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興 大 園 藝 (Horticulture NCHU) 33 (1) : 41-52 2008-41- 百 香 果 自 交 不 親 和 性 與 花 粉 發 芽 之 研 究 卓 俊 銘 1) 許 圳 塗 2) 曾 夢 蛟 3) 關 鍵 字 : 百 香 果 自 交 不 親 和 性 柱 頭 花 柱 花 粉 發 芽 摘 要 : 百 香 果 具 自 交 不 親 和 性, 屬 孢 子 體 遺 傳 系 統. 其 認 定 作 用 發 生 位 置 為 花 粉 與 柱 頭 絨 毛 交 互 作 用 本 試 驗 在 於 探 討 百 香 果 柱 頭 和 花 柱 組 織 組 成 物 與 花 粉 發 芽 關 係 試 驗 結 果 顯 示, 參 試 的 三 個 品 系 (52,88,37) 之 百 香 果 在 開 花 當 天 自 花 授 粉 者, 花 粉 管 大 部 份 在 絨 毛 層 被 攔 阻 無 受 精 反 應 而 在 蕾 期 ( 開 花 前 一 天 及 前 二 天 ) 授 粉 者, 除 了 品 系 88 以 外, 品 系 52 有 少 數 花 粉 管 進 入 柱 頭, 品 系 97 在 三 個 花 蕾 發 育 期 授 粉, 皆 有 花 粉 管 進 入 柱 頭 到 達 花 柱 基 部 在 四 個 參 試 品 系 中 可 發 現, 添 加 柱 頭 萃 取 液 對 花 粉 發 芽 抑 制 效 果 比 添 加 花 柱 萃 取 液 有 較 強 的 趨 勢 開 花 當 天 柱 頭 萃 取 液 對 四 個 參 品 系 花 粉 發 芽 皆 有 抑 制 效 果 添 加 品 系 97 開 花 前 一 天 柱 頭 及 花 柱 與 當 天 花 柱 萃 取 液, 對 花 粉 管 具 有 顯 著 促 進 效 用, 而 添 加 開 花 前 二 天 柱 頭 萃 取 液, 則 有 顯 著 抑 制 作 用 添 加 開 花 前 一 天 柱 頭 與 花 柱 萃 取 液, 對 百 香 果 品 系 52 花 粉 發 芽 率 具 有 顯 著 促 進 發 芽 效 果 除 了 開 花 前 二 天 柱 頭 添 加 物 對 品 系 88 花 粉 發 芽 有 抑 制 外, 其 他 處 理 組 的 花 粉 發 芽 率 和 對 照 組 比 較 無 顯 著 差 異 品 系 37 各 種 處 理 對 花 粉 發 芽 無 顯 著 的 差 異 由 實 際 觀 察 情 形 與 對 照 組 作 比 較, 處 理 組 之 花 粉 管 長 度 均 較 對 照 組 短, 有 些 花 粉 管 呈 現 扭 曲, 胞 質 滲 出 前 言 百 香 果 (Passion fruits) 又 名 西 番 果 或 時 計 果, 為 西 番 蓮 科 (Passifloraceae), 西 番 蓮 屬 (Passiflor) 之 多 年 生 蔓 性 果 樹 其 中 約 50~60 種 可 供 食 用, 有 商 業 化 栽 培 者 僅 限 於 紫 百 香 1) 中 州 技 術 學 院 景 觀 設 計 系 助 理 教 授 2) 國 立 台 灣 大 學 園 藝 學 系 教 授 3) 國 立 中 興 大 學 園 藝 學 系 教 授, 通 訊 作 者

-42- 果 (Passiflora edulis Sims) 和 黃 百 香 果 (P. edulis f. flavicarpa Degener) 兩 種 及 其 雜 交 品 種 (Martin et al., 1970; 張 和 鄭, 1988) 台 灣 百 香 果 栽 培 至 今 遭 遇 到 毒 素 病 侵 襲 如 胡 瓜 嵌 紋 病 毒 (CMV) 及 木 質 化 病 毒 (PWV)( 張, 1988), 造 成 栽 培 面 積 大 量 萎 縮, 外 銷 產 業 停 頓, 另 外 高 產 量 的 黃 果 種 具 有 自 交 不 親 和 性 ( 許, 1985; 張, 1974) 在 自 然 情 況 下 須 有 授 粉 媒 介 助 其 授 粉 (Nishida, 1954) 或 行 人 工 授 粉 ( 張, 1974; 張, 1979) 否 則 造 成 產 量 不 穩 定 及 提 高 成 本 不 親 和 性 普 遍 發 生 於 西 番 蓮 屬, 成 為 雜 交 上 之 障 礙 (Payan and Martin, 1975) 百 香 果 柱 頭 呈 乾 性, 密 生 絨 毛 組 織 為 複 列 式 多 細 胞 (multi-seriate), 細 胞 間 隔 厚, 表 層 由 分 泌 物 所 沈 積 花 粉 與 絨 毛 間 之 認 定 作 用, 可 能 受 一 主 要 S 基 因 座 所 控 制, 由 其 形 態 特 性 及 作 用 型, 可 歸 