西南樺花枝嫁接人工制種技術(shù)

郭俊杰，趙志剛，曾 杰

（中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520）

西南樺花枝嫁接人工制種技術(shù)

郭俊杰，趙志剛，曾 杰*

（中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520）

摘要：西南樺樹體通直高大，人工控制授粉困難。為了加快其雜交育種進(jìn)程，通過多年的物候期觀測(cè)、花器官發(fā)生研究、花枝嫁接以及人工授粉試驗(yàn)，開發(fā)出一套行之有效、便于大規(guī)模開展人工控制授粉的技術(shù)：（1）以1～3年生健壯西南樺幼苗或幼樹為砧木，其主干直徑或枝條直徑要求在0.5 cm以上；（2）于9月中下旬從優(yōu)樹上采集具飽滿、粗大雌花芽的花枝，采用枝接法將花芽嫁接到砧木上；（3）花序長出后，及時(shí)修剪枝葉，使其光照充足，待花序苞片張開，柱頭露白時(shí)即套袋進(jìn)行控制授粉；（4）1周后解袋，待果序變成金黃色或黃褐色即可采種。試驗(yàn)表明：西南樺的花芽識(shí)別率可達(dá)73.4%，嫁接20 d后花枝成活率可達(dá)80%以上，控制授粉獲得種子的平均發(fā)芽率達(dá)33.2%，嫁接花枝的開花和果實(shí)成熟時(shí)間較野外植株分別延后約1個(gè)月和半個(gè)月。

關(guān)鍵詞：西南樺；花枝嫁接；控制授粉

西南樺（Betula alnoides）屬高大落葉喬木，是我國熱帶、南亞熱帶地區(qū)的一個(gè)鄉(xiāng)土闊葉樹種。其生長迅速，材質(zhì)優(yōu)良，較耐干旱貧瘠，是該地區(qū)珍貴木材生產(chǎn)和生態(tài)公益林建設(shè)的主要樹種之一[1]。隨著人工林面積的不斷增長，西南樺良種壯苗需求迅速擴(kuò)大，為西南樺良種選育工作提出了新的要求。雜交育種是創(chuàng)造優(yōu)良品種的一個(gè)重要手段，通過人工控制授粉，使優(yōu)良性狀通過基因重組得以集成，從而獲得目標(biāo)性狀遺傳增益高的雜交子代。西南樺結(jié)實(shí)優(yōu)樹樹體通直高大，樹高往往在20 m以上，使得人工控制授粉操作難以實(shí)施，增加了雜交育種工作的難度。2003年一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我們?cè)谶M(jìn)行西南樺優(yōu)樹營養(yǎng)枝嫁接時(shí)，誤采了部分花枝作為接穗，發(fā)現(xiàn)接穗長出花序，遂產(chǎn)生了通過花枝嫁接進(jìn)行人工控制授粉的想法。經(jīng)過多年的西南樺物候觀測(cè)、花器官發(fā)生研究、花枝嫁接以及人工控制授粉試驗(yàn)，終于獲得具發(fā)芽力的雜交種子。本文旨在介紹西南樺花枝嫁接以及人工控制授粉的技術(shù)流程和成效，為西南樺雜交育種提供技術(shù)支撐。

1 雌花芽識(shí)別與嫁接時(shí)間選擇

正確識(shí)別雌雄花芽及葉芽是提高雌花芽嫁接比例的關(guān)鍵。經(jīng)多年的物候觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，西南樺雌雄花序開始發(fā)育的時(shí)間差異大，雄花序于7月中上旬開始從雄花芽中伸出，9月中下旬其長度可達(dá)5 cm，而此時(shí)雌花序剛剛開始發(fā)育，并未伸出雌花芽，使得雌花芽飽滿膨大、短而粗，這與Lin等用解剖學(xué)手段研究西南樺花發(fā)育的結(jié)果相符[2]，依據(jù)這一特征能清晰地區(qū)分雌花芽與雄花芽。西南樺有旱季落葉的特性，其落葉主要集中在8－9月。在落葉期內(nèi)，西南樺植株的葉芽發(fā)育緩慢或暫時(shí)停止發(fā)育，相比于雌花芽，此時(shí)葉芽瘦小細(xì)長，能清楚辨認(rèn)（圖1）。經(jīng)驗(yàn)豐富者花芽正確識(shí)別率可達(dá)73.4%。筆者于2009年9月中下旬從廣西靖西縣西南樺天然群體內(nèi)16個(gè)生殖植株上采集葉芽和雌花芽，共測(cè)定了345個(gè)葉芽和295個(gè)雌花芽的長度和寬度，雌花芽的長寬比均值為2.33 ±0.16，葉芽的長寬比均值為2.45±0.15，兩者差異顯著（P < 0.05），而且此時(shí)由于雌花序開始生長，營養(yǎng)需求相對(duì)較小，有利于接穗的成活；至10月時(shí)雌花序逐漸伸出花芽，其嫁接成活率大幅度降低，因此西南樺雌花枝的嫁接應(yīng)選在9月中下旬進(jìn)行。

