矮生型杜梨的生物學(xué)特性觀測

王 影， 王 然， 馬春暉， 宋健坤， 王文成， 李曉寧， 李鼎立

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/青島市園藝植物遺傳改良與育種重點實驗室，山東青島 266109)

梨是我國重要的落葉果樹之一，其總產(chǎn)量位居我國水果的第3位，2015年為1 869.9萬t[1]，對我國農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展意義重大。矮化省力化栽培是梨樹未來栽培技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，現(xiàn)在國內(nèi)外針對梨矮化砧木育種已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作[2-4]，如國外已選育的OHF系、榅桲系、Rhenus系(USPP 11041、USPP 12771)、BP系(USPP 10231、USPP 10307)等，國內(nèi)的中矮系列[5-7]、K系等[8]。但這些砧木和傳統(tǒng)的東方梨品種嫁接后存在親和性或適應(yīng)性等問題，生產(chǎn)上應(yīng)用較少。我國是梨屬植物的起源中心之一，種質(zhì)豐富、類型眾多，野生杜梨更是我國北方地區(qū)使用最多的砧木類型，其存在親和性佳、抗逆性好、抗病性強等特點，受到果農(nóng)的歡迎。在前期的資源調(diào)查中，筆者所在實驗室在山東省泗水縣發(fā)現(xiàn)了1株矮生型資源，命名為QN-109，經(jīng)過多年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)其矮生性狀遺傳穩(wěn)定，非病毒所致[9]，為梨的天然矮生突變體。

為更好對其進(jìn)行研究、開發(fā)和利用，筆者在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園進(jìn)行嫁接引種，生長性狀穩(wěn)定后于2015、2016年對其生物學(xué)特性進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，該結(jié)果對今后梨矮化砧木或品種的選育奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

梨矮生型種質(zhì)原始材料發(fā)現(xiàn)于山東省泗水縣，實生樹，樹齡 60～80年；其嫁接材料保存于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園梨種質(zhì)資源圃，2012年嫁接，砧木為實生杜梨(3年生，喬化類型)。

1.2 方法

1.2.1 矮生杜梨形態(tài)學(xué)特征 物候期的觀察參考文獻(xiàn)[10]的方法進(jìn)行；以野生型杜梨和豆梨為對照，進(jìn)行梨矮生種質(zhì)的生物學(xué)描述，描述規(guī)范參考文獻(xiàn)[11]，測量工具采用游標(biāo)卡尺和鋼卷尺；統(tǒng)計分析采用Excel 2010和SPSS 20.0進(jìn)行；形態(tài)學(xué)聚類圖指標(biāo)主要來源果實，包括質(zhì)量、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、果實顏色和萼片狀態(tài)。

1.2.2 花粉性狀測定 花粉生活力的測定參考文獻(xiàn)[12]進(jìn)行，包括形態(tài)學(xué)觀察、I2-KI染色法檢測、花粉發(fā)芽試驗以及正常授粉后坐果率統(tǒng)計4種檢測方法?；ㄋ庨_裂率測定參考胡建芳等的方法[13]，取100?；ㄋ幵谑覝叵? d后統(tǒng)計散粉率，重復(fù)5次。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨矮生種質(zhì)的生物學(xué)描述

矮生杜梨為實生樹，野生狀態(tài)存在，地點位于泗水縣，2012年引種到青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園后統(tǒng)一編號為QN-109，植物學(xué)歸屬為薔薇科梨屬杜梨種(PyrusbetuleafoliaBge.)。原始樹為自然實生狀態(tài)，樹齡60～80年，野生于半山腰山坡陽面。

矮生杜梨QN-109原始樹樹勢中庸，樹姿半開張，主干樹體特征縱裂，骨干枝延長枝發(fā)枝數(shù)量多，充實，伸展方向斜向上(圖1)。新梢(1年生枝)枝條顏色為紅褐色，被白色絨毛，單位面積皮孔數(shù)量極少，枝刺較少；延長枝輕剪后萌芽力高，成長枝能力弱(15 cm長枝)；新梢年生長量30.36 cm，粗度 0.52 cm，節(jié)間長度1.22 cm。早果性中，自花結(jié)實率60%，以中果枝腋花芽結(jié)果為主，短果枝比率低，采前落果輕，豐產(chǎn)性好，連續(xù)結(jié)果能力強。該野生種質(zhì)引種到青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園后繼續(xù)表現(xiàn)出矮生相關(guān)性狀，經(jīng)檢測非病毒導(dǎo)致的矮化，具有一定的應(yīng)用前景。