為 孢 子 體 型 自 交 不 親 和 性 (Ho and Shii, 1986) 本 研 究 主 要 為 探 討 雌 蕊 組 織 對 花 粉 發 芽 之 影 響, 並 瞭 解 其 與 親 和 性 關 係 材 料 及 方 法 一 試 驗 材 料 : 本 試 驗 所 採 用 的 百 香 果 品 系, 如 表 1 所 示 皆 栽 植 於 台 大 農 場 園 藝 分 場 包 括 有 黃 果 種 P. edulis f. flavicarpa Degener ( 編 號 :Cy50,H5-34,YE53 及 YR47) 及 紫 果 種 P. edulis Sims ( 編 號 :P59) 和 各 種 雜 交 組 合 代 表 1. 本 試 驗 所 用 之 百 香 果 品 系 Table1. The test line of Passiflora used in experiment. lines 97 37 52 88 combinations Cy50 P59 H5-34 H5-34 H5-34 YE53 Cy50 YR47 二 試 驗 方 法 ( 一 ) 花 粉 活 力 測 定 1. 自 花 授 粉 體 內 (in vivo) 發 芽 螢 光 觀 察 參 試 材 料 No.97 52 88 及 37 分 別 開 花 當 天 前 一 天 及 前 二 天 三 個 時 期 採 集 花 苞, 插 在 裝 有 蒸 餾 水 的 小 玻 璃 瓶 中, 授 以 自 花 新 鮮 的 花 粉, 於 授 粉 後 1,2,4,6,12 及 24 小 時, 分 別 取 下 雌 蕊 固 定, 行 螢 光 鑑 定 2. 螢 光 檢 查 的 步 驟 (Kho and Bear, 1968) 為 : (1). 固 定 : 將 採 下 之 雌 蕊 浸 於 F.A.A. 固 定 液 [Formalin:Acetic acid:50% Alcohol = 1:1:

-43-18 (v/v) 中, 放 置 18 小 時, 再 以 50% 之 酒 精 洗 三 次, 每 次 10 分 鐘 (2). 軟 化 : 固 定 好 的 材 料, 以 3N NaOH 在 60 下, 軟 化 至 全 部 呈 橙 黃 色, 軟 化 後 以 蒸 餾 水 浸 泡 (3). 染 色 : 以 含 0.1% aniline blue 之 0.1N K3PO3 溶 液 進 行 染 色, 至 少 三 小 時 (4). 將 染 色 完 全 的 材 料 取 出, 放 在 載 玻 片 上, 滴 加 甘 油 蓋 上 蓋 玻 片 後 施 力 壓 平 (5). 觀 察 : 利 用 螢 光 顯 微 鏡 ( Nikon Optiphotepiscopic - fluorescence attachment EF-D) 觀 察 花 粉 發 芽 情 形, 並 照 像 之 ( 二 ) 雄 蕊 抽 出 物 體 外 (in virto) 發 芽 檢 定 本 試 驗 發 芽 培 養 基 無 機 鹽 成 分 主 要 採 用 Brewbaker 和 Kwack 培 養 基 (1963) ( 又 稱 為 B and K medium) 之 配 方 :H 3 BO 3 (100 ppm),mgso 4 H 2 O (200 ppm),ca(no 3 ) 2 4H 2 O (300 ppm),kno 3 (100 ppm) 並 加 以 修 改, 添 加 20% sucrose,0.1% agar, 及 10% polyethylene glycol (PEG) ph 6.0 ( 李, 1988) 以 此 半 固 體 培 養 基 為 花 粉 發 芽 對 照 組 的 培 養 基 處 理 組 的 培 養 基, 則 另 加 組 織 萃 取 液 於 開 花 當 天 (0) 前 一 天 (-1) 及 前 二 天 (-2) 等 三 個 時 期, 取 下 供 試 品 系 的 雌 蕊 分 別 切 下 柱 頭 及 花 柱 組 織, 以 液 態 氮 冷 凍, 研 磨 成 粉 狀, 加 入 三 倍 (w/v) 未 加 0.1% agar 之 對 照 培 養 液 以 10,000 rpm (4 ) 的 轉 速 離 心 10 分 鐘 之 後 取 上 層 澄 清 液, 將 此 澄 清 液 和 半 固 體 培 養 基 以 1:2 (v/v) 的 比 例 混 合, 滴 入 雙 凹 槽 載 玻 片 上 新 鮮 花 粉 取 自 成 熟 開 裂 之 花 藥 上, 收 集 後 以 探 針 挑 出, 置 於 已 備 置 之 培 養 基 上, 再 將 此 載 玻 片 放 入 裝 有 濕 衛 生 紙 的 塑 膠 盒 內 加 蓋, 放 在 30 無 光 的 培 養 室 中,24 小 時 之 後, 在 光 學 顯 微 鏡 下 觀 察, 計 算 