黃瓜雌性系NW-6誘雄技術(shù)

高明亮 陳瑩瑩 張春靜 李英 尹德興 錢春桃

摘要：為研究不同濃度硫代硫酸銀、硝酸銀和赤霉素對雌性系的誘雄效果，以雌性系黃瓜NW-6為材料，以雄花數(shù)、第1雄花節(jié)位、雄花節(jié)位數(shù)、花粉活力以及自交種子數(shù)為指標(biāo)，采用主成分分析以及隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評價。試驗(yàn)結(jié)果表明，硫代硫酸銀的誘雄效果優(yōu)于硝酸銀和赤霉素。300 mg/L硫代硫酸銀處理雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)較多，對花粉活力以及自交種子數(shù)影響較小，綜合評價值最高，誘雄效果最好。

關(guān)鍵詞：雌性系;雄花;花粉活力;種子數(shù);主成分分析;隸屬函數(shù)

中圖分類號：S642.203?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號：1002-1302（2020）21-0177-04

目前，市場上優(yōu)良黃瓜品種大多為雜交種，雜交制種方法主要有3種，一是利用雌性系制種，二是利用化學(xué)殺雄制種，三是利用網(wǎng)室隔離人工制種。采用雌性系制種，可以極大地減輕工作量，提高繁種效率。親本雌性系的保持是制種過程中的主要環(huán)節(jié)之一，其繁種需要依靠外界條件作用產(chǎn)生雄花，進(jìn)而自交留種，生產(chǎn)上常用赤霉素或硝酸銀來誘導(dǎo)雌性系產(chǎn)生雄花。雌性系的研究利用一直以來都備受重視，我國在20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行黃瓜雌性系研究[1]，而誘雄技術(shù)研究主要采用赤霉素和硝酸銀，近年來也有對硫代硫酸銀誘雄效果的研究[2-4]。由于不同材料對誘雄劑的反應(yīng)不同，誘雄效果也不盡一致，不同學(xué)者的觀點(diǎn)也不盡相同。

主成分分析和隸屬函數(shù)法可以綜合全面地評價多個指標(biāo)。前人對不同誘雄劑誘雄效果的研究主要以雄花數(shù)為評價指標(biāo)，而對所誘導(dǎo)的雄花花粉活力以及雄花授粉后種子數(shù)未作評價。

參考前人的研究，本試驗(yàn)研究3種誘雄劑赤霉素（GA3）、硝酸銀（AgNO3） 和硫代硫酸銀（Ag2S2O3） 對雌性系NW-6的誘雄效果，采用主成分分析以及隸屬函數(shù)法從雄花數(shù)、花粉活力和自交種子數(shù)3個方面綜合評價誘雄效果，旨在篩選出最佳誘雄試劑及其濃度，以期為NW-6的保存與繁種提供實(shí)際可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年春在南京市蔬菜花卉科學(xué)研究所基地進(jìn)行，試驗(yàn)材料為來自黃瓜品種Wynia的高代自交系NW-6，它是全雌系，單性結(jié)實(shí)，歐洲溫室型水果黃瓜。2月27日開始浸種催芽，于28 ℃條件下催芽18 h后，播種于50孔穴盤中，基質(zhì)由草炭、蛭石、珍珠巖按照比例混合而成。

1.2 誘雄劑與試驗(yàn)設(shè)計

采用硫代硫酸銀（Ag2S2O3）、硝酸銀（AgNO3） 和赤霉素（GA3）3種誘雄劑，具體處理為A1：300 mg/L 硫代硫酸銀處理;A2：600 mg/L硫代硫酸銀處理;A3：900 mg/L硫代硫酸銀處理;B1：150 mg/L硝酸銀處理;B2：300 mg/L硝酸銀處理;B3：450 mg/L硝酸銀處理;C1：600 mg/L赤霉素處理;C2：900 mg/L赤霉素處理;C3：1 200 mg/L 赤霉素處理;CK：用清水進(jìn)行處理，共10個處理。

