油茶花粉直感效應(yīng)和品種配置研究

田豐 陳銀霞 鐘秋平 陳丹陽 陳澤鑫 曹林青 葛曉寧 周幼成 鄒玉玲

摘要：[目的]為探明油茶花粉直感效應(yīng)和品種精確配比。[方法]以長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)4個(gè)良種為研究對(duì)象，采用人工授粉完全雙列雜交試驗(yàn)，研究不同授粉組合下油茶坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率的差異，同時(shí)按照混料設(shè)計(jì)優(yōu)化油茶品種配置模式。[結(jié)果]不同授粉組合在油茶坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率等方面均差異顯著，異交授粉的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于自交授粉。綜合分析上述各項(xiàng)指標(biāo)，長林53號(hào)的推薦配置授粉品種是長林4號(hào)，長林3號(hào)、長林4號(hào)和長林40號(hào)的推薦配置授粉品種均是長林53號(hào)。3個(gè)品種配置，采用長林4號(hào)（33.65%）+長林40號(hào)（26.18%）+長林53號(hào)（40.17%）時(shí)產(chǎn)油量最高。[結(jié)論]油茶在坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率等方面存在花粉直感效應(yīng)，利用花粉直感效應(yīng)并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過選擇授粉品種以及品種的比例配置，促進(jìn)油茶高產(chǎn)高效。

關(guān)鍵詞：油茶；坐果率；花粉直感效應(yīng)；混料設(shè)計(jì)；品種配置

中圖分類號(hào)：S794.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-1498（2023）03-0041-09

油茶（Camellia oleifera Abel.）為山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia L.）的常綠小喬木或喬木，是我國南方地區(qū)特有的優(yōu)質(zhì)油料樹種，具有悠久的栽培和食用歷史。茶油是一種優(yōu)質(zhì)的食用植物油，其主要成分是不飽和脂肪酸，含量達(dá)90%以上，并具有抗衰老、防治慢性疾病和抗癌防變等保健作用，享有“東方橄欖油”美稱阱。截至目前，全國油茶種植面積已超450萬hm2，但一直存在花多果少、結(jié)實(shí)率低等現(xiàn)象，而品種配置模式不清、授粉效率低、落花落果嚴(yán)重等是導(dǎo)致這些現(xiàn)象的重要原因。

花粉直感是指不同父本花粉影響母本果實(shí)和種子特征的現(xiàn)象，其不僅影響坐果率、果實(shí)發(fā)育期，還影響果實(shí)的形態(tài)表型、內(nèi)含物含量以及風(fēng)味等。研究發(fā)現(xiàn)，荔枝（Litchl chinensis Sonn）、澳洲堅(jiān)果（Macadamia integrifolia Maiden＆Betche.）和玉蜀黍（Zea mays L.）等植物都存在花粉直感效應(yīng)?；ǚ壑备行?yīng)的研究對(duì)于以種實(shí)為主要收獲目的的果樹以及經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義，可為生產(chǎn)上選擇優(yōu)良父本、提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)以及豐富果實(shí)性狀遺傳理論提供理論依據(jù)。因此，利用花粉直感效應(yīng)進(jìn)行品種配置被廣泛地應(yīng)用于油茶、美國山核桃（Carya illinoinensis （Wangenh.）K Koch.）和蘋果（Malus pumila Mill.）等樹種。油茶屬于典型的蟲媒性異花授粉植物，對(duì)油茶生殖特性開展大量研究發(fā)現(xiàn)，不同品種油茶自交授粉后表現(xiàn)出不同程度的不親和特性，而異交授粉可大大提高坐果率，同時(shí)通過細(xì)胞水平研究油茶自交和異交過程花粉管的生長規(guī)律，確定了油茶屬于后期自交不親和植物。因此，在油茶種植中需要配置其他品種進(jìn)行授粉以提高油茶產(chǎn)量和質(zhì)量。近年來，在油茶品種配置方面，劉慧敏等、曹永慶等、謝再成等以坐果率和種仁含油率等為主要指標(biāo)，初步建立了湘林、長林、贛州油等系列油茶的授粉配置模式，但未能提出具體配置比例要求，很難滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

