番(fan)茄(qie)(qie)原產(chan)于南美西部高(gao)(gao)原，屬喜聞溫(wen)(wen)蔬菜，對溫(wen)(wen)度比較敏感(gan)。研究表明，番(fan)茄(qie)(qie)的(de)整(zheng)個生(sheng)長(chang)(chang)發育過程(cheng)中，生(sheng)殖生(sheng)長(chang)(chang)時期(qi)對溫(wen)(wen)度敏感(gan)，這主要(yao)是因為(wei)花(hua)粉(fen)發育時期(qi)尤其是減(jian)數分裂(lie)和配子形(xing)成時期(qi)是植物(wu)生(sheng)殖過程(cheng)中高(gao)(gao)敏感(gan)階段(duan)，高(gao)(gao)溫(wen)(wen)容易(yi)造成花(hua)粉(fen)敗育，從而導致授(shou)粉(fen)受精不(bu)良、座果率下降、畸形(xing)果率升高(gao)(gao)等(deng)問(wen)(wen)題。應對全球變暖(nuan)這一嚴峻的(de)環(huan)境問(wen)(wen)題，授(shou)粉(fen)前對花(hua)粉(fen)活性進行檢(jian)測和篩選，則成為(wei)番(fan)茄(qie)(qie)產(chan)量和品質的(de)重要(yao)保障。
本實驗利用Ampha Z32花粉(fen)活力分析儀（IFC法）測試了(le)采自多個(ge)國(guo)家的(de)(de)1000份番(fan)茄(qie)花(hua)粉(fen)的(de)(de)活(huo)性(xing)。圖1為(wei)1000份花(hua)粉(fen)活(huo)性(xing)的(de)(de)百分比堆積柱狀(zhuang)圖，其中(zhong)綠色(se)為(wei)活(huo)性(xing)花(hua)粉(fen)占比，紅(hong)色(se)為(wei)死亡花(hua)粉(fen)的(de)(de)占比，紅(hong)圈(quan)內為(wei)Ampha Z32花粉活力(li)分析儀測量得到細(xi)胞散點云圖。如圖所示，圖中左側(ce)樣(yang)本(ben)的(de)花(hua)(hua)粉活(huo)性(xing)幾(ji)乎達(da)到了100%，右側(ce)樣(yang)本(ben)的(de)花(hua)(hua)粉活(huo)性(xing)幾(ji)乎為0%，細(xi)胞散點云圖中清晰(xi)區分出活(huo)性(xing)細(xi)胞類群和失活(huo)細(xi)胞類群。對(dui)于(yu)第900-1000個樣(yang)本(ben)的(de)花(hua)(hua)粉活(huo)性(xing)小于(yu)10%，不適用于(yu)育種(zhong)或種(zhong)子生產，將直接被(bei)淘汰。
圖(tu)1花粉活性百分比堆(dui)積柱狀圖(tu)
此外(wai)，本實驗還(huan)利用體(ti)外(wai)萌(meng)發(fa)(fa)法驗證(zheng)了該方法的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)，分別(bie)采用標準(zhun)發(fa)(fa)芽瓊脂培(pei)(pei)養基和(he)改良的(de)(de)(de)(de)液體(ti)發(fa)(fa)芽緩(huan)沖液進行培(pei)(pei)養。如圖2所示(shi)，對于IFC法測量的(de)(de)(de)(de)活力大(da)于80%的(de)(de)(de)(de)花(hua)粉(fen)(fen)，使用標準(zhun)瓊脂培(pei)(pei)養基進行培(pei)(pei)養，花(hua)粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)萌(meng)發(fa)(fa)率小(xiao)于20%，二者(zhe)差(cha)異顯著；而使用改良后的(de)(de)(de)(de)萌(meng)發(fa)(fa)緩(huan)沖液，花(hua)粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)萌(meng)發(fa)(fa)率明顯增(zeng)高(gao)且與IFC法測量結果一(yi)致。由此可(ke)見(jian)，番茄花(hua)粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)萌(meng)發(fa)(fa)受培(pei)(pei)養基類型(xing)的(de)(de)(de)(de)影響差(cha)異較大(da)，選擇合適(shi)的(de)(de)(de)(de)培(pei)(pei)養基是準(zhun)確判斷花(hua)粉(fen)(fen)萌(meng)發(fa)(fa)率的(de)(de)(de)(de)前提，在(zai)合適(shi)的(de)(de)(de)(de)培(pei)(pei)養條件下，IFC法與體(ti)外(wai)萌(meng)發(fa)(fa)法一(yi)致性(xing)極高(gao)，是一(yi)種(zhong)可(ke)靠、便捷的(de)(de)(de)(de)測試(shi)方法。
