新疆杏品種花育性的調查分析

李碩,馮建榮,李文慧,樊新民,曹曉燕,章世奎,劉月霞

(1石河子大學農學院園藝系,石河子832003;2新疆農業(yè)科學院輪臺國家果樹資源圃,輪臺841600)

新疆杏品種花育性的調查分析

李碩1,馮建榮1,李文慧2,樊新民1,曹曉燕1,章世奎1,劉月霞1

(1石河子大學農學院園藝系,石河子832003;2新疆農業(yè)科學院輪臺國家果樹資源圃,輪臺841600)

為了解南疆杏栽培品種花的育性,探索杏敗育機理,克服生產中杏敗育現象,調查了新疆農科院輪臺國家果樹資源圃托乎提等10個新疆栽培杏品種的單花花藥數、單藥花粉數、花粉萌發(fā)率和雌蕊敗育率。結果表明:1)不同杏品種間單花花藥數存在一定的差異,其中托乎提的單花花藥數最高,為32.72粒/花,黃胡安娜的單花花藥數最低,為28.88粒/花;2)同一品種不同部位的單藥花粉量差異不顯著,而不同品種間的單藥花粉數存在一定的差異。其中,黃胡安娜的單藥花粉數極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;3)8個杏品種花粉萌發(fā)率為4.86%～15.02%,

不同品種的花粉萌發(fā)率存在一定的差異;4)10個供試杏品種的雌蕊敗育率為27.00%～93.00%,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。不同品種之間雌蕊敗育率存在著一定的差異。

杏;花藥;花粉;萌發(fā)率;雌蕊敗育

杏(A rmeniacaMill.)原產于中國,栽培歷史悠久[1]。杏樹是一種投資少、易管理的果樹,但杏樹普遍存在坐果率低、產量不穩(wěn)定的問題[2]。目前,國外研究普遍認為這是由杏自交不親和性花柱決定子和花粉決定子控制的,即當雌雄性器官具有相同的S等位基因時,其交配不親和,花粉管在花柱中生長受到抑制,不能延伸生長進入子房;當雌雄雙方的S基因不同時,其交配能親和,花粉能順利生長進入子房,完成受精[3]。雌蕊敗育是影響杏坐果差、產量不穩(wěn)的重要原因之一[4]。國內研究調查結果顯示杏花雌蕊敗育與品種、樹勢、樹齡、樹冠部位、結果枝的類型、年齡等有關[5]。同為中國生態(tài)群品種的鮮食杏和仁用杏品種間雌蕊敗育率存在著差異,大果型鮮食品種敗育花多,一般為30%以上,高者接近90%,而小果型仁用杏敗育花率不超過18%[6]。鮮食杏品種間花器發(fā)育差異也較大,敗育率高達70%以上,最低僅0.1%左右[3]。國內學者對杏雌蕊敗育發(fā)生的高峰時期、各類枝條花的敗育率及杏樹生理也進行了比較研究。其中,學者們[7-8]對龍王帽、蘭州大接杏等的研究表明,杏雌蕊敗育主要發(fā)生在子房形成前后至落葉,從9月下旬到開花可觀察到各種類型的敗育;而對不同品種杏的光合速率的研究表明,品種的光輻射利用能力與雌蕊敗育有明顯的關系,光輻射利用能力強的品種其雌蕊敗育率較低。

花粉萌發(fā)率及花粉數量也是影響杏品種授粉受精效率的重要因素。馮殿齊等[2]對大棚栽培杏紅荷苞等華北品種的研究表明,室溫條件下,花粉萌發(fā)率為79.6%～94.6%;在25℃條件下,花粉萌發(fā)率為72.7%～81.8%;以室溫與25℃溫度比較,室溫優(yōu)于25℃溫度花粉萌發(fā)率,這說明杏花粉萌發(fā)的最佳溫度低于25℃。許建蘭等[9]對19個國內外杏品種的花期花粉萌發(fā)率進行了觀察,結果表明不同杏品種的花粉萌發(fā)率差異較大。馮建榮等[10]對凱特和新世紀杏花粉萌發(fā)與花粉管生長狀況進行了比較,結果表明,72 h時可以看到二者有明顯差異,凱特的花柱基部有大量花粉管,許多花粉管已經延伸進入子房上端,而新世紀的花柱基部花粉管較少,只有極個別花粉管進入子房,多數的花粉管則在花柱中下部停止生長,同時有頂端膨大現象。國外也有研究顯示,在存在大量的自交不親和種群中,帶有新的S基因的花粉更容易產生親和受精而擴大其種群的數量[11]。目前國內對于花藥的研究,大部分在花藥培養(yǎng)及其育種方面。此外,王保明等[12]還研究了杏花器官的解剖結構。

