威寧短柱油茶優(yōu)良無性系授粉組合篩選試驗(yàn)研究*

龍莉，高超，韋紅莉，仇杰

(貴州大學(xué) 貴州省森林資源與環(huán)境研究中心/貴州省高原山地林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/林學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

威寧短柱油茶(CamelliaweiningensisY.K.Li.)屬山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)常綠灌木或小喬木，是貴州省畢節(jié)高海拔地區(qū)特有的野生木本油料樹種[1]。該樹種抵抗不良環(huán)境能力強(qiáng)，種子出籽率高，茶籽油含有油酸、亞油酸、亞麻酸等80%以上的不飽和脂肪酸，具有風(fēng)味獨(dú)特、貯存持久、易被人體吸收等特點(diǎn)[2]，長(zhǎng)期食用茶籽油能夠有效預(yù)防和治療冠心病[3]、動(dòng)脈硬化[4]、皮膚病[5]、腫瘤[6]等疾病。貴州畢節(jié)地區(qū)近年來大力發(fā)展威寧短柱油茶，種植面積已達(dá)6 000 hm2以上[7]，但由于該樹種缺少研究關(guān)注，缺乏科學(xué)理論指導(dǎo)生產(chǎn)，普遍存在的實(shí)生播種、混栽混種、鮮果產(chǎn)量低等問題極大限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，威寧短柱油茶自交結(jié)實(shí)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于異交，而不同異交授粉組合之間結(jié)實(shí)率又存在差異，在生產(chǎn)栽培中通過合理配置授粉品種是提高產(chǎn)量的有效手段之一。隨著油茶自交不親和性這一現(xiàn)象被證實(shí)，國(guó)內(nèi)對(duì)部分油茶品種配置授粉的研究也已開展[8-12]，但目前對(duì)威寧短柱油茶配置授粉的研究仍是空白?；诖耍狙芯恳?個(gè)威寧短柱油茶無性系為研究對(duì)象，探討其花期和花粉情況，設(shè)計(jì)42個(gè)配置組合進(jìn)行人工控制授粉，研究不同授粉組合從授粉至果實(shí)成熟期間座果率動(dòng)態(tài)變化情況，選出各無性系最適宜配置的授粉樹，提高威寧短柱油茶果實(shí)性狀和鮮果產(chǎn)量，從而為威寧短柱油茶提質(zhì)增效發(fā)展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地和材料概況

試驗(yàn)地位于貴州省畢節(jié)市威寧縣貴州大學(xué)油茶科研工作站。海拔2 200 m，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均降水量909 mm，年平均氣溫11.5 ℃，夏季年平均最高氣溫18 ℃，年平均無霜期206 d。年均日照時(shí)數(shù)1 812 h。試驗(yàn)地土壤為黃棕壤，立地條件良好。試驗(yàn)材料為1、5、8、13、31、48號(hào)無性系，10 a生樹體株高約1.5 m，生長(zhǎng)良好無病蟲害，能正常開花結(jié)實(shí)，常規(guī)撫育管理。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花期物候觀測(cè)

2019—2020年連續(xù)2 a在花期對(duì)參試油茶無性系進(jìn)行定期觀測(cè)，并按照全樹開花5%～25%、全樹開花25%～75%、全樹開花75%以上的標(biāo)準(zhǔn)記錄始花期、盛花期、末花期3個(gè)物候期，開花以花瓣打開初露花藥為依據(jù)。

1.2.2 花粉量和花粉萌發(fā)率測(cè)定

采用纖維素酶溶解法測(cè)定花粉量。在盛花期采集各品種不同部位的完整花朵，每個(gè)品種分別取15枚完整花藥放入純凈、干燥的小瓶中，每個(gè)品種重復(fù)3次，于25 ℃溫度下烘干，并靜置后加入1%纖維素酶溶液1 mL處理24 h。用移液槍取1μL溶液，滴于凹面載玻片上，在顯微鏡(Leica，DM2500)下觀察統(tǒng)計(jì)花粉粒數(shù)，重復(fù)3次，取平均值a。每枚花藥里的花粉量為：

A(花粉量)=a×1 000÷15

花粉萌發(fā)率采用離體培養(yǎng)基萌發(fā)法。取適量花粉均勻涂在已經(jīng)滴有培養(yǎng)基(1%瓊脂+10%蔗糖+0.01%硼酸)的凹載玻片上，放入25 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)8 h，之后用顯微鏡(Leica，DM2500)觀察統(tǒng)計(jì)花粉的萌發(fā)狀況，鏡檢計(jì)數(shù)。將超過花粉粒本身一倍以上的花粉，將其視為有生活力的花粉，每個(gè)品種重復(fù)5次，每次3個(gè)視野，并以每個(gè)視野花粉粒數(shù)目不少于50粒的視野為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后取15次平均值為花粉萌發(fā)率。