花 粉 發 芽 率 所 有 處 理 重 覆 四 次, 發 芽 判 定 取 決 於 花 粉 管 長 度 超 過 花 粉 粒 直 徑 的 二 倍 為 標 準 結 果 一 花 粉 體 內 (in vivo) 發 芽 測 定 選 取 四 個 自 交 親 和 性 程 度 不 同 的 百 香 果 品 系, 於 不 同 開 花 時 期 進 行 自 花 授 粉, 且 以 螢 光 顯 微 鏡 觀 察 其 花 粉 管 生 長 的 情 形 其 結 果 顯 示 編 號 97 的 百 香 果 品 系, 在 開 花 前 二 天 的 花 蕾, 授 以 成 熟 花 粉, 在 1 2 4 及 6 小 時 後 大 部 分 花 粉 管 仍 停 留 在 絨 毛 層, 而 且 花 粉 附 著 在 柱 頭 的 數 目 不 多, 經 12 小 時 授 粉, 部 分 花 粉 管 在 柱 頭 引 導 組 織, 到 了 24 小 時 後, 花 粉 管 才 進 入 花 柱 的 8/10 ~ 9/10 處 ( 圖 1A 表 2) 在 開 花 前 一 天 的 花 朵, 授 以 成 熟 的 花 粉, 經 1 及 2 小 時 後 花 粉 管 進 入 柱 頭 引 導 組 織,4 小 時 後 花 粉 管 進 入 花 柱 1/4 處,6 及 12 小 時 後, 花 粉 管 分 別 進 入 1/3 及 1/2 花 柱 處 於 授 於 24 小 時 後, 花 粉 管 穿 越 花 柱 基 部 ( 圖 1B 表 2) 進 入 子 房 當 天 開 花 的 花 朵 作 自 花 授 粉 經 1,2, 4 及 6 小 時 後, 花 粉 有 發 芽 現 象 但 都 在 絨 毛 層, 並 未 深 入 柱 頭 組 織, 授 粉 後 12 小 時, 花 粉 管 已 進 入 花 柱 2/5 處, 授 粉 24 小 時 後, 花 粉 管 已 超 過 花 柱 基 部 ( 圖 1C 表 2), 進 入 子 房, 同 時 子 房 有 明 顯 的 膨 大

-44- 編 號 52 之 百 香 果 品 系 在 開 花 前 二 天, 以 成 熟 花 粉 授 粉 者, 經 1,2,4,6 及 12 小 時 後 可 見 花 粉 管 穿 越 絨 毛 進 入 柱 頭 引 導 組 織, 而 授 粉 24 小 時 後, 有 花 粉 管 穿 越 過 花 柱 基 部 ( 圖 1D 表 2) 抵 達 子 房 開 花 前 一 天 授 粉 的 花 朵, 授 粉 後 1 及 2 小 時, 花 粉 管 伸 長 穿 越 過 絨 毛 層 進 入 柱 頭 組 織, 而 授 粉 4,6,12 及 24 小 時 後, 花 粉 管 長 度 分 別 為 花 柱 的 1/10, 1/3,2/5 及 3/5, 並 未 抵 達 子 房 ( 圖 1E 表 2) 開 花 當 天 之 花 朵 自 花 授 粉 後 經 1,2,4, 6 及 12 小 時, 花 粉 管 大 部 分 都 停 留 在 絨 毛 組 織 即 使 24 小 時 後, 仍 未 見 花 粉 管 到 達 花 柱 內 ( 圖 1F 表 2) 品 系 88 的 百 香 果 於 開 花 前 二 天 授 粉 者, 在 1 小 時 後, 可 見 花 粉 管 進 入 柱 頭 漏 斗 狀 引 導 組 織, 授 粉 2 小 時 者 亦 然, 而 授 粉 4 小 時 者, 僅 有 少 數 花 粉 管 進 入 花 柱 1/10 處, 授 粉 6 及 12 小 時 者 亦 然, 但 是 亦 有 在 絨 毛 處 被 攔 阻 者 即 使 經 24 小 時 花 粉 管 亦 存 在 於 柱 頭 引 導 組 織, 但 為 數 不 多 ( 圖 1G 表 2) 在 開 花 前 一 天 授 粉, 經 1 及 2 小 時 花 粉 管 已 穿 越 絨 毛 進 入 柱 頭, 經 4,6 及 12 小 時 可 觀 察 到 花 粉 管 存 在 於 花 柱 中, 但 12 小 時 的 授 粉, 仍 然 有 花 粉 管 在 柱 頭 處 被 攔 阻,24 小 時 授 粉 後, 花 粉 管 進 入 花 柱 基 部 ( 圖 1H 表 2) 在 開 花 當 天 的 花 朵, 自 花 授 粉 經 1,2,4 及 6 小 時, 其 花 粉 管 仍 在 絨 毛 層, 並 未 穿 越 絨 毛 進 入 柱 頭 組 織, 經 12 小 時 可 發 現 花 粉 管 在 柱 頭 引 導 組 織, 但 大 部 分 仍 在 絨 毛 層,24 小 時 後 可 見 花 粉 管 抵 達 花 柱 末 端, 但 數 目 不 多 ( 圖 1I 表 2) 編 號 37 的 百 香 果 品 系 在 開 花 前 二 天 授 粉 者, 經 1,2 及 4 小 時 後, 花 粉 管 已 進 入 絨 毛 組 織 ; 而 經 6,12 及 24 小 時 後, 已 有 花 粉 