桃果皮毛長度性狀的評價(jià)及其與幾個(gè)主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系

陳旭瑞，譚 彬，王力榮，朱更瑞，方偉超，陳昌文，王新衛(wèi)，曹 珂

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 鄭州果樹研究所，鄭州 450000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，鄭州 450000)

表皮毛是覆蓋于植物地上部、特異突起的表皮細(xì)胞，根據(jù)腺體的存在與否，可分為無腺體和有腺體表皮毛兩類；而根據(jù)細(xì)胞數(shù)量的多少，又可分為單細(xì)胞和多細(xì)胞表皮毛[1]。果實(shí)上的果皮毛長短可以影響果實(shí)的光合與呼吸作用[2]，同時(shí)也會(huì)在高光強(qiáng)時(shí)起到保護(hù)作用。也有報(bào)道表明果實(shí)的表皮毛可以降低病蟲害對果實(shí)的侵害[3]。

在模式作物擬南芥(Arabidopsisthaliana)上，關(guān)于表皮毛的研究比較深入。擬南芥的表皮毛分布于莖、葉片、花瓣、蓮座葉和根上，為無腺體、單細(xì)胞類型[4]。研究發(fā)現(xiàn)，不少轉(zhuǎn)錄因子在擬南芥表皮毛的發(fā)育過程起著作用[5]，如Glabrous1(GL1)[6-7]、GL2[8-9]、Transparent Testa Glabra1(TTG1)[10]、TTG2[9]、Werewolf(WER)[11]、Triptychon(TRY)、Caprice(CPC)[12]以及GL3[13]等。其中3個(gè)轉(zhuǎn)錄因子TTG1、GL1/WER和GL3對于根毛和表皮毛的發(fā)育啟動(dòng)是必須的。上述基因之間通常存在互作，如研究發(fā)現(xiàn)TTG1對TTG2具有上位效應(yīng)，TTG2和GL2在控制表皮毛生長時(shí)有重疊作用[9，14]，而CPC和TRY卻對擬南芥表皮毛發(fā)育具有負(fù)向調(diào)節(jié)作用。另一個(gè)對表皮毛研究較多的物種為黃瓜，其地上部不同組織均有表皮毛的存在，在黃瓜果實(shí)上被稱為果刺。果刺性狀的突變體gl1果實(shí)光滑無刺瘤，且其莖、花萼、子房、卷須和葉片表面都沒有表皮毛的覆蓋；而另外一個(gè)gl2突變體則表現(xiàn)為在果柄、花柄、花萼上有稀疏絨毛，果實(shí)亦有稀少果瘤的存在，但葉片、葉柄及莖均光滑無毛[15]。隨后，研究者還發(fā)現(xiàn)莖葉覆軟毛、果實(shí)光滑無刺瘤且植株無卷須的黃瓜突變株[16-17]。

桃(PrunuspersicaL.)是一種備受消費(fèi)者歡迎的時(shí)令水果，普通桃果實(shí)密布無腺體、單細(xì)胞的表皮毛，因其存在會(huì)引起部分人群出現(xiàn)過敏癥狀，影響其食用價(jià)值。在很長一段時(shí)間內(nèi)，桃果皮毛一直被作為一個(gè)質(zhì)量性狀進(jìn)行研究[18]，即根據(jù)其果皮毛的有無將桃分為有毛的普通桃和蟠桃以及無毛的油桃和油蟠桃兩大類。Dirlewanger等[19]將桃果皮毛有/無位點(diǎn)定位在第5連鎖群上，位于2個(gè)限制性片段長度多態(tài)性標(biāo)記AG46和FG之間，與擴(kuò)增片段長度多態(tài)性標(biāo)記AC-CAA1共分離。俞明亮等[20]研究發(fā)現(xiàn)，桃有毛性狀與1個(gè)簡單重復(fù)序列標(biāo)記UDP96-018連鎖，遺傳距離4.5cM。最近，研究者利用‘Contender’與‘Ambra’的F2雜交群體，將桃果皮毛位點(diǎn)定位到第5連鎖群上，區(qū)間約1.1cM(635kb物理距離)。根據(jù)桃基因組注釋結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)基因PpeMYB25(ppa023143m)是桃果實(shí)表皮毛的候選基因，重測序表明該基因的外顯子上有一個(gè)反轉(zhuǎn)座子插入可能是導(dǎo)致無毛性狀形成的原因[21]。

