成都平原地區(qū)增加光照時(shí)數(shù)對(duì)馬鈴薯開(kāi)花的影響

李華鵬，彭小荷，王 琳，梁 曉，王 平，沈?qū)W善

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所, 四川 成都 610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 四川 成都 610066)

【研究意義】我國(guó)馬鈴薯育種工作始于1947年,到目前已培育出百余個(gè)品種[1]。盡管隨著生物技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用,各種先進(jìn)的技術(shù)手段在創(chuàng)造資源和選育新品種方面起到了重要的作用[2-8]，但是目的基因與目標(biāo)性狀在新品種上的體現(xiàn)最終還是要通過(guò)常規(guī)育種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)[9]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】馬鈴薯起源于南美洲的冷涼山區(qū),長(zhǎng)期的自然選擇使其植株開(kāi)花坐果過(guò)程中需要長(zhǎng)日照的環(huán)境條件。光照充足、長(zhǎng)日照能促進(jìn)花蕾的分化與形成,尤其對(duì)開(kāi)花少的早熟品種(系)更為明顯[10-11]。在成都平原地區(qū)，栽培馬鈴薯多為中早熟品種，栽培季節(jié)多為秋冬兩作,其花蕾分化期處于短日照條件下,導(dǎo)致開(kāi)花很少,難以進(jìn)行雜交育種工作。【本研究切入點(diǎn)】嘗試在大棚內(nèi)人工提供長(zhǎng)日照條件，以此來(lái)促使中早熟品種馬鈴薯開(kāi)花。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】摸索雜交條件，提高成都平原地區(qū)常規(guī)育種的效率。

表1 花期及開(kāi)花數(shù)量記錄

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2014-2015年間在四川省成都市新都區(qū)進(jìn)行。供試品種：中早熟品種川芋10號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：在自然光照條件下使用LED燈增加光照時(shí)間，LED燈光照時(shí)間如下。T0:空白對(duì)照，不增加光照時(shí)間；T1:7:00-19:00時(shí)間段補(bǔ)增光照，全天光照時(shí)間長(zhǎng)12 h； T2:6:00-20:00時(shí)間段補(bǔ)增光照，全天光照時(shí)間長(zhǎng)14 h；T3:5:00-21:00時(shí)間段補(bǔ)增光照，全天光照時(shí)間長(zhǎng)16 h；T4: 5:00-7:00,19:00-21:00時(shí)間段補(bǔ)增光照。2014年試驗(yàn)每處理18株，2015年試驗(yàn)每處理30株。

光照強(qiáng)度：每處理使用2個(gè)35 W正白LED球形燈泡。觀察記錄與測(cè)定：記錄株高，開(kāi)花時(shí)間，開(kāi)花數(shù)量及結(jié)薯數(shù)量。葉綠素含量測(cè)定：使用SPAD-502Plus葉綠素儀記錄葉片葉綠素含量。每個(gè)處理隨機(jī)選擇5株植株，分別測(cè)定其頂部、中部、下部葉面的葉綠素?cái)?shù)值，每葉測(cè)3次取平均值記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 開(kāi)花時(shí)間數(shù)據(jù)

開(kāi)花時(shí)間的數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)各組和對(duì)照組始花期相當(dāng)接近，不同的光照周期對(duì)始花期沒(méi)有影響。而試驗(yàn)各組和對(duì)照組停止開(kāi)花的時(shí)間則顯著不同，花期長(zhǎng)度差異巨大，越長(zhǎng)的光照周期導(dǎo)致可開(kāi)花時(shí)間越晚，花期越長(zhǎng)(表1)。

2.2 每日開(kāi)花數(shù)量數(shù)據(jù)

從始花期開(kāi)始記錄每日各組試驗(yàn)的開(kāi)花數(shù)量并同期新都的每日最高、最低溫度，記錄如圖1～2所示。

2年試驗(yàn)中，增加光照時(shí)間的試驗(yàn)組在花期長(zhǎng)度和每日的開(kāi)花數(shù)量上均明顯高于對(duì)照組。且光照增加的時(shí)間越多，每日開(kāi)花數(shù)量的增加越顯著。

圖1 2014年開(kāi)花數(shù)量-日期對(duì)應(yīng)及同期氣溫Fig.1 Correspondence between quantities of flower per day and the temperature curve of the same period in 2014

圖2 2015年開(kāi)花數(shù)量-日期對(duì)應(yīng)及同期氣溫Fig.2 Correspondence between quantities of flower per day and the temperature curve of the same period in 2015

試驗(yàn)組T4和T3每日的光照時(shí)間均增加到16h，其中T4僅在早上和晚上增加光照。試驗(yàn)顯示，T4和T3的花期長(zhǎng)度接近，但T4在每日開(kāi)花數(shù)量上多于T3，且全花期總的開(kāi)花數(shù)量遠(yuǎn)大于T3。

對(duì)應(yīng)2年的新都地區(qū)的氣溫比較，2014和2015年分別在4月下旬和4月上旬有階段性降溫。降溫期間，試驗(yàn)各組的每日開(kāi)花數(shù)量均大幅降低，對(duì)照組更是停止開(kāi)花。而在氣溫上升后，增加光照的各試驗(yàn)組則恢復(fù)了開(kāi)花。