管 抵 達 花 柱 基 部, 而 且 授 粉 時 間 愈 久, 達 花 柱 基 部 的 花 粉 管 愈 多 ( 圖 1J 表 2) 而 開 花 前 一 天 授 粉 者, 經 1,2,4 及 6 小 時 後, 其 花 粉 管 只 到 達 絨 毛 層 或 柱 頭 組 織 ; 授 粉 12 或 24 小 時 後, 有 大 量 花 粉 管 穿 過 花 柱 基 部 ( 圖 1K 表 2) 進 入 子 房 ; 最 後, 開 花 當 天 自 花 授 粉 者 即 使 經 24 小 時 者, 有 少 部 分 或 極 少 的 花 粉 管 抵 達 花 柱 末 端 ( 圖 1L 表 2) 二 柱 頭 及 花 柱 萃 取 液 對 花 粉 體 外 發 芽 之 影 響 添 加 柱 頭 或 花 柱 萃 取 物, 對 百 香 果 自 花 花 粉 發 芽 率 的 影 響 如 表 3 所 示 編 號 97 之 百 香 果 品 系 添 加 開 花 前 二 天 之 柱 頭 及 花 柱 萃 取 液, 與 對 照 組 比 較, 均 有 抑 制 花 粉 發 芽 的 趨 勢, 其 中 柱 頭 萃 取 液 對 花 粉 發 芽 的 抑 制 效 果 達 5% 顯 著 差 異 添 加 開 花 前 一 天 之 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液 與 對 照 組 比 較, 均 有 促 進 花 粉 發 芽 的 趨 勢, 且 花 柱 萃 取 液 者 達 5% 顯 著 差 異 而 添 加 開 花 當 天 之 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液, 對 花 粉 發 芽 則 無 顯 著 差 異 ( 表 3) 編 號 52 之 百 香 果 品 系 無 論 添 加 開 花 前 一 天 或 二 天 之 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液, 與 對 照 組 比 較, 均 有 促 進 花 粉 發 芽 之 效 果, 且 有 顯 著 差 異, 其 中 添 加 開 花 前 一 天 之 花 柱 萃 取 液, 可 提 高 58% 之 發 芽 率 然 而, 添 加 開 花 當 天 之 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液 對 花 粉 發 芽 則 顯 著 差 異 ( 表 3) 編 號 88 之 百 香 果 品 系, 除 了 添 加 開 花 前 二 天 之 柱 頭 萃 取 液, 抑 制 花 粉 發 芽 達 5% 顯 著 差 異 外, 其 他 各 處 理 組 和 對 照 組 無 顯 著 差 異 ( 表 三 ) 編 號 37 之 百 香 果 品 系, 以 添 加 開 花 前 二 天 之 柱 頭 萃 取 液 有 促 進 花 粉 發 芽 之 效 果, 且 與 添 加 開 花 前 一 天 之 柱 頭 萃 取 液 比 較 有 顯 著 差 異, 但 與 對 照 組 或 其 處 理 組 比 較 則 無 顯 著 差 異 ( 表 3) 顯 微 鏡 觀 察 花 粉 發 芽 之 結 果, 同 時 顯 示 出 添 加 品 系

-45- (Days before flowering) -2-1 0 97 A B C 52 (Lines) D E F 88 G H I 37 J K L 圖 1. 百 香 果 品 系 97 (A~C) 52 (D~F) 88(G~I) 及 37(J~I) 於 開 花 前 2 天 (A D G J) 1 天 (B E H K) 及 0 天 (C F I L) 自 花 授 粉 後 24 小 時, 花 粉 在 花 柱 組 織 生 長 的 情 形 Fig. 1. Growth of pollen tube in the style tissue of passion fruit line 97 (A~C), 52 (D~F), 88(G~I), and 37(J~I)) after self-pollination before 2 (A, D, G, J), 1 (B, E, H, K), and 0 (C, F, I, L) days of anthesis for 24hrs.

-46- 表 2. 百 香 果 自 花 授 粉 後 花 粉 發 芽 的 情 形 Table 2. Time course of pollen germination of passion fruit after self-pollination. x x : -2, -1, and 0 indicated as 2, 1, and 0 days before flowering, respectively.