矮生杜梨葉芽在1年生枝上著生狀態(tài)為斜生或離生，葉芽頂端特征鈍性，芽托較小，長度約0.24 cm；幼葉顏色淡綠；成熟葉片形狀卵圓形，葉基圓形，葉尖急尖，葉緣銳鋸齒，無裂刻，無刺芒，葉背被有絨毛，葉姿水平，伸展特征抱合，無托葉，葉片長度7.12 cm，寬度4.51 cm，葉柄長度3.12 cm。

矮生杜梨花序為傘房花序，每花序花10～15朵；蕾期和分化期花瓣顏色均為白色；成熟花芽表面具有絨毛，長度約0.40 cm；花瓣相對位置分離，花瓣形狀卵圓形，花瓣數(shù)5枚，花冠直徑2.81 cm；柱頭位置高于花藥，花柱基部具絨毛，成熟花藥顏色紅色，每朵花雄蕊20枚。

矮生杜梨成熟果實圓形，黃褐色，果點明顯，單果質(zhì)量 0.84 g，果實橫徑1.13 cm，果實縱徑1.04 cm，果形指數(shù) 0.92；果?；繜o膨大，姿態(tài)直生，長度2.08 cm，粗度 0.90 mm，梗洼無或極淺，無棱溝；萼片脫落，萼洼平或極淺、廣度狹、狀態(tài)平滑；果心位置中位，心室數(shù)2個或3個，種子黑褐色，形狀橢圓形，千粒質(zhì)量19.22 g。

2.2 梨矮生種質(zhì)的主要物候期觀測

2014、2015年對矮生杜梨QN-109在青島地區(qū)的物候期進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)QN-109與野生型杜梨和豆梨主要物候期差異不大。QN-109在青島地區(qū)一般在3月底4月初進(jìn)入萌芽期；在4月上旬開花，中旬進(jìn)入盛花期，下旬落花，花期一般1個月左右；梨果在10月成熟，成熟后即可采果進(jìn)行取種；11月底落葉開始進(jìn)入休眠期(表1)。

對矮生杜梨QN-109大樹高接后新梢生長動態(tài)(圖2)研究發(fā)現(xiàn)，QN-109從芽萌動開始，生長期約85 d，呈現(xiàn)“S”曲線，年生長量約30.36 cm。從4月17日開始，新梢在4月24日達(dá)到第1個生長高峰期，平均日增長量達(dá)到0.95 cm；新梢第2個生長高峰期在5月8—22日，平均日增長量為 0.70 cm；在2個生長高峰期直接有1個緩慢生長期，平均日生長量為0.32 cm。

表1 矮生杜梨QN-109、野生型杜梨和豆梨的主要候期(月-日)

以野生型杜梨和豆梨為對照評價矮生杜梨QN-109大樹高接后的新梢生長特性，結(jié)果(圖3)顯示，矮生杜梨QN-109的新梢長度和節(jié)間距與野生型杜梨和豆梨具有極顯著差異，其長度的差異主要在節(jié)間距上，節(jié)數(shù)沒有顯著性差異，同時研究發(fā)現(xiàn)矮生杜梨并沒有節(jié)間的縮短而導(dǎo)致粗度變細(xì)，矮生杜梨新梢中部粗度為0.52 cm，普通豆梨、杜梨分別為0.52、0.51 cm，無顯著性差異。矮生杜梨QN-109的1年生新梢生長量為30.36 cm，普通型杜梨和豆梨分別為70.40、63.78 cm；矮生杜梨QN-109的1年生新梢節(jié)間距為 1.22 cm，普通型杜梨、豆梨分別為3.39、3.22 cm。