因此，本文通過研究花粉直感效應(yīng)對(duì)油茶的坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率以及鮮果含油率的影響，同時(shí)采用混料設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步對(duì)不同品種之間的配置比例進(jìn)行優(yōu)化，選擇出高產(chǎn)的品種配置模式，以解決生產(chǎn)上油荼坐果率低、產(chǎn)量低等問題，促使油茶產(chǎn)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展。

1試驗(yàn)地概況和試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于江西省新余市分宜縣中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心油茶示范基地（27°49′19″N，114°39′13″E），該地平均海拔113 m，年平均降水量1 640.9 mm，年平均日照時(shí)長1 543.5 h，年平均氣溫17.2℃。主要種植品種有長林3號(hào)、4號(hào)、18號(hào)、23號(hào)、27號(hào)、40號(hào)、53號(hào)和166號(hào)，株行距3mx4m，密度833株·hm-2，樹齡12 a，已經(jīng)進(jìn)入盛果期。選取生長狀況良好的長林3號(hào)（代號(hào)C3）、長林4號(hào)（代號(hào)C4）、長林40號(hào)（代號(hào)C40）和長林53號(hào)（代號(hào)C53）為試驗(yàn)材料，各品種表型性狀見表1。

2試驗(yàn)方法

2.1花期物候觀測(cè)

于2020年10月開始，按照郭紅艷等的方法對(duì)各品種單株進(jìn)行花期物候觀測(cè)：開花前每周觀測(cè)1次，開花后每天觀測(cè)1次，所有花朵凋謝時(shí)停止觀測(cè)；記錄花期的3個(gè)階段，始花期（5%以下花朵開放），盛花期（50%以上花朵開放），末花期（90%左右花朵凋謝）。

2.2授粉設(shè)計(jì)

在盛花期，用長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)4個(gè)品種進(jìn)行正、反交和自然授粉，共20個(gè)授粉處理（表2）。每個(gè)處理授粉100朵，重復(fù)3次。正、反交試驗(yàn)選擇同一植株，備品種的各單株既為父本又為母本。自交處理選擇同一單株的花粉進(jìn)行授粉。

2.3授粉處理和坐果率統(tǒng)計(jì)

采集4個(gè)品種即將開放的花苞，帶回實(shí)驗(yàn)室水培，收集花粉。在盛花期，將即將開放的花苞去雄，根據(jù)完全雙列雜交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，授粉、膠布密封隔離，統(tǒng)計(jì)授粉花數(shù)和各品種單株花朵總數(shù)。次年10月，果實(shí)成熟時(shí)統(tǒng)計(jì)各授粉組合和各品種單株的坐果情況，計(jì)算坐果率。通過盛花期自然坐果率與全花期自然坐果率的比值，計(jì)算各授粉組合全花期坐果率。

2.4子代果實(shí)性狀測(cè)定

果實(shí)成熟時(shí)，分別采集各授粉組合的子代果實(shí)。各授粉組合隨機(jī)選取30個(gè)果實(shí)進(jìn)行子代性狀的測(cè)定，果實(shí)數(shù)量不足的全部進(jìn)行測(cè)定。用電子天平（精度0.01 g）測(cè)定單果質(zhì)量，烘干后測(cè)定干籽質(zhì)量和干仁質(zhì)量，計(jì)算干籽出仁率。種仁含油率采用索氏抽提法測(cè)定，參考GB 5009.6-2016。

鮮果含油率=干籽質(zhì)量×干籽出仁率×種仁含油率，鮮果質(zhì)量×100%

單株產(chǎn)油量=開花數(shù)量×全花期坐果率×單果質(zhì)量×鮮果含油率

2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Office 2019、SPSS 19.0、Origin 2021和JMP Pro 16對(duì)試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立4個(gè)品種正、反交不同組合與單株產(chǎn)油量之間的回歸方程，由統(tǒng)計(jì)分析軟件分析優(yōu)化得到品種配置比例。

3結(jié)果與分析

3.1各品種單株開花物候期

各品種單株開花物候觀測(cè)結(jié)果（表3）表明：花期主要集中在11-12月，始花期和末花期時(shí)間較短，盛花期時(shí)間較長。長林3號(hào)花期最早，處于盛花期時(shí)，其他3個(gè)品種進(jìn)入始花期。長林40號(hào)花期最晚，11月中旬才開花，此時(shí)其他品種已進(jìn)入盛花期。4個(gè)品種單株開花持續(xù)時(shí)間24～30 d。4個(gè)品種之間花期重合度高，滿足品種配置的前提條件。