圖1 花枝和花芽Figure 1 Flowering branch and flower bud

據(jù)程偉等的研究，西南樺花芽主要分布于樹冠中上部的一級(jí)枝上，并且頂芽發(fā)育成雌花芽的比例低于側(cè)芽，第二到第八側(cè)芽發(fā)育成雌花芽的概率差異不顯著（P＞0.05）[3]。因此，采集花枝時(shí)宜選擇西南樺生殖植株樹冠中上層表面的帶飽滿粗壯芽的小枝。剪取小枝后應(yīng)立即將其插入水中，防止導(dǎo)管內(nèi)水柱斷裂影響接穗吸水和嫁接成活率。

2 花枝嫁接

2.1 砧木和接穗準(zhǔn)備

砧木的選擇以1～3年生、主干直徑或枝條直徑在0.5 cm以上的幼苗或幼樹為最好。西南樺的花枝嫁接不同于普通的枝接[4]，由于花序發(fā)育需要大量的營養(yǎng)，因此對(duì)砧木的要求有所不同。在6、7月對(duì)選定的砧木去頂芽，以促進(jìn)側(cè)枝生長。嫁接時(shí)去頂稍，留側(cè)枝，以保證砧木根系營養(yǎng)供應(yīng)，有利于接穗成活以及花序正常發(fā)育。

選取與砧木粗細(xì)相當(dāng)?shù)奈髂蠘寤ㄖ?，從接芽枝背面上?.5 cm處向下用嫁接刀斜削枝條，長度3 cm，深度達(dá)到木質(zhì)部內(nèi)略帶木質(zhì)部；然后從芽正面下方2.5 cm枝條處呈45°斜角用嫁接刀削至第一刀刀口底部，再從芽正面下0.5 cm處斜削枝條，長度2 cm，深度達(dá)到韌皮部；選取1～2個(gè)芽，在上端芽上方0.5 cm將枝切斷，取下5～10 cm短枝做接穗。

西南樺花枝嫁接采取枝接法，宜選擇陰天進(jìn)行嫁接，若晴天嫁接，應(yīng)避開高溫時(shí)段。其嫁接高度視砧木和枝條直徑而定，對(duì)于側(cè)枝生長旺盛的植株，也可選擇合適的多根枝條進(jìn)行立體嫁接（圖2），但宜保證嫁接高度在1.5 m以下，以便嫁接以及今后授粉操作方便。在砧木的光滑處向下用嫁接刀略斜削，長度為3 cm，削口深度達(dá)到木質(zhì)部，內(nèi)帶木質(zhì)部，將砧木切片木質(zhì)部部分切除，留皮層，將接穗嵌入砧木嵌槽，使接穗與砧木的形成層對(duì)齊，若砧木較粗，則將其一側(cè)的形成層對(duì)齊，并將所留皮層敷于芽下方切口處，這樣就形成多個(gè)愈合面，有利于接口愈合，然后用塑料條將接口綁扎緊。

2.2 嫁接

圖2 高枝立體嫁接Figure 1 Top grafting on multiple branches of 2-year seedlings

2.3嫁接后的管理

嫁接后立即搭棚遮陰，保持土壤濕潤，并及時(shí)除萌，但需保留適量枝葉，有利于接穗成活。待花序長出后拆除蔭棚，適時(shí)澆水、施肥。

筆者在嫁接20 d后，調(diào)查嫁接成活率，花枝嫁接成活率可達(dá)80%。但由于個(gè)體差異較大，同一時(shí)間嫁接的花序生長情況差別較大。

3 人工控制授粉

3.1 授粉

對(duì)嫁接成活的花枝，需經(jīng)常觀察其花序發(fā)育狀態(tài)，待花序苞片張開，柱頭微卷發(fā)白時(shí)即進(jìn)行控制授粉，然后套袋防止花粉污染；一般12月下旬即可授粉，比自然狀態(tài)下要晚約1個(gè)月。授粉時(shí)，選取活力較強(qiáng)的花粉，用棉球沾花粉涂于整個(gè)西南樺雌花序。對(duì)于不同部位成熟情況均一的花序，一般授一次即可，也可上下午各一次；對(duì)于不同部位成熟情況不一的花序，可根據(jù)成熟情況，分開授粉，以提高授粉成功率。一周后解袋。

3.2 授粉后的管理

授粉后2～3 d內(nèi)澆水時(shí)不能噴灑到花序，以防止花粉被沖走；及時(shí)剪除花序周圍的枝葉，增加光照有助于卵細(xì)胞受精。授粉2～3 d后，加強(qiáng)水肥管理，施肥以營養(yǎng)液為宜。注意對(duì)授粉苗木的修剪，對(duì)其他枝條摘心，防止其徒長，以保證花序的營養(yǎng)供應(yīng)。