矮生杜梨QN-109花藥紅色、飽滿，形態(tài)學(xué)特征正常。調(diào)查(圖4)顯示，矮生杜梨QN-109花藥開裂率為51.25%，遠(yuǎn)低于野生型杜梨的79.12%和野生型豆梨的72.73%，其花粉量較少，傳粉能力較弱。對矮生杜梨QN-109花粉進(jìn)行活力檢測，I2-KI染色表明矮生杜梨QN-109散粉當(dāng)天(散粉第1天)活力最高，達(dá)到99.6%，后隨著貯藏時間的延長，活力逐漸下降。同時用萌發(fā)力和受精力評價矮生杜梨QN-109花粉的生活力，結(jié)果顯示萌發(fā)力、受精力與可染性差異極顯著，其中與普通杜梨授粉后受精力僅達(dá)46.53%。矮生杜梨QN-109進(jìn)行自交測定顯示，該種質(zhì)具有一定的自交結(jié)實率，為14.89%，遠(yuǎn)低于自由授粉后的結(jié)實率。

2.3 梨矮生種質(zhì)的形態(tài)學(xué)特征的聚類分析

選取已經(jīng)收集的部分資源以及矮生杜梨QN-109附近1 km的野生杜梨進(jìn)行果實特征統(tǒng)計，并利用SPSS進(jìn)行組間聯(lián)接系統(tǒng)聚類，發(fā)現(xiàn)野生杜梨種質(zhì)可以分為2個大類別；其中矮生杜梨QN-109和附近野生杜梨聚在1個類別中，QN-109和PY-2、PY-8形態(tài)學(xué)特征更為接近，聚在1個小類別中(圖5)。結(jié)合矮生杜梨QN-109周邊資源的觀察，推測該矮生變異為自然實生突變體。

3 討論與結(jié)論

矮化省力化栽培一直是梨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)之一[2-4，14-17]，矮化砧木作為梨樹矮化栽培的主要方式，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。相比國外對梨樹砧木研究早、積累多、應(yīng)用廣的特點，我國則起步較晚[3-4]。針對我國東方梨的特點，我國對矮化砧木的選育主要采用2種方法：一是砧木引進(jìn)，主要引進(jìn)的是國外已經(jīng)成型的砧木品種，如OHF系、榅桲系、FOX系、Pyrodwarf、PyroTM2-33、BP系、Pyriam、BM2000[18]，但由于引進(jìn)的砧木類型為梨近緣屬或西方梨系統(tǒng)，導(dǎo)致引進(jìn)我國后存在適應(yīng)性差、抗逆性弱以及不親和等問題，并沒有在生產(chǎn)上得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用；二是砧木的雜交育種，針對我國東方梨的特點，20世紀(jì)80年代中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所和山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所分別選育出中矮系列和K系梨矮化砧木，但由于條件限制，也沒有在生產(chǎn)上得到廣泛的推廣和應(yīng)用[3-4，17-18]。和鮮食品種選育相比，砧木育種難度更大，周期更長。我國是梨屬植物的初生中心之一，地域遼闊，梨屬及其近緣屬植物極其豐富，野生杜梨和豆梨資源更是我國北方和南方應(yīng)用最多的砧木類型，相比中矮系列和K系砧木，直接從杜梨和豆梨中進(jìn)行矮化砧木的挖掘更具有生產(chǎn)意義。在前期的梨野生種質(zhì)的調(diào)查和評價中發(fā)現(xiàn)了1株緊湊、矮生型杜梨資源，命名為QN-109，該種質(zhì)在形態(tài)學(xué)特征方面與杜梨極為相似，矮生性狀穩(wěn)定，初步嫁接顯示，具有一定的矮化效果。同時，矮生杜梨QN-109還具有針刺少、抗逆性強等特點，也為其今后的生產(chǎn)應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。

隨著環(huán)境的惡化和人為的破壞，植物野生資源的種類在逐年減少，如何更好進(jìn)行野生種質(zhì)的保護(hù)是現(xiàn)在亟待解決的問題之一。杜梨和豆梨的實生苗是我國梨樹栽培的主要砧木類型，雖然在生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛，但其種子來源仍主要來自野生樹種，各個育苗單位并沒有真正實現(xiàn)建圃保護(hù)，資源圃保護(hù)的重點依然是鮮食品種資源[19]，故如何實現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行野

生資源就地保護(hù)和遷地保護(hù)應(yīng)該是現(xiàn)在野生資源研究工作的重點，特別是野生資源集中分布區(qū)的保護(hù)；同時優(yōu)良資源的野生資源還應(yīng)積極開展利用保存。我國梨屬植物資源極其豐富，野生種質(zhì)的多樣性和優(yōu)良的抗逆特性都是今后研究的重點。

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