-47-97,88,37 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液 到 培 養 基 之 任 何 處 理 組, 其 花 粉 管 大 多 伸 長 到 其 花 粉 粒 直 徑 之 2~3 倍 即 不 再 伸 長, 然 而 對 照 組 可 伸 長 至 花 粉 粒 直 徑 之 4~5 倍 編 號 52 百 香 果 品 系 無 論 對 照 組 或 處 理 組, 其 花 粉 管 伸 長 均 有 較 短 之 趨 勢 而 花 粉 管 生 長 受 抑 制 者, 通 常 呈 現 花 粉 管 扭 曲 破 裂 或 胞 質 滲 漏 等 現 象 表 3. 百 香 果 柱 頭 及 花 柱 萃 取 液 對 花 粉 體 外 發 芽 之 影 響 Table.3 Effects of extracts of stigma and style of passion fruit on the pollen germination in vitro. 品 系 萃 取 液 97 52 88 37 發 芽 率 (%) CK 28.6 bc y 40.9 ab 51.4 b 43.6 ab Stigma (-2) x 13.4 a 56.2 cd 32.2 a 46.3 b Stigma.(-1) 36.2 c 54.8 cd 47.4 b 39.5 a Stigma (0) 17.4 ab 35.9 a 49.8 b 40.8 ab Style (-2) 18.3 ab 60.3 d 48.3 b 44.1 ab Style (-1) 54.4 d 71.0 e 49.6 b 43.7 ab Style (0) 30.8 c 48.8 bc 44.4 b 43.8 ab x : -2, -1, and 0 indicated as 2, 1, and 0 days before flowering, respectively. y : Means followed by the same letter were not significantly different at p = 0.05 according to Duncan s multiple range test. 討 論 一 體 內 (in vivo) 花 粉 發 芽 測 定 : 成 熟 花 粉 含 有 大 量 的 葡 聚 糖 (callose), 當 花 粉 發 芽 時,callose 圍 繞 在 花 粉 管 壁, 而 將 花 粉 管 之 細 胞 質 封 住 (Heslop-Harrison, 1971) 當 花 粉 管 停 止 生 長, 利 用 Aniline Blue 染 劑 處 理,callose 會 和 Aniline 作 用, 在 350 ~ 400 nm 光 譜 下 會 產 生 螢 光, 因 此 可 做 為 花 粉 管 在 體 內 生 長 之 指 標 (Chou and Harbed, 1970;Kho and Bear, 1968;Tomer and Gottreich, 1975) 百 香 果 柱 頭 呈 乾 性 密 性 絨 毛 組 織 其 絨 毛 組 織 被 認 為 具 有 辨 識 和 排 拒 作 用, 屬 於 孢 子 體 型 自 交 不 親 和 性 (Ho and Shii, 1986; 許 和 何, 1985) 利 用 蕾 期 授 粉 克 服 十 字 花 科 等 作

-48- 物 之 自 交 不 親 和 性, 已 普 遍 應 用 在 田 間 生 產 自 交 系 之 F1 種 子 為 了 探 討 百 香 果 蕾 期 授 粉 與 自 交 不 親 和 性 之 關 連, 我 們 選 取 一 個 自 交 親 和 性 較 高 的 品 系 編 號 97 及 三 個 自 交 不 親 和 性 較 高 的 品 系 編 號 52,37,88 於 開 花 前 二 天 一 天 及 當 天 進 行 自 花 授 粉, 並 利 用 螢 光 染 色 技 術 分 別 於 授 粉 後 1,2,4,6,12 及 24 小 時 檢 查 花 粉 管 在 花 柱 內 伸 長 的 情 形 試 驗 結 果 顯 示, 在 百 香 果 品 系 編 號 52,88 及 37 中, 開 花 當 天 的 花 朵 授 粉 後 大 部 分 的 花 粉 皆 在 絨 毛 或 花 柱 部 位 被 攔 阻 ( 表 2) Gilmartin (1958) 指 出 百 香 果 受 精 發 生 率 低 於 20% ~ 30% 會 導 致 著 果 失 敗 或 果 實 肥 大 而 中 空 (puffiness) Ho and Shii (1986) 指 出 百 香 果 胚 珠 受 精 達 40% 左 右, 子 房 明 顯 膨 大, 才 算 具 親 和 性, 因 此 雖 然 品 系 88 及 37 在 授 粉 24 小 時 後, 有 極 少 數 的 花 粉 管 抵 花 柱 基 部, 因 此 仍 屬 不 親 和 性 此 三 品 系 在 開 花 前 二 天 及 前 一 天 之 蕾 期 授 粉, 經 24 小 時 後 可 見 花 粉 管 抵 達 花 柱 基 部 進 入 子 房 ( 圖 1 表 2) 此 種 結 果 和 蕓 苔 屬 蕾 期 授 粉 的 作 用 相 同 雖 然 品 系 52 在 開 花 前 一 天 的 授 粉, 經 24 小 時 在 花 柱 基 部 未 發 現 有 花 粉 管, 但 其 花 粉 管 在 花 柱 的 3/5 處 ( 圖 1E), 如 果 延 長 授 粉 時 間, 此 品 系 的 花 粉 管 也 許 可 以 到 達 子 房 完 成 受 精 ( 圖 1F) 品 系 88 的 百 香 果 在 開 花 前 二 天 行 蕾 期 授 粉, 經 24 小 時 後 花 粉 管 仍 停 留 在 柱 頭 引 導 組 織 ( 圖 1G), 而 且 數 量 不 多, 推 測 或 許 此 品 系 之 花 柱 組 織 在 此 階 段 尚 未 達 發 育 成 熟, 可 接 受 花 粉 管 組 織 穿 透 的 能 力 其 造 成 品 系 間 差 異 的 原 因, 有 待 進 一 步 研 究 品 系 97 的 螢 光 顯 微 檢 定 顯 示, 在 開 花 前 二 天 開 花 前 一 天 和 開 花 當 天 授 粉 後 24 小 時, 有 花 粉 管 穿 越 或 即 將 穿 越 花 柱 基 部 ( 圖 1A~C) 抵 達 子 房 許 和 何 (1985) 及 Knight 及 Winters (1962) 報 導 具 自 交 親 和 性 之 百 香 果, 當 