2,4-D處理對辣椒雜交制種產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

陳衛(wèi)國 ，劉克祿 ，陳 琛

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)研究所，蘭州 730070)

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2,4-D處理對辣椒雜交制種產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

陳衛(wèi)國1，劉克祿1，陳 琛2

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)研究所，蘭州 730070)

以辣椒雜交種‘甘科5號’的雙親及制種田第4～5層花為材料，對授粉花朵人工雜交后，隨即用5種不同質(zhì)量濃度的2,4-D溶液對花梗進行涂抹處理，以清水處理為對照(CK)，重復(fù)3次，每重復(fù)100朵花。統(tǒng)計坐果率、單果種子數(shù)量和產(chǎn)量、種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽率和發(fā)芽勢。結(jié)果表明，與CK相比，不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的坐果率、單果種子數(shù)量和產(chǎn)量顯著提高，其中，20×10-3g/L 2,4-D處理的坐果率最高；10×10-3g/L處理的單果種子數(shù)量最多，單果種子產(chǎn)量最高，比CK提高約5.8倍。不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對種子的千粒質(zhì)量和發(fā)芽率影響較小。辣椒雜交制種中，用5×10-3～ 20×10-3g/L的2,4-D溶液涂抹雜交授粉花梗，能夠顯著提高雜交坐果率和雜交果實的單果種子數(shù)量及產(chǎn)量，對種子質(zhì)量各項指標(biāo)沒有顯著影響。

2,4-D處理；辣椒；雜交；制種

辣椒(CapsicumannuumL.)是世界上重要的蔬菜作物種類，中國是辣椒種植和消費大國，每年的種植面積約150萬 hm2，約占中國蔬菜種植面積的10%[1]。辣椒作物的雜種優(yōu)勢較強，優(yōu)良雜交品種通常比常規(guī)品種增產(chǎn)20%～50%，因此，雜種優(yōu)勢利用成為辣椒育種的主要技術(shù)手段。辣椒的雜交種子生產(chǎn)技術(shù)較為復(fù)雜，蕾期人工去雄雜交是當(dāng)前雜交種子生產(chǎn)的主要形式[2]，而人工去雄雜交往往存在落花嚴(yán)重和坐果率較低等問題，既影響辣椒的制種產(chǎn)量，也造成大量人力資源浪費和制種成本提高。因此，防止落花、提高坐果率和結(jié)實率是提高辣椒制種產(chǎn)量和效益的關(guān)鍵。從植物生理學(xué)角度來講，引起辣椒落花的主要原因是隨著結(jié)果數(shù)量的不斷增加和果實急劇膨大，植株的源庫關(guān)系逐步確立，大量光合產(chǎn)物、水分、礦質(zhì)營養(yǎng)向果實運轉(zhuǎn)，造成花器官中各種物質(zhì)的供應(yīng)不足，引起落花，坐果率急劇下降，是植物各器官競爭養(yǎng)分、水的結(jié)果，在茄果類蔬菜生產(chǎn)中普遍存在。李曙軒[3]對引起茄果類蔬菜落花落果的主要因素及其生理機制做了詳細分析闡述。鄒學(xué)校[4]將引起辣椒作物落花落果的外部因素歸結(jié)為外界溫度、光照、土壤水分、無機養(yǎng)分的影響。新近的科學(xué)研究[3-5]揭示植物器官(葉片、花、果實)脫落的生理機制，器官脫落與這些器官內(nèi)生長素濃度的變化有關(guān)，生長素濃度變化誘導(dǎo)乙烯參與的加速植物離層區(qū)細胞衰老及離層區(qū)細胞壁水解過程，促進離層形成，引起器官脫落。使用植物生長調(diào)節(jié)劑處理能夠有效阻止離層細胞分解和離層形成，可有效防止落花落果發(fā)生。低質(zhì)量濃度的2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)在防止果樹、蔬菜(茄果類和瓜類)作物落花落果方面有顯著效果，在植物生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。植物生長調(diào)節(jié)劑2,4-D的生物學(xué)功能效應(yīng)及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用已有大量報道[6-18]。2,4-D在植物種子生產(chǎn)中的應(yīng)用研究多集中于牧草和水稻[19-25]，李培英等[20]研究2,4-D溶液噴施新疆狗牙根草的結(jié)果表明，噴施后的種子結(jié)實率和產(chǎn)量大幅提高。有關(guān)2,4-D在蔬菜種子生產(chǎn)中的應(yīng)用研究尚未見報道。為提高辣椒雜交制種的坐果率和結(jié)實率，提高制種產(chǎn)量和效益，本研究結(jié)合辣椒雜交種子生產(chǎn)開展試驗，旨在探索2,4-D在辣椒雜交制種中的生物效應(yīng)及應(yīng)用前景，對改進辣椒雜交制種技術(shù)，提高制種產(chǎn)量和效益，豐富辣椒制種理論有重要意義，對2,4-D在蔬菜雜交種子生產(chǎn)中未知功能作用的發(fā)掘與利用也有重要啟示。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用植物生長調(diào)節(jié)劑2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)由甘肅省農(nóng)科院生物技術(shù)研究所細胞工程實驗室提供。以辣椒雜交種‘甘科5號’[26]的雙親為試驗材料，父母本在溫室內(nèi)進行分期育苗，育苗及管理技術(shù)參照陳衛(wèi)國等[27]的方法進行。7片真葉時定植于露地。試驗于2014年6月25-30日在辣椒制種田中進行。

