11個油茶無性系的雜交親和力

李曉春, 陳 剛, 羅 穎, 吳 群, 陳應德, 肖智勇

(1.宜春市林業(yè)科學研究所，江西 宜春 336000；2.湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心，湖南 長沙 410000)

油茶(Camelliaoleifera)是山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)油茶組(Sect. Oleifera)植物，別名茶子樹(湖南)、茶油樹(廣西)、白花茶(廣東)，主要分布于我國長江流域以南地區(qū)，江西、湖南等省是最主要集中產(chǎn)區(qū)[1]。油茶是我國特有的食用油料樹種，與油橄欖(Oleaeuropaea)、油棕(Elaeisguineensis)、椰子(Cocosnucifera)并稱為世界四大木本油料植物，其產(chǎn)品在農(nóng)林、食療、醫(yī)藥、日化、輕紡等均有廣泛的應用[2]。

油茶生產(chǎn)存在花而不實、座果率低、產(chǎn)量低的現(xiàn)象。近些年來，科研工作者從油茶的生育規(guī)律、開花習性、花期生態(tài)、傳粉途徑等方面對低產(chǎn)原因進行了探討[3-5]，但尚未有明確結(jié)論。常維霞等[6]對長林4號、長林18號、長林53號等50份油茶無性系材料開展自交試驗，發(fā)現(xiàn)自交親和力總體上很低；查錢慧等[7]選取5個油茶無性系配置6個雜交組合開展人工授粉試驗，發(fā)現(xiàn)雜交組合間的座果率差異顯著。高超等[8]通過熒光顯微觀察表明，‘華碩’油茶自交不親和發(fā)生在后期，即花柱基部接近子房處。以上研究表明，油茶自交親和力低。因而，生產(chǎn)上一般將多個油茶無性系配置栽培。但在油茶人工林調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，栽培中經(jīng)常把早花品種和晚花品種配置，導致異花授粉困難。楊小胡等[9]根據(jù)座果率區(qū)分雜交組合間的親和力，從35個雜交組合中篩選出7個較好的油茶無性系雜交組合?？茖W配置授粉樹是當前油茶生產(chǎn)面臨的重要問題，因此開展油茶雜交親和力的相關研究具有重要意義。

本研究以國家林業(yè)局主推或江西省大面積栽培的11個油茶無性系為材料，開展油茶無性系雜交親和力的研究，以期為生產(chǎn)上授粉樹配置、低產(chǎn)林更新改造以及新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以長林4號、長林18號、長林53號、贛68、贛70、贛無2、華碩、湘210號、贛石84-8、長林40號、贛興48無性系為試材。其中，長林4號、長林18號、長林53號、贛68、贛70、贛無2、贛石84-8、長林40號、贛興48為國家林草局推薦的江西省栽培無性系，華碩、湘210號為國家林草局推薦的湖南省栽培無性系。長林18號屬早花型，10月上旬開花；贛石84-8、贛興48屬早花型，10月中旬開花；長林53號、贛68、贛70、贛無2、湘210號、長林40號屬中花型，10月下旬開花；長林4號、華碩屬晚花型，11月上旬開花。

2017年10月5日至11月10日，在江西省宜春市袁州區(qū)星火農(nóng)林科技發(fā)展有限公司油茶基地進行人工授粉試驗。雜交期間平均氣溫17.5 ℃，多晴少雨。該地屬于亞熱帶濕潤季風氣候，丘陵崗地，海拔約245 m，土壤以紅壤為主，土層深厚，年均降雨量1 590.6 mm，年均溫16.4 ℃，年均無霜期285 d，年均日照1 545 h。油茶種植于2010年，定植密度為2 m×3 m，各無性系撫育管理措施一致，樹體長勢良好。花期調(diào)查表明，近3年該基地油茶開花結(jié)實正常，花期時長20～40 d。