花 粉 著 落 在 柱 頭 半 小 時 即 可 發 芽 長 出 花 粉 管,1 小 時 之 後 花 粉 管 則 穿 越 絨 毛 組 織,2 小 時 則 進 入 柱 頭 引 導 組 織,4 小 時 後 花 粉 管 抵 達 花 柱 基 部, 而 6 小 時 之 後 則 進 入 子 房, 經 8 小 時 後 約 有 20% 受 精, 經 18 小 時 則 有 80% 胚 珠 受 精 自 交 不 親 和 性 的 黃 果 種, 授 粉 半 小 時 後, 發 芽 率 甚 高, 但 花 粉 管 的 生 長 緩 慢, 頂 端 呈 膨 大 現 象, 經 24 小 時 仍 未 能 超 過 絨 毛 組 織 2/3 位 置 的 厚 度 (Ho and Shii, 1986) 本 試 驗 結 果 與 其 大 致 相 符 合 雖 然 在 授 粉 24 小 時 內, 各 個 時 段 的 結 果 不 盡 相 同, 而 且 都 延 後, 造 成 此 種 差 異, 除 了 品 系 不 同 外, 我 們 以 離 體 花 朵 在 室 內 做 授 粉, 微 氣 候 ( 濕 度, 二 氧 化 碳 濃 度 ) 及 花 朵 本 身 的 狀 態 都 可 能 影 響 花 粉 管 在 花 柱 生 長 的 速 度 由 於 本 試 驗 未 再 深 入 調 查 胚 珠 的 受 精 率, 亦 未 測 量 子 房 膨 大 指 數, 因 此 無 法 正 確 的 指 出 品 系 之 自 交 親 和 性 與 自 交 不 親 和 性 綜 合 試 驗 結 果 可 以 得 知 編 號 52,37 及 88 品 系 的 百 香 果 較 具 自 交 不 親 和 性, 且 在 開 花 前 二 天 及 前 一 天 授 粉 可 克 服 其 絨 毛 抑 制 作 用 品 系 97 則 較 自 交 親 和 性 二 雌 蕊 組 織 萃 取 物 對 百 香 果 花 粉 體 外 (in vitro) 發 芽 之 影 響 百 香 果 的 花 粉 類 似 三 核 型 花 粉 的 反 應, 壽 命 短, 難 於 體 外 發 芽, 屬 於 中 程 度 花 粉 發 芽 作 物 ( 發 芽 率 5 ~ 60%) 難 發 芽 者, 如 果 改 變 培 養 基 的 物 理 化 學 條 件, 或 提 供 部 份 有 機 物 質, 則 可 改 進 其 發 芽 率 (Chiang, 1974; Ferrari and Wallace, 1975;Subbaiah, 1984; 李, 1987; 李 等 人, 1989) 使 用 適 合 於 多 數 作 物 花 粉 之 培 養 基 (BandK 培 養, 1963), 並 在 其 中

-49- 添 加 適 量 的 PEG 及 sucrose, 藉 由 物 理 性 狀 的 改 變, 可 提 高 百 香 果 花 粉 活 體 外 發 芽 ( 李, 1987; 李 等 人 1989) 參 試 的 四 種 品 系 百 香 果, 在 對 照 組 培 養 基 (BandK 培 養 基, 加 入 20% Sucrose, 再 加 10%PEG), 其 花 粉 發 芽 率 為 30% ~ 50% ( 表 3), 和 未 加 PEG 之 結 果 比 較 (0 ~ 6%) ( 李, 1988), 顯 著 地 提 高 花 粉 發 芽 率 Thomas and Wallace (1957) 指 出 難 發 芽 的 花 粉 如 甘 藍, 可 藉 PEG 來 改 善 發 芽 情 形 ( 李, 1987; 李, 1988), 此 發 芽 率 的 改 善 可 能 與 PEG 可 調 節 培 養 基 的 滲 透 壓 有 關 為 了 探 討 是 否 有 抑 制 或 促 進 自 交 不 親 和 性 之 物 質 存 在 於 百 香 果 柱 頭 或 / 及 花 柱 而 影 響 其 自 交 不 親 和 性 的 表 現, 本 試 驗 以 萃 取 自 開 花 前 二 天 一 天 及 當 天 之 柱 頭 或 花 柱 之 萃 取 液 加 入 花 粉 發 芽 之 培 養 基 調 查 自 花 柱 頭 及 花 柱 對 成 熟 花 粉 在 體 外 發 芽 之 影 響 試 驗 結 果 顯 示, 添 加 開 花 前 二 天 或 前 一 天 之 柱 頭 或 花 柱 萃 取 液 到 培 養 基 與 不 添 加 萃 取 液 之 對 照 組 比 較, 對 不 親 和 品 系 52, 皆 顯 著 的 提 高 其 花 粉 發 芽 由 於 52 號 品 系 於 開 花 前 二 天 或 一 天, 經 授 粉 24 小 時 後, 可 見 花 粉 管 生 長 通 過 花 柱 或 抵 達 花 柱 末 端 ( 表 2), 因 此 我 們 推 測 開 花 前 二 天 或 一 天 抑 制 花 粉 管 生 長 之 物 尚 未 累 積, 或 / 且 有 促 進 花 粉 管 生 長 物 質 合 成, 因 而 促 進 其 花 粉 管 生 長 然 而 添 加 開 花 前 二 天 或 一 天 之 萃 取 液 對 百 香 果 其 他 三 個 品 系 之 體 外 發 芽 之 影 響 較 無 一 致 性 對 不 親 和 品 系 37 皆 無 影 響 ; 對 不 親 和 品 系 88 除 開 花 前 二 天 之 柱 頭 萃 取 液 有 降 低 之 效 果 外, 其 他 處 理 沒 有 影 響 ; 對 親 和 性 品 系 97, 添 加 開 花 前 一 天 之 柱 碩 或 開 花 前 二 天 之 花 柱 萃 取 液, 均 無 顯 著 差 異, 但 添 加 開 花 前 天 之 花 柱 及 開 花 前 二 天 之 柱 頭 萃 取 液, 分 別 各 降 低 及 提 高 發 芽 率 添 加 開 花 當 天 之 柱 頭 萃 取 液, 對 四 個 品 系 均 有 降 低 花 粉 發 芽 之 趨 勢, 但 未 達 5% 顯 著 差 異 添 加 開 花 當 天 之 花 柱 萃 取 液 對 花 粉 發 芽 也 沒 顯 著 的 影 響 李 氏 (1988) 曾 報 導 添 加 柱 頭 刮 取 組 織 到 培 養 基, 對 自 交 親 和 之 紫 百 香 果 品 系 及 不 親 和 品 種 P. alata 可 促 進 花 粉 發 芽, 對 不 親 和 品 種 P. caerulea 則 抑 制 其 發 芽, 然 而 同 一 品 系 單 株 之 結 果 也 不 一 致 總 之, 添 加 柱 頭 或 花 柱 組 織 萃 取 物 對 百 香 果 花 粉 發 芽 與 其 自 交 不 親 和 性 的 關 係, 目 前 尚 無 一 致 的 結 論 造 成 試 驗 結 果 分 歧 的 