1.2 試驗地條件及施肥管理

試驗地位于甘肅省河西走廊中部的張掖市甘州區(qū)蔬菜制種基地，海拔1 400 m，綠洲罐區(qū)，沙質(zhì)壤土，前茬作物為西瓜。土壤耕層含有機質(zhì)11.0 g/kg、速效氮36.9 mg/kg、有效磷32.7 mg/kg、速效鉀106.2 mg/kg，pH為8.2。 整地時每667 m2施入磷酸二銨(N-P-K=18-46-0)復(fù)合肥35 kg、普通過磷酸鈣25 kg、硫酸鉀[w(K2O)=50%]15 kg、尿素5 kg作基肥。高壟栽培，壟高25 cm，壟寬65 cm，水溝寬45 cm，壟頂弓圓型，地膜覆蓋。

提前定植父本于塑料大棚，實行保護栽培。于2014-05-06露地定植母本，地膜覆蓋，高壟栽培，壟的兩側(cè)各定植1行，株距35 cm ，行距0.55 m，定植密度3 460株/667 m2。對椒坐果后結(jié)合灌水每667 m2追施復(fù)合肥10 kg[m(N)∶m(P2O5) ∶m(K2O)=15∶15∶15，總有效成分45%]、硝酸銨鈣20 kg[w(N)≥15%,w(Ca)≥19%]，授粉結(jié)束后結(jié)合灌水每667 m2追施復(fù)合肥15 kg、硝酸銨鈣30 kg。試驗地定期噴施農(nóng)藥防治病蟲危害。

1.3 花粉制取保存與雜交授粉

辣椒花粉的采集保存及雜交授粉技術(shù)參照陳衛(wèi)國等[27]的方法進行。即雜交授粉期間，每日下午采集第2天待開的父本花蕾，剝?nèi)』ㄋ幒笃戒亪蠹埳献匀桓稍?。次日早晨，將開裂的花藥倒入干燥玻璃杯中，上蓋玻璃片，內(nèi)置一枚硬幣，震動搖粉，毛筆掃下杯壁上的花粉， 用80目篩網(wǎng)過濾雜質(zhì)，花粉收集于干燥的棕色小瓶中，2～4 ℃冰箱保存。雜交授粉時先將當(dāng)日制取的新鮮花粉裝入特制的授粉管內(nèi)，田間選擇合適的授粉花完成人工去雄，將花柱輕輕伸入授粉管使柱頭沾滿花粉即完成一朵花的人工雜交授粉過程，雜交授粉期間每天反復(fù)進行此過程。

1.4 試驗方法

配制不同質(zhì)量濃度的2,4-D溶液，分裝在玻璃瓶中，待用。試驗設(shè)5個處理： 5×10-3、10×10-3、15×10-3、20×10-3、25×10-3g/L，以涂抹清水為對照(CK)。試驗在正常的辣椒制種田中進行，雜交授粉從第2層花(對椒)開始至第6層花授粉結(jié)束。在雜交授粉的中后期(坐果率顯著下降期)，以第4～5層花為試驗材料，每天上午選擇發(fā)育正常的合適花蕾進行去雄和雜交授粉，授粉后隨即用不同質(zhì)量濃度的2,4-D溶液進行處理(用棉簽蘸取藥液涂抹授粉花梗)，每朵花只涂抹1次，不重復(fù)涂抹，掛牌標(biāo)記不同處理。每個處理100朵花，重復(fù)3次。授粉后第15 天統(tǒng)計各處理的坐果數(shù)并計算坐果率。種果成熟后各處理分別采收掏籽，種子風(fēng)干后測定各處理的單果種子數(shù)量 、單果種子產(chǎn)量、種子千粒質(zhì)量。種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢按照GB/T3543.4農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程發(fā)芽試驗要求測定[28]，重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對辣椒坐果率及果實發(fā)育質(zhì)量的影響