1.3 方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，兩邊設(shè)保護(hù)行，每個處理10株，3次重復(fù)。當(dāng)幼苗生長至2葉1心時定植到設(shè)施大棚內(nèi)，分別于3葉1心和5葉1心時噴施誘雄劑，將誘雄劑噴于生長點(diǎn)及葉片上，以布滿液滴為止，噴施時間為17：00左右。

待有雄花開放時，每天統(tǒng)計雄花數(shù)、第1雄花節(jié)位和雄花節(jié)位數(shù)。雄花開放盛期采取新鮮雄花，采用花粉離體培養(yǎng)萌發(fā)法進(jìn)行花粉活力測定。用各處理產(chǎn)生的雄花進(jìn)行套袋自交，并掛牌記錄，成熟后統(tǒng)計飽滿種子數(shù)，計算單瓜平均種子數(shù)。

隸屬函數(shù)法[5]計算公式為

式中：Yij為i處理j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Xij為i處理j指標(biāo)的均值;Xjmax為各處理j指標(biāo)的最大值;Xjmin為各處理j指標(biāo)的最小值;若j指標(biāo)與誘雄效果呈負(fù)相關(guān)，則公式為

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計處理，利用SPSS進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同誘雄劑對雌性系作用產(chǎn)生雄花的影響

雄花指標(biāo)可以直接反映誘雄效果好壞。從表1可以看出，與對照相比，硫代硫酸銀具有很好的誘雄效果。其中900 mg/L硫代硫酸銀處理效果最好，雄花數(shù)可達(dá)74朵，第1雄花節(jié)位較低，且雄花節(jié)位數(shù)最多。而600 mg/L的硫代硫酸銀處理效果較差，雄花數(shù)較少且第1雄花節(jié)位高，與對照差異顯著。

硝酸銀也有較好的誘雄效果。與對照相比，濃度為450 mg/L的硝酸銀處理效果最好，雄花數(shù)50朵左右，雄花節(jié)位數(shù)12節(jié)，第1雄花節(jié)位相對較低，與對照差異顯著。300 mg/L硝酸銀處理效果次之，而150 mg/L硝酸銀處理效果較差，雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)都較少。

赤霉素也可以誘導(dǎo)雌性系親本產(chǎn)生雄花，但效果較差。與對照相比，濃度為1 200 mg/L的赤霉素處理雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)較高，第1雄花節(jié)位較低，誘雄效果最好，且與對照差異顯著;而濃度為 600 mg/L 和 900 mg/L的赤霉素處理效果較差。

從雄花誘導(dǎo)效果來看，3種誘雄劑都有顯著的誘雄效果。硫代硫酸銀效果最好，硝酸銀次之，赤霉素效果最差，其中900 mg/L硫代硫酸銀處理誘導(dǎo)雄花效果最好。

2.2 不同誘雄劑對雌性系產(chǎn)生雄花花粉活力的影響

花粉活力高低反映雄花質(zhì)量的好壞，影響授粉受精效果。從圖1可以看出，高濃度的硫代硫酸銀處理會導(dǎo)致花粉活力的下降。與對照相比，900 mg/L硫代硫酸銀處理組花粉活力僅為57.3%，與對照差異顯著;而300、600 mg/L硫代硫酸銀處理對花粉活力影響不顯著，誘雄效果較好。在一定范圍內(nèi)，花粉活力隨硝酸銀濃度升高而上升。450 mg/L硝酸銀處理效果最好，花粉活力為70.4%，與對照比差異不顯著;150 mg/L硝酸銀處理效果較差，花粉活力為62.7%，與對照差異顯著。而赤霉素處理對花粉活力影響較大，顯著降低花粉活力，誘雄效果較差。