花粉萌發(fā)率=(視野中已萌發(fā)花粉粒數(shù)÷視野中花粉總粒數(shù))×100%

1.2.3 授粉設(shè)計(jì)及果實(shí)指標(biāo)測(cè)定

用6個(gè)無性系材料進(jìn)行正、反交授粉處理，以自花授粉和自然授粉為對(duì)照，(分別用“CK1-編號(hào)”和“CK2-編號(hào)”表示)，共42個(gè)組合(表1)。于威寧短柱油茶盛花期進(jìn)行授粉試驗(yàn)。自然授粉：每個(gè)無性系隨機(jī)選取100朵花，不去雄，不套袋，掛牌標(biāo)記，任其自然授粉，重復(fù)3次。自交授粉：每個(gè)無性系隨機(jī)選取100朵花，同系花粉授粉，套袋，掛牌標(biāo)記，重復(fù)3次。無性系間雜交授粉：每個(gè)無性系隨機(jī)選取100朵花，去雄，根據(jù)設(shè)計(jì)組合人工控制授粉，套袋，掛牌標(biāo)記，重復(fù)3次。

表1 授粉組合設(shè)計(jì)

于授粉后至8月底果實(shí)成熟，定期調(diào)查統(tǒng)計(jì)各授粉組合的座果率。

座果率(%)=(座果數(shù)/授粉花數(shù))×100%

在果實(shí)成熟后，采集各授粉組合的所有果實(shí)，測(cè)定果實(shí)的主要表型性狀。具體方法如下：果實(shí)采收24 h內(nèi)，每個(gè)組合用游標(biāo)卡尺測(cè)量20個(gè)果實(shí)的橫徑、縱徑，并統(tǒng)計(jì)可育種子數(shù)；稱量單果重、鮮籽重、所有授粉花的鮮果產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013軟件完成參試材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；采用SPSS 20.0軟件對(duì)各個(gè)組合的指標(biāo)進(jìn)行比較，采用T檢驗(yàn)對(duì)每個(gè)授粉組合的指標(biāo)進(jìn)行組間分析，P<0.05 表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著；采用Origin2018軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 開花物候期觀測(cè)

花期的調(diào)查對(duì)主栽品種和授粉品種的選擇有著重要的指導(dǎo)意義，花期相遇是配置授粉樹的前提，盛花期是最佳授粉時(shí)間。對(duì)各無性系進(jìn)行花期物候觀察發(fā)現(xiàn)(表2)，威寧短柱油茶各無性系的始花期在2月上旬，始花期較長(zhǎng)，持續(xù)約半個(gè)月，時(shí)間跨度稍大，其中8號(hào)無性系始花期比最早的48號(hào)晚9 d。試供材料的盛花期都為2月下旬，為晚花類型，盛花期持續(xù)時(shí)間為16～24 d，各無性系盛花期時(shí)間基本一致，盛花期重合時(shí)間為16 d，符合授粉配置研究要求的盛花期一致條件，各無性系間可相互進(jìn)行配置授粉。

表2 不同無性系花期比較

2.2 不同無性系花粉量和花粉萌發(fā)率比較

花粉量和花粉萌發(fā)率的高低直接影響其授粉、受精及座果，是配置授粉選擇的重要依據(jù)之一。各無性系單花花粉數(shù)量和花粉萌發(fā)率測(cè)定結(jié)果如表3所示。不同無性系之間平均單個(gè)花藥花粉量存在顯著差異，6個(gè)無性系的單個(gè)花藥花粉量在1 855～2 567粒之間，單個(gè)花藥花粉量排序?yàn)椋?號(hào)(2 567粒)>13號(hào)(2 355)>48號(hào)(2 248粒)>31號(hào)(2 136粒)>1號(hào)(2 081粒)>8號(hào)(1 855粒)。6個(gè)無性系花粉萌發(fā)率存在一定差異，其中31號(hào)無性系花粉萌發(fā)率最高為48%，8號(hào)無性系花粉萌發(fā)率最低為39%。6個(gè)無性系均具有一定數(shù)量的花粉量和較高的花粉活力，各無性系的花粉萌發(fā)率均大于35%，其中5個(gè)無性系花粉萌發(fā)率超過40%，從花粉量和花粉萌發(fā)率方面考慮，這6個(gè)品種均可用作授粉父本進(jìn)行配置授粉。

