花粉介質(zhì)在白肋煙雜交制種中的應(yīng)用

張俊杰，李宗平，徐世平，彭　灝，王文明，郭宇龍

（湖北省煙草科研所，中國煙草白肋煙試驗(yàn)站，武漢 430030）

花粉介質(zhì)在白肋煙雜交制種中的應(yīng)用

張俊杰，李宗平，徐世平，彭灝，王文明，郭宇龍

（湖北省煙草科研所，中國煙草白肋煙試驗(yàn)站，武漢 430030）

為降低白肋煙雜交制種成本，最大限度地節(jié)約花粉用量，以可溶性淀粉為花粉介質(zhì)，配制不同比例的介質(zhì)花粉進(jìn)行雜交授粉，考察其對(duì)坐果率、蒴果種子粒數(shù)、千粒重、種子產(chǎn)量及種子質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，當(dāng)花粉與可溶性淀粉比例為1:4～5時(shí)，平均坐果率可達(dá)81.35%～81.81%，單個(gè)蒴果種子粒數(shù)2838～2862粒，千粒重82～89 mg，種子產(chǎn)量226.29～226.67 kg/hm2，種子發(fā)芽率93.1%～93.2%。與純花粉對(duì)照相比各項(xiàng)考核指標(biāo)無顯著差異，并且對(duì)雜交制種種子產(chǎn)量與種子質(zhì)量無明顯影響，是可接受的介質(zhì)花粉比例，可相對(duì)節(jié)約80%～83%的花粉量。

白肋煙；可溶性淀粉；花粉介質(zhì)；坐果率；發(fā)芽率

在傳統(tǒng)煙草雜交制種過程中，人工授粉是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)工的工作。在授粉前，要從父本花藥剝出花粉用來授粉，采一朵父本的花只能授粉母本5～10朵，花粉收集難度大、用量大，常需種植大量父本，投入大量人力物力收集花粉來滿足母本授粉需要。授粉工作效率低，制種成本高，這已成為限制煙草雜交種子生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸[1]。通常每株煙正常開花數(shù)量約500朵左右，能生產(chǎn)1 g左右的花粉量。鄧盛斌等[2]研究認(rèn)為，每朵花生成花粉粒數(shù)量約為（2.0～3.4）×105，每克花粉含花粉粒數(shù)約為（1.2～1.63）×108。近年來，隨著煙草制種技術(shù)的不斷創(chuàng)新，特別是煙草花粉收集技術(shù)、煙草花粉介質(zhì)、授粉筆在煙草雜交制種中的應(yīng)用，大大提高了煙草制種效率，降低了煙草制種成本，使父母本種植比例由1:3～3.5降至1:5～6。使用介質(zhì)花粉授粉后，花粉萌發(fā)情況好，每株平均坐果率達(dá)90.4%，蒴果平均種子數(shù)達(dá)3000粒左右[4]。適宜用作煙草花粉介質(zhì)主要有兩類，一是液體介質(zhì)，主要使用硼酸、蔗糖、氯化鈣、腐胺、精胺、亞精胺等溶液與花粉混合，配成液體介質(zhì)花粉[5]；二是固體介質(zhì)，主要種類有可溶性淀粉、滑石粉、葡萄糖粉、蔗糖粉、花粉囊粉末等[3,5]，馬文廣等[4]、鄧盛斌等[7]研究認(rèn)為，可溶性淀粉是適宜的煙草花粉介質(zhì)之一?？扇苄缘矸鄄粌H可作為煙草花粉介質(zhì)使用，而且在與煙草花粉混合后能促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長，提高介質(zhì)花粉授粉質(zhì)量[7]。本研究采用可溶性淀粉作為花粉介質(zhì)，設(shè)計(jì)不同配比，根據(jù)不同配比介質(zhì)花粉授粉后果實(shí)生長發(fā)育情況，考察煙株坐果率、單果粒數(shù)、千粒重、種子發(fā)芽率等指標(biāo)，在不影響煙草雜交制種產(chǎn)量和種子質(zhì)量的前提下，選出適宜的介質(zhì)花粉配比，為煙草花粉介質(zhì)在白肋煙雜交制種中應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)時(shí)間