圖2. IFC法與(yu)體(ti)外萌發法的相關性分(fen)析
標(biao)準發芽瓊(qiong)脂培(pei)養基(■)和改良的液體(ti)發芽緩沖液(●)。藍(lan)色和綠色虛線分別代表相(xiang)應的相(xiang)關性方程和相(xiang)關系數，Y誤(wu)差線表示萌發法(fa)的標(biao)準偏差，X誤(wu)差線表示IFC法(fa)的標(biao)準偏差。
對(dui)比1000份(fen)番茄花(hua)粉的(de)活(huo)性(xing)散(san)點(dian)(dian)圖(tu)（橫坐標(biao)為相(xiang)對(dui)活(huo)性(xing)，縱(zong)坐標(biao)為相(xiang)對(dui)大小），我們(men)發現大部(bu)分(fen)(fen)花(hua)粉的(de)活(huo)性(xing)散(san)點(dian)(dian)圖(tu)，失(shi)活(huo)細(xi)胞(bao)(bao)相(xiang)較于(yu)活(huo)性(xing)細(xi)胞(bao)(bao)可劃分(fen)(fen)為兩個部(bu)分(fen)(fen)，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)細(xi)胞(bao)(bao)的(de)位置(zhi)與活(huo)性(xing)細(xi)胞(bao)(bao)一(yi)致(zhi)，而另(ling)一(yi)部(bu)分(fen)(fen)則(ze)明顯低于(yu)活(huo)性(xing)細(xi)胞(bao)(bao)，結合顯微鏡鏡檢(jian)，我們(men)發現這部(bu)分(fen)(fen)位置(zhi)靠下的(de)細(xi)胞(bao)(bao)體積較小且(qie)形狀不規則(ze)。由(you)此，我們(men)將花(hua)粉細(xi)胞(bao)(bao)三(san)個類群：成熟(shu)的(de)活(huo)花(hua)粉，成熟(shu)的(de)死花(hua)粉以及異常花(hua)粉，如圖(tu)3所示。
圖3. 花粉的活性散點圖中的花粉類別
為(wei)進一步了解異(yi)(yi)常(chang)花粉(fen)(fen)(fen)對(dui)花粉(fen)(fen)(fen)活性(xing)的(de)影響，本實驗研究了1000個(ge)樣本中，異(yi)(yi)常(chang)花粉(fen)(fen)(fen)在失活花粉(fen)(fen)(fen)中的(de)占比以(yi)及異(yi)(yi)常(chang)花粉(fen)(fen)(fen)在整個(ge)花粉(fen)(fen)(fen)樣本中的(de)占比。
圖4.異常花(hua)粉在死亡花(hua)粉中的占比排序圖
圖4為異常(chang)(chang)花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)在(zai)失活花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)中的占(zhan)比(bi)排(pai)序圖，紅色為成熟的死花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)，藍色為異常(chang)(chang)花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)。如圖可見，這1000個樣本(ben)(ben)基本(ben)(ben)都含(han)有(you)異常(chang)(chang)花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)，其中有(you)10%的樣本(ben)(ben)，異常(chang)(chang)花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)在(zai)失活花(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)中的占(zhan)比(bi)達到了40%以(yi)上。
圖5. 異常花粉在整個樣(yang)本(ben)中(zhong)的占比