綜上所述,國內有關杏雌蕊敗育和花粉萌發(fā)的研究報道較多,而對不同杏品種花粉數量和花藥數量的研究報道較少。本研究從生產調查著手,了解目前新疆主要栽培杏品種花育性的影響因素,探索杏敗育機制,克服生產中杏敗育現象,旨在為提高坐果率和經濟效益提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗以新疆農業(yè)科學院輪臺國家果樹資源圃內栽培的托乎提、黃胡安娜、晚熟杏、卡拉阿藏、卡巴克玉呂克、饅頭玉呂克、奎克皮曼、洪待克、小白杏、克孜佳麗娜10個新疆主栽杏品種為試材,樹齡13年以上,生長結果良好,管理水平中等。

1.2 方法

田間試驗于2010年4月在新疆農業(yè)科學院輪臺國家果樹資源圃進行,室內試驗于2010年5月在石河子大學農學院園藝系組培實驗室進行。

1.2.1 花粉采集及花藥數量統(tǒng)計

分別采集各品種樹冠上部、中部、下部的大蕾期花各20朵,及時帶回室內。用鑷子取下花藥,同時記錄每朵花中的花藥數,并隨機取不同部位的花藥20粒分別置于不同的青霉素小瓶內,作好標記,蓋上濾紙,使其自然陰干48 h,充分散粉后,蓋好瓶蓋,置于冰箱內備用,用于單藥花粉數量的統(tǒng)計調查[13-14]。

1.2.2 花粉數量檢測

通過參照文獻[14]和預備試驗,確定用10%葡萄糖配制懸浮劑溶液250 mL,配好后搖勻置于冰箱內冷藏備用。檢測時,取2 mL懸浮液置于盛花粉的青霉素小瓶內充分振蕩,4～6 h后,用吸管吸取懸浮液置于類型為XB-k-25的血球計數板上鏡檢,分別統(tǒng)計8個大方格的花粉數量,計算出單藥花粉量,計算公式[14]為:

花藥內花粉粒數=16個中方格中花粉?？倲怠?0×1000×2/花藥數。

1.2.3 花粉萌發(fā)率的測定

通過預備試驗,確定配置質量濃度為0.05%硼培養(yǎng)基,附加10%蔗糖和1%瓊脂粉,將適量花粉播在上,于20 ℃恒溫箱中培養(yǎng),每隔8 h用10×10倍顯微鏡觀測1次,每次9個視野(保證觀察花粉總數在250粒以上),記錄花粉總數和發(fā)芽數,然后將9個視野數據相加平均,統(tǒng)計花粉發(fā)芽情況[13,15-16]。

萌發(fā)率=萌發(fā)花粉總數/花粉總數×100%。

1.2.4 杏花期雌蕊敗育觀察

采用掛牌標記觀察杏花開花期雌性器官敗育率。以樹冠外圍的果枝為試材,觀察果樹外圍上部(2 m)、中部(1～2 m)和下部(1 m)的長(30 cm以上)、中(5～30 cm)、短(5 cm)果枝,每種類型果枝調查100～300朵花,統(tǒng)計雌蕊顯著長于雄蕊(♀＞♂)、雌蕊稍高于或稍低于雄蕊 (♀≈♂)、雌蕊短于雄蕊的1/2(♀＜1/2♂)、雌蕊完全退化(♀=0)4種類型花的個數,后2種為敗育花[12],合計雌蕊敗育率。

1.2.5 數據分析

采用Microsoft Excel和SPSS軟件對所得數據進行處理,并用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 10個杏品種單花花藥數比較

由表1可知,10個供試品種單花花藥數為28～33粒/花 ,其中 ,托乎提最高 ,為 32.72 粒/花 ,黃胡安娜最低,為28.88粒/花。對每一個品種單花花藥數進行分析的結果顯示,0.01顯著水平,除晚熟杏、饅頭玉呂克、卡拉阿藏的上部單花花藥數與下部有顯著差異外,其余供試品種的同一品種不同部位的單花花藥數沒有顯著差異。

通過對10個不同品種單花花藥數的差異顯著性分析的結果(表1)可知,0.01顯著水平,托乎提的單花花藥數顯著高于洪待克、小白杏、黃胡安娜;卡巴克玉呂克、晚熟杏的單花花藥數顯著高于小白杏、黃胡安娜;饅頭玉呂克的單花花藥數顯著高于黃胡安娜;其余各品種之間單花花藥數無顯著差異。

