板栗和錐栗種間雜交種實性狀變異分析

賴俊聲，胡青素，龔榜初，江錫兵，陳奕浪，吳大瑜

（1. 浙江省慶元縣林業(yè)局，浙江 慶元 323800；2. 中國林業(yè)科學(xué)院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400）

板栗和錐栗種間雜交種實性狀變異分析

賴俊聲1，胡青素1，龔榜初2*，江錫兵2，陳奕浪1，吳大瑜1

（1. 浙江省慶元縣林業(yè)局，浙江 慶元 323800；2. 中國林業(yè)科學(xué)院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400）

以板栗為母本、錐栗為父本，進行種間雜交，對雜交產(chǎn)生的種實性狀進行變異分析。結(jié)果表明：板栗和錐栗雜交后，其座果率降低，成熟期較父本錐栗有所提前；雜交栗苞形狀偏向中性，栗苞質(zhì)量、每苞堅果數(shù)顯著高于錐栗，偏向母本，而苞刺長度、硬度及密度受父本影響較大；雜交堅果大小、質(zhì)量顯著大于父、母本，其中，兩個雜交組合堅果質(zhì)量分別為父、母本的1.81倍、1.23倍以上，堅果形狀偏向母本，而堅果顏色、色澤受父本影響較大；聚類分析結(jié)果顯示雜交種實栗苞、堅果性狀與母本較為接近，而與父本相距較遠。

板栗；錐栗；種間雜交；種實；變異

板栗（Castanea mollissima）、錐栗（C. henryi）屬殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea），是我國重要的木本糧食樹種和傳統(tǒng)的特色堅果，栽培歷史悠久。我國板栗種質(zhì)資源極為豐富，廣泛分布于26個省（市），在復(fù)雜的地理和氣候條件下，經(jīng)過長期的自然選擇，形成了許多生態(tài)類型和地方品種[1]。錐栗原產(chǎn)于我國中部，分布于秦嶺、淮河以南的浙江、安徽、福建、江西等?。▍^(qū)），尤以閩北和浙南山區(qū)資源分布最為集中[2~3]。然而，目前對板栗、錐栗種質(zhì)資源利用的深度和廣度不夠，多以直接利用為主。據(jù)不完全統(tǒng)計，生產(chǎn)中 90%以上的板栗、錐栗品種均由實生選出，在今后一段時間內(nèi)，實生選種仍將作為主要選育途徑。但隨著自然實生群體的持續(xù)減少，由此選出的品種數(shù)量將會越來越少，且品種混雜、良莠不齊，果實產(chǎn)量低而不穩(wěn)，品質(zhì)低下，結(jié)果遲，直接影響著板栗、錐栗開發(fā)的經(jīng)濟效益，制約著栗類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，開展板栗、錐栗雜交育種研究，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早實栗類新品種，對于解決當前栗類創(chuàng)新種質(zhì)貧乏、栗產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后等問題，有著重要意義。

目前，關(guān)于板栗、錐栗的研究大多數(shù)集中于種質(zhì)資源開發(fā)和利用[4~7]、遺傳多樣性[8~10]、實生品種及無性系選育[11~13]等方面，而有性繁殖選育如板栗、錐栗種間雜交方面尚無報道。針對板栗產(chǎn)量較高、適應(yīng)性強，錐栗品質(zhì)優(yōu)良、適宜加工等優(yōu)點，本研究以板栗、錐栗為父、母本，開展種間雜交試驗，對雜交種實性狀進行變異分析，為今后栗類高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)新品種選育奠定理論基礎(chǔ)和提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗地點及材料

人工雜交授粉試驗地點設(shè)在浙江省慶元縣黃壇錐栗園區(qū)，土壤條件一致，均為沙壤土，土層深厚，年均氣溫17.5℃，年降水量1 672.8 mm，無霜期245 d。選擇樹體狀況基本一致的3株10 年生長勢良好、無病蟲害板栗樹作為雜交母本樹，單株小區(qū)，3次重復(fù)。花粉采自慶元縣荷地鎮(zhèn)（高海拔地區(qū)）的錐栗無性系1號（處理1）、15號（處理2），選擇樹體狀況基本一致的3株10年生長勢良好、無病蟲害錐栗樹作為雜交父本樹。