從花粉活力來看，硫代硫酸銀誘雄效果較好，硝酸銀效果次之，赤霉素效果較差，其中300 mg/L硫代硫酸銀處理效果最好。

2.3 不同誘雄劑誘導(dǎo)的雄花授粉種子數(shù)的影響

種子數(shù)是誘雄效果的最終評價指標(biāo)。從圖2可以看出，與對照相比，900 mg/L硫代硫酸銀處理會使種子數(shù)顯著減少;300、600 mg/L硫代硫酸銀處理對種子數(shù)影響不顯著。較高和較低濃度的硝酸銀處理都會影響自交種子數(shù)，其中300 mg/L硝酸銀處理效果較好，種子數(shù)與對照相比差異不顯著。高濃度的赤霉素處理也會降低種子數(shù)，對誘雄效果產(chǎn)生負(fù)面影響。600、900 mg/L赤霉素處理對種子數(shù)影響較小，與對照差異不顯著。

從自交種子數(shù)來看，低濃度的硫代硫酸銀和赤霉素誘雄效果較好，其中900 mg/L赤霉素處理對種子數(shù)影響最小，誘雄效果最好。

2.4 采用主成分分析和隸屬函數(shù)值評價誘雄效果

單一指標(biāo)無法準(zhǔn)確評價誘雄效果，王來平等利用主成分及隸屬函數(shù)綜合分析方法，對誘雄效果各個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到3個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)94.94%[6]。從表2可以看出，前3個主成分就可以解釋94.94%的方差，符合累計貢獻(xiàn)率大于85%的原則?因此可以這3個主成分作為誘雄效果評價的主要指標(biāo)。根據(jù)各主成分貢獻(xiàn)率的占比?計算各主成分權(quán)重，結(jié)果見表2。表3列出了各成分得分系數(shù)矩陣，在各成分中系數(shù)絕對值最大的指標(biāo)為該成分的主要指標(biāo)，第1主成分中雄花數(shù)為其主要指標(biāo)，第2主成分的主要指標(biāo)為花粉活力，第3主成分的主要指標(biāo)為第1雄花節(jié)位。由于雄花數(shù)和花粉活力與誘雄效果呈正相關(guān)，計算主成分1和主成分2的隸屬值時采用正隸屬函數(shù)，而第1雄花節(jié)位與誘雄效果呈負(fù)相關(guān)，故計算主成分3隸屬值時采用反隸屬函數(shù)。

各主成分的得分值見表4，主成分的得分是相應(yīng)因子得分乘以相應(yīng)方差的算數(shù)平方根，因子得分通過SPSS分析計算得出。利用該值可計算出各主成分隸屬函數(shù)值，再根據(jù)各主成分權(quán)重計算出加權(quán)隸屬函數(shù)值，即綜合評價值。綜合評價值越高，表示誘雄效果越好，300 mg/L硫代硫酸銀處理綜合評價值最高，誘雄效果最好。

3 討論與結(jié)論

從誘雄產(chǎn)生雄花數(shù)角度來看，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，3種誘雄劑對雌性系親本都有一定的誘雄作用，硫代硫酸銀效果最佳，赤霉素效果最差。其中900 mg/L硫代硫酸銀效果最好，雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)最多且第1雄花節(jié)位低;鄧強(qiáng)等研究認(rèn)為，600 mg/L 硫代硫酸銀處理黃瓜可達(dá)最佳誘雄效果，這可能是由于不同材料對不同濃度的硫代硫酸銀敏感程度不同，達(dá)到的效果也不盡一致[7]。本試驗(yàn)所用材料對高濃度硫代硫酸銀較為敏感，顧興芳等采用1 000 mg/L硫代硫酸銀處理黃瓜雌性系時得到較多雄花數(shù)，但會導(dǎo)致植株死亡[8]，而本試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)死株現(xiàn)象。

