赤霉素在辣椒人工自交中的應用

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(南通科技職業(yè)學院， 江蘇 南通 226007)

辣椒是常異花授粉作物，天然雜交率在5%～50%之間。在辣椒雜交育種中，親本提純保存及雜種自交分離中經常使用人工自交。棉花纏繞花蕾法，因便捷、高效在辣椒人工自交中普遍使用[1]。但人工自交改變了辣椒自然生長狀比，在有些品種中出現坐果率低、果小、種子少、種子萌發(fā)差等現象[2]。研究發(fā)現，適當濃度赤霉能促進番茄植株、果實、種子的生長發(fā)育[3]。而目前赤霉素在辣椒上應用，主要作為種子引發(fā)劑來提高辣椒種子的萌發(fā)質量，對利用赤霉素來促進辣椒果實、種子的生長發(fā)育的研究幾乎無系統(tǒng)報道。本試驗在栽培種和野生種辣椒人工自交時使用適當濃度的赤霉素促進辣椒果實、種子發(fā)育， 以獲得數量多、質量好的辣椒自交種，以期為野生辣椒的保護利用及栽培種育種基因源的拓展做好前期工作。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試栽培種辣椒為南通地方品種啟東小辣椒(C.annuum)，多代自交自交純合。

供試野生種辣椒小米辣(C.frutescens)從云南省引進，多代自交純合[4]。

赤霉素(GA3)為分析純，購于上海稼豐園藝有限公司。

1.2 試驗儀器

光照培養(yǎng)箱GZX-150(北京林茂科技有限公司)、脫脂棉、游標卡尺、玻璃培養(yǎng)皿(90 mm)。

1.3 試驗方法

赤霉素設7個處理：100 mg/L(處理1)、200 mg/L(處理2)、300 mg/L(處理3)、400 mg/L(處理4)、500 mg/L(處理5)、600 mg/L(處理6)、700 mg/L(處理7)，以清水作對照(ck)。田間試驗在南通市蔬菜科學研究所試驗農場鋼管大棚內進行，不同濃度赤霉素溶液放在冰箱冷藏室保存。

2017年4月25日，去除辣椒ZY-6對椒、門椒花和果，4月26 —30日選擇四門斗至八面風的大花蕾(當天為蕾，次日為花，每節(jié)留1朵)，筆蘸取赤霉素溶液輕輕涂抹花蕾，風干后撕一小塊脫脂棉均勻展開棉纖維成薄薄一層，將脫脂棉輕輕裹在花瓣上掛上標牌標記，其余管理方法同大田保護地辣椒栽培[1,5]。每個處理人工授粉60朵花3次重復，2016年5月15 日考查各處理的坐果率，其余果和花全部摘除。7月月20日開始采收已自然成熟的全紅果，測定雜交結籽情況。種子曬干后，9月20日測定種子千粒重。

2017年9月20日辣椒自交種溫水浸種6 h后，分裝在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，在每個培養(yǎng)皿放置種子60粒，每個處理3次重復，將其置于25 ℃培養(yǎng)箱內發(fā)芽。每天定時記錄發(fā)芽的種子粒數，到第14天為止。第7天計發(fā)芽勢，第14天計發(fā)芽率和測定各處理正常幼苗的根長，并根據的發(fā)芽種子數和根長，計算種子的發(fā)芽指數、活力指數。

發(fā)芽勢(%)=(7 d發(fā)芽種子數/供試種子總數)×100%；

發(fā)芽率(%)=(14 d發(fā)芽種子數/處理種子總數)×100%；

發(fā)芽指數=∑(Gt/Dt)

