不同倍性草莓品種性狀比較

王淑珍，張亞惠，，裘劼人，周歷萍，陳思思，柴偉國，毛碧增

(1.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 生物技術(shù)研究所，浙江 杭州 310024； 2.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310058； 3.杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 杭州311300)

全球草莓屬植物有25個種，其中1個種為栽培種鳳梨草莓(Fragaria×ananassaDuch.)，24個種為野生草莓種。草莓屬植物倍性多樣，有二倍體、四倍體、五倍體、六倍體、八倍體、十倍體等等，并存在許多種、變種和品種[1]。我國是世界上野生草莓資源最豐富的國家，分布有14個野生種，包括9個二倍體種和5個四倍體種，低倍性野生草莓資源具有許多優(yōu)良性狀，在抗病、抗蟲、抗寒、高芳香性、高固形物含量等方面具有較高的利用價值，是改良栽培草莓品種的重要基因資源[1]。合理利用現(xiàn)有主栽品種資源與進一步挖掘低倍性野生草莓資源相結(jié)合，通過染色體加倍與種間雜交基因漸滲系創(chuàng)制，可豐富草莓育種技術(shù)，選育草莓新品種。

20世紀(jì)國內(nèi)外研究機構(gòu)已開展了低倍性野生草莓資源的利用研究，進行草莓種間雜交，育成了一些十倍體草莓品種(系)如弗羅里卡、桃薰、優(yōu)系A(chǔ)Y177等[1-6]。但因染色體倍性的差異，低倍性種質(zhì)資源優(yōu)良性狀基因向栽培草莓轉(zhuǎn)移存在一定障礙，易出現(xiàn)雜交不親和、雜交后代花粉發(fā)育異常等現(xiàn)象[1，6-7]。為此，我們對3個不同倍性草莓品種的農(nóng)藝性狀、開花周期、花藥活力、柱頭可授性、果實營養(yǎng)品質(zhì)和抗氧化性等進行研究，旨在獲得不同倍性草莓品種多方面性狀特點，為草莓科研工作者在雜交授粉、種間雜交利用、分子機理和蛋白質(zhì)組學(xué)等方面研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料：二倍體森林草莓Ruegen(RG)、八倍體紅頰(又名紅顏)、十倍體桃薰。

1.2 農(nóng)藝性狀

每個品種隨機選取20株具有代表性株形的植株進行掛牌與農(nóng)藝性狀觀察記載。

1.3 開花動態(tài)(花周期)觀察

對RG、紅頰、桃薰3個品種整個花期每一天的開花動態(tài)進行拍照觀察。

1.4 花藥活力測定

采用TTC(2，3，5-氯化三苯基四氮唑)染色法測定小蕾期、中蕾期、大蕾期、開花第1～5天的花藥活力，顯微鏡觀察并統(tǒng)計有活力的花粉數(shù)目，拍照記錄[8-9]。

1.5 營養(yǎng)品質(zhì)與抗氧化性能檢測

1.5.1 果實品質(zhì)檢測

隨機采集3個品種紅熟期(成熟度約75%)、無擠壓損傷、無病蟲害、大小均勻、著色一致的健康成熟果實。果實品質(zhì)分外觀和內(nèi)質(zhì)，測定方法參照姜慧燕等[10]、王淑珍等[11]的方法。果實質(zhì)量用電子天平測定；果面顏色、果肉顏色和果實形狀通過肉眼觀察；果實硬度采用博勒飛CT3質(zhì)構(gòu)儀測定?？扇苄怨绦挝锖坎捎冒⒇愓酃鈨x(2WAJ，上海精科公司)測定；可滴定酸采用電位滴定法測定[12]；可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定[10-11]；維生素C(VC)含量參照食品中還原性抗壞血酸的測定方法[10-11]；總多酚含量測定采用Folin-Ciocalteu法[13]；類黃酮含量參照原牡丹[14]分光光度法測定。

1.5.2 抗氧化性能指標(biāo)