各試驗(yàn)組和對(duì)照組的始花期基本相同，但對(duì)照組的花期集中在整個(gè)階段的初期。2014年對(duì)照組僅在4月中旬開(kāi)花。而2015年相同階段的溫度過(guò)低，日間均溫不到20 ℃，導(dǎo)致對(duì)照組不能開(kāi)花。而錯(cuò)過(guò)該階段后，即使氣溫升高，后期對(duì)照組也完全不再開(kāi)花。

2.3 單株株高數(shù)據(jù)分析

2014年記錄的株高數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)分析如表2。

表2 株高及統(tǒng)計(jì)分析

表3 葉綠素含量及統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析表明，5 %顯著水平下，T1，T3，T4 3組株高無(wú)顯著差異，T0，T1，T2，T4 4組之間株高無(wú)顯著差異。

2.4 葉綠素?cái)?shù)據(jù)分析

2014年記錄葉綠素?cái)?shù)據(jù)。在每個(gè)試驗(yàn)組及對(duì)照組中各隨機(jī)選擇5株植株，分別測(cè)定其頂部、中部、下部葉面的葉綠素?cái)?shù)值，每葉測(cè)3次取平均值記錄。葉綠素?cái)?shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)分析如表3所示。在5 %顯著水平下，植株頂部葉片的葉綠素含量各試驗(yàn)組無(wú)顯著差異，但與對(duì)照組有顯著差異；中部葉片的葉綠素含量，T1、T2、T3無(wú)顯著差異，T1、T4無(wú)顯著差異，但各試驗(yàn)組與對(duì)照組有顯著差異；下部葉片的葉綠素含量，T1、T2、T3無(wú)顯著差異，T1、T4無(wú)顯著差異，T4和對(duì)照組無(wú)顯著差異。

3 討論與結(jié)論

馬鈴薯開(kāi)花結(jié)實(shí)除與品種有密切關(guān)系外，對(duì)溫度、濕度和光照等外界條件示范敏感。一般要求開(kāi)花期間日平均溫度在18～20 ℃，空氣相對(duì)濕度在80 %～90 %，每日日照時(shí)數(shù)不低于12 h[12]。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，每日光照時(shí)數(shù)在12 h以上時(shí)，增加光照時(shí)數(shù)能顯著的增加開(kāi)花。同時(shí)，增加光照時(shí)數(shù)也能增加葉片的葉綠素含量，但光照時(shí)數(shù)的變化對(duì)植株高度沒(méi)有影響。

試驗(yàn)使用的馬鈴薯品種川芋10號(hào)，是一種典型的中早熟品種，其生育期為81.6 d。早熟品種一般開(kāi)花持續(xù)時(shí)間短，花序少，開(kāi)花數(shù)量少[12]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，一方面增加日照時(shí)數(shù)顯著的增加了花序數(shù)量和每日開(kāi)花的數(shù)量，光照時(shí)數(shù)16 h時(shí)每日開(kāi)花數(shù)量最高可以達(dá)到光照時(shí)數(shù)12 h的4倍以上；另一方面增加日照時(shí)數(shù)顯著的延長(zhǎng)了開(kāi)花持續(xù)的時(shí)間，將中早熟品種的開(kāi)花持續(xù)時(shí)間從10 d以內(nèi)延長(zhǎng)到了30～60 d，達(dá)到了晚熟品種的開(kāi)花持續(xù)時(shí)間水平。

同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果顯示增加光照時(shí)間顯著提升了開(kāi)花對(duì)于低溫的抗性。2014年的試驗(yàn)中，在4月中旬氣溫驟降后，各組均減少每日開(kāi)花數(shù)量，但其后氣溫回升后，增加光照時(shí)間的試驗(yàn)組的每日開(kāi)花數(shù)量得到回升，而對(duì)照組和日照時(shí)間12 h的T1組的每日開(kāi)花數(shù)量不再恢復(fù)。2015年的試驗(yàn)中，由于始花期氣溫低于適宜開(kāi)花溫度，對(duì)照組全生育期不能開(kāi)花，日照時(shí)間12 h的T1組的每日開(kāi)花數(shù)量少，且在其后4月上旬的降溫中停止開(kāi)花。同時(shí)段的T2、3、4試驗(yàn)組則在始花期開(kāi)始大量開(kāi)花，并能在降溫階段后恢復(fù)開(kāi)花。對(duì)比各試驗(yàn)組，特別是2年的T3和T4試驗(yàn)組的照明時(shí)間差別，光照導(dǎo)致的溫度變化與每日開(kāi)花數(shù)量和開(kāi)花持續(xù)時(shí)間關(guān)系不大。試驗(yàn)顯示，增加光照時(shí)數(shù)后，在較低的溫度環(huán)境下馬鈴薯也能開(kāi)花，而且即使因溫度驟降暫時(shí)停止開(kāi)花，在溫度回升后，增加光照時(shí)數(shù)可以恢復(fù)植株的開(kāi)花能力。

在花期增加光照時(shí)間，有利于馬鈴薯植株提高開(kāi)花數(shù)量，延長(zhǎng)開(kāi)花周期，增強(qiáng)對(duì)花期低溫的抵抗能力。因此，在進(jìn)行雜交育種工作時(shí)，適度的增加每日光照時(shí)間，能取得更好的工作結(jié)果。

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