3.2花粉直感對(duì)坐果的影響

表4表明：盛花期與全花期的坐果率在不同組合下的情況基本一致，長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)作母本時(shí)，長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)的花粉對(duì)坐果率有顯著影響，所有異交授粉的坐果率顯著高于自交授粉，除長林53號(hào)作母本時(shí)最高坐果率的花粉是長林3號(hào)外，其他品種作母本時(shí)最高坐果率的花粉都是長林53號(hào)。因此得出，油茶在坐果率方面存在花粉直感效應(yīng)，長林53號(hào)的推薦授粉品種是長林3號(hào)，長林3號(hào)、長林4號(hào)和長林40號(hào)的推薦授粉品種都是長林53號(hào)。

3.3花粉直感對(duì)果實(shí)質(zhì)量的影響

表5表明：在自然授粉下，4個(gè)品種單果質(zhì)量排序?yàn)椋洪L林53號(hào)>長林4號(hào)>長林40號(hào)>長林3號(hào)。在人工控制授粉下，長林40號(hào)作母本時(shí)，各授粉組合的單果質(zhì)量與自交授粉無顯著差異；長林4號(hào)作母本時(shí)，長林53號(hào)授粉的單果質(zhì)量顯著高于自交授粉；長林53號(hào)作母本時(shí)，除長林40號(hào)授粉外，其他品種授粉的單果質(zhì)量均顯著高于自交授粉；長林3號(hào)作母本時(shí)，與白交授粉相比，各授粉組合的單果質(zhì)量均顯著提高。除長林53號(hào)作母本時(shí)最大單果質(zhì)量的花粉是長林4號(hào)外，其他品種作母本時(shí)最大單果質(zhì)量的花粉都是長林53號(hào)。因此得出，油茶在果實(shí)質(zhì)量方面存在花粉直感效應(yīng)，長林53號(hào)的推薦授粉品種是長林4號(hào)，長林3號(hào)、長林4號(hào)和長林40號(hào)的推薦授粉品種均是長林53號(hào)。

3.4花粉直感對(duì)含油率的影響

對(duì)表2組合的種仁含油率進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)干籽出仁率、種仁含油率和果實(shí)質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算鮮果含油率。表6表明：不同品種授粉對(duì)種仁含油率均有影響。種仁含油率方面，長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)作母本時(shí)，長林3號(hào)、長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)的花粉對(duì)種仁含油率有顯著影響，所有異交授粉的種仁含油率均顯著高于自交授粉。鮮果含油率方面，長林53號(hào)作母本的各授粉組合鮮果含油率均顯著高于自交授粉，而長林4號(hào)作母本的各授粉組合鮮果含油率與自交授粉無顯著差異；長林3號(hào)和長林40號(hào)作母本時(shí)，授粉組合長林3號(hào)♀×長林40號(hào)♂、長林3號(hào)♀×長林53號(hào)♂和長林40號(hào)♀×長林4號(hào)a的鮮果含油率顯著高于自交授粉，其他授粉組合的鮮果含油率均無顯著變化。因此得出，油茶在種仁含油率和鮮果含油率方面存在花粉直感效應(yīng)，長林3號(hào)的種仁含油率和鮮果含油率推薦授粉品種是長林53號(hào)，長林4號(hào)的種仁含油率和鮮果含油率推薦授粉品種分別是長林53號(hào)和長林40號(hào)，長林40號(hào)的種仁含油率和鮮果含油率推薦授粉品種分別是長林53號(hào)和長林4號(hào)，長林53號(hào)的種仁含油率和鮮果含油率推薦授粉品種分別是長林40號(hào)和長林3號(hào)。

3.5品種配置優(yōu)化

運(yùn)用JMP軟件的混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)功能得到15個(gè)正反交組合，根據(jù)開花數(shù)、坐果率、果實(shí)質(zhì)量和鮮果含油率等數(shù)據(jù)計(jì)算各組合單株產(chǎn)油量（表7）。將單株產(chǎn)油量等數(shù)據(jù)輸入JMP軟件中，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理，得到圖1、表8和圖2。