1.2 試驗方法

(1)采集花粉。雜交前1～4 d在樹冠中、上部位剪取發(fā)育良好即將成熟的花蕾，連枝采回后置于陽光充足、干燥無風的房間。待花開放及花藥破裂后，采集花粉。(2)去雄授粉。在作為母本的掛牌優(yōu)株中選擇即將開放的花蕾，剪去花瓣和雄蕊。去雄后授粉，隨即用硫酸紙袋進行隔離，7 d后摘除硫酸紙袋。(3)確定雜交組合。參加試驗的油茶無性系立地條件、生長狀況基本相同。本試驗要求親本花蕾尚未綻放且無其他花粉污染，因此受親本花期和花蕾數(shù)量影響，共獲得21個雜交組合。每種雜交組合設3個重復，每個重復至少選取30朵花。

1.3 指標測定

次年11月統(tǒng)計成果率及單果結(jié)籽數(shù)，并計算親和指數(shù)。親和指數(shù)高低可以判斷自交親和性的強弱。參考Leducq et al[10]的方法，為了較為直觀地界定油茶親和力，以親和指數(shù)≥1為雜交親和、<1為雜交不親和。

式中，可育種子指發(fā)育完全的種子。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007整理試驗數(shù)據(jù)，運用SPSS 19.0對成果率、單果結(jié)籽數(shù)和親和指數(shù)進行方差分析，并采用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶無性系間雜交成果率比較

由表1、2可知，21個雜交組合均可孕，不同組合間的成果率差異顯著，變化范圍在6.25%～76.00%之間，均值為39.62%，變異系數(shù)為54.5%。21個組合中，長林53號×贛石84-8成果率最高(76.00%)，長林53號×贛70次之(74.29)，長林4號×贛68最低(6.25%)。長林4號自交成果率為13.20%,但長林53號自交成果率達31.18%，表明并非所有的油茶無性系自交不親和性都較低。由表1還可見，母本選擇對成果率影響顯著，總體表現(xiàn)為：長林53號>贛無2>長林4號。母本為長林53號時，成果率表現(xiàn)最優(yōu)，平均為54.62%。母本為贛無2時，成果率平均為42.30%，以贛無2×長林40號成果率最高(58.26%)、贛無2×長林18號次之(57.14%)。母本為長林4號時，成果率最低，平均為21.40%，以長林4號×長林53號成果率最高(39.79%)、長林4號×贛無2次之(30.30%)。

表1 21個油茶無性系雜交組合成果率、單果結(jié)籽數(shù)及親和指數(shù)比較1)Table 1 Comparison of fruit setting rate, number of seeds per fruit and compatibility index of 21 Camellia oleifera clones hybrid combinations

1)同列數(shù)值后附不同字母者表示差異達0.05顯著水平。

2.2 油茶無性系間雜交單果結(jié)籽數(shù)比較

由表1、2可見，不同雜交組合間單果結(jié)籽數(shù)差異顯著，變化范圍在1.33～8.00之間，均值為4.28，變異系數(shù)為62.2%。21個組合中，長林4號×贛68單果結(jié)籽數(shù)最高(8.00)，長林53號×華碩次之(6.55)，贛無2×長林4號表現(xiàn)最低(1.33)。由表1還可見，母本選擇在單果結(jié)籽數(shù)上表現(xiàn)為：長林53號>長林4號>贛無2。母本為長林53號時，單果結(jié)籽數(shù)最優(yōu)，平均為4.85；母本為長林4號時，單果結(jié)籽數(shù)平均為4.56；母本為贛無2時，單果結(jié)籽數(shù)最低，平均為2.25。單果結(jié)籽數(shù)最低的3個雜交組合均以贛無2為母本，進一步表明單果結(jié)籽數(shù)更多受母本選擇的影響。

表2 21個油茶雜交組合成果率、單果結(jié)籽數(shù)及親和指數(shù)的方差分析Table 2 Variance analysis of fruit setting rate, number of seeds per fruit and compatibility index of 21 Camellia oleifera clones hybrid combinations