由表1可知，不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對辣椒雜交坐果率有顯著影響。所有不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的雜交坐果率與CK相比均有顯著提高，說明2,4-D處理有促進坐果的效應(yīng)。不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的效應(yīng)大小不同，較低范圍2,4-D處理(5×10-3～20×10-3g/L)的坐果率提高幅度較大，坐果率比CK提高24%～46%，約2.7～4.3倍，效果顯著。而較高質(zhì)量濃度2,4-D處理(25×10-3g/L)的坐果率相對較低，坐果率比CK僅提高12%。其中20×10-3g/L處理的坐果率最高(達60%)，顯著高于其他各處理。5×10-3～15×10-3g/L各處理間的坐果率差異不顯著，但顯著高于25×10-3g/L處理。從雜交授粉果的果實發(fā)育質(zhì)量上看，較低質(zhì)量濃度2,4-D 處理(5×10-3～20×10-3g/L)的果實發(fā)育質(zhì)量較好，正常果實比例較高(約92%以上)，畸形果少；CK和較高質(zhì)量濃度2,4-D處理(25×10-3g/L)的果實發(fā)育質(zhì)量相對較差，正常果實比例較低(約70%以下)，畸形果較多。

表1 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理辣椒的坐果率、單果種子數(shù)量、單果種子質(zhì)量及果實發(fā)育質(zhì)量Table 1 Fruit-setting ratio,seed number and yield of single fruit and development quality of chili pepper under different mass concentrations of 2, 4-D

注：“*”表示同列數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)；”**”表示同列數(shù)據(jù)差異極顯著(P<0.01)。下同。
Note:“*” Data in the same column show significant difference(P<0.05)；“* *” extremely significant difference in the same column(P<0.01).The same below.

2.2 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對果實種子數(shù)量的影響

由表1可知，不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的雜交授粉果的單果種子數(shù)量均比CK顯著提高，說明2,4-D處理顯著促進授粉結(jié)實，能夠顯著增加授粉果的單果種子數(shù)量。不同處理的單果種子數(shù)量增加的效應(yīng)大小也不同，其中10×10-3g/L處理的單果種子數(shù)量最多(152粒)，極顯著高于CK(26粒)和其他各處理。15×10-3g/L和20×10-3g/L處理的單果種子數(shù)量表現(xiàn)次高，分別為87和80，顯著高于25×10-3g/L處理，與5×10-3g/L處理差異不顯著。所有不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的單果種子數(shù)量均極顯著高于CK。

2.3 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對果實種子產(chǎn)量的影響

試驗結(jié)果顯示(表1)，不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的雜交授粉果的單果種子質(zhì)量比CK極顯著提高，說明2,4-D處理有提高雜交授粉單果種子產(chǎn)量的效應(yīng)。單果種子質(zhì)量提高的效應(yīng)大小不同，其中 10×10-3g/L處理的單果種子質(zhì)量最高(1.595 g)，極顯著高于CK(0.286 g)和其他各處理。15×10-3g/L和20×10-3g/L處理的單果種子質(zhì)量次高，分別為0.782和0.763 g，顯著高于25×10-3g/L處理，與5×10-3g/L 處理差異不顯著。5×10-3g/L 與 25×10-3g/L處理的單果種子質(zhì)量差異也不顯著。所有不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的單果種子質(zhì)量均極顯著高于CK。

2.4 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理對種子質(zhì)量的影響

種子的千粒質(zhì)量、發(fā)芽率、發(fā)芽勢是衡量種子質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。由表2可知，CK的種子千粒質(zhì)量最高(11.0 g)。各處理的種子千粒質(zhì)量由高到低的排序是10×10-3g/L處理最高(10.5 g)，其次5×10-3和25×10-3g/L處理(10.0 g)，15×10-3和20×10-3g/L處理的最低(9.5 g)，但是，各處理間及各處理與CK的種子千粒質(zhì)量差異不顯著。

表2 不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽率和發(fā)芽勢Table 2 Different concentrations of 2, 4-D on 1 000-seed mass, germination ratio and energy of chili pepper