抗氧化性能分別用DPPH自由基清除能力、FRAP鐵還原氧化能力表示，生物活性物質(zhì)提取和指標(biāo)測定方法參照文獻(xiàn)[10-11]。

1.6 柱頭可授性測定

采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法測定小蕾期、中蕾期、大蕾期、開花第1～5天柱頭的可授性。具體方法參照文獻(xiàn)[9]。經(jīng)聯(lián)苯胺-過氧化氫染色后，若柱頭具有可授性則有過氧化氫酶活性，柱頭周圍的反應(yīng)液呈現(xiàn)藍(lán)紫色并伴有大量氣泡出現(xiàn)，可根據(jù)氣泡多少或顏色深淺判斷柱頭可授性的相對強弱。

1.7 數(shù)據(jù)分析

分別采用Excel 2007和DPS 16.05進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓品種間農(nóng)藝性狀與商品品質(zhì)比較

由表1可見，在植株形態(tài)上紅頰保持較理想的生長態(tài)勢，植株高度為25.8 cm，桃薰長勢弱于紅頰，植株高度18.7 cm，RG植株高度最低為10.1 cm。在果形上，紅頰為圓錐形，桃薰為短圓錐形，RG為圓球形。在果面顏色上，紅頰與RG為紅色，桃薰為粉白色。平均單果重紅頰最大(20.15 g)，桃薰為14.22 g，RG最小(2.58 g)。果實硬度紅頰最高(425.12 g)，桃薰次之(183.65 g)，RG最低(59.81 g)。

2.2 草莓品種間營養(yǎng)品質(zhì)比較

如表2所示：3個草莓品種在果實營養(yǎng)品質(zhì)上存在明顯差異，RG的VC含量極顯著(P<0.01)高于紅頰和桃薰；3個品種間可滴定酸、可溶性固形物、多酚含量均呈極顯著差異(P<0.01)，RG最高，紅頰次之，桃薰最低；固酸比RG為10.39、紅頰為14.28、桃薰為18.03；RG與紅頰的可溶性總糖含量差異不顯著，均極顯著(P<0.01)高于桃薰；RG的類黃酮含量極顯著(P<0.01)高于紅頰和桃薰，紅頰與桃薰的類黃酮含量差異顯著(P<0.05)。

2.3 草莓品種間抗氧化性能比較

從圖1可見：3個草莓品種的DPPH自由基清除能力呈極顯著差異(P<0.01)，RG最高為3.53 mg·g-1，桃薰次之2.65 mg·g-1，紅頰最低2.39 mg·g-1；RG的FRAP抗氧化能力極顯著(P<0.01)高于紅頰和桃薰，RG為5.33 mmol·L-1，紅頰和桃薰分別為1.73和1.71 mmol·L-1。

2.4 花期與花藥活力的變化

表1 不同草莓品種商品品質(zhì)比較

Table1Comparison of quality of different strawberry varieties

品種Variety株高Plant height/cm果形Fruit shape果面顏色Fruit color風(fēng)味Flavor平均單果重Average singlefruit weight/g硬度Hardness/gRG Ruegen10.1±2.31圓球形 Globose 紅 Red酸 Sour2.58±0.9859.81±4.94紅頰 Benihoppe 25.8±3.22圓錐形 Conic 紅 Red甜酸 Sour with some sweet20.15±4.51425.12±23.63桃薰 Tokun 18.7±2.98短圓錐形 Truncate conical粉白 Pink white甜 Sweet14.22±3.62183.65±11.75

表2 不同草莓品質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)比較

Table2Comparison of nutritional quality of different strawberry varieties

品種VarietyVC含量VC content/(mg·g-1)可滴定酸Titratableacid/%可溶性固形物Solublesolids/%可溶性總糖Soluble sugar/(mg·g-1)多酚Polyphenols/(mg·g-1)類黃酮Flavonoids/(mg·g-1)RG Ruegen1.54 a A1.11 a A11.53 a A70.12 a A4.04 a A1.03 a A紅頰Benihoppe0.52 b B0.65 b B9.28 b B67.28 a A1.89 b B0.32 c B桃薰Tokun0.48 c B0.39 c C7.03 c C53.18 b B1.78 c C0.39 b B

同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著；無相同大寫字母表示處理間在0.01水平差異顯著?？傻味ㄋ嵴鬯愠蓹幟仕嵊?。

Data in the same column marked without the same lowercase letter indicated significant differences atP<0.05; Data in the same column marked without the same uppercase letter indicated significant differences atP<0.01. Titratable acid converted to citric acid meter.