圖5為異常(chang)花(hua)粉(fen)(fen)在(zai)整個樣(yang)(yang)本中的(de)(de)占(zhan)比，從圖中我們(men)可(ke)以(yi)看出，對于大多數樣(yang)(yang)本來說，異常(chang)花(hua)粉(fen)(fen)的(de)(de)占(zhan)比約(yue)為5%，而個別樣(yang)(yang)本的(de)(de)異常(chang)花(hua)粉(fen)(fen)卻(que)超過(guo)了(le)50%，甚(shen)至達到(dao)了(le)87.3%。顯然，異常(chang)花(hua)粉(fen)(fen)是(shi)導(dao)致這部分樣(yang)(yang)本花(hua)粉(fen)(fen)活力降低(di)的(de)(de)主要因(yin)素。這些異常(chang)花(hua)粉(fen)(fen)主要為花(hua)粉(fen)(fen)發育(yu)的(de)(de)過(guo)程產(chan)生空花(hua)粉(fen)(fen)、不育(yu)花(hua)粉(fen)(fen)、退化(hua)花(hua)粉(fen)(fen)、損傷花(hua)粉(fen)(fen)或畸形花(hua)粉(fen)(fen)，它(ta)們(men)體(ti)積較小，形狀皺縮不規則，與花(hua)粉(fen)(fen)發育(yu)過(guo)程中受(shou)到(dao)的(de)(de)脅迫，尤其是(shi)熱脅迫密切(qie)相關，可(ke)作為判(pan)斷(duan)番(fan)茄在(zai)生長(chang)中是(shi)否受(shou)到(dao)脅迫的(de)(de)指標。
最后，本(ben)實驗通過對比1000份番茄花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)活性(xing)散(san)點(dian)圖(tu)，按(an)散(san)點(dian)圖(tu)類型進行了分類，如(ru)圖(tu)6，總體(ti)可(ke)(ke)分為(wei)四(si)類：1）花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)活性(xing)較高(gao)，且(qie)幾(ji)乎沒有(you)異常(chang)(chang)(chang)(chang)花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)；2）花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)活性(xing)適中(zhong)，基本(ben)沒有(you)異常(chang)(chang)(chang)(chang)花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)；3）花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)活性(xing)非(fei)常(chang)(chang)(chang)(chang)低，基本(ben)沒有(you)異常(chang)(chang)(chang)(chang)花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)；4）花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)活性(xing)中(zhong)等(deng)，但含(han)有(you)大(da)量的(de)(de)(de)異常(chang)(chang)(chang)(chang)花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)。根(gen)據以(yi)上結果，我們可(ke)(ke)以(yi)在今(jin)后的(de)(de)(de)番茄生(sheng)產過程中(zhong)，盡可(ke)(ke)能的(de)(de)(de)篩(shai)選活性(xing)高(gao)且(qie)無(wu)異常(chang)(chang)(chang)(chang)細胞的(de)(de)(de)優質花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)進行授粉(fen)(fen)(fen)(fen)；以(yi)異常(chang)(chang)(chang)(chang)花(hua)(hua)粉(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)占比作為(wei)番茄生(sheng)長是(shi)否受到(dao)脅迫的(de)(de)(de)重要指示，幫助及時調整(zheng)生(sheng)產環境；此(ci)外，還可(ke)(ke)以(yi)幫助我們進行耐(nai)熱抗旱品系篩(shai)選。
圖6. 不(bu)同質量的(de)番茄(qie)花粉(fen)散(san)點圖
本實驗(yan)表明Ampha Z32花粉活(huo)力分(fen)析儀（IFC法）無需染色等預處理，能夠快速、高通量、準確測量花粉活性，并且可以通過對比篩選出優質花粉，是一種可靠的測試方法，可為番茄產量和品質的重要保障。
本(ben)次實驗由瑞士Amphasys公(gong)司應用科學家(jia)和荷蘭(lan)瑞克(ke)斯旺種苗(miao)集(ji)團公(gong)司（Rijk Zwaan）的育種團隊共同完成(cheng)。