試驗結(jié)果顯示，不同質(zhì)量濃度2,4-D處理的種子發(fā)芽率均在97.5%以上，種子發(fā)芽率均超過辣椒種子國家標(biāo)準(zhǔn)(≥85%)達到優(yōu)級，各處理與CK的種子發(fā)芽率沒有顯著差異。種子發(fā)芽勢CK最低(92.5%)，種子發(fā)芽勢隨著2,4-D質(zhì)量濃度的增加有逐漸提高的趨勢，說明2,4-D處理對種子活力有一定程度的提高效應(yīng)。

3 討 論

落花落果現(xiàn)象在茄果類蔬菜生產(chǎn)中普遍存在，引起落花落果的主要因素及其生理機制李曙軒[3]和鄒學(xué)校[4]做了詳細闡述和揭示。新近的科學(xué)研究從細胞水平和更深層次上進一步揭示植物器官(葉、花、果實)脫落的生理機制，植物器官中生長素濃度變化誘導(dǎo)產(chǎn)生乙烯，從而加速離層區(qū)細胞衰老及離層區(qū)細胞壁水解過程，促進離層形成，引起器官脫落[5]，而使用植物生長調(diào)節(jié)劑2，4-D處理可以有效阻止離層區(qū)細胞衰老分解和離層形成，從而防止落花落果發(fā)生[3-5]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用2,4-D防止茄果類、瓜類蔬菜及果樹作物落花、落果、提高產(chǎn)量的研究多見報道[6-18]。曹惠芳[8]使用10×10-3～20×10-3g/L的2,4-D溶液涂抹番茄花?；?qū)嵭姓椿ㄌ幚碜柚闺x層形成，有效解決番茄的落花問題，提高番茄產(chǎn)量。中村[9]用30×10-3～50×10-3g/L的2,4-D溶液涂抹茄子花器花梗或?qū)嵭姓椿ㄌ幚?，有效防止茄子的落花落果，提高茄子坐果率和產(chǎn)量。胡元善[10]用20×10-3～30×10-3g/L的2,4-D溶液涂抹西葫蘆果炳或?qū)嵭姓椿ㄌ幚?，解決低溫環(huán)境和無傳粉媒介下的西葫蘆化瓜問題，取得明顯效果。2, 4-D在辣椒生產(chǎn)中的應(yīng)用研究亦鮮見報道，使用的質(zhì)量濃度不同，使用方法不同，其試驗結(jié)果不盡相同。黃新文[16]研究使用2, 4-D溶液噴霧辣椒植株(在辣椒定植后30～40 d噴霧)的結(jié)果表明，處理后的植株營養(yǎng)生長增強，分枝力增強，莖稈增粗，產(chǎn)量增加，植物學(xué)性狀比CK明顯改善。葉自新等[17]研究使用2, 4-D溶液浸花處理的試驗結(jié)果表明，處理后辣椒的坐果率比CK提高12.7%，產(chǎn)量提高13.8%。王萍[18]研究用2,4-D溶液實施噴花處理的結(jié)果表明，處理后坐果率比CK提高11.5%，增產(chǎn)效果不明顯。本試驗采用涂抹法研究2,4-D在辣椒雜交種子生產(chǎn)(制種)中的使用效果，結(jié)果表明， 2,4-D涂抹處理后辣椒的坐果率較CK顯著增高，同時，試驗結(jié)果表明， 2,4-D的質(zhì)量濃度不同，坐果率顯著不同。較低質(zhì)量濃度(5×10-3～20×10-3g/L)的2,4-D處理坐果率較高，果實發(fā)育質(zhì)量較好，畸形果少；較高質(zhì)量濃度(25×10-3g/L)的2,4-D處理坐果率相對較低，果實發(fā)育質(zhì)量相對較差，畸形果較多。2,4-D處理適宜的質(zhì)量濃度是5×10-3～20×10-3g/L。

