極晚熟杏品種‘冬杏’雜交親和性研究

趙世榮，廖 康，安曉芹，孫 琪，劉 娟，劉曼曼，王玉蓉

(新疆農業(yè)大學 特色果樹研究中心，新疆 烏魯木齊 830052)

‘冬杏’又名坎及玉呂克，是原產于新疆阿克蘇的實生變異杏品種，屬于中亞細亞生態(tài)群[1]，在4月初始花，10月初果實開始陸續(xù)成熟，果實發(fā)育期為180～195d，為新疆杏的極晚熟特異種質資源。實際生產中由于杏成熟期過于集中，存在市場供應期及工廠加工期短的壓力。亟待開展不同成熟期杏品種的選育工作。Kostina[2]發(fā)現，中亞品種和歐洲品種雜交，其后代成熟期有趨中變異趨勢，Hough[3]發(fā)現杏的成熟期屬母本多基因控制的數量性狀遺傳，‘冬杏’的極晚熟特性可用于開展晚熟品種選育工作，從而解決生產中不同成熟期杏品種的合理配置問題。開展雜交選育工作父、母本親和是前提條件，劉立強、安曉芹等[4-6]研究表明，‘輪臺白杏’在與不同品種的正、反交試驗中，‘冬杏’ב輪臺白杏’雜交組合坐果率僅為4％，表現為雜交不親和，新疆杏品種間的雜交坐果率在9％～60％之間，因此有必要擴大范圍開展雜交親和性品種篩選工作，目前雜交親和性鑒定的方法主要有田間授粉實驗、花柱離體培養(yǎng)以及花粉原位萌發(fā)與花粉管生長熒光觀察法。鄭洲、馮建榮[7-8]等的研究結果顯示，雜交親和的組合在授粉12h后花粉均已萌發(fā)，72h花粉管到達花柱3/4處，并在授粉后96h進入子房。而雜交(自交)不親和的組合，在72h花粉管到達花柱3/4處后末端膨大，停止生長。根據花粉管最后在花柱中的位置，可以初步確定果梅[9]、梨[10-11]、榛屬[12]等的親和性。經過連續(xù)2年的觀察，‘冬杏’的自交坐果率較低，生產中需配置授粉樹。本研究以‘冬杏’為母本，分別與15個性狀良好的不同成熟期的新疆杏品種進行雜交，通過各品種的花粉量、花粉活力以及雜交組合的花粉管生長狀況、坐果率來判定雜交親和性，為選育杏的晚熟品種奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2012～2013年在新疆輪臺縣國家果樹資源圃進行。共選取了16個品種，所選各品種的樹齡為25 a，樹勢中庸，栽培管理水平一致。各品種如表1所示：

1.2 方 法

1.2.1 花粉采集及自花、異花授粉

花粉采集：于小蕾期剪取各品種發(fā)育充實的花枝，在室溫25℃下水培。至大蕾期采集各品種飽滿的花蕾，分離出花藥，自然散粉后收集于1.5mL離心管中貯存于-20℃冰箱內，用于授粉試驗及花粉活力測定。

表1 雜交所選16個不同成熟期的杏品種Table 1 16 apricot cultivars with different maturation periods in the pollination experiment

花粉量測定：從各品種采集10朵飽滿的氣球期花蕾，分離出單花花藥，每花蕾各取完整的10枚花藥置于1.5mL離心管中自然散粉。用懸浮離心法測定其花藥的花粉含量[5]。

花粉活力測定：配制0.01％硼酸＋10％蔗糖＋1％瓊脂的培養(yǎng)基，將采集的花粉均勻彈布在倒有培養(yǎng)基的載玻片上，25℃恒溫培養(yǎng)4h，用顯微鏡(Motic BA400 TYPE 102M型)鏡檢，統計視野中的花粉總數和萌發(fā)花粉數，重復5個視野。

花粉萌發(fā)率/％＝(視野中已萌發(fā)花粉數÷視野中總花粉數)×100。

自花授粉：待‘冬杏’花蕾至大蕾期時，去雄授自花花粉，套袋，第一次生理落果結束后統計坐果率。

異花授粉：待‘冬杏’花蕾至大蕾期時，去雄后分別授以15個不同成熟期品種的花粉，套袋，第一次生理落果結束后統計坐果率。

1.2.2 花粉原位萌發(fā)及花粉管伸長的熒光顯微觀察

剪取發(fā)育充實且粗細、長短一致的小蕾期‘冬杏’花枝置于室內水培，室溫25℃左右，大蕾期去雄，授以自花花粉。剪取‘冬杏’發(fā)育充實、粗細和長短相似的大蕾期花枝數枝，室內25℃水培。去雄后分別授以所選15個不同成熟期品種的花粉。各授粉處理后的水培花枝分別于授粉后0.5、1、2、4、6、8、12、24、48、72h和96h時取樣，每處理10枚花柱重復3次。樣品用FAA固定液(甲醛∶冰醋酸∶70％酒精＝5∶5∶90)固定后，帶回實驗室。