受消費(fèi)觀念的影響，有毛的普通桃在今后一段時(shí)間內(nèi)仍是市場中主要類型。因此，近年來，不少育種者試圖選育果皮毛短的新品種，以克服果皮毛對食用不便帶來的影響。為此，本試驗(yàn)首先分析了果皮毛長度在6份不同類型桃種質(zhì)果實(shí)發(fā)育過程中的變化，測定了238份桃種質(zhì)果實(shí)成熟期的果皮毛長度，探討果皮毛長度與果實(shí)類型和來源之間的關(guān)系，對培育果皮毛短的品種以及研究果皮毛發(fā)育的生理機(jī)制具有重要參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材 料

第1類材料包括普通桃、蟠桃和油桃種質(zhì)各2份，果實(shí)成熟期基本一致，基本性狀見表1。第2類材料為238份有毛的普通桃。所有供試材料均來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所國家果樹種質(zhì)桃資源圃，樹體約15 a生，砧木為毛桃，栽培措施一致。

表1 6份供試桃種質(zhì)及其主要性狀Table 1 Key agronomic traits of six peach samples

1.2 果皮毛長度測定

在第1類材料的不同果實(shí)成熟期，即從盛花后15 d時(shí)至果實(shí)成熟，每隔15 d取樹冠外圍中部果實(shí)，再取果實(shí)中部縫合線兩側(cè)果皮，徒手將其切成3～4 mm厚的薄片，置于Olympus BH-2型(Olympus，日本)顯微鏡觀察果皮毛長度并拍照，放大倍數(shù)固定。用Imagetool軟件(The University of Texas Health Science Center in San Antonio)分析果皮毛的長短，重復(fù)6次。此外，取第2類試材，在不同的果實(shí)成熟期按上述方法進(jìn)行果皮毛的拍照和測量。

1.3 其他主要農(nóng)藝性狀的評價(jià)

對于第2類試材，同時(shí)引用果形、果肉顏色、果實(shí)粘離核、果實(shí)風(fēng)味、果實(shí)成熟期、種群分類、地理類群和育成品種來源等信息，均引自《中國桃遺傳資源》[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 桃不同發(fā)育時(shí)期果皮毛長短的變化

對6份桃種質(zhì)果實(shí)不同發(fā)育期的果皮進(jìn)行觀察，普通桃、蟠桃麥黃蟠桃和油桃各1個(gè)品種的顯微觀察結(jié)果如圖1所示，其中油桃(圖1-C)在整個(gè)發(fā)育期均沒有觀察到果皮毛的存在。

有毛的4份種質(zhì)的果皮毛長度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2，結(jié)果表明4份種質(zhì)的果皮毛長度與果實(shí)發(fā)育的變化趨勢一致，即在花后30 d較花后15 d的下降程度明顯，隨后直至果實(shí)成熟呈緩慢下降趨勢。

2.2 不同種質(zhì)果實(shí)成熟期的果皮毛長度評價(jià)

對供試的238份有毛的桃種質(zhì)果皮毛長度進(jìn)行評價(jià)，果皮毛長度分布在106.3～343.3 μm間，平均值為193.9 μm，變異幅度為24.77%。果皮毛最短的種質(zhì)為‘霞暉2號(hào)’，最長的為‘白芒蟠桃’。

2.2.1 桃果形與果皮毛長度間的關(guān)系 根據(jù)果形的不同，桃可以分為扁和圓2種類型。本試驗(yàn)對221份圓桃和17份扁果形桃果皮毛長度進(jìn)行測定(圖3-A)，發(fā)現(xiàn)圓桃平均果皮毛長度為191.1 μm，顯著低于扁果形桃(230.3 μm)。圓桃果皮毛長度分布較為集中，變異幅度為23.99%，低于扁果形桃的26.65%。

2.2.2 桃果肉顏色與果皮毛長度間的關(guān)系 根據(jù)果實(shí)肉色的不同，桃可以分為白肉和黃肉2種類型。研究表明白肉桃平均果皮毛長度為192.2 μm，而黃肉桃平均果皮毛長度為196.9 μm，2種類型間無顯著差異(圖3-B)。2種類型桃果皮毛長度的變異幅度也類似，分別為24.81%(白肉桃)和24.76%(黃肉桃)。

2.2.3 桃果實(shí)粘/離核與果皮毛長度的關(guān)系 根據(jù)果實(shí)粘/離核的不同，桃可以分為粘核和離核。研究表明離核桃平均果皮毛長度為185.9 μm，而粘核桃平均果皮毛長度為199.2 μm，2種類型間差異顯著(圖3-C)。分析2種類型桃果皮毛長度的分布，離核桃果皮毛長度為107.5～335.3 μm，變異幅度為25.73%；而粘核桃果皮毛長度分布在106.3～343.3 μm，變異幅度為24.33%。

A.安農(nóng)水蜜；B.麥黃蟠桃；C.華光

圖2 4份種質(zhì)果皮毛長度Fig.2 Fruit hair lengths during fruit development in four peach germplasms