基于JMP軟件得到的“預(yù)測(cè)值-實(shí)際值”見圖1，圖中紅色實(shí)線為軟件給出的預(yù)測(cè)值，各黑點(diǎn)為實(shí)際測(cè)得的單株產(chǎn)油量，藍(lán)色實(shí)線為15個(gè)正反交組合單株產(chǎn)油量的平均值。

從表8可看出：C3×C40（正反交）、C4×C40（正反交）和C3×C53（正反交）對(duì)單株產(chǎn)油量有顯著影響，C4×C53（正反交）和C40×C53（正反交）對(duì)單株產(chǎn)油量有極顯著影響。下式為不同品種配置影響單株產(chǎn)油量的擬合方程，通過該方程同樣可以對(duì)各品種在其取值范圍內(nèi)任意取值下得到的單株產(chǎn)油量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

F（X）=0.1130X1+0.1484X2+0.1121X3+0.2009X4+0.983 3X1X2+1.105 8X1X3+1.364 8X2X3+1.494 1X1X4+1.759 1X3X4+1.820 8X3X4

式中：F（X）為單株產(chǎn)油量，X1為C3（混料），X2為C4（混料），X3為C40（混料），X4為C53（混料）。

通過預(yù)測(cè)刻畫器（圖2）可以對(duì)4個(gè)品種在其取值范圍內(nèi)任意取值下的單株產(chǎn)油量進(jìn)行預(yù)測(cè)，橫坐標(biāo)數(shù)字表示各品種所占比例，縱坐標(biāo)數(shù)字表示單株產(chǎn)油量，下方紅色數(shù)字表示當(dāng)單株產(chǎn)油量達(dá)到峰值時(shí)的各品種比例，在所給出的范圍內(nèi)，隨著C3的增加，單株產(chǎn)油量逐漸降低；隨著C4、C40和C53的增加，單株產(chǎn)油量會(huì)先升高后降低，峰值出現(xiàn)在其取值范圍內(nèi)。

在所給出的反應(yīng)條件范圍內(nèi)，4個(gè)品種的配置比例在長林3號(hào)（6.14%）+長林4號(hào)（27.47%）+長林40號(hào)（27.13%）+長林53號(hào)（39.26%）時(shí)單株產(chǎn)油量最高（0.713 4 kg），換算成每公頃產(chǎn)油量為594.26 kg。

參考4個(gè)品種的配置優(yōu)化方法，對(duì)3個(gè)品種進(jìn)行配置優(yōu)化，得到了不同品種配置影響單株產(chǎn)油量的擬合方程和預(yù)測(cè)刻畫器，通過預(yù)測(cè)刻畫器可以預(yù)測(cè)單株產(chǎn)油量最佳配置。由表9可知：3個(gè)品種的配置比例在長林4號(hào)（33.65%）+長林40號(hào)（26.18%）+長林53號(hào)（40.17%）時(shí)單株產(chǎn)油量最高（0.739 5 kg），換算成每公頃產(chǎn)油量為610.00 kg。

4討論

本研究結(jié)果表明，不同品種授粉對(duì)油茶的坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率影響顯著，存在花粉直感效應(yīng)。這與曹永慶等和張琰等提出授粉品種對(duì)油茶坐果率、果實(shí)質(zhì)量和種仁含油率有顯著影響的觀點(diǎn)一致，與陳凌劍提出的授粉品種對(duì)油茶果實(shí)質(zhì)量和種仁含油率無顯著影響的觀點(diǎn)不一致，推測(cè)是由于父本花粉來源不同導(dǎo)致其遺傳物質(zhì)也不同。