花柱觀察前處理參考Kho、楊志、杜紀紅等[13-15]的方法，將固定材料經濃度分別為70％、50％、30％的酒精清洗，過渡到蒸餾水中，然后用8mol/L NaOH溶液軟化處理，再用0.1％的苯胺藍染色液染色。經染色處理后的花柱做成壓片，在熒光顯微鏡(Nikon ECLIPSE 80i)下觀察(熒光激發(fā)采用EX 380～420nm，DM 430nm，BA 450nm)，分別觀察柱頭上花粉的萌發(fā)及花柱內花粉管生長狀況，并進行顯微拍照。統計每一時段有花粉萌發(fā)的花柱比率、花粉管到達花柱1/3、1/2與花柱基部的花柱比率。

1.3 數據統計及分析

統計各品種的花粉量、花粉活力、坐果率和每一時段有花粉萌發(fā)的花柱比率、花粉管到達花柱1/3、1/2與花柱基部的花柱比率。數據采用Excel和SPSS 19.0進行數據統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同授粉品種單花藥花粉量和花粉活力比較

2.1.1 花粉量比較

測定不同品種的花粉量并進行方差分析，結果如表2所示。16個杏品種的花粉量差異達極顯著水平?；ǚ燮骄繛? 413.24粒，有7個品種高于平均值，多數品種在1 000～2 500粒之間。其中以‘特爾灣玉呂克’最高，為2 508.8粒/花藥?！喤_白杏’最低，為405.1粒/花藥。

2.1.2 花粉活力比較

測定不同品種的花粉活力并進行了方差分析，結果如表2所示。16個品種花粉活力差異極顯著，平均值為51.0％。以‘賈格達瑪依?！罡?，達79.8％；‘庫車托永’最低，僅為20.1％，多數品種的花粉活力在40％～80％之間，其中有8個品種的花粉活力高于平均值。

2.2 不同父本田間授粉坐果率比較

以‘冬杏’為母本，授以其它所選品種花粉后統計其坐果率，結果如表3所示。不同父本授粉后坐果率差異較大，平均坐果率為22.5％，以‘賈格達瑪依桑’為最高，達36.6％，‘旦杏’最低，僅為16.4％。所有雜交組合的坐果率均顯著高于自然坐果率(10.7％)。‘冬杏’自交的坐果率最低，僅為1.5％。

表2 不同杏品種單花花粉量及花粉活力?Table 2 Pollen amount and viability of different apricot cultivars

表3 不同父本授粉的坐果率比較Table 3 Comparison of fruit-setting rates after pollinated by different male parents

2.3 花粉原位萌發(fā)和花粉管伸長

對各父本花粉在‘冬杏’柱頭上不同生長時間花粉管的伸長進程進行觀察，統計結果如表4所示，圖1顯示了不同父本花粉在‘冬杏’柱頭上的萌發(fā)和花粉管的伸長狀況。其中有9個品種花粉授在‘冬杏’柱頭上2h后，花粉開始萌發(fā)(圖1 A)。以‘索格佳娜麗’、‘晚熟胡安娜’花粉在‘冬杏’柱頭萌發(fā)的花柱最多，達到50％；‘卡拉玉呂克’花粉在授粉后6h才開始萌發(fā)，花粉在‘冬杏’柱頭萌發(fā)的花柱為20％。

表4 不同父本花粉在‘冬杏’柱頭上原位萌發(fā)與花粉管伸長進程Table 4 Processes of pollen germination and pollen tube growth of different male parents in ‘Dongxing’ styles

‘庫曼提’、‘輪臺白杏’和‘賽買提’花粉在授粉6h后，花粉管最先到達‘冬杏’花柱的1/3處(圖1 B)。以‘庫曼提’花粉管到達花柱1/3處的花柱最多(30％)。授粉8h大多數花粉的花粉管都到達花柱1/3處，‘索格佳娜麗’‘卡拉玉呂克’在授粉12h后才到達花柱1/3處。