2.2.4 桃果實(shí)風(fēng)味與果皮毛長度間的關(guān)系 在本研究中，通過對果實(shí)風(fēng)味的感官評價(jià)，可以將桃分為濃甜、甜、酸甜和酸4種類型。由圖3-D可知，不同類型間的平均果皮毛長度相差不大。比較4種類型的變異幅度發(fā)現(xiàn)，甜和酸甜2種類型的變異幅度較高，分別為26.23%和26.86%，其次為酸類型果實(shí)的種質(zhì)(22.02%)，而甜類型果實(shí)的種質(zhì)果皮毛長度分布最為集中，變異幅度僅為 20.58%。

2.2.5 桃果實(shí)成熟期與果皮毛長度間的關(guān)系 由圖4-A所示，成熟期在7月和8月的中晚熟桃品種的平均果皮毛長度(分別為220.9和226.9 μm)顯著高于成熟期在5月和6月的早熟桃平均果皮毛長度(分別為173.3和167.8μm)。但早熟桃和晚熟桃的果皮毛長度變異幅度差異不大，分別在19.16%～20.41%和19.56%～22.09%之間。

箱形圖上不同字母表示組之間差異顯著(P<0.05)，下同

圖4 桃果皮毛長度與成熟期、種群、地理類群以及育成品種類群間的關(guān)系Fig.4 Relationship between fruit hair length and fruit maturation date,populations, geographic subpopulations and improvement subpopulations

2.2.6 桃種群與果皮毛長度間的關(guān)系 根據(jù)桃選育方式的不同，可以將其分為地方品種和育成品種。從圖4-B可以看出，地方品種與育成品種的平均果皮毛長度無顯著差異，分別為199.2 μm和191.7 μm。育成品種的果皮毛長度分布較為集中，但是有異常高的種質(zhì)，總體變異幅度為 23.68%，低于地方品種27.72%的變異幅度。

2.2.7 桃不同地理類群與桃果皮毛長度間的關(guān)系 在地方品種中，根據(jù)其來源的不同可以將供試的桃種質(zhì)劃分為4種地理類群，即華北品種群、長江中下游品種群、西北品種群和云貴高原品種群。由圖4-C可知，長江中下游、西北和云貴高原品種群種質(zhì)的果皮毛長度分別為217.0、209.5和187.6 μm，其中長江中下游品種群果皮毛長度顯著高于華北品種群種質(zhì)。華北、西北和云貴高原品種群的桃果皮毛長度分布集中，變異幅度分別為21.90%、21.45%和15.41%；而長江中下游品種群的種質(zhì)果皮毛長度分布較為分散，變異幅度高達(dá)33.26%。

2.2.8 桃不同育成品種類群與果皮毛長度間的關(guān)系 在育成品種中，根據(jù)其選育國家的不同，又可以將供試的桃種質(zhì)劃分為中國、日韓和歐美品種群3類。由圖4-D可知，3個(gè)育成品種類群的平均果皮毛長度無差異，分別為194.9、192.2和192.0 μm。其中，日韓育種品種的果皮毛長度分布較集中，而來自歐美的育成品種果皮毛長度變異幅度較大，達(dá)到26.16%。

2.2.9 桃單果質(zhì)量與果皮毛長度間的關(guān)系 本試驗(yàn)同時(shí)分析了果皮毛長度與單果質(zhì)量之間的關(guān)系，在該研究中，為了排除果形對單果質(zhì)量的影響，只選擇了圓桃種質(zhì)。從圖5可以看出，單果質(zhì)量和果皮毛的線性相關(guān)系數(shù)(r)達(dá)到0.321 3 (P<0.01)，暗示隨著單果質(zhì)量的增加果皮毛呈上升趨勢，但仍然存在不少品種單果質(zhì)量較高而果皮毛較短，如‘岡山早生’單果質(zhì)量為249.23 g，但果皮毛長度僅為147.5 μm；‘和諧’單果質(zhì)量 255.13 g，果皮毛長為181.3 μm。而‘早霞露’卻相反，單果質(zhì)量僅為90.64 g，但果皮毛長度卻為241.3 μm。

圖5 桃果皮毛長度與單果質(zhì)量性狀間的關(guān)系Fig.5 Relationship between fruit hairlength and fruit mass traits