式中：Gt為在t日的發(fā)芽數，Dt為相應的發(fā)芽日數；

活力指數(VI)=S×∑(Gt/Dt)(式中：S為平均根長(mm))。

評價處理隸屬函數值(Uij)= (Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)，式中Uij表示i品種第j評價指標隸屬函數值；Xij表示i品種j評價指的測定值，Xjmin表示所有處理j評價指標值的最小值；Xjmax表示所有處理處理j評價指標值的最大值。根據各評價指標的隸屬函數，求算辣椒人工自交用不同濃度赤霉素處理效果綜合評價值。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel軟件處理，不同處理之間的數據分析利用SPSS軟件處理。

2 結果與分析

2.1 不同處理對辣椒自交種的影響

從表1統(tǒng)計數據分析可知，處理2赤霉素濃度在200 mg/L栽培種辣椒啟東小辣椒坐果率最高，為46.1%，平均單椒結籽也最多，為68.2粒，分別比ck增加59.5%、145.3%；坐果率、單椒結籽與其他所有處理差異極顯著。處理3的千粒重最高，為5.27 g，比ck增加17.1%，差異顯著。赤霉素濃度在300～700 mg/L時，隨著濃度的增加，對坐果率、單椒結籽數、千粒重表現出抑制作用。野生種辣椒小米辣在赤霉素濃度為400 mg/L時，坐果率、千粒重均最高，分別為30.5%、4.05 g，分別比ck增加55.6%、11.6%；其中坐果率與處理3差異不顯著，但與其他所有處理差異極顯著。赤霉素濃度在500～700 mg/L時，隨著濃度的增加，對坐果率、單椒結籽數、千粒也表現出抑制作用(詳見表1)。

2.2 不同處理對辣椒自交種萌發(fā)的影響

從表2統(tǒng)計數據可知，赤霉素濃度在100～300 mg/L時，處理1、處理2栽培種啟東小辣椒各個萌發(fā)指標均好于ck，3個處理之間發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數差異均不顯著。赤霉素濃度在400～700 mg/L，所有處理萌發(fā)指標均低于ck；隨著赤霉素濃度的增加，自交種萌發(fā)效果不斷下降，赤霉素濃度在600、700 mg/L時， 發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數均極顯著低于ck。辣椒小米辣赤霉素濃度在200～400 mg/L時，野生種小米辣萌發(fā)指標均高于ck，隨著濃度增加萌發(fā)效果隨之改善；赤霉素濃度為400 mg/L時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數在所有處理中均最高，分別比ck增加25.6%、18.5%、25.3%、31.4%，與ck差異極顯著。赤霉素濃度為500～700 mg/L時，隨著濃度增加萌發(fā)效果不斷下降，濃度越高萌發(fā)指標越差(詳見表2)。

表1 不同處理對辣椒自交種的影響

品種處理坐果率(%)單椒結籽數(粒)千粒重(g)啟東小辣椒131.2cC42.3bB4.65bBC 246.1aA68.2aA5.05aAB 338.9bB40.4bB5.27aA 420.5cC32.8cC4.41bcCD 525.6dC20.9eE4.34bcCD 615.5eD9.0fF4.12cD 716.1eD9.2fF3.38dE ck28.9cdC27.8dD4.50bCD小米辣119.5cCD10.2cdBC3.52bcABC 222.8bcBC12.5bB3.76abAB 326.7abAB17.8aA3.64bA 430.5aA12.1bcB4.05aA 518.4cdCD11.5bcBC3.68abAB 69.5eE4.2eD3.24cdBC 715.0dDE8.6dC3.06dC ck19.6cBC11.7bcB3.63abAB

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，不同大寫字母表示在0.01水平差異極顯著。下同。

表2 不同處理對辣椒自交種萌發(fā)的影響

品種處理發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數活力指數啟東小辣椒140.0abAB90.0abAB7.21abA36.72aA241.1abAB93.9aA7.41abA38.08aA345.0aA92.8aAB7.46aA35.04aA433.3cBC83.3bB6.13cB22.93cB535.6bcB69.4cC6.05cB25.44bcB627.2dCD65.30cC4.84dC16.78dC719.5eD53.9dD3.50eD10.99eDck37.8bcAB87.8abAB6.67bcAB27.76bB小米辣120deCD59.4bB3.61aA8.54dC227.2abAB64.5bAB4.92abAB15.11abA325.6bcAB65.0bAB4.64bAB13.41bcB430.0aA74.4aA5.42aA16.73aA523.3cdBCD66.1bAB3.78cBC8.69dC618.3eD38.3cC3.59dC8.83dC711.7fE41.1cC2.29eD4.64eDck23.9bcBC62.8bB4.33bcBC12.73cB