表1 10個新疆杏品種的單花花藥數Tab.1 Anther number per flower of 10 apricot cultivars in Xinjiang

2.2 10個新疆杏品種的單藥花粉粒數比較

10個杏品種樹體不同部位的花粉粒數見表2。對每一個品種樹體上部、中部、下部單藥花粉數量進行分析,結果(表2)顯示,在0.01顯著水平,同一品種不同部位的花粉數量差異不顯著;各品種的單藥花粉數量以黃胡安娜最高,為3625粒/花藥;奎克皮曼最低,為1292粒/花藥?；ǚ蹟盗坎町愶@著性分析結果表明,在0.01顯著水平,不同品種之間的單藥花粉數存在一定的差異,黃胡安娜的單藥花粉數極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;其余各品種的平均單藥花粉數差異不顯著。這說明10個供試品種中,黃胡安娜卡、卡巴克玉呂克、克孜佳麗娜都屬于散粉較多的品種,較適宜作為授粉品種。

表2 10個新疆杏品種的單藥花粉粒數Tab.2 Pollen number per anther of 10 apricot cultivars in Xinjiang

2.3 新疆8個杏品種花粉萌發(fā)率比較

不同品種花粉萌發(fā)情況如表3所示,從培養(yǎng)12 h的統(tǒng)計數據來看,黃胡安娜花粉萌發(fā)率最高,為10.32%,說明其萌發(fā)較快;而卡拉阿藏花粉萌發(fā)率最低,為3.35%,萌發(fā)較慢。這說明不同杏品種花粉在相同條件下培養(yǎng),萌發(fā)速度有差異。

從培養(yǎng)48 h的統(tǒng)計數據來看,晚熟杏花粉萌發(fā)率最高,達15.02%,卡拉阿藏花粉萌發(fā)率最低,為4.86%。其他品種的花粉萌發(fā)率介于晚熟杏和卡拉阿藏之間。

表3 新疆8個杏品種的花粉萌發(fā)率Tab.3 Pollen germination rate of 8 apricot cultivars in Xinjiang

2.4 新疆10個杏品種的雌蕊敗育率比較

由表4可知,0.01顯著水平,小白杏下部果枝的雌蕊敗育率顯著高于上部,而其余9個供試品種上部、中部、下部之間的雌蕊敗育率沒有明顯差異。

10個品種的雌蕊敗育率為27.00%～93.00%,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。不同品種之間雌蕊敗育率存在著一定的差異(0.01顯著水平)。托乎提的雌蕊敗育率顯著高于克孜佳麗娜、奎克皮曼、卡巴克玉呂克、晚熟杏、饅頭玉呂克、小白杏、卡拉阿藏、洪待克;黃胡安娜的雌蕊敗育率顯著高于奎克皮曼、卡巴克玉呂克、晚熟杏、饅頭玉呂克、小白杏、卡拉阿藏、洪待克;克孜佳麗娜的雌蕊敗育率顯著高于小白杏、卡拉阿藏、洪待克;其余各品種的雌蕊敗育率沒有顯著差異。

表4 新疆10個杏品種的雌蕊敗育率Tab.4 Pistil abortion rate of 10 apricot cultivars in Xinjiang

3 討論

劉立強等[13]對大果胡安娜、賽買提等8個新疆杏品種研究結果表明,在蔗糖濃度為15%的培養(yǎng)基上,花粉萌發(fā)率為2.1%～59.8%。本研究的結果表明,10個品種花粉萌發(fā)率為3.38%～15.02%,與馮殿齊等[2]研究結果(72.7%～94.6%)相比,萌發(fā)率比較低。本實驗的10個供試品種與劉立強等[13]研究的8個新疆杏品均屬于中亞品種,而馮殿齊等[2]等研究的是華北品種,說明中亞品種和華北品種的花粉萌發(fā)率確實存在一定差異,但造成差異的原因未見報道。

何天明等[17]發(fā)現,花粉不育表現為花粉極少,整齊度差;或花粉雖多,但花粉壁皺縮塌陷成球狀;或花粉內含物不足,花粉壁部分折疊,表現為萌發(fā)溝變形,花粉扭曲呈不規(guī)則形,這些現象在梨雜交、自交株系中普遍存在,是受基因控制的可遺傳性狀?；ǚ蹆鹊V質元素、生長調節(jié)物質的種類及含量影響花粉的萌發(fā)與花粉管的伸長[18]。其中,Ca2+對啟動花粉萌發(fā)、調節(jié)花粉管伸長有重要作用[19]。Malbho等[20]的研究結果表明,花粉管中從頂端到基部游離Ca2+呈由高到低的梯度分布。這種Ca2+梯度調控著花粉管細胞的極性生長,從而調節(jié)花粉管的生長[21]。