原 因, 可 能 是 (1) 在 萃 取 織 液 的 過 程, 促 進 或 抑 制 花 粉 發 芽 之 物 質 受 到 氧 化 崩 解 或 不 活 化 (2) 添 加 組 織 萃 取 液 到 培 養 基, 稀 釋 了 促 進 或 抑 制 花 粉 發 芽 物 質 的 濃 度, 而 影 響 其 作 用 之 效 果, 且 各 品 系 有 作 用 之 濃 度 可 能 也 不 同 (3) 促 進 或 抑 制 花 粉 發 芽 之 物 質 可 能 只 存 在 柱 頭 或 花 柱 某 些 特 化 的 細 胞 或 區 域 才 有 作 用 (4) 促 進 或 抑 制 花 粉 發 芽 之 物 質 可 能 伴 隨 著 花 粉 粘 著 在 柱 頭 引 發 的 一 連 串 物 理, 化 學 反 應 才 有 作 用, 而 活 體 外 發 芽 試 驗 不 及 以 模 擬 此 反 應 (5) 促 進 或 抑 制 花 粉 發 芽 之 物 質, 不 存 在 其 組 織 之 萃 取 液, 其 詳 細 原 因 有 待 進 一 步 研 究 另 經 由 顯 微 鏡 下, 實 際 觀 察 的 結 果 顯 示 處 理 組 之 花 粉 管 長 度 均 較 對 照 組 短, 有 些 呈 現 花 粉 管 扭 曲 破 裂 或 胞 質 滲 漏 的 現 象 添 加 柱 頭 或 花 柱 組 織 萃 取 液 到 培 養 基, 改 變 培 養 基 之 滲 透 壓, 或 者 是 萃 取 液 中 之 無 機 離 子 isozyme 等 物 質, 均 有 可 能 造 成 花 粉 管 生 長 受 阻 畸 形 的 現 象 總 之, 體 外 培 養 基 發 芽 法 簡 單 易 行, 且 頗 能 代 表 花 粉 在 生 體 內 的 活 力, 然 而

-50- 因 對 花 粉 發 芽 因 子 未 盡 了 解, 有 些 作 物 的 花 粉, 在 人 工 培 養 基 無 法 發 芽 或 發 芽 率 低, 難 發 芽 的 花 粉 可 能 不 易 由 此 法 獲 得 正 確 活 力 表 現 體 內 發 芽 測 定 法 雖 是 直 接 可 信 的 檢 定 法, 卻 無 法 提 供 隨 時 檢 定 之 需 要, 同 時 亦 受 不 親 和 性 問 題 的 干 擾 而 影 響 活 力 檢 定 之 研 判 考 慮 試 驗 之 正 確 性 與 操 作 簡 易 性 時, 可 以 以 體 內 花 粉 發 芽 測 定 法 及 體 外 花 粉 發 芽 測 定 法 做 為 平 日 花 粉 活 力 測 定 的 依 據, 因 此, 單 就 花 粉 體 外 發 芽 的 結 果, 並 不 能 代 表 花 粉 真 正 發 芽 的 情 形, 必 須 再 配 合 體 內 花 粉 發 芽 試 驗, 才 較 具 代 表 性 ( 李, 1987) 參 考 文 獻 李 金 龍 1987 園 藝 作 物 花 粉 活 力 測 定 與 貯 藏 之 研 究. 科 學 農 業 35:347-356 李 紅 曦 1988 百 香 果 及 相 關 種 花 粉 活 力 檢 定 與 貯 藏 壽 命 之 研 究 國 立 台 灣 大 學 園 藝 學 研 究 所 碩 士 論 文 李 紅 曦 許 圳 塗 李 金 龍 1989 聚 乙 二 醇 醇 對 百 香 果 花 粉 體 外 發 芽 之 影 響 中 國 園 藝 35:121-130 許 圳 塗 何 婉 芬 1985 百 香 果 柱 頭 形 態 及 親 和 特 性 中 國 園 藝 31:33-39 張 振 宙 1974 黃 百 香 果 ( 原 百 西 番 果 ) 在 台 灣 開 花 不 實 原 因 之 研 究 台 灣 農 業 10:37-79 張 振 宙 1979 百 香 果 豐 年 29(19):21-23 張 清 安 1988 本 省 百 香 果 栽 培 之 過 去 現 在 與 未 來 之 展 望 啟 農 56:23-29 張 育 森 鄭 正 勇 1988 百 香 果 開 花 習 性 之 研 究 中 國 園 藝 34:271-282 顏 昌 瑞 何 婉 芬 田 永 柔 1985 台 灣 百 香 果 育 種 之 展 望 中 國 園 藝 31:60-70 Brewbaker, J. L. and B. H. Kwack. 1963. The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth. Amer. J. Bot. 50:859-865. Chiang, M. S. 1974. Cabbage pollen germination and longevity. Euphytica 23:579-584. Chou, M. C. and D. J. Harberd. 1970. Note on visual distinction of fluorescent callose of pollen tubes and of sieve tube in stylar tissue of Brassica and its allies. Euphytica 19:379-381. Ferrari, T. E. and D. H. Wallace. 1975. Germination of Brassica pollen and expression of incompatibility in vitro. Euphytica 24:757-765. Gilmartin, A. J. 1958. Post-fertilization seed and ovary development in Passiflora edulis Sims. Trop. Agr. Trin. 35:41-58. Hinata, K. and T. Nishio. 1978. S-allele specificity of stigma proteins in Brassica oleracea and B. campestris. Heredity 41:93-100. Ho, W. A. F. and C. T. Shii. 1986. Incompatibility system in passion fruit (Passiflora edulis Sims). Acta Hort. 194:31-38. Kho, Y. O. and J. Bear. 1968. Observing pollen tubes by means of fluorescence. Euphytica

