20個(gè)不同蘿卜品種花粉活力、形態(tài)及柱頭可授性的比較研究*

祖貴東 白顯峰 陶澤令 卯升龍 唐鴻呂 裴 蕓

（1.貴州省畢節(jié)市威寧縣果樹蔬菜工作站，貴州 畢節(jié)553100； 2.貴州省畢節(jié)市威寧縣果業(yè)生產(chǎn)中心，貴州 畢節(jié)553100；3.貴州省畢節(jié)市威寧縣草海鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，貴州 畢節(jié)553100；4.貴州省畢節(jié)市威寧縣么站鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，貴州 畢節(jié)553100；5.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng)550025）

蘿卜（Raphanus sativus L.）屬十字花科蘿卜屬，是我國(guó)第二大蔬菜作物。蘿卜營(yíng)養(yǎng)豐富，產(chǎn)量高，耐貯藏，栽培管理方便省工，市場(chǎng)供應(yīng)期長(zhǎng)，種植效益高，在世界各地廣泛種植。

雜交育種是蘿卜育種最重要的手段，在親本選配中需要準(zhǔn)確了解雙親的遺傳差異和花期生物學(xué)特性?；ǚ凼侵参锏男叟渥芋w，發(fā)育正常的花粉具備一定的活力、可染性、萌發(fā)力、可育性[1]，因此，育種工作中準(zhǔn)確測(cè)定花粉活力十分重要[2]，而柱頭可授性則是有性生殖過(guò)程中的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[3]，花粉活力和柱頭可授性的強(qiáng)弱對(duì)蘿卜雜交育種能否獲得成功具有重要作用。此外，花粉形態(tài)特征也可以體現(xiàn)出不同品種之間的遺傳差異。目前，對(duì)多個(gè)蘿卜品種進(jìn)行花粉形態(tài)、花粉活力以及柱頭可授性的研究尚不多見(jiàn)[4]。本試驗(yàn)選取了20 個(gè)不同蘿卜品種，通過(guò)測(cè)定其花粉活力、柱頭可授性，觀察其花粉形態(tài)，了解不同蘿卜品種的生殖生物學(xué)特性差異，從而為調(diào)控花期、提高制種效率以及在不同蘿卜品種間開展雜交育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從不同地區(qū)收集了20 個(gè)不同蘿卜品種，分別是成都滿身紅、天玉春白、白美人、領(lǐng)航者、超級(jí)白玉春、韓春101、韓國(guó)白玉春、亞春2 號(hào)、雪龍春、天玉秋白、真絲躍進(jìn)大根、力合大青、鄭研791、新白錦玉、梅花春晚、高原秋、南畔洲遲、飄雪、世紀(jì)春、韓國(guó)大根。各蘿卜品種經(jīng)過(guò)多代自交后遺傳穩(wěn)定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 播種

試驗(yàn)設(shè)在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)地。前茬作物收獲后及時(shí)清茬整地，將土壤耙碎整平后深翻30 cm，結(jié)合整地，施足基肥。2018年10月7日播種，采用穴播的方式，每穴播3粒種子。每個(gè)品種種植20株，共400株。

1.2.2 田間管理

秧苗長(zhǎng)有1 片真葉時(shí)進(jìn)行第1 次間苗，2～3 片真葉時(shí)進(jìn)行第2 次間苗，每穴留苗2 株，間苗后株距保持20 cm。第1次追肥后澆水2次，第5葉環(huán)多數(shù)葉展出時(shí)適當(dāng)控制水分，促進(jìn)植株進(jìn)入肉質(zhì)根旺盛生長(zhǎng)期。肉質(zhì)根生長(zhǎng)盛期是蘿卜產(chǎn)品器官形成的主要時(shí)期，需肥水較多，第2次追肥后需及時(shí)澆水，以后每3～5 d澆水1次，保持土壤濕潤(rùn)。其他管理措施按常規(guī)。

1.2.3 取樣

2019年3月，蘿卜進(jìn)入開花期，于晴天上午9～10時(shí)用枝剪分別剪取各參試蘿卜品種的花序，用寫有品種編號(hào)的標(biāo)簽紙綁好，將其下端浸在裝有清水的干凈容器中帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1 花粉活力的測(cè)定

采用TTC染色法測(cè)定花粉活力[5]。每個(gè)參試蘿卜品種制片3個(gè)，每片取3個(gè)視野求平均數(shù)，3片的平均數(shù)即為其花粉活力。