提高坐果是增加油荼產(chǎn)量的重要前提，諸多文獻(xiàn)均將坐果率指標(biāo)作為花粉直感效應(yīng)的一種表現(xiàn)來探討，旨在綜合考量不同父本來源花粉對(duì)母本坐果結(jié)實(shí)的影響。本研究結(jié)果顯示，全花期和盛花期的自交授粉座果率都顯著低于異交授粉和自然授粉座果率，表明油茶是需要配置授粉的植物，這個(gè)結(jié)論與鄧園藝等的研究結(jié)果相同。在盛花期進(jìn)行授粉，本試驗(yàn)長林3號(hào)和長林53號(hào)的自交坐果率分別為26.73%和25.19%；而曹永慶等研究發(fā)現(xiàn)，長林3號(hào)和長林53號(hào)的自交坐果率分別為40.33%和8.46%；陳凌劍等和張琰等研究發(fā)現(xiàn)，長林3號(hào)和長林53號(hào)的自交坐果率分別為4.47%和1.17%，均與本研究有較大差異，推測(cè)是由不同地區(qū)的氣候、立地條件造成的，今后還需要對(duì)同一品種在不同地區(qū)的坐果情況做進(jìn)一步研究。因?yàn)槭⒒ㄆ诘幕ǚ刍盍?、柱頭可授性、開花數(shù)、溫度等因素優(yōu)于初花期和末花期，所以盛花期坐果率遠(yuǎn)大于全花期坐果率。單果質(zhì)量和含油率是評(píng)價(jià)油茶果實(shí)產(chǎn)量的重要指標(biāo)，確定單果質(zhì)量和含油率花粉直感效應(yīng)，將有動(dòng)于提高油茶經(jīng)濟(jì)效益。本研究結(jié)果表明，花粉直感對(duì)油荼單果質(zhì)量和含油率影響顯著，這與龍莉等和曹永慶等的研究結(jié)果一致。

本研究測(cè)定分析了開花數(shù)、坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率等指標(biāo)，并按照混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，綜合以上指標(biāo)得到單株油荼產(chǎn)油量。相比于梁恬等、曹永慶等、陳凌劍和張琰對(duì)優(yōu)良授粉品種的研究，本試驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)不同品種之間的配置比例進(jìn)行優(yōu)化研究，最終得到各品種精確配比。當(dāng)分別去掉4個(gè)品種配置時(shí)所占比例低的長林3號(hào)和長林40號(hào)，只保留3個(gè)品種時(shí)，產(chǎn)油量高于4個(gè)品種配置。按照理論情況推測(cè)，當(dāng)同時(shí)去掉長林3號(hào)和長林40號(hào)，只保留長林4號(hào)和長林53號(hào)2個(gè)品種時(shí)，每公頃產(chǎn)油量將高于3個(gè)品種配置和4個(gè)品種配置。但實(shí)際種植過程中，品種越少，穩(wěn)定性越差，越容易受到外界環(huán)境因素的影響。同時(shí)氣候變化影響油茶開花時(shí)間，導(dǎo)致花期不重疊，而品種越少，花期重疊時(shí)間可能越短，甚至可能完全不重疊。3個(gè)品種的穩(wěn)定性更強(qiáng)，各品種花期相對(duì)一致，親和性高，產(chǎn)量也更高。所以，從各方面綜合考慮，選擇3個(gè)品種進(jìn)行配置，同時(shí)參考國家林業(yè)和草原局2022年發(fā)布的《全國油茶主推品種和推薦品種目錄》，結(jié)合各地區(qū)實(shí)際情況，四川和重慶地區(qū)選用長林3號(hào)、長林4號(hào)和長林53號(hào)，國內(nèi)其他地區(qū)選用長林4號(hào)、長林40號(hào)和長林53號(hào)。

本試驗(yàn)通過綜合分析各項(xiàng)指標(biāo)預(yù)測(cè)出長林系列油茶的品種配置比例，但實(shí)際種植的過程，受環(huán)境等因素的影響，實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量會(huì)產(chǎn)生偏差。下一步將在各地區(qū)按照本試驗(yàn)得到的各品種精確配比進(jìn)行栽植，比較實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量，優(yōu)化品種配置比例。結(jié)合《全國油茶主推品種和推薦品種目錄》中推薦的16個(gè)全國主推品種和65個(gè)各?。ㄊ小^(qū)）推薦品種，選擇花期相遇、雜交親和性高的2～3個(gè)品種進(jìn)行配置研究，探索出多套適用于全國油茶主推品種和推薦品種的配置模式，為油茶高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

5結(jié)論

通過對(duì)油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的統(tǒng)計(jì)分析，油茶存在花粉直感效應(yīng)，表現(xiàn)在坐果率、果實(shí)質(zhì)量、種仁含油率和鮮果含油率等方面。利用油茶的花粉直感效應(yīng)，通過混料設(shè)計(jì)試驗(yàn)得到高產(chǎn)比例配置，結(jié)合各地區(qū)實(shí)際情況選擇相應(yīng)配置比例．能夠有效提高各地的油茶產(chǎn)量，從而促進(jìn)我國油茶產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。