田間試驗(yàn)研究于2012年在中國煙草恩施良繁基地進(jìn)行。

1.2材料

父本：Burley37；母本：MsBurley21；可溶性淀粉：由湖北巨勝科技有限公司生產(chǎn)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

花粉介質(zhì)配比（花粉和淀粉按質(zhì)量比配制）設(shè)1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:0共9個(gè)處理，其中1:0為對(duì)照。每處理20株，3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，總株數(shù)為540株。采用授粉筆授粉。父本移栽時(shí)間4月24日，母本移栽時(shí)間5月4日。

1.4花粉采集

于上午8—11時(shí)，下午15—18時(shí)在父本田中選擇花冠未開，頂端微紅膨大的花朵，用花藥脫粒機(jī)進(jìn)行花藥脫粒，用20目細(xì)篩將雜質(zhì)篩除，把花藥收集于瓷盤內(nèi)備用。將裝有花藥的瓷盤放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度設(shè)置為34～36 ℃，時(shí)間16～24 h，待花藥完全裂開、皺縮變褐，花粉完全散出，花粉水分8%左右，結(jié)束干燥。用60目樣品篩篩除雜質(zhì)，將活力、水分檢測合格的花粉，裝入廣口瓶中，放入裝有干燥劑的干燥器內(nèi)，用凡士林密封，在-5 ℃冰柜內(nèi)進(jìn)行低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.5授粉

采用授粉筆授粉，于授粉當(dāng)天將采集的花粉與介質(zhì)按照不同的配比充分混合均勻，在盛花期進(jìn)行授粉，用授粉筆將介質(zhì)花粉均勻涂抹在柱頭上，每株煙授粉6～7次，平均授粉200朵。記錄花粉用量。在完成授粉后第10天統(tǒng)計(jì)每株的成果數(shù)，計(jì)算單株坐果率。蒴果成熟后按小區(qū)、單株號(hào)采收，計(jì)算單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量。蒴果成熟期每小區(qū)隨機(jī)取20顆成熟鮮蒴果，測量蒴果最大長、直徑，鮮重，計(jì)算小區(qū)平均值；蒴果風(fēng)干后，統(tǒng)計(jì)蒴果單果粒數(shù)、千粒重，并計(jì)算花粉節(jié)約量。

1.6統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用DPS V13.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較分析采用LSD法。

2　結(jié) 果

2.1蒴果的長度與直徑

青果期取樣調(diào)查蒴果的長度與直徑，從調(diào)查結(jié)果來看（表1），隨著花粉介質(zhì)配比的增加，蒴果長度與直徑有逐漸下降的趨勢，經(jīng)方差分析，各處理間蒴果長度、直徑無顯著差異，各處理間蒴果長度與直徑差異不大。

表1　青果期各處理蒴果長度與直徑 cmTable1　Capsule length and diameter in comparative analysis

2.2坐果率、單果粒數(shù)、千粒重

在蒴果成熟期，調(diào)查坐果率，單果粒數(shù)、千粒重。經(jīng)方差分析，各處理間坐果率，單果粒數(shù)、千粒重有顯著差異。

坐果率以對(duì)照最高，配比1:2～1:5的處理與對(duì)照無極顯著差異，配比1:5～1:9的處理坐果率極顯著低于對(duì)照；單果粒數(shù)以對(duì)照最高，配比1:2～1:5的處理單果粒數(shù)與對(duì)照差異不顯著，配比1:6～1:9的處理單果粒數(shù)顯著低于對(duì)照；各處理間千粒重變化不大，無顯著差異。隨著花粉與淀粉介質(zhì)配比的增加，坐果率、單果粒數(shù)隨之降低，當(dāng)花粉與淀粉配比為1:5時(shí)，坐果率可達(dá)81.81%、單果粒數(shù)可達(dá)2862粒，對(duì)種子的產(chǎn)量無明顯影響，但當(dāng)花粉與介質(zhì)配比繼續(xù)增加時(shí)，坐果率、單果粒數(shù)下降明顯，與對(duì)照有顯著差異，對(duì)種子產(chǎn)量影響明顯。當(dāng)花粉與介質(zhì)配比為1:5時(shí)，既可最大限度地節(jié)約花粉用量又可保障煙草雜交制種的產(chǎn)量。