表3 不同無性系花粉量和花粉萌發(fā)率

2.3 不同授粉組合座果情況比較

對(duì)不同授粉組合從授粉到果實(shí)成熟期間座果率動(dòng)態(tài)變化統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1所示。結(jié)果顯示：(1)同一母本不同的授粉組合座果率差異較大，如1號(hào)無性系為母本的授粉組合8月25日的座果率為30.1%～62.3%之間，其中以48號(hào)為父本授粉的座果率為30.1%，5號(hào)為父本授粉的座果率為62.3%。(2)異花授粉組合在每個(gè)時(shí)間段的座果率均高于自交授粉組合，威寧短柱油茶表現(xiàn)出明顯的自交不親和性。自交授粉組合和異交授粉組合在3月25日的座果率最高，隨著時(shí)間推移，座果率逐漸下降，在3月25日—4月25日這段時(shí)間內(nèi)落果幅度最大，授粉3個(gè)月后落果幅度相對(duì)平緩，4個(gè)月后除1×45、5×13這兩個(gè)組合，其他授粉組合座果率趨于穩(wěn)定。(3)所有自然授粉組合，果實(shí)成熟后座果率大小排序?yàn)椋篊K2-31(57.5%)>CK2-13(56.5%)>CK2-48(52.8%)>CK2-3(50.4%)>CK2-8(40.3%)>CK2-1(16.8%)；自交授粉組合果實(shí)成熟后座果率大小排序?yàn)椋篊K2-31(8.4%)>CK2-48(7.5%)>CK2-8(6.8%)>CK2-1(5.6%)>CK2-13(5.4%)>CK2-3(3.6%)。(4)果實(shí)成熟后座果率最高的5個(gè)授粉組合為：31×5(66.3%)、13×5(64.8%)、13×13(64.6%)、5×31(64.5%)、1×5(62.3%)，這表明5號(hào)無性系與31號(hào)無性系與幾個(gè)授粉無性系的授粉親和力均較高。

圖1 不同組合授粉后座果率動(dòng)態(tài)變化

2.4 不同授粉組合對(duì)果實(shí)表型性狀的影響

不同父本對(duì)果實(shí)大小、果重、可育種子數(shù)和單果鮮籽重有顯著影響(表4)。在果實(shí)大小方面，以5號(hào)無性系為父本授粉的1、13和31號(hào)無性系和以31為父本授粉的5、13號(hào)無性系等5個(gè)異交組合的果實(shí)較大、單果重相對(duì)較重；在種子性狀方面，以5號(hào)無性系為父本授粉的1、13、31和13號(hào)無性系為父本授粉的5、8號(hào)無性系可育種子數(shù)和單果鮮籽重較多和較重。自交組合果實(shí)大小、可育種子數(shù)和單果鮮籽重表現(xiàn)均較差，綜合來看以5號(hào)為父本授粉的1、13、31號(hào)無性系果實(shí)表型性狀最優(yōu)。從個(gè)體來看，當(dāng)以1號(hào)為母本時(shí)，5號(hào)和31號(hào)為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高；當(dāng)以5號(hào)為母本時(shí)，31和48為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高；當(dāng)以8號(hào)為母本時(shí)，5號(hào)和13號(hào)為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高；當(dāng)以13號(hào)為母本時(shí)，5號(hào)和31號(hào)為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高；當(dāng)以31號(hào)為母本時(shí)，5號(hào)和8號(hào)為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高；當(dāng)以48號(hào)為母本時(shí)，13號(hào)和31號(hào)為其授粉的果實(shí)表型性狀相對(duì)較高。

表4 不同授粉組合主要果實(shí)經(jīng)表型性狀

2.5 不同授粉組合對(duì)授粉后鮮果產(chǎn)量的影響

不同授粉組合的鮮果產(chǎn)量見圖2。結(jié)果表明，以1號(hào)為母本，5號(hào)與31號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重93.66 g和53.00 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高14.1%和8.0%，差異顯著；以5號(hào)為母本，48號(hào)與31號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重82.53 g和16.93 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高11.8%和2.4%，差異顯著；以8號(hào)為母本，48號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重25.03 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高6.4%，差異顯著；以13號(hào)為母本，1、5、31號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重23.76 g、49.43 g、74.10 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高3.7%、7.7%、11.6%，差異顯著；以31號(hào)為母本，1、5、8號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重19.33 g、61.00 g、20.33 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高4.0%、12.5%、4.2%，差異顯著；以48號(hào)為母本，1、5、31號(hào)為其授粉后鮮果產(chǎn)量分別較自然授粉的重20.48 g、8.81 g、34.14 g，鮮果產(chǎn)量較自然授粉的分別提高5.3%、2.3%、8.8%，差異顯著。綜合所有授粉組合的鮮果產(chǎn)量分析，與自然授粉相比，1×5、5×48、8×48、13×31、31×5、48×31授粉組合鮮果產(chǎn)量較好，其中鮮果產(chǎn)量較自然授粉提高10%以上的有1×5、5×48、13×31、31×5，鮮果產(chǎn)量平均提高12.5%。