‘木孜佳娜麗’、‘賽買提’、‘賈格達瑪依?！ⅰぁ?個品種花粉管在授粉后12h到達‘冬杏’花柱1/2處(圖1 C)，花粉管到達花柱1/2處的花柱為10％?！⒖擞駞慰恕谑诜酆?2h后花粉管才延伸至‘冬杏’花柱的1/2處，但到達的花柱較多(70％)。其余品種均在授粉后24～48h才到達。

在授粉24h后‘賽買提’花粉管最先到達‘冬杏’花柱基部(圖1 D)，并在48h有10％花柱中花粉管到達胚珠(圖1 E)。‘阿克玉呂克’花粉管在授粉96h后最遲到達花柱基部，有花粉管到達基部的花柱為20％。其它的在48～72h到達基部。授粉96h后各品種花粉管到達花柱基部的平均比率為70％，其中以‘庫曼提’、‘賈格達瑪依?！?、‘卡拉玉呂克’、‘卡爾胡安娜’4個品種花粉管到達比率最高(90％)，‘阿克玉呂克’最低(20％)。

‘冬杏’花粉在授粉2h后開始萌發(fā)，在授粉12h后才到達花柱1/3處，48h后到達花柱的1/2處?；ǚ酃茉谑诜?6h后才到達花柱基部，到達花柱比率為40％(圖1 F)。

圖1 花粉在‘冬杏’柱頭上萌發(fā)及花粉管伸長進程Fig.1 Processes of pollen germination and pollen tube growth in ‘Dongxing’ styles

3 討 論

不同成熟期杏品種的花粉量和花粉活力均存在較大的差異。經分析可知，二者之間并不存在明顯的相關性。品種間花粉量的差異主要與其自身的遺傳特性有關，其次還與樹體的營養(yǎng)狀況和花芽分化和發(fā)育狀況有關[16]。在供試的16個杏品種中，除‘庫車托永’外，其它品種的花粉活力均在40％以上，均適宜作為授粉品種。實驗測得的各品種的花粉活力與安曉芹等[5]的測定結果相近，但‘輪臺白杏’、‘克孜朗’等品種的花粉活力均高于劉立強[4]2004年在同一實驗地的所測值，且與野生杏相比多數品種的花粉活力較低[6]，這可能是栽培型和野生型在遺傳特性、所處環(huán)境、活力測定培養(yǎng)基等[17-19]方面的因素不同所致。

在相似生境下，以‘冬杏’為母本的不同父本授粉后坐果率存在一定差異。分析得知，父本花粉量與坐果率之間無明顯的相關性，主要是受到父本的花粉活力、花粉與柱頭的親和性等因素的影響。

不同父本花粉在母本‘冬杏’柱頭上的萌發(fā)與花粉管的伸長速度和所占花柱比率，從一定程度上反映了它們之間的親和性。從花粉管伸長的熒光顯微觀察結果可以看出，花粉活力較高的品種在‘冬杏’柱頭原位萌發(fā)率和花粉管到達花柱基部的比率均較高。個別品種的坐果率高低與柱頭熒光觀察結果并不完全一致，這可能是花粉管在伸長過程和進入子房后，受到了其它因素的干擾，有待于進一步研究。‘賈格達瑪依?！?、‘木孜佳娜麗’、‘賽買提’、‘克孜朗’等坐果率較高的授粉品種，其花粉活力、花粉萌發(fā)速度和萌發(fā)量、花粉管到達花柱基部的速度和比率均處于中上水平。所以花粉活力及親和性可作為篩選坐果率較高品種的主要參考因素。

16個杏品種的花粉多數在授粉2h后開始萌發(fā)，并于授粉后96h均到達了花柱基部，這與鄭洲[7]在紅豐、新世紀等華北生態(tài)群杏品種上的研究結果一致?！印越蛔市∮?％，表現為自交不親和[11,20-22]，此結果與安曉芹等[5]的研究結果一致。馮建榮、鄭洲等[7-8]試驗結果顯示‘凱特杏’、‘紅豐’、‘新世紀’等華北生態(tài)群的自交不親和品種花粉管不能或極少到達花柱基部，但‘冬杏’在授粉96h后仍有40％的花粉管能到達子房基部，這可能是由于實驗品種的遺傳特性和生境不同所致，有待于進一步開展研究。

