赤霉素克服辣椒種間雜交障礙初探

摘 要： 為研究不同濃度赤霉素克服辣椒種間雜交障礙的效果，選用體積分?jǐn)?shù)為0.01%～0.06%的赤霉素，用清水作對照，以‘ZY-21（Capsicum annuum）為母本、‘小米辣（Capsicum frutescens）為父本，人工蕾期去雄授粉雜交后，用不同濃度赤霉素溶液涂抹花柱，觀察、測定不同濃度赤霉素對辣椒種間雜交種及種間雜交種萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，使用0.04%的赤霉素處理‘ZY-21ב小米辣效果較好；坐果率為6.8%，單果結(jié)籽多，種子飽滿，發(fā)芽勢為12.5%，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均最高。試驗表明，在辣椒種間雜交中使用適當(dāng)濃度的赤霉素處理，操作簡單、便捷；能促進(jìn)坐果及種子生長發(fā)育，克服辣椒種間雜交障礙。

關(guān)鍵詞： 辣椒； 赤霉素； 種間雜交； 障礙

Abstract：Seven concentrations of gibberellin （0.01%-0.06%， water as control） were set to investigate the effect on interspecific hybridisation disorders in capsicum in this research. Female parent was ‘ZY-21 （Capsicum annuum）， and male parent was Xiaomila （C. frutescens）. The styles were daubed by gibberellin with different concentration after emasculated pollination. The results showed that 0.04% concentration was the best one， with highest fruit-set rate （6.8%）， seeds per fruit， germinating potential （12.5%）， germination percentage， germination index and vitality index. Suitable concentration of gibberellin could be used in interspecific hybridization of capsicum to overcome the barrier of interspecific hybrids in capsicum. Besides， gibberellin could promote the development of seed and increase fruit-set rate.

Key words：Capsicum； Gibberellin； Interspecific hybrids； Obstacle

辣椒是一種遺傳和表型多樣性豐富的蔬菜作物，辣椒屬（Capsicum spp.）包含5 個栽培種 （C. annuum、C. chinense、C. baccatum、C. frutescens和 C. pubescens），C. annuum是世界上類型最多、栽培最廣泛的種，辣椒育種主要在一年生辣椒C. annuum這個栽培種上展開，但由于長期較高的人工選擇壓力，C. annuum遺傳基礎(chǔ)已漸趨狹窄。C. frutescens等有許多優(yōu)異性狀，是改良C. annuum的重要資源[1-3]。種間雜交是實現(xiàn)有益基因轉(zhuǎn)移的有效途徑，但辣椒屬種間遠(yuǎn)緣雜交存在雜交障礙，雜種F1經(jīng)常很難獲得；目前，辣椒種間雜交經(jīng)常采用橋梁親本、嫁接、離體受精等方法克服雜交障礙，獲得較為豐富的雜種；但這些方法普遍存在操作復(fù)雜、周期長等缺點(diǎn)，如掌握操作簡單便捷見效快的方法，將有效加快應(yīng)用C. frutescens等拓展C. annuum的遺傳基礎(chǔ)[4]。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度赤霉能促進(jìn)茄果類蔬菜開花結(jié)果，刺激胚發(fā)育成健全飽滿的種子[5]。而目前赤霉素對辣椒的研究，主要集中在促進(jìn)辣椒種子萌發(fā)方面[6]；對應(yīng)用赤霉素激發(fā)花粉活力進(jìn)而促進(jìn)果實、種子發(fā)育等方面的研究，幾乎無系統(tǒng)報道。筆者在辣椒種間雜交中采用不同濃度的赤霉素促進(jìn)坐果及種子發(fā)育，明確最佳赤霉素使用濃度，獲得豐富的辣椒種間雜交種克服種間雜交障礙。充分利用辣椒種間雜交創(chuàng)造變異、豐富變異，實現(xiàn)辣椒在品質(zhì)、抗性、產(chǎn)量等方面的遺傳改良。

1 材料與方法

1.1 材料

供試‘ZY-21（C. annuum）為南通地方品種海門羊角椒高代自交系，親和性好、種子產(chǎn)量高、質(zhì)量好；‘小米辣（C. frutescens）從云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所引進(jìn)[1，7]，多代自交純合；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），游標(biāo)卡尺，玻璃培養(yǎng)皿（90 mm）。

1.3 試驗方法

赤霉素設(shè)0.01%（處理1）、0.02%（處理2）、0.03%（處理3）、0.04%（處理4） 、0.05%（處理5）、0.06%（處理6）等6個處理，以清水作對照（CK）。田間試驗在南通市蔬菜科學(xué)研究所試驗農(nóng)場連棟大棚內(nèi)進(jìn)行，赤霉素溶液放在冰箱冷藏室保存。

2016年5月1—9日，以‘ZY-21為母本，以‘小米辣為父本，每天上午人工蕾期雜交。人工雜交前1 d下午，采摘‘小米辣剛剛開的花朵，用鑷子取出沒散粉的花藥放在光滑的白紙上，白紙放在干燥器內(nèi)用干燥劑進(jìn)行干燥，干燥器放在冰箱冷藏室保存。上午人工雜交前，用花粉篩篩取花粉裝入授粉管內(nèi)備用。選擇‘ZY-21大蕾齡花（當(dāng)天為蕾，次日開放，其花冠明顯長于花萼，花冠先端尚未膨大，花冠呈白色），人工去雄后用‘小米辣花粉均勻涂抹‘ZY-21柱頭飽和授粉 [8]。授粉后立即用毛筆蘸取赤霉素溶液，輕輕涂抹于花柱上，掛上標(biāo)牌標(biāo)記，其余管理方法同大田保護(hù)地辣椒雜交制種。每個處理雜交授粉300朵花，3次重復(fù)，2016年5月20日考查各處理的坐果率，每株保留雜交、自交果8～10個，其余果和花全部摘除。7月22日開始采收已自然成熟的全紅果，測定雜交結(jié)籽情況。種子曬干后，8月15日測定種子千粒重。