不同材料對硝酸銀的反應(yīng)也不同?張春平等認(rèn)為，在黃瓜2葉期噴施2次濃度為300 mg/L的硝酸銀溶液，誘雄效果最好[9]。于曉瑩等認(rèn)為，900 mg/L硝酸銀處理誘雄效果最好[10]。顧興芳等研究表明，在2葉1心和4葉1心時采用400 mg/L硝酸銀處理，雄花數(shù)較多，第1雄花節(jié)位低且死株率低[8]，該結(jié)果與本研究結(jié)果相近，本研究結(jié)果顯示，450 mg/L硝酸銀處理誘雄效果較好。

赤霉素對本研究材料雖有一定的誘雄效果，但效果較差。鄧強(qiáng)等認(rèn)為，800～900 mg/L的赤霉素對黃瓜有較好的誘雄效果[7，11]。丁小濤認(rèn)為，500 mg/L 赤霉素對黃瓜雌性系的誘雄效果最好，對植株影響較小[12-13]。本試驗(yàn)誘雄效果最佳的赤霉素濃度為1 200 mg/L，但與硫代硫酸銀和硝酸銀相比效果較差。赤霉素處理會導(dǎo)致本材料第1雄花節(jié)位較高，前期無花芽分化的現(xiàn)象，可能是由于赤霉素對研究本材料植株影響較大，處理時會阻礙花芽原基分化和形態(tài)建成，導(dǎo)致發(fā)生空節(jié)，也可能與處理苗齡有關(guān)。

從雄花花粉活力以及雄花授粉后種子數(shù)的角度來看，本研究結(jié)果表明，300 mg/L硫代硫酸銀對雄花數(shù)和自交種子數(shù)影響較小，誘雄效果較好。高濃度的硫代硫酸銀和赤霉素對黃瓜雌性系的誘雄效果較差，900 mg/L硫代硫酸銀和1 200 mg/L赤霉素處理導(dǎo)致花粉活力較低和種子數(shù)較少。高濃度硫代硫酸銀和赤霉素處理會影響植株長勢，甚至導(dǎo)致植株死亡，這可能也會影響所誘導(dǎo)雄花的發(fā)育，導(dǎo)致花粉活力降低，進(jìn)而導(dǎo)致種子數(shù)減少。劉思宇等研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的有機(jī)硅助劑可緩解誘雄劑的傷害作用[14]，但還要進(jìn)一步研究。

雄花性狀可直觀反映誘雄效果，花粉活力可反映雄花的質(zhì)量，誘雄的最終目的是得到種子。相關(guān)研究只通過雄花指標(biāo)評價誘雄效果，而未考慮花粉活力以及自交種子數(shù)，利用單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映誘雄效果。由于反映誘雄效果的指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性，使得信息發(fā)生重疊，因此采用主成分分析可以在不損失或很少損失原有信息的基礎(chǔ)上，把錯綜復(fù)雜的單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成彼此不相關(guān)的綜合指標(biāo)，再利用隸屬函數(shù)的方法進(jìn)行綜合評價，這樣使得研究結(jié)果具有科學(xué)性和可靠性[6]。

本研究通過單一因素來評價誘雄效果時得出的最佳誘雄劑不盡一致，因此對誘雄效果進(jìn)行綜合評價。通過對雄花數(shù)、雄花節(jié)位數(shù)、第1雄花節(jié)位、花粉活力和自交種子數(shù)進(jìn)行主成分分析，利用隸屬函數(shù)和權(quán)重計算求得綜合評價值，以此來進(jìn)行綜合評價，研究結(jié)果表明，300 mg/L硫代硫酸銀處理綜合評價值最高，誘雄效果最好。主成分分析及隸屬函數(shù)法常用來評價種質(zhì)資源抗性[15-18]，本研究首次采用該方法評價了3種誘雄劑對黃瓜的雌性系的誘雄效果，篩選出300 mg/L硫代硫酸銀為雌性系 NW-6 的最佳誘雄劑。

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