表2　不同介質(zhì)花粉配比的坐果率、單果粒數(shù)、千粒重Table2　Fruit rate, fruit weight, grain numbers per spike with variance analysis

2.3種子產(chǎn)量及發(fā)芽率

在蒴果成熟期，分小區(qū)采收，曬干脫粒，過45目分樣篩，測算小區(qū)種子產(chǎn)量，再按父母本1:5種植比例推算雜交制種產(chǎn)量。并對(duì)每處理的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，14 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

從表3看出，隨著可溶性淀粉介質(zhì)配比的增加，種子產(chǎn)量有下降的趨勢，其中配比1:2～1:5的處理種子產(chǎn)量略高于對(duì)照，但差異不顯著；經(jīng)檢測各處理種子發(fā)芽率在89%以上，無明顯差異。由此說明可溶性淀粉作為一種花粉介質(zhì)節(jié)約了花粉用量，提高了授粉質(zhì)量；但隨著花粉介質(zhì)配比的增高，單位重量內(nèi)花粉含量比例的下降，受精結(jié)實(shí)率隨之下降，從而影響種子產(chǎn)量。當(dāng)花粉介質(zhì)按照1:5配制后進(jìn)行雜交授粉，對(duì)種子的產(chǎn)量和質(zhì)量無明顯影響，而且可以最大限度節(jié)約花粉用量。

表3　各處理種子產(chǎn)量及發(fā)芽率差異比較Table3　Seed yield and germination rate

3　討 論

為促進(jìn)白肋煙雜交制種過程減工增效，減少父母本種植比例，節(jié)約繁種成本，本研究選用可溶性淀粉作為花粉介質(zhì)，通過不同配比制成介質(zhì)花粉，考察不同配比的介質(zhì)花粉授粉對(duì)坐果率、蒴果種子粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、種子質(zhì)量的影響，以期找到一種不影響雜交制種產(chǎn)量及種子質(zhì)量的最佳花粉介質(zhì)配比，達(dá)到節(jié)約花粉用量，減少煙草制種用工量，提高制種效率的目的。

馬文廣等[4]、鄧盛斌等[7]經(jīng)過篩選，認(rèn)為可溶性淀粉是適宜的花粉介質(zhì)材料，應(yīng)用前景好，成本低，材料來源豐富。隨著煙草花粉介質(zhì)在煙草雜交制種中的成功應(yīng)用，不但可以節(jié)約花粉用量，減少父本種植比例，還可解決父母本花期不遇問題，使父母本種植比例從1:3[8]降至1:5～6，從而提高煙草雜交制種單產(chǎn)。一年采集的花粉通過冷凍干燥儲(chǔ)藏方法[9]加以保存，做到父本花粉一年種植采集多年使用的目的。經(jīng)冷凍干燥儲(chǔ)藏的花粉在使用前進(jìn)行復(fù)水處理，恢復(fù)花粉活力，待花粉活力鑒定[10]合格后方可進(jìn)行用于介質(zhì)花粉的配制。