4 種子采收

由于雌花序生長情況以及授粉時(shí)間的不同，花枝嫁接后人工授粉的種子成熟期差別較大，一般在2－3月，與其天然林種子成熟期相差約半個(gè)月。待果序由綠色變成金黃色或黃褐色時(shí)，種子已基本發(fā)育成熟，待天氣晴好、輕搖有種子散落時(shí)，即可采摘。按照林木種子檢驗(yàn)規(guī)程檢測(cè)若干批次試驗(yàn)所獲種子的發(fā)芽情況，其種子發(fā)芽率平均為33.2%，最高達(dá)65%。

5 小結(jié)與討論

（1）西南樺花枝嫁接人工制種技術(shù)有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一是操作方便、安全、快捷，成本低廉，不易花粉污染，可應(yīng)用于大量父本、母本的雜交育種工作；二是人工授粉工作不受天氣因素的影響，也便于病蟲害的防治，雜交容易成功；三是由于西南樺花序不同部位成熟時(shí)間不一，應(yīng)用本技術(shù)可進(jìn)行多次授粉，保障授粉成功。

（2）試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，嫁接花枝的花芽開花和種子成熟較天然林分別晚1個(gè)月和半個(gè)月，這可能是營養(yǎng)不良造成的發(fā)育延遲。其一，生殖生長是高耗能過程，再加上接穗與砧木未完全愈合，營養(yǎng)及水分運(yùn)輸不暢；其二，砧木側(cè)枝不發(fā)達(dá)或側(cè)枝徒長，造成營養(yǎng)物質(zhì)合成不足或過度消耗。因此，嫁接后的管理尤為重要，要合理除萌，施適量的氮肥、鉀肥，以促進(jìn)花序發(fā)育。

（3）控制授粉的時(shí)機(jī)把握是獲得大量種子的關(guān)鍵。花粉在常溫狀態(tài)下僅能成活4d[5]，過早的將花粉涂于花序上，還沒到雌花柱頭發(fā)育成熟，花粉已失去活力，卵細(xì)胞沒能完成受精；若授粉時(shí)間較晚，這時(shí)雌花柱頭已萎焉，同樣不能完成受精。因此，需注意觀察西南樺花序中小花柱頭發(fā)育情況，待柱頭微卷發(fā)白時(shí)，及時(shí)授粉，以獲得大量種子。

致謝：沙二、林開勤和陳琳參與花枝收集、嫁接、人工授粉和采種工作，特致謝忱！

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾杰，郭文福，趙志剛，等. 我國西南樺研究的回顧與展望[J]. 林業(yè)科學(xué)研究，2006，19（3）：379－384.

[2] Lin R Z, Zeng J, Chen Z D. Organogenesis of reproductive structures in Betula alnoides (Betulaceae) [J]. Int J Plant Sci，2010，171（6）：586－594.

[3]程偉，曾杰，趙志剛，等. 兩種生境條件下西南樺的生殖構(gòu)件及其空間格局[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2010，18（1）：75－81.

[4] 趙志剛，曾杰，郭麗云，等. 西南樺嫁接試驗(yàn)[J]. 林業(yè)科技，2006，31（1）：18－19.

[5] 程偉，趙志剛，郭俊杰，等. 西南樺花粉低溫貯藏試驗(yàn)初報(bào)[J]. 浙江林業(yè)科技，2007，27（6）：49－52.

中圖分類號(hào)：S722.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1001-3776（2010）05-0072-04

收稿日期：2010-04-17；修回日期：2010-08-19

基金項(xiàng)目：國家“十一五”科技支撐專題“優(yōu)質(zhì)珍貴用材樹種樺木、水曲柳新品種選育”（2006BAD01A1603）中“西南樺新品種選育”的部分內(nèi)容

作者簡介：郭俊杰（1980－），男，山東壽光人，研究實(shí)習(xí)員，在讀博士生，從事生態(tài)遺傳與林木育種研究；*通訊作者。

Technique for Flowering Branch Grafting and Controlled Breeding of Betula alnoides

GUO Jun-jie，ZHAO Zhi-gang，ZENG Jie
（The Research Institute of Tropical Forestry , CAF, Guangzhou 510520, China）

Abstract:Controlled pollination is always very difficult for plus trees ofBetula alnoideswhich are of straight stem and low taper and high up to more than 25 meters. Technique for flowering branch grafting and artificial pollination has developed for several years. Selecting 1-3-yearB. alnoidesseedlings or saplings for stock, with stem diameter or branch diameter more than 0.5 cm. Collecting flowering branches with female buds from the plus tree by late September, and they were grafted to the stocks. When inflorescences sprout out, pruning branches and leaves in time and making the inflorescences open in the sunshine, and conducting controlled pollination when they are mature. Collecting seeds when fruit inflorescences become golden yellow or yellowish brown. The experiment showed that identification rate of flower buds is up to 73.4%, survival rate of grafted flowering branches is above 80%, and mean germination rate of the seeds by controlled pollination is 33.2%. Compared to the trees in the nature, flowering and seed mature of grafted flowering branches would be one and half month later respectively.

Key words:Betula alnoides; flower branch grafting; controlled pollination