在茄果類蔬菜生產(chǎn)中，使用2,4-D提高作物坐果率和產(chǎn)量的同時，也往往促進單性結(jié)實形成無子果，這對蔬菜生產(chǎn)十分有益，可以提高果菜的商品品質(zhì)。但是，在茄果類種子生產(chǎn)(制種)中不希望單性結(jié)實，如果使用2,4-D提高坐果率的同時又促進單性結(jié)實，其后果對制種本身十分有害。本試驗針對辣椒雜交種子生產(chǎn)中坐果率和結(jié)實率低的情況，研究2,4-D處理對辣椒雜交制種的影響，結(jié)果表明， 2,4-D處理在顯著提高辣椒雜交坐果率的同時，果實結(jié)實率也有顯著提高，單果種子數(shù)量和質(zhì)量比CK顯著增加，說明2,4-D處理有促進辣椒授粉結(jié)實的顯著效應(yīng)。2,4-D處理的質(zhì)量濃度不同，效應(yīng)大小也不同，其中10×10-3g/L處理的單果種子數(shù)量最多，單果種子質(zhì)量也最高。此結(jié)果與李培英等[20]使用2,4-D溶液噴施新疆狗牙根草提高牧草種子的結(jié)實率和產(chǎn)量的試驗結(jié)果基本一致。本試驗結(jié)果還顯示，2,4-D處理后辣椒的種子發(fā)芽勢比CK有增高的趨勢，說明2,4-D處理對種子活力有一定的提高效應(yīng)。本試驗結(jié)果改變?nèi)藗儗χ参锷L調(diào)節(jié)劑2,4-D的生物學(xué)功能及作用的傳統(tǒng)認識，發(fā)現(xiàn)2,4-D有提高辣椒雜交制種坐果率、結(jié)實率和種子活力的效應(yīng)，這是本試驗研究取得的最大收獲和意義所在，本試驗開創(chuàng)2,4-D 在茄果類蔬菜種子生產(chǎn)中的應(yīng)用先例。但2,4-D處理提高辣椒雜交坐果率、結(jié)實率和種子活力的作用機制還有待進一步研究。

2,4-D促進植物單性結(jié)實可能是長期以來人們在茄果類蔬菜種子生產(chǎn)中沒有使用的主要原因。本試驗采用涂抹法(涂抹雜交授粉花梗)對辣椒雜交制種中2,4-D的功效進行大膽嘗試，不但提高雜交坐果率，同時提高種果結(jié)實率，對辣椒植株及生長沒有產(chǎn)生不良影響，此結(jié)果對辣椒雜交制種技術(shù)的改進有重大意義。另外，從應(yīng)用的角度來看，2,4-D涂抹授粉花梗雖然多一道涂抹工序，但是實際操作中去雄、授粉、標(biāo)記、涂抹4個工序可以一次性完成，這樣可大大節(jié)省涂抹用工量，同時顯著提高坐果率和結(jié)實率，提高授粉工效，節(jié)本增效作用明顯，有較好的實用價值。

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(責(zé)任編輯：顧玉蘭 Responsible editor:GU Yulan)

Effects of 2, 4-D Treatment on Seed Yield and Quality of Hybrid Seed Production in Chili Pepper .

CHEN Weiguo1,LIU Kelu1and CHEN Chen2.

(1.Gansu Provincial Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070, China; 2. Institute of Biotechnology,Gansu Provincial Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070, China )

With chili pepper hybrid ‘Ganke 5’ parents and 4th-5th layer of flowers as materials in seed production, artificial hybridization was conducted to pollinate flowers. With water treatment as control (CK),5 different mass concentrations of 2, 4-D solution was used to daub the pedicel, 3 repetitions of 100 flowers in each treatment were done. Fruit-setting rate, seed number per fruit, seed yield per fruit,1 000-seed mass, germination rate and germinative force of seed were measured. The results showed that the fruit-setting rates of all the 2,4-D treatments were higher than that of CK, and average seed number and seed yield per fruit of the 2,4-D treatments were also significantly higher than those of CK,the 20×10-3g/L mass concentration had the highest fruit-setting rate among all the treatments, the 10×10-3g/L mass concentration had the most seed number per fruit, and the highest seed yield per fruit, nearly 5.8 times higher than those of CK. 2,4-D treatment had little effect on 1 000-seed mass and germination rate of seed. Treating pollinated flowers with 2,4-D solution of 5×10-3-20 ×10-3g/L mass concentration could significantly improve the fruit-setting rate, seed number per fruit and seed yield per fruit of chili pepper hybridization pollination had no significant effect on indexes of seed quality.

2,4-D treatment；Chili pepper；Hybrid；Seed production

2016-05-12 Returned 2016-08-02

Projec for Transfer of Science and Technology Achievements in Agricultural in Gansu Province(No.1305NCNA125)；Special Fund for Technological Innovation of Gansu Provincial Academy of Agricultural Sciences (No.2013GAAS11).

CHEN Weiguo,male,associate research fellow. Research area:pepper breeding, cultivation and seed breeding.E-mail:chenweiguo2092@sina.com

日期：2017-06-29

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170629.1108.024.html

2016-05-12

2016-08-02

甘肅省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金(1305NCNA125)；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新專項(2013GAAS11)。

陳衛(wèi)國，男，副研究員，主要從事辣椒育種栽培和種子繁育研究。E-mail:chenweiguo2092@sina.com

S641.3

A

1004-1389(2017)07-1041-06