可溶性淀粉作為煙草花粉介質(zhì)可以在烤煙、白肋煙雜交制種中廣泛應(yīng)用，使用可溶性淀粉介質(zhì)不但可以節(jié)約花粉用量，還可為煙草花粉提供外源性養(yǎng)分供給，促進(jìn)花粉萌發(fā)和花粉管生長發(fā)育，提高雜交授粉質(zhì)量。當(dāng)花粉與淀粉配比為1:4～5時(shí)，坐果率可達(dá)81.35%～81.81%，單個(gè)蒴果種子粒數(shù)2838～2862粒，千粒重82～89 mg，種子產(chǎn)量226.29～226.67 kg/hm2，種子發(fā)芽率93.1%～93.2%。與純花粉對(duì)照相比各項(xiàng)考核指標(biāo)無顯著差異，并且對(duì)雜交制種種子產(chǎn)量與種子質(zhì)量無明顯影響。綜合考慮各項(xiàng)考核指標(biāo)，在白肋煙雜交制種中，建議花粉與可溶性淀粉按1:4～5的比例進(jìn)行配制，可最大限度地節(jié)約花粉用量，相對(duì)節(jié)約80%～83%的花粉量，從而達(dá)到煙草雜交制種減工增效，降低制種成本的目的。適宜作為煙草花粉介質(zhì)的材料還較多，不同的花粉介質(zhì)有不同的適宜配比，多種介質(zhì)也可以按照一定比例混合，制成混合介質(zhì)再與花粉進(jìn)行配制使用，關(guān)于這方面的研究有待進(jìn)一步深入。

[1]李永平. 煙草種子學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2007.

[2]鄧盛斌，宋碧清，馬文廣，等. 烤煙不同花期花粉數(shù)量和花粉活力研究[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2013，28（2）：205-210.

[3]鄧盛斌，牛承志，馬文廣，等. 不同花粉介質(zhì)對(duì)烤煙授粉效果及種子質(zhì)量的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2010，25（4）：472.

[4]馬文廣，鄭昀曄，李永平，等. 固體介質(zhì)輔助授粉對(duì)煙草坐果和種子活力的影響[J]. 種子，2008，27（12）：52-54.

[5]鄭昀曄，馬文廣，索文龍，等. 液體介質(zhì)花粉授粉對(duì)煙草坐果和種子活力及幼苗的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011（1）：15-20.

[6]鄭昀曄，馬文廣，索文龍，等. 花粉囊介質(zhì)花粉在煙草雜交制種上的應(yīng)用[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（3）：205-208.

[7]鄧盛斌，陳云松，崔華威，等. 花粉介質(zhì)中不同糖類對(duì)烤煙授粉質(zhì)量的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2016，31（1）：185-188.

[8]楊全柳，胡日生，張大偉，等. 烤煙雄性不育系雜交制種技術(shù)研究[J]. 中國煙草科學(xué)，2006，27（2）：29-31.

[9]李宗平，張俊杰，彭灝，等. 煙草花粉活力鑒定方法篩選[J]. 中國煙草科學(xué)，2013，34（4）：80-82.

[10]李宗平，張俊杰，彭灝，等. 煙草花粉干燥冷凍方法研究初報(bào)[J]. 中國煙草科學(xué)，2015，36（2）：38-41.

Application of Pollen Medium in Burley Tobacco Hybrid Seed Production

ZHANG Junjie, LI Zongping, XU Shiping, PENG Hao, WANG Wenming, GUO Yulong
(Burley Tobacco Experimental Station of CNTC, Tobacco Research institute of Hubei Province, Wuhan 430030, China)

In order to reduce cost and save pollen in burley tobacco hybrid seed production, application of soluble starch as pollen medium with different proportions of pollen used in pollination was studied and fruit rate, fruit grain number, thousand-grain weight, seed yield and seed quality were recorded. The results showed that when the pollen and soluble starch ratio was 1:4-5, the average fruit rate was 81.35% to 81.81%, with single capsule seed grain number 2838-2862, thousand-grain weight 82-89 mg, seed production 226.29- 226.67 kg/ha, and seed germination rate 93.1% to 93.2%. Compared with the pure pollen control the appraisal indexes had no significant difference, and seed yield and seed quality were not affected. This is thus an acceptable medium/pollen percentage that could minimize pollen usage, saving 80%-83% of pollens.

burley tobacco; soluble starch; pollen medium; fruit rate; germination rate

S572.03

1007-5119（2016）05-0006-04

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.002

湖北省煙草專賣局項(xiàng)目“經(jīng)濟(jì)高效煙草種子生產(chǎn)技術(shù)研究”（027Y2011-051）

張俊杰，男，高級(jí)農(nóng)藝師，從事煙草良繁及煙草包衣種包衣加工工作。E-mail：zjj1966y@163.com

2016-03-24

2016-06-20