( MeBA）处理花粉观察其对花粉萌发、花粉管生长状况以及纤维素、胼胝质、酯化果胶和酸性果胶的影响，傅里叶红外光谱（FTIR）检测对照及各种处理花粉管的细胞壁成分，结果发现缺硼导致酯化果胶减少，酸性果胶增加，胼胝质在花粉管顶端积累。拮抗剂处理导致酯化果胶减少，酸性果胶在膜上和壁上同时出现。高浓度硼胁迫导致花粉管上酯化果胶大大增加，花粉管顶端膨大，纤维素排列紊乱。最终导致花粉管生长的异常。透射电镜观察花粉管内细胞器和壁各成分的分布以及硼的影响。综合上述结果，发现硼影响花粉管壁果胶、纤维素、胼胝质等含量，并最终影响板栗花粉萌发及花粉管生长。以缺硼同样造成减产的苹果花粉为试材，利用荧光显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、选择性电极等技术观察以高浓度硼、缺硼、硼拮抗剂苯硼酸( PBA)处理对花粉萌发、花粉管生长状况、花粉管内钙流、游离钙离子浓度梯度、微丝骨架、囊泡运输以及花粉管壁纤维素、胼胝质、酯化果胶、酸性果胶分布的影响，结果发现硼影响花粉管顶端钙流，进而影响花粉管顶端游离钙的浓度梯度，影响微丝骨架排列、影响细胞壁成分最终调控花粉萌发及花粉管生长。钙离子拮抗剂及通道抑制剂处理对苹果花粉管的影响。选取EGTA，AlCl3，异博定和LaCl3等处理对花粉管萌发、花粉管生长、胞内Ca2+分布、花粉管囊泡运输、细胞骨架及细胞壁成分的影响。发现低浓度的拮抗剂对花粉萌发和花粉管生长影响很小，甚至有促进作用。用较高浓度的拮抗剂处理花粉后，花粉萌发和花粉管生长均受到明显抑制，甚至不萌发，花粉管发生弯曲，膨大等现象。花粉管内游离Ca2+分布，微丝骨架和囊泡运输的模式均受到影响，花粉管细胞壁的成分尤其是果胶也发生变化。钙通过微丝和囊泡运输、细胞壁成分影响花粉萌发和花粉管生长。