-51-17:298-302. Knight, Jr. R. J. and H. F. Winters. 1962. Pollination and fruit set of yellow passion fruit in Southern Florida. Proc. Fla. Sta. Hort. Soc. 75:412-418. Martin, F. W. and H. Y. Nakasone. 1970. The edible species of Passiflora. Eco. Bot. 24:333-343. Nasrallah, J. B., T. H. Kao, M. L. Golfberg, and M. E. Nasrallah. 1985a. A cdna clone encoding an S-locus-specific glycoprotein from Brassica oleracea. Nature 318:263-263-267. Nishida, T. 1954. Entomological problems of the passion fruit. Hawaii Farm Sci. 3(1):1.3.7. Payan, F. R. and F. W. Martin. 1975. Barriers to the hybridization of Passiflora species. Euphytica 24:709-716. Smith, P. M. 1976. Minor crops: passion fruit. In: Evolution of crop plants. Simmonds, N. W. (ed.) pp:319. Longman Inc., New York. Subbaiah, C. C. 1984. A polyethylene glycol based medium for in vitro germination of cashew pollen. Can. J. Bot. 62:2473-2475. Tomer, E. and M. Gottreich. 1975. Observations on the fertilization in avocado with fluorescent light. Euphytica 24:531-535.

-52- Studies on Self-incompatibility and Pollen Germination in Passion Fruit (Passiflora edulis Sims) Chung-Ming Cho 1) Chou-Tou Shii 2) Menq-Jiau Tseng 3) Key words: Passion fruit, Self-incompatibility, Stigma, Style, Pollen germination Summary The roles of stigma and style in the self-incompatibility of passion fruit were studied through in vivo and in vitro assay. Four selected passion fruit lines, No.52, 88, 37, and 97, were self-pollinated and observed under fluorescence microscope. The results indicated that strongly papillate arrest of probing tubes at the day of anthesis was founded in the lines 52, 88, and 37, but showed loose arrest or non-arrest of pollen tubes at the day one and two before flowering. The penetrating tubes could be detected in conducting tissue but varying in number and length. The line 97 appeared highly compatible at one day before anthesis, but partially compatible during blooming. Addition of extracts from stigmatic tissue of 4 lines at anthesis showed higher inhibition of pollen growth than those of from stylar tissue. Significantly decreased in the percentage of pollen germination was found in the pistil extracts of line 97 and 88 collected from two day before flowering. The other younger stages of extracts appeared non-significant effect on pollen germination. The addition of extracts either stigma or style was pronouncedly modified the germination behavior such as present of short, twist pollen tubes or leakage reflecting the complexity of extract components. 1) Assistant Professor, Department of Landscape Architecture, ChungChou Institute of Technology. 2) Professor, Department of Horticulture, National Taiwan University. 3) Professor, Department of Horticulture, National Chung Hsing University. Corresponding author.