2.3 油茶無性系間雜交親和指數(shù)比較

由表1、2可見，不同雜交組合間親和指數(shù)差異顯著，變化范圍在0.37～4.61之間，均值為1.74，變異系數(shù)為76.5%。其中，長林53號×贛70的親和指數(shù)最高(4.61)，長林53號×贛石84-8次之(3.98)，長林4號自交表現(xiàn)最低(0.37)。長林4號與長林40號、贛68、華碩、湘210號雜交，長林4號自交；長林53號×長林4號、長林53號自交；贛無2與長林4號、長林53號雜交等9個雜交組合的親和指數(shù)<1，占比42.9%，表明部分油茶無性系間存在雜交不親和現(xiàn)象。由表1還可見，母本選擇在親和指數(shù)上表現(xiàn)為：長林53號>贛無2>長林4號。母本為長林53號時，親和指數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，平均為2.78；母本為贛無2時，平均為0.96，以贛無2×長林40號最高(1.46)、贛無2×長林18號次之(1.36)；母本為長林4號時，親和指數(shù)最低，平均為0.95，以長林4號×長林53號最高(2.24)、長林4號×贛70次之(1.15)。從成果率和親和指數(shù)綜合來看，長林4號為母本時雜交效果最差，但該無性系在眾多油茶無性系中開花量最多且開花大小年不明顯，而且花期偏晚，因而在生產(chǎn)中的利用價值有待進一步探討。

3 討論與結(jié)論

3.1 油茶無性系雜交親和力不同

本研究21個雜交組合間的成果率、單果結(jié)籽數(shù)和親和指數(shù)差異顯著，表明油茶無性系間存在花粉不親和現(xiàn)象，推測這可能也是引起油茶低產(chǎn)的原因之一。本研究證實，采用人工雜交的方式來驗證油茶無性系間是否親和是可行的。張琳婧等[11]在歐洲丁香(Syringavulgaris)、周晶等[12]在板栗(Castaneamollissima)等木本植物上也發(fā)現(xiàn)品種間雜交親和力差異顯著。由于部分油茶無性系間存在雜交不親和及自交不親和，配置授粉樹時應充分考慮組合間的雜交親和力。

Ascher[13]研究表明，麝香百合(Liliumlongiflorum)的自交不親和性受S-基因影響，當柱頭與花粉具有相同的S-基因時，無法進行完整的受精過程。梨(Pyrus)、蘋果(Malus)、杏(Armeniaca)、甜櫻桃(Cerasus)等多個自交不親和物種上也有相似的結(jié)果[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，雜交組合間的親和力大小與親緣關系遠近具有一定的相關性，形態(tài)差異大、親緣關系遠的無性系雜交更容易表現(xiàn)親和，如長林系列作母本與贛、贛無系列油茶雜交。因此，推測油茶的雜交親和力也受某一段或多段基因影響，但具體機制仍有待于進一步研究。

3.2 油茶無性系雜交配置

根據(jù)高超等[8]的研究推測油茶無性系間的不親和反應發(fā)生在柱頭接收花粉后，授粉后柱頭會開始敗育。因此，親和力低的組合配置栽植，會影響母本接收其他無性系的花粉，整體表現(xiàn)出授粉不良、座果率低，從而影響產(chǎn)量。如開花量穩(wěn)定且開花量大的長林4號不適宜在栽培組合中占主導地位，自交不親和會導致長林4號低產(chǎn)。結(jié)合成果率、親和指數(shù)、花期和開花量等數(shù)據(jù)，本研究確定了6個表現(xiàn)優(yōu)良的油茶無性系配置栽培組合，即贛70、贛68、贛石84-8、長林4號(用量低于1/3，不占主導地位)分別與長林53號配置栽培，贛70、贛無2和長林40號配置栽培。長林18號與贛無2雖雜交親和力高，但兩者花期重疊時間短，不推薦配置。建議栽植時多應用幾種配置模式，防止親和力降低。

已有油茶良種選育的標準更多集中在含油率、出籽率、產(chǎn)量等經(jīng)濟性狀上，對良種的授粉樹配置多未提及。本研究表明，雜交親和力對油茶產(chǎn)量影響顯著。因此，開展油茶選育時，不僅要比較經(jīng)濟性狀差異，也要明確良種的授粉樹配置。

3.3 對普通油茶低產(chǎn)林改造的建議

本研究表明，雜交親和力研究對于普通油茶低產(chǎn)林更新改造具有一定意義。長林53號作為母本與其他無性系的親和力較高，適用于多數(shù)油茶無性系低產(chǎn)林改造；對已大量種植的贛無2油茶無性系，可選用長林40號配置栽種；對已大量種植的長林4號油茶無性系，推薦選用長林53號、贛70配置栽種。