柱上無相同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，柱上無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Data on the bars marked without the same uppercase letter indicated significant differences at P<0.01， Data on the bars marked without the same lowercase letter indicated significant differences at P<0.05.圖1 三個草莓品種抗氧化性能指標(biāo)的比較Fig.1 Comparison of antioxidant properties of three strawberry cultivars

通過觀察發(fā)現(xiàn)，從花朵顯蕾，花苞展開、綻放，到花朵凋謝的整個過程，二倍體RG為19 d左右，八倍體紅頰為15 d左右，十倍體桃薰為20 d左右。

根據(jù)花蕾大小和開花天數(shù)，將草莓的花期分為：小蕾期、中蕾期、大蕾期、開花第1天、開花第2天、開花第3天、開花第4天、開花第5天8個階段。分別測定這8個階段RG、紅頰、桃薰的花藥活力。經(jīng)TTC染色后的花藥，活力較強的花藥呈紅色，淡紅的活力次之，不著色的為不具活力的花藥或敗育花藥，花藥經(jīng)TTC染色后的結(jié)果如圖2、表3所示。試驗結(jié)果表明，紅頰與桃薰的花藥活力均呈由弱到強再減弱的趨勢，而RG僅在小蕾期有少量染色的花藥，其余各個階段均未測到有活力的花藥。桃薰花藥活力最強，紅頰次之，RG花藥活力最弱。就發(fā)育時期而言，紅頰與桃薰均在大蕾期和開花第1天的花藥活力最強，桃薰大蕾期和開花第1天花藥活力分別為72.79%、70.29%，顯著(P<0.05)高于其他時期花藥活力；紅頰大蕾期和開花第1天花藥活力分別為45.04%、54.90%，顯著(P<0.05)高于其他時期；RG小蕾期的花藥活力僅為15.93%，其他時期均未測到有活力的花藥。

2.5 柱頭可授性變化

柱頭可授性越強，過氧化氫酶活性也越強，經(jīng)聯(lián)苯胺-過氧化氫染色液浸泡，柱頭周圍的反應(yīng)液呈藍(lán)色并伴大量氣泡產(chǎn)生，氣泡越多表示柱頭可授性越強[9]。試驗結(jié)果(圖3、表4)表明，RG在大蕾期、開花第1天、開花第2天、開花第3天柱頭具有弱可授性，有少量氣泡產(chǎn)生，其他花期柱頭均不具可授性；紅頰除了開花第5天柱頭不具可授性外，其余時間柱頭均具可授性，在大蕾期和開花第1天柱頭染色后產(chǎn)生氣泡較多，說明此時柱頭具較強可授性；桃薰在開花第5天柱頭不具可授性，在其余7個階段柱頭均具可授性，在中蕾期、大蕾期和開花第1天柱頭具較強的可授性，柱頭染色后產(chǎn)生較多氣泡。

圖2 花藥活力Fig.2 Anther viability

表3 三個品種花藥活力的變化

Table3Changes of anther viability of three strawberry varieties

花期Flowering phase花藥活力Anther viability/%二倍體RG Diploid RG八倍體紅頰Octoploid Benihoppe十倍體桃薰Decaploid Tokun小蕾期Early stage bud15.93±4.7718.63±0.79 c24.72±9.18 d中蕾期Middle stage bud021.47±1.94 c47.93±9.37 b大蕾期Late stage bud045.04±4.01 b72.79±7.74 a開花第1天 1 day after anthesis054.90±2.63 a70.29±7.77 a開花第2天 2 day after anthesis020.16±1.19 c32.34±5.33 c開花第3天 3 day after anthesis0?24.08±3.38 d開化第4天 4 day after anthesis0?22.38±2.23 d開化第5天 5 day after anthesis0?14.48±4.86 e

*，花藥脫落。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，同一列中無相同小寫字母代表差異顯著(P<0.05)。

*， Anther falling off. The data were represented as mean±standard deviation. Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.