2016年11月8日辣椒種間雜交種溫水浸種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40粒，每個處理3次重復(fù)，將其置于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)芽。每天定時記錄發(fā)芽的種子粒數(shù)，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(jù)發(fā)芽種子數(shù)和根長，計算種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。

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

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

發(fā)芽指數(shù)= Σ（Gt/Dt），Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)；

活力指數(shù)= S ×Σ（Gt/Dt），S為平均根長（mm）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2011處理，不同處理之間差異顯著性分析利用SPSS 19.0軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒種間雜交種的影響

辣椒種間雜交坐果率遠(yuǎn)低于種內(nèi)雜交，適當(dāng)濃度赤霉素處理可提高坐果率及改進(jìn)結(jié)籽情況，在一定程度上克服辣椒屬種間遠(yuǎn)緣雜交存在的雜交障礙。從表1可知，使用赤霉素涂抹花柱，‘ZY-21ב小米辣雜交坐果率均高于CK，赤霉素體積分?jǐn)?shù)在0.01%～0.04%時，隨著體積分?jǐn)?shù)的增加，坐果率從2.0%提高到6.8%；赤霉素體積分?jǐn)?shù)超過0.04%時，隨著體積分?jǐn)?shù)的增加坐果率開始下降，0.06%處理的坐果率下降到2.9%，CK坐果率僅為1.7%；處理3、4、5坐果率與CK差異極顯著，處理3、4、5處理間坐果率差異不顯著?！甖Y-21ב小米辣雜交平均單椒結(jié)籽數(shù)，赤霉素體積分?jǐn)?shù)在0.03%時最高，‘ZY-21平均單椒有23.3粒種子，CK最低‘ZY-21平均單椒只有8.7粒種子；處理3、4、5平均單椒結(jié)籽數(shù)與CK差異極顯著，處理間差異不顯著。所有處理種子不飽滿，平均千粒重都在5.0 g以下，處理1和CK千粒重只有3.9 g；處理5千粒重最大，為4.7 g，與CK差異顯著。

2.2 不同處理對辣椒種間雜交種萌發(fā)的影響

從表2統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，因為胚發(fā)育不完全等原因[1]，‘ZY-21ב小米辣種間雜交種發(fā)芽率、發(fā)芽勢均大大低于正常辣椒種子。處理4、5發(fā)芽勢較好，分別為12.5%和13.3%，與CK差異極顯著；其余處理發(fā)芽勢均在8.0%以下，CK發(fā)芽勢只有2.5%。只有處理4發(fā)芽率最高，為20.0%，與CK差異極顯著；其余處理發(fā)芽率均低于19.0%，CK發(fā)芽率為5.8%。辣椒種間雜交種芽纖細(xì)生長緩慢，發(fā)芽指數(shù)全部在1.8以下，活力指數(shù)全部在10以下；處理4種子萌發(fā)效果相對較好，發(fā)芽指數(shù)為1.72，與CK差異極顯著；處理4活力指數(shù)為9.75，是CK的近4倍，與其他所有處理及CK差異極顯著。

3 討論與結(jié)論

辣椒種間雜交障礙常表現(xiàn)為不坐果或獲得無籽果，雜種胚敗育或發(fā)育不全導(dǎo)致種子不萌芽或萌芽率低[4]。有研究表明，較低濃度的外源赤霉素能促進(jìn)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)[9]。棉花中研究表明，使用適當(dāng)濃度的赤霉素噴花，不僅促進(jìn)了棉鈴的生長，而且對棉花種子的發(fā)育也有明顯的促進(jìn)作用 [10-11]；番茄中研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源赤霉素明顯增加種子的質(zhì)量[12]。本試驗使用0.04%的赤霉素涂抹‘ZY-21辣椒柱頭，分析應(yīng)是促進(jìn)了‘小米辣花粉在‘ZY-21柱頭萌發(fā)、伸長并到達(dá)子房，這可能是‘ZY-21ב小米辣坐果率相對較高的原因。筆者使用較低濃度的赤霉素涂抹‘ZY-21辣椒柱頭，可能促進(jìn)了同化產(chǎn)物供應(yīng)種子生長發(fā)育，‘ZY-21ב小米辣種子數(shù)量、質(zhì)量均比CK有所改善。但是本試驗未考慮授粉技術(shù)、田間管理、氣候條件等的影響[8]，需在今后的試驗中進(jìn)一步探索。C. annuum×C. frutescens雜交相對容易克服種間雜交障礙[1，4]，再加上父本‘小米辣是人工馴化小果型辣椒品種，已在生產(chǎn)上栽培多年[13]，因此，使用赤霉素處理‘ZY-21（C. annuum）ב小米辣（C. frutescens）種間雜交及種子萌發(fā)綜合效果相對較好。‘小米辣בZY-21或‘ZY-21與C. frutescens中其他野生種之間雜交，克服種間雜交障礙可能難度更大，可考慮用嫁接、離體受精等辦法克服種間雜交障礙[4] 。

筆者在辣椒種間雜交中使用適當(dāng)濃度的赤霉素，操作簡單、便捷，克服辣椒種間雜交障礙見效快。如赤霉素和2，4-D等防止落花、落果的激素一起使用，可能效果更好，有待于在今后的試驗中進(jìn)一步探索。

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