近年來的研究[22-23]還表明,植物細胞存在一個介導冷、鹽、光、激素等外界信號傳遞的肌醇磷脂(PI)信息系統(tǒng),可調節(jié)細胞內Ca2+水平。Zonial等[24]證明PI信息系統(tǒng)的抑制劑Li+改變花粉管膜結合態(tài)Ca2+分布,抑制了花粉萌發(fā)。此外,在對日本梨的研究中發(fā)現,當雌蕊中S-RNase達到一定量時能對花粉管產生抑制作用,使自體花粉管不能正常生長到達子房,因而無法完成受精、結實過程[25]。那么中亞杏品種群花粉萌芽率顯著低于華北品種群,是由于花粉結構差異,還是Ca2+梯度調控系統(tǒng)的差異造成的,或者是其它原因?尚需要進一步研究。

本實驗中10個被調查的品種,雌蕊敗育率為27.00%～93.00%,不同品種雌蕊敗育率存在顯著差異。據國內研究調查結果,顯示杏花雌蕊敗育與樹冠部位、結果枝的類型等有關,各品種均表現為樹冠上部敗育率最低,下部最高,中部居中,敗育花還表現為長枝多,短枝少,敗育花隨果枝的長度增加而增加[5]。而本試驗研究結果顯示,除個別品種外,同一杏品種不同部位雌蕊敗育率沒有顯著差異,與前人研究結果不盡相同。由此推斷,同一杏品種不同部位的雌蕊敗育率可能與品種、生長環(huán)境、管理水平等諸多因素有密切關系。所以,在栽植杏樹時應選擇花粉萌發(fā)率較高的品種,并加強田間管理,從而提高坐果率。

4 結論

本實驗的結果表明,10個杏品種的單藥花粉數存在一定的差異,托乎提的單花花藥數最高,為32.72粒/花,黃胡安娜的單花花藥數最低,為28.88粒/花;10個杏品種的單藥花粉數存在一定的差異,黃胡安娜的單藥花粉數極顯著高于晚熟杏和奎克皮曼;8個杏品種花粉萌發(fā)率為4.86%～15.02%,不同品種的花粉萌發(fā)率存在一定的差異;10個杏品種間的雌蕊敗育率存在顯著差異,其中,托乎提雌蕊敗育率最高,為92.87%,洪待克雌蕊敗育率最低,為27.15%。

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Flower Fertility of Some Apricot Cultivars in Xinjiang

LI Shuo1,FENGJianrong1,LI Wenhui2,FAN Xinmin1,CAO Xiaoyan1,ZHANG Shikui1,LIU Yuexia1
(1 College of Agriculture,Shihezi University,Shihezi 832003,China;2 Luntai National Fruit Germplasm Resource Garden,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Luntai 841600,China)

In order to probe flower fertility of apricot cultivars in Xinjiang,anther number per flower(ANPF),pollen number per anther(PNPA),pollen germination rate(PGR)and pistil abortion rate(PAR)in 10 cultivars which were from Luntai National Fruit Germplasm Resource Garden,were investigated.The results showed that 1)ANPF had significant differences in different cultivars.Among them,ANPF in Tuohuti was the toppest with 32.72 and that in Huanghuanna was the smallest with 28.88;2)PNPA had no significant difference in different parts of tree body,however,PNPA had some differences in different cultivars.PNPA of Huanghuanna was significantly higher than that of Wanshuxing and Kuikepiman;3)PGR of 10 cultivars was between 4.86%～15.02%,and PGR had significant differences in different cultivars;4)PAR of 10 cultivars was between 27.00%～93.00%,PAR in Tuohuti was the highest with 92.87%and that in Hongdaike was the lowest with 27.15%.PAR had significant differences in different cultivars.

apricot;anther;pollen;germination rate;pistil abortion

S662.2 < class="emphasis_bold">文獻標識碼:A

A

2010-06-23

科技部“863”計劃(2008AA10Z109),教育部“新世紀優(yōu)秀人才”支持計劃項目(NCET-08-0918)

李碩(1988-),男,學士,研究方向為果樹種質資源評價與利用;e-mail:lsah99@126.com。

馮建榮(1969-),女,教授,從事果樹種質資源與育種研究;e-mail:fengjr102@126.com。