1.3.2 柱頭可授性的測(cè)定

采用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法[6]測(cè)定柱頭可授性。每個(gè)參試蘿卜品種取3個(gè)柱頭，計(jì)算其平均值。

1.3.3 花粉形態(tài)觀察

采用掃描電鏡（SEM）對(duì)各參試蘿卜品種的花粉團(tuán)進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察[7]。花粉粒形態(tài)觀察以各參試蘿卜品種群體的整體形態(tài)為準(zhǔn)，花粉大小、表面紋飾的網(wǎng)眼密度均取20個(gè)花粉粒的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)記錄與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖片使用Microsoft Excel 2013軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蘿卜品種花粉活力的比較

各參試蘿卜品種的花粉活力見(jiàn)圖1。

圖1 各參試蘿卜品種的花粉活力

由圖1 可見(jiàn)，20 個(gè)參試蘿卜品種的花粉活力存在顯著差異，其中世紀(jì)春最高（75.60%），領(lǐng)航者最低（12.30%）；世紀(jì)春、白美人、天玉春白、飄雪、韓國(guó)白玉春的花粉活力高于50%，梅花春晚、韓國(guó)大根、領(lǐng)航者的花粉活力低于20%，其余12 個(gè)參試蘿卜品種的花粉活力則處于20%～50%之間。

2.2 不同蘿卜品種柱頭可授性的比較

各參試蘿卜品種的柱頭可授性見(jiàn)表1。

由表1 可知，20 個(gè)參試蘿卜品種的柱頭可授性存在顯著差異，其中韓國(guó)白玉春的柱頭可授性極強(qiáng)，其次為雪龍春、天玉春白、白美人、韓春101、真絲躍進(jìn)大根、南畔洲遲、飄雪、天玉秋白、世紀(jì)春等9 個(gè)品種，柱頭可授性較弱的品種有韓國(guó)大根、成都滿身紅、亞春2 號(hào)、超級(jí)白玉春、高原秋等5 個(gè)品種，柱頭可授性極弱的品種為力合大青、新白錦玉、領(lǐng)航者、梅花春晚等4個(gè)品種，鄭研791為無(wú)柱頭可授性品種。

2.3 不同蘿卜品種花粉形態(tài)的比較

各參試蘿卜品種的花粉形態(tài)見(jiàn)表2、圖2。

由表2 可知，各參試蘿卜品種花粉粒的平均極軸為30.07 μm，平均赤道軸為17.82 μm，平均P/E 值為1.68。其中韓春101（31.21 μm）、梅花春晚（31.05 μm）、天玉春白（30.97 μm）極軸較長(zhǎng)，韓國(guó)白玉春（28.46 μm）、領(lǐng)航者（28.92 μm）極 軸 最 短；梅 花 春 晚（18.85 μm）、高 原 秋（18.69 μm）、力合大青（18.48 μm）赤道軸較長(zhǎng)，領(lǐng)航者（16.25 μm）、韓國(guó)白玉春（16.86 μm）赤道軸較短。綜合極軸和赤道軸的大小，花粉粒較大的品種有韓春101、梅花春晚，花粉粒較小的品種有韓國(guó)大根、領(lǐng)航者。由表2 還可知，各參試蘿卜品種中領(lǐng)航者（1.78）、雪龍春（1.72）、韓國(guó)大根（1.72）的P/E 值較大，其花粉整體形態(tài)較為修長(zhǎng)；高原秋（1.62）、新白錦玉（1.63）、力合大青（1.64）的P/E 值較小，其花粉整體形態(tài)較為圓鈍。由表2 和圖2 可知，20 個(gè)參試蘿卜品種花粉粒的形態(tài)具有高度的整齊性，整體形狀均為長(zhǎng)橢圓狀，表面紋飾均為穴網(wǎng)狀，萌發(fā)孔均為三溝狀，花粉均呈單粒存在且兩側(cè)對(duì)稱；20 個(gè)參試蘿卜品種的網(wǎng)眼密度存在差異，最高為0.70個(gè)/μm2，最低為0.59個(gè)/μm2，平均為0.64個(gè)/μm2，其中網(wǎng)眼密度較高的5個(gè)品種為梅花春晚（0.70 個(gè)/μm2）、新白錦玉（0.70 個(gè)/μm2）、真絲躍進(jìn)大根（0.69 個(gè)/μm2）、力合大青（0.68 個(gè)/μm2）、雪龍春（0.67個(gè)/μm2），較低的5個(gè)品種為亞春2號(hào)（0.59個(gè)/μm2）、飄雪（0.60個(gè)/μm2）、領(lǐng)航者（0.61個(gè)/μm2）、天玉秋白（0.61個(gè)/μm2）和高原秋（0.62個(gè)/μm2）。