3 結(jié)論與討論

果皮毛有/無是桃的一個(gè)重要的質(zhì)量性狀，目前對其基因定位和發(fā)掘有不少的研究，但果皮毛長度作為一個(gè)數(shù)量性狀，研究其果皮毛長度與其他性狀的關(guān)系以及是否存在調(diào)控基因的報(bào)道較少。本試驗(yàn)首先對6份桃種質(zhì)果實(shí)發(fā)育期的果皮毛進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)果皮毛長度在果實(shí)發(fā)育期并不是一成不變的，而是在花后時(shí)間為30 d時(shí)有一個(gè)明顯的下降，之后下降趨勢變緩直至成熟。在獼猴桃‘海沃德’上，花后時(shí)間為28 d時(shí)雌蕊子房上的果皮毛長度為11.9 μm，直至果實(shí)成熟長度增至247.0 μm[23]，與桃果實(shí)發(fā)育過程中果皮毛的變化相反。對于果皮毛長度變化的原因，在擬南芥[24]和番茄[25]上的研究表明，乙烯被認(rèn)為可以正調(diào)控根毛的發(fā)育。而在桃上，乙烯含量隨著果實(shí)成熟而上升，該結(jié)果表明在桃上果皮毛長度的變化與乙烯的關(guān)系與擬南芥根毛發(fā)育的調(diào)控機(jī)制有明顯差異。由于在成熟果實(shí)上(圖1)，顯微觀察并未發(fā)現(xiàn)存在表皮毛斷裂現(xiàn)象。同時(shí)在獼猴桃上，筆者認(rèn)為成熟果實(shí)上較短的果皮毛可能是較長果皮毛的早期發(fā)育形態(tài)[26]，因此推測，桃果皮毛隨發(fā)育時(shí)期不斷下降可能與果皮毛的更新有關(guān)，即成熟的果皮毛不斷脫落，而新的果皮毛雖然不斷產(chǎn)生，但受激素調(diào)控其發(fā)育受到抑制。

同時(shí)，本試驗(yàn)對238份桃成熟期果實(shí)表皮毛長度進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，果形為圓的桃果皮毛長度小于果形扁的桃，離核桃果皮毛小于粘核，早熟桃果皮毛長度小于晚熟桃，華北品種群小于長江中下游品種群。首先，應(yīng)該注意到這種關(guān)系是否存在必然聯(lián)系，抑或是種質(zhì)份數(shù)較少導(dǎo)致的錯(cuò)誤推定呢？例如在本試驗(yàn)中，果形為扁的桃種質(zhì)僅有17份，遠(yuǎn)小于果形為圓的桃種質(zhì)；而在其他性狀的不同類群間沒有明顯的偏分離現(xiàn)象，例如早熟桃種質(zhì)有116份，中晚熟桃有112份，因此，可以排除品種數(shù)量對結(jié)果的影響。同時(shí)，雖然在前人研究中發(fā)現(xiàn)陜北高原丘陵溝壑區(qū)6種優(yōu)勢物種的表皮毛長度隨植物立地水分的減少而減少，表皮毛密度則相反[26]；隨海拔增加，紫椴果皮毛變短，表皮毛密度增大[27]。但在本試驗(yàn)中，所有的材料均來自同一果園，采用相同的栽培措施，因此可以排除外部環(huán)境對果皮毛長度的影響。

為進(jìn)一步探討不同性狀之間的關(guān)系，本試驗(yàn)將上述4種性狀分別選擇其中1個(gè)為導(dǎo)致果皮毛長度變化的主要因子，進(jìn)而判定其他3個(gè)性狀與果皮毛的關(guān)系是否受到該主要因子的影響。如首先將果形扁作為導(dǎo)致果皮毛較長的主要因子，而在離核桃和粘核桃中，果形扁的桃分別占1.19%和10.96%，即粘核種質(zhì)與長果皮毛間的關(guān)系可能是受到果形與果皮毛之間關(guān)系的影響；在早熟與晚熟桃中，果形扁的桃分別占6.03%和 9.01%，即果實(shí)成熟期性狀對果皮毛長度的影響仍然受到果形的影響；在華北和長江中下游品種群中，果形扁的桃分別占到0%和31.82%，同樣表明地理類群與果皮毛長度的關(guān)系可能是受到果形對果皮毛調(diào)控的影響。按照這種方法，將粘核作為導(dǎo)致果皮毛較長的主要因子，發(fā)現(xiàn)其與果形、果實(shí)成熟期和地理類群影響果皮毛長度之間并無內(nèi)在聯(lián)系；將晚熟性狀作為導(dǎo)致果皮毛較長的主要因子，發(fā)現(xiàn)其與果形、粘/離核和地理類群調(diào)控果皮毛長度之間也無內(nèi)在聯(lián)系；將地理類群作為導(dǎo)致果皮毛長度變化的主要因子，發(fā)現(xiàn)其與果形調(diào)控果皮毛長度之間有關(guān)，而與粘/離核、果實(shí)成熟期性狀調(diào)控果皮毛長度之間并無內(nèi)在聯(lián)系。綜上所述，相比其他性狀，果形可能與果皮毛發(fā)育具有一定的內(nèi)在聯(lián)系。