4 結 論

16個不同成熟期杏品種的平均花粉含量為1 413.24粒/花藥，平均花粉活力為51.0％，平均坐果率為22.5％?！Z格達瑪依?！?、‘木孜佳娜麗’、‘賽買提’、‘克孜朗’等品種與‘冬杏’的雜交坐果率較高，‘毛拉肖’、‘索格佳娜麗’、‘旦杏’等品種與‘冬杏’雜交坐果率相對較低。‘冬杏’自交坐果率小于6％，為自交不親和類型?；ǚ鄱嘣谑诜酆?h后開始萌發(fā)，授粉96h后到達花柱基部，但是各品種間的差異性較大?；ǚ刍盍εc花粉萌發(fā)和花粉管伸長存在一定的相關。通過坐果率、花粉原位萌發(fā)生長結果來看，‘賈格達瑪依桑’、‘木孜佳娜麗’、‘賽買提’、‘克孜朗’等品種與‘冬杏’雜交親和性較高。‘毛拉肖’、‘索格佳娜麗’、‘旦杏’等品種與‘冬杏’雜交親和性相對較差。

[1] 張加延,張 釗.中國果樹志(杏卷)[M].北京:中國林業(yè)出版社,2003:283.

[2] Kostina KF.Breeding use of apricot varietal funds[J].Proc State Nikit Bot Sad,1969,40:65-80.

[3] Hough LF,Bailey CH.30 years of apricot breeding in New Jersey[J].Acta Hort,1982,121:207-210.

[4] 劉立強,廖 康,張大海,等.新疆杏品種授粉生物學初探[J].北方園藝,2007,(9):36-38.

[5] 安曉芹,廖 康,孫慧瑛,等.不同杏品種授粉對‘輪臺白杏’坐果及果實品質的影響[J].浙江農林大學學報,2013,30(2):187-193.

[6] 刁永強,廖 康,許 正,等.新疆野生杏開花生物學特性及授粉受精初步研究[J].新疆農業(yè)科學,2010,47(5):947-951.

[7] 鄭 洲,陳學森,馮寶春,等.杏品種授粉生物學研究[J].果樹學報,2004,21(4):324-327.

[8] 馮建榮,陳學森,孔 寧,等.杏(Prunus armeniaca)自交不親和強度及其授粉受精相關特性[J].果樹學報,2006,23(5):690-694.

[9] 陶書田,張紹鈴,陳迪新,等.果梅花粉原位萌發(fā)及花粉管生長特性的研究[J].果樹學報,2004,21(4):338-340.

[10] 吳 俊,徐 芹,張紹鈴,等.精胺對梨花粉原位萌發(fā)及花粉管生長的影響[J].果樹學報,2005,22(6):606-609.

[11] 袁德義,張 琳,段經華,等.梨樹生殖生物學研究進展[J].經濟林研究,2007,25(3):73-80.

[12] 翟學杰,董鳳祥,張日清,等.5種榛屬植物的親和性分析[J].中南林業(yè)科技大學學報,2009,29(4):26-29.

[13] Kho YO,Bear J.Observing pollen tubes by means of fl uorescence [J].Euphytica,1968,17:298-302.

[14] 楊 志,董曉濤,楊 巍,等.果樹花粉生活力應用研究概況[J].北方果樹,2006(4):1-3.

[15] 杜紀紅,葉正文,蘇明申,等.桃花粉離體萌發(fā)和花粉管生長特性研究[J].西北植物學報,2011,31(1):0064-0071.

[16] Sedgly M,Griffin A R.Sexual reproduction of tree crops[M].Toronto: Academic Press,1989.

[17] 杜玉虎,張紹玲.梨43個品種花粉生活力及4種測定方法的比較[J].果樹學報.2006,23(2):178-181.

[18] 王湘南,陳永忠,王 瑞,等.油茶花粉活力及柱頭可授性研究[J].中南林業(yè)科技大學學報,2012,32(3):18-22

[19] 王湘南,陳永忠,王 瑞,等.油茶主栽品種的開花授粉習性研究[J].中南林業(yè)科技大學學報,2013,33(12):1-5

[20] Audergon J M.Contribution to the study of inheritance of the character self-incompatibility in apricot[J].Acta Hort,1999,488:275-279.

[21] 李 疆.新疆扁桃結實率低的生理與分子機制[J].經濟林研究,2011,29(2):1-7.

[22] 郭素娟,呂文君,鄒 峰,等.遷西板栗主栽品種授粉組合的優(yōu)化[J].江西農業(yè)大學學報,2013,35(3):437-443.