表1 各參試蘿卜品種的柱頭可授性

表2 各參試蘿卜品種的花粉粒形態(tài)

圖2 各參試蘿卜品種花粉粒掃描電鏡圖

3 結(jié)論與討論

花粉活力影響著植物受精結(jié)實(shí)的全過(guò)程[8]，因此花粉活力的測(cè)定在蔬菜雜交育種中具有重要意義。本試驗(yàn)結(jié)果表明，20個(gè)參試蘿卜品種的花粉活力差異較大，其中世紀(jì)春、白美人、天玉春白蘿卜花粉活力強(qiáng)；梅花春晚、韓國(guó)大根、領(lǐng)航者蘿卜花粉活力弱。這些差異可能與植株發(fā)育狀況、花藥營(yíng)養(yǎng)狀況以及遺傳差異有關(guān)，還可能由外界環(huán)境條件所致[8]，具體原因有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

柱頭可授性強(qiáng)弱影響植物的整個(gè)授粉過(guò)程，是人工授粉是否成功的重要參考依據(jù)之一[9]。本試驗(yàn)所測(cè)得20 個(gè)蘿卜品種的柱頭可授性差異較大，其中韓國(guó)白玉春蘿卜柱頭可授性極強(qiáng)，天玉春白等9 個(gè)品種柱頭可授性強(qiáng)，成都滿身紅等5個(gè)品種柱頭可授性較弱，領(lǐng)航者等4個(gè)品種柱頭可授性極弱，鄭研791蘿卜無(wú)柱頭可授性。有研究表明，不同品種植物的柱頭可授性因自身遺傳差異、植株的發(fā)育狀況、花朵的開放時(shí)期、柱頭分泌物的有無(wú)等而產(chǎn)生較大差異[10]。

本試驗(yàn)測(cè)定的20 個(gè)蘿卜品種中，具有較高花粉活力而無(wú)柱頭可授性或柱頭可授性極弱的品種，在蘿卜雜交育種中可作父本，如力合大青等；具有較強(qiáng)柱頭可授性但無(wú)花粉活力或花粉活力較低的品種，可作母本，如南畔洲遲、韓春101等；具有較強(qiáng)柱頭可授性且花粉活力高的品種，既可作父本也可作母本，如世紀(jì)春、飄雪、韓國(guó)白玉春、天玉春白等。因此，不同蘿卜品種花粉活力和柱頭可授性的測(cè)定與比較，對(duì)選育蘿卜親本以及提高受精結(jié)實(shí)率具有一定的指導(dǎo)意義。但不同蘿卜品種的花粉萌發(fā)率以及在田間授粉真正的結(jié)實(shí)情況，還需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

不同植物花粉粒的外部形態(tài)特征以及表面紋飾等受到植物自身遺傳的控制[11]，因此在一定程度上能反映植物的遺傳多樣性[12]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，20個(gè)參試蘿卜品種花粉粒的整體形狀、萌發(fā)孔形狀、表面紋飾均無(wú)明顯差異，說(shuō)明各參試蘿卜品種在屬的水平上高度統(tǒng)一；但20 個(gè)蘿卜品種之間存在大?。O軸、赤道軸）、P/E值以及網(wǎng)眼密度的差異，說(shuō)明不同蘿卜品種在遺傳上存在的多樣性可為品種鑒定提供一定的參考依據(jù)。本試驗(yàn)所測(cè)20個(gè)蘿卜品種中，韓春101、梅花春晚兩個(gè)品種與韓國(guó)大根、領(lǐng)航者兩個(gè)品種的花粉粒大小差異較大，領(lǐng)航者、雪龍春、韓國(guó)大根等3個(gè)品種，與高原秋、新白錦玉、力合大青等3個(gè)品種的P/E值差異較大，梅花春晚蘿、新白錦玉、真絲躍進(jìn)大根等3 個(gè)品種，與高原秋、天玉秋白、領(lǐng)航者等3 個(gè)品種的網(wǎng)眼密度差異較大。在蘿卜雜交育種工作中，選擇遺傳差異大的親本進(jìn)行組配，可以提高制種效率。