1.2 親本選配及雜交方法

2008年5月中、下旬（雄花散粉前）選擇雌花較多的花穗，去雄后，用白色單層紙袋進行套袋。每株母本樹上設(shè)3個處理，分別為板栗×1號（處理4）、板栗×15號（處理5）、對照（處理3，母樹自由授粉），處理4、處理5每株分別套30個紙袋以上，處理3每株留30個以上花穗，分別掛牌標記。記錄各處理的雌花數(shù)。

5月中旬（雄花散粉前）對雜交父本樹進行套袋，每株套袋20個以上，5月下旬帶袋采摘雄花穗帶回實驗室，收集花粉，裝入膠卷筒置于冰箱內(nèi)低溫干燥貯藏，溫度保持在4 ~ 6℃

5月下旬（雌花柱頭黏液出現(xiàn)），對處理4、處理5進行人工授粉，用棉花棒或毛筆點授，授粉后立刻重新套袋，處理1、處理2、處理3自由授粉。6月中旬（花期過），對套袋處理及時去袋。9-10月待果實成熟時，調(diào)查座果率，采集栗苞。試驗重復(fù)5 a（2008-2012年）。

1.3 栗苞、堅果性狀測定

肉眼觀察栗苞的形狀及堅果的形狀、顏色、色澤、茸毛；苞刺密度由疏到密記為1、2、3三個等級，刺苞硬度由軟到硬記為1、2、3三個等級；采用游標卡尺測量栗苞的苞刺長度、堅果橫徑和縱徑，百分之一天平測量栗苞、堅果質(zhì)量。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS單因素方差分析（One-Way ANOVA）中Duncan法進行方差分析，DPS0-1數(shù)據(jù)系統(tǒng)聚類中最短距離法[14]進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 栗苞性狀變異分析

板栗和錐栗雜交后，栗苞形狀偏向中性，苞刺密度和長度受父本影響較大，板栗×1號雜交果實的刺苞密度、長度均顯著大于板栗×15號（表1）。兩個雜交組合栗苞的苞刺硬度差異不顯著，均較為接近父本，且極顯著低于母本。錐栗1號和15號分別屬于晚熟和中熟品系，與板栗雜交后，成熟期均偏向母本（9月中旬）。

板栗和錐栗雜交后，每苞堅果數(shù)1 ~ 3粒，栗苞質(zhì)量顯著大于錐栗，偏向母本。其中，板栗×1號栗苞質(zhì)量和堅果共重均大于板栗×15號，說明其在一定程度上也受父本影響。由表1得出，板栗和錐栗人工雜交授粉座果率顯著低于板栗和錐栗的自由授粉座果率。經(jīng)過5 a試驗，除了2008年、2010年雜交座果率較低外，其余3 a座果率均高于30.09%，板栗×15號座果率略高于板栗×1號，但差異不顯著，說明其主要受當年氣候影響。

表1 雜交栗苞性狀變異分析Table 1 Variation of traits of cupule of hybrid

注：同列不同行小寫字母表示不同處理間差異達0.05水平，同列不同行大寫字母表示不同處理間差異達0.01水平，下同。

2.2 堅果性狀變異分析

板栗和錐栗雜交后，雜交優(yōu)勢明顯，堅果質(zhì)量有顯著提高。其中，板栗×1號雜交堅果質(zhì)量分別是母本、父本的1.45倍、1.99倍，板栗×15號雜交堅果質(zhì)量分別是母本、父本的1.23倍、1.81倍，差異均達極顯著水平。板栗×1號雜交堅果質(zhì)量顯著大于板栗×15號，這與其父本堅果質(zhì)量較大有關(guān)。多數(shù)雜交栗苞中含有堅果數(shù)2個，堅果形狀呈半球狀，與父本、母本均有較大差異，底座中等，偏向母本。板栗×1號雜交堅果，色澤油亮，呈紅褐色，茸毛中偏少，接近父本，其色澤及顏色均較板栗×15號雜交果深，可能與1號比15號堅果顏色較深有關(guān)。