2.3 不同處理對辣椒人工自交的綜合評價

為避免單一指標評價不同濃度赤霉素溶液處理對辣椒人工自交效果帶來的片面性問題，用隸屬函數法求出個各個處理的綜合評價值，平均隸屬越大效果越好[6]。栽培種啟東小辣椒不同處理綜合依次為：處理2>處理1 >處理 3>ck>處理5 >處理 4>處理6 >處理7，野生種啟東小米辣不同處理綜合依次為:處理4>處理2 >處理 3>ck>處理6 >處理 5>處理1 >處理7(詳見表3)。

表3 不同處理對辣椒人工自交各測定指標的隸屬函數值

品種處理坐果率單椒結籽數千粒重發(fā)芽勢發(fā)芽率發(fā)芽指數活力指數平均隸屬度位次啟東羊角椒10.51310.56250.67200.80390.90250.93690.94980.7630321.00001.00000.88360.84711.00000.98741.00000.9597130.76470.53041.00001.00000.97251.00000.88780.8793240.16340.40200.54500.54120.73500.66410.44080.4988550.33010.20100.50790.63140.38750.64390.53340.462266000.39150.30200.28500.33840.21370.2187770.01960.0034000000.00338ck0.43790.31760.59260.71760.84750.80050.61900.61904小米辣10.47620.44120.46460.45360.58450.42170.32260.4521620.63330.61030.70710.84700.72580.84030.86600.7471330.81901.00000.58590.75960.73960.75080.72540.7686241.00000.58091.00001.00001.00001.00001.00000.9401150.42380.53680.62630.63390.77010.47600.33500.543156000.18180.360700.41530.34660.1863770.26190.3235000.0776000.09478ck0.48100.55150.57580.66670.67870.65180.66910.61074

3 討論與結論

辣椒人工自交影響辣椒授粉質量，而授粉質量不好對辣椒坐果、結籽、種子萌發(fā)等均產生負面影響[7]。有研究表明，較低濃度的外源赤霉素能促進梨花粉離體及原位的萌發(fā)，而高濃度的赤霉素抑制花粉的萌發(fā)[8]。棉花中研究表明，使用適當濃度的赤霉素噴花，不僅促進了棉鈴的生長,而且對棉花種子的發(fā)育也有明顯的促進作用[9-10]；番茄中研究發(fā)現，內源赤霉素顯著增加種子的重量[11]。本試驗在栽培種、野生種辣椒人工自交時使用適當濃度赤霉素溶液涂抹花蕾，應是赤霉素抑制了脫落酸的形成，從而抑制了花柄或果柄的基部在生長發(fā)育過程中產生離層，這可能是辣椒坐果率較高的原因[11]。適當的濃度赤霉素促進辣椒花粉在柱頭萌發(fā)順利到達子房[12]，促使更多的胚株受精發(fā)育成種子；促進了同化產物供應種子生長發(fā)育，種子數量、質量均有所改進[13]。

本試驗在栽培種、野生種辣椒人工自交時分別使用200，400 mg/L霉素濃度處理，有效促進果實、種子生長發(fā)育，降低了人工干涉對辣椒自交的負面影響，取得了理想效果。辣椒人工自交受到環(huán)境、授粉技術、田間管理等影響，需要在今后試驗中進一步明確[5,13]。不同品種辣椒人工自交需要的赤霉素溶液濃度可能也不一樣，需在小面積試驗的基礎上試驗后應用。