圖3 柱頭可授性變化Fig.3 Stigma receptivity variation

表4 三個品種柱頭可授性比較

Table4Comparison of stigma receptivity of three strawberry varieties

花期Flowering phase柱頭可授性Stigma receptivity二倍體RG Diploid RG八倍體紅頰Octoploid Benihoppe十倍體桃薰Decaploid Tokun小蕾期Early stage bud-++中蕾期Middle stage bud-+++大蕾期Late stage bud+++++開花第1天1 day after anthesis+++++開花第2天2 day after anthesis+++開花第3天3 day after anthesis+++開花第4天4 day after anthesis-++開花第5天5 day after anthesis---

-，柱頭不具有可授性；+，柱頭具可授性；++，柱頭可授性較強。

-， Stigma was not receptive;+， Stigma with receptivity;++， Stigma with strong receptivity.

3 結(jié)論與討論

RG為低倍性野生草莓資源，具有營養(yǎng)物質(zhì)豐富、抗氧化能力強、高固形物含量等特質(zhì)，是改良栽培草莓品種的重要基因資源，作雜交父本時花藥的采集宜掌握在小蕾期，作母本時需要足夠多的父本花粉量，且授粉時間宜在大蕾期至開花第3天。紅頰作為現(xiàn)有主栽品種具有品質(zhì)突出、外觀品相佳、綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)等特點，是品種改良的重要親本材料。桃薰因其果色外觀優(yōu)，香氣似桃香，可作為特色品種改良和種間雜交研究的重要資源。

低倍性野生草莓具有抗逆性強、芳香物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)豐富等許多優(yōu)良性狀，是種質(zhì)創(chuàng)新的重要基因資源，通過染色體加倍與種間雜交漸滲系創(chuàng)制已成為草莓育種研究不可或缺的重要組成部分[1，6，15]。本試驗中二倍體RG的可滴定酸、VC、可溶性固形物、多酚、類黃酮含量均顯著或極顯著高于紅頰和桃薰；DPPH和FRAP測定結(jié)果極顯著(P<0.01)高于紅頰與桃薰，具有更好的抗氧化能力，這與前人研究結(jié)果相類似[6，15]，表明二倍體森林草莓RG在營養(yǎng)品質(zhì)、抗氧化能力等方面具有特殊利用價值。

TTC花藥染色結(jié)果表明，桃薰花藥活力最強且持續(xù)時間最長，紅頰次之，RG最差；桃薰與紅頰花藥活力高峰在大蕾期與開花第1天，以這2個品種作雜交父本時宜采集大蕾期與開花第1天的花藥授粉，可有效提高雜交成功率；而RG僅在小蕾期有少量具活力的花藥，其余各階段均未檢測到花藥活力，因此，在利用RG作種間雜交父本時，花藥的采集宜掌握在小蕾期。聯(lián)苯胺-過氧化氫法試驗表明，紅頰與桃薰柱頭具可授性時間較長，特別在大蕾期和開花第1天柱頭可授性最強，因此，作雜交母本時這2個階段授粉成功率較高；RG在大蕾期、開花第1天、開花第2天、開花第3天柱頭具弱可授性，其他花期柱頭均不具可授性，這與我們田間雜交試驗結(jié)果相吻合，以RG作母本時因其柱頭可授能力較弱需授較多的父本花粉，才能保持足夠的雜交成功數(shù)量。這2個試驗結(jié)果進一步印證了低倍性野生種源與栽培種雜交時易產(chǎn)生雜交不結(jié)實、雜交種子成活率低等不親和現(xiàn)象的原因。