表2 雜交堅果性狀變異分析Table 2 Variation of traits of nut of hybrid

2.3 種實性狀聚類分析

利用5個處理的栗苞、堅果性狀的數(shù)據(jù)進行聚類分析。由圖1得，兩個雜交組合雜交果之間遺傳距離最近，性狀最為相似；在遺傳距離0.41處，板栗和兩個雜交組合歸為一類，表明兩個雜交組合栗苞、堅果性狀與板栗較為相似；而錐栗15號與其它4個處理遺傳距離較遠，差異較大。

圖1 雜交種實性狀聚類分析Figure 1 Cluster analysis on traits of hybrid nut

3 討論

通過有目的地選配親本進行雜交，使得親本的有利性狀得到重組，獲得新品種，在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中具有重要的意義。栗類雜交育種工作始于20世紀初，通過近百年的努力，獲得了一大批雜交新品種，不僅實現(xiàn)了栗類新種質(zhì)的創(chuàng)新，同時也選育了一些同時具有或超越雙親優(yōu)良性狀的新品種。如在歐洲利用耐旱和耐濕的歐洲栗種群進行控制雜交，選育出耐旱和耐濕的栗品種，適應(yīng)于地中海干旱的栗類型，還表現(xiàn)除了較強的光合作用、較短的童期、較長時間的生長和較早發(fā)芽的特性[15]；采用野板栗×板栗混合花粉的雜交后代和板栗互為父母本進行人工套袋雜交，選育出早果豐產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、抗逆性強等特點的“華豐”新品種[16]；用板栗和板栗雜交育成，早果豐產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、適宜短截修剪、抗逆性強的“華光”新品種；從紅栗×泰安薄殼雜交后代中選育出生產(chǎn)兼綠化新品種“紅栗1號”[17]。本研究中，板栗和錐栗雜交后，雜交栗苞形狀偏向中性，堅果形狀偏向母本板栗，栗苞質(zhì)量、每苞堅果數(shù)均顯著大于錐栗，且雜交種實的成熟期較錐栗有所提前，而苞刺長度、硬度、密度及堅果顏色、色澤、茸毛受父本影響較大，與父本錐栗較為接近，表明雜交種實獲得了雙親的性狀。

雜種優(yōu)勢是指兩個遺傳組成不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)上比其雙親優(yōu)越的現(xiàn)象。板栗和錐栗雜交后，雜交優(yōu)勢明顯，雜交堅果大小、質(zhì)量較父、母本均有顯著提高，兩個雜交組合堅果質(zhì)量分別為父、母本的1.81倍、1.23倍以上，表明種間雜交對于提高板栗、錐栗產(chǎn)量可能具有較為明顯的作用，可利用雜交子代從中選育高產(chǎn)栗類新品種。關(guān)于種間雜交對于提高板栗、錐栗品質(zhì)方面需要進行下一步的深入研究。

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Analysis on Variation of Nut Traits of Controlled Cross between Castanea mollissima and C. henryi

LAI Jun-sheng1，HU Qing-su1，GONG Bang-chu2*，JIANG Xi-bing2，CHENG Yi-lang1，WU Da-yu1
（1. Qingyuan Forestry Bureau of Zhejiang, Qingyuan 323800, China; 2. Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang 311400, China）

Controlled cross was conducted on Castanea millissima as female parent and C. henryi as male parent in Qingyuan, Zhejiang province from 2008 to 2012. Analysis on variation of traits of hybrid nuts demonstrated that nut set rate was lower than normal pollinated one, and nut mature stage of hybrid was earlier than that of the male parent. Shape of hybrid cupule was neutral, and its quality, nuts per cupule was significantly higher than that of C. henryi, while the length, pubescence and density of spinelike bracts was greatly influenced by male parent. Size and quality of hybrid nuts was significantly greater than that of the male and female parent. Nut shape of hybrid was more like female parent, but color and luster like male parent. Cluster analysis showed that the traits of cupule and nut of hybrid was near to the female parent, but far apart from the male parent.

C. mollissima; C. henryi; interspecific hybridization; nut; variation

S722.3+4

A

1001-3776（2015）05-0033-04

2014-12-12；

2015-07-10

浙江省“十二五”竹木農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技項目（2012C12908-18）；慶元縣科技計劃項目（2013年，農(nóng)業(yè)類-5）

賴俊聲（1966-），男，浙江慶元人，高級工程師，從事竹類、經(jīng)濟林栽培研究及技術(shù)推廣；*通訊作者。