圖2 不同授粉組合的授粉鮮果產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

大部分果樹存在自交不親和現(xiàn)象，都需要進(jìn)行配置授粉樹，如梨(Pyrusspp.)[13]、蘋果(Maluspumila)[14]、枇杷(Eriobotryajaponica)[15]和柑橘(Citrusreticulatablance)[16]等。威寧短柱油茶不同無性系自花結(jié)實(shí)率低，栽植時(shí)需配置適宜的授粉品種?；ㄆ谥丿B是配置授粉樹的前提，有學(xué)者將盛花期作為授粉品種配置模式選擇的主要依據(jù)之一[17]。本研究觀察發(fā)現(xiàn)所選的6個(gè)優(yōu)良無性系的盛花期均在2月下旬—3月中旬，至少有半個(gè)月的盛花期重疊期，具備相互配置授粉的前提條件。張琰等[11]的研究表明，油茶群體的花期會(huì)受到氣候影響，其中溫度對(duì)花期的影響最大。威寧短柱油茶與普通油茶相比花期較晚，屬春季開花類型，其原因與其生長(zhǎng)在高寒山區(qū)環(huán)境密切相關(guān)，高寒山區(qū)溫度較低從而推遲花期。本研究發(fā)現(xiàn)5號(hào)和31號(hào)無性系花粉量和花粉萌發(fā)率較高，以5號(hào)和31號(hào)為父本進(jìn)行配置授粉的組合座果率、果實(shí)表型性狀和鮮果產(chǎn)量整體表現(xiàn)均高于其他無性系，這與孫偉生等[18]的觀點(diǎn)一致——花粉量和花粉萌發(fā)率的高低直接影響其授粉、受精、座果及果實(shí)性狀。

有學(xué)者認(rèn)為雜交座果率是油茶品種配置栽培中首先需要考慮的問題，座果率至關(guān)重要，影響著果實(shí)的數(shù)量[19]。本研究通過跟蹤授粉至果實(shí)成熟期間座果率動(dòng)態(tài)變化發(fā)現(xiàn)，不同授粉處理對(duì)座果率的影響差異顯著，異交授粉的組合座果率高于自交授粉，人工授粉可提高果實(shí)座果率，在生產(chǎn)中可通過授粉配置的方式來提高油茶產(chǎn)量。自交授粉雖能少量結(jié)果，但落果幅度較大，敗育率高，這與‘長(zhǎng)林’系列的油茶自交后座果率表現(xiàn)一致[12]。值得注意的是授粉4個(gè)月后1×45、5×13這兩個(gè)組合較其他組合落果幅度較大，可能是由于抵御逆境能力存在個(gè)體差異導(dǎo)致。威寧短柱油茶與普通油茶[20-23]在田間試驗(yàn)中一樣表現(xiàn)出明顯的自交不親和性特征，然而關(guān)于威寧短柱油茶自交后落果的機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究探討。前人研究發(fā)現(xiàn)座果率越高則可育種子數(shù)就會(huì)越多，座果率與可育種子數(shù)存在正相關(guān)[24]，本研究發(fā)現(xiàn)威寧短柱油茶5號(hào)無性系與31號(hào)無性系與幾個(gè)授粉無性系的授粉親和力均較高，且座果率最高的授粉組合其果實(shí)表型性狀和鮮果產(chǎn)量也較高。由此可見，授粉座果率越高，表明授粉親和力均較高，座果率與果實(shí)表型性狀、鮮果產(chǎn)量也存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。值得注意的是，在本試驗(yàn)中僅通過人工正反交試驗(yàn)檢驗(yàn)了油茶的最佳授粉配置,在實(shí)際生產(chǎn)中存在多品種配合及授粉樹自身作為結(jié)果樹的情況，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行綜合反交試驗(yàn)，并進(jìn)一步研究具體配置機(jī)理。

3.2 結(jié)論

6個(gè)威寧短柱油茶優(yōu)良無性系花期一致，均具有一定數(shù)量的花粉量和較高的花粉活力，具備互為授粉樹的基本條件。果實(shí)成熟后座果率最高的5個(gè)授粉組合為：31×5、13×5、13×31、5×31、1×5；在42個(gè)授粉組合中，果實(shí)表型性狀均最佳的授粉組合為：1×5、13×5。以鮮果產(chǎn)量為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)威寧短柱油茶6個(gè)優(yōu)良無性系間相互配置授粉，以鮮果產(chǎn)量高于自然授粉10%為評(píng)價(jià)指標(biāo)，最終篩選較優(yōu)授粉組合4個(gè)：1×5、5×48、13×31、31×5，這4個(gè)授粉組合與自然授粉相比鮮果產(chǎn)量平均提高12.5%。