‘金田皇家無核’葡萄種子敗育的動態(tài)變化

裴曉英，項殿芳，王 娜

（河北科技師范學院園藝科技學院，河北 昌黎 066600）

‘金田皇家無核’葡萄果粒大、味甜，屬于晚熟品種，它是河北科技師范學院選育出的無核葡萄的新品種，經(jīng)過研究確認其是種子敗育型葡萄品種，并且其胚發(fā)育期長、敗育時間晚，所以‘金田皇家無核’葡萄特別適合作為無核葡萄新品種選育中的母本[1]。但該品種存在胚敗育的現(xiàn)象，因此在以‘金田皇家無核’葡萄作為母本的雜交育種中，必須通過胚挽救技術來獲得雜種苗。目前，關于‘金田皇家無核’葡萄胚敗育方面的研究報道較少，并且這些報道多集中在胚挽救接種的時間及培養(yǎng)基的差異對‘金田皇家無核’葡萄成苗率的影響方面，對于種子敗育動態(tài)變化方面的報道較欠缺。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以種子敗育型‘金田皇家無核’葡萄自交果實為試驗材料，有核葡萄‘金田藍寶石’葡萄自交果實為對照。從花后不同時期果實單果粒重、種子數(shù)、胚和種子的外觀形態(tài)變化等方面進行系統(tǒng)研究。本次試驗于2013年6月在河北科技師范學院園藝科技學院的實驗室和昌黎縣金田苗木有限公司品種試驗園進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 取材

自2013年6月開始，選取生長健壯、長勢較一致、無病蟲害的植株，在開花前1周左右進行套袋作業(yè)并且掛標簽，盛花后20d（盛花期為2013年6月1日）開始，直至果實成熟，每5d分別隨機取30粒果實，貯于冰袋箱中，帶回實驗室。

1.2.2 果實和種子敗育動態(tài)變化

隨機選取的30粒葡萄，剝離種子，從珠心組織、胚乳和胚的退化和種皮的厚度變化對胚和種子的外觀形態(tài)變化進行觀察，并測其種仁率。同時，剝離種子時要記錄每粒果實中種子數(shù)，稱重，并測量平均重，分析果粒重量和種子數(shù)量在胚敗育過程中的變化。

1.3 數(shù)據(jù)分析

結果經(jīng)Excel處理后，運用DPS軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 胚珠敗育的形態(tài)特征

觀察‘金田皇家無核’葡萄不同時期的種子胚的外觀形態(tài)，授粉后20～40d葡萄的種子很小，其橫切面是透明的珠心組織（圖1）；授粉后60d‘金田皇家無核’葡萄的種子首次出現(xiàn)中空的現(xiàn)象（圖2），并且從圖2中能看出沒有中空的種子，其中一部分珠心組織呈透明狀，應該是未發(fā)育完全的胚乳，另一部分種子中的胚乳顏色呈乳白色（圖3）；授粉后80d（圖4）的種子很少可以觀察到發(fā)育良好的胚乳，珠心出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象，總體上呈現(xiàn)種子種皮增厚的趨勢；授粉后100d，觀測到一部分種子內(nèi)沒有胚乳（圖5），其珠心均出現(xiàn)了萎縮現(xiàn)象，一部分種子變大（圖6），種皮明顯增厚。

2.2 種仁率

圖1 盛花后40d種子發(fā)育狀態(tài)

圖2 盛花后60d種子發(fā)育狀態(tài)

圖3 盛花后60d種子發(fā)育狀態(tài)

圖4 盛花后80d種子發(fā)育狀態(tài)

圖5 盛花后100d種子發(fā)育狀態(tài)

圖6 盛花后100d種子發(fā)育狀態(tài)

‘金田皇家無核’葡萄品種為二倍體，子房由2心室組成，每心室約1～3枚種子[2]，在每個胚珠都正常發(fā)育的情況下，會產(chǎn)生4～5粒種子，但是在種子發(fā)育過程中由于各方面的原因，尤其是營養(yǎng)競爭[3]，會導致一些種子發(fā)育中會出現(xiàn)胚囊發(fā)育異常的現(xiàn)象，種皮以內(nèi)出現(xiàn)空腔即種仁退化，授粉后20d開始，每隔5d取30粒葡萄，把葡萄切開統(tǒng)計種仁率?！鹛锘始覠o核’葡萄種皮內(nèi)部組織逐漸退化，種皮內(nèi)部構造發(fā)育率隨時間的增長而逐漸下降，授粉后60d開始種仁開始出現(xiàn)退化現(xiàn)象，在授粉后70～85d之間，種仁率明顯降低。授粉后100d時，種仁率達到5.2%。授粉后60～100d的‘金田皇家無核’葡萄種仁率分別為：73.3% 、67.9% 、76.6% 、38.8% 、24.9% 、14.4% 、12.3%、9.6%、5.2%（圖7）。由此確定授粉后70d左右是胚挽救的最好時期。

圖7 不同時期種仁率

2.3 不同發(fā)育時期種子數(shù)量

將‘金田皇家無核’葡萄果實與‘金田藍寶石’葡萄的果實剝開，統(tǒng)計不同時期單個果粒所含種子數(shù)的平均值。由圖8可以看出，兩個品種的種子數(shù)隨果實發(fā)育呈現(xiàn)總體下降趨勢，通過對‘金田皇家無核’葡萄生長發(fā)育期果實內(nèi)種子數(shù)的調查發(fā)現(xiàn)，每粒果實內(nèi)的平均種子數(shù)波動較大，這可能與果實間能發(fā)育的種子差異大有關。盛花后70～95d每粒果實內(nèi)平均種子數(shù)變化平緩，維持在2.3個左右，盛花后100d種子數(shù)目降到2.1個，同時期的解剖觀察能看到，部分種子已經(jīng)敗育，出現(xiàn)了干癟現(xiàn)象（圖5）。整體來說種子數(shù)的減少不明顯，這與種子的形態(tài)學觀察相吻合，隨著果實的發(fā)育成熟，大部分的種子沒有敗育而是繼續(xù)發(fā)育變大并肉質化。有核品種‘金田藍寶石’葡萄種子數(shù)量變化不大，種子數(shù)量在2～3粒之間波動。

圖8 不同時期果粒所含種子變化

2.4果實重量的變化

由圖9看出：兩個品種的果粒不同天數(shù)的平均重的變化顯示，均經(jīng)歷了果實快速增長期、緩慢增長期、第二次快速增長的發(fā)育階段?！鹛锘始覠o核’葡萄的平均單果重從盛花后20d到盛花后50d呈現(xiàn)直線上升趨勢，50～60d變化不明顯，60～75d又呈現(xiàn)直線上升趨勢，75～90d變化平緩。有核品種‘金田藍寶石’葡萄與‘金田皇家無核‘葡萄漿果重量變化趨勢相似，都呈雙S型。

圖9 不同時期果粒重量變化

3 討論與結論

3.1 胚珠敗育的形態(tài)學觀察

目前，關于植物胚敗育的研究方面已經(jīng)有了較多的報道[5-8]，在無核葡萄胚敗育的細胞學機理方面，前人已經(jīng)做了探索[9-11]，大致認為胚珠發(fā)育到一定階段，其鮮重會有所下降（胚乳開始敗育），胚乳敗育后，胚因缺乏營養(yǎng)也隨之敗育[12]。該試驗研究發(fā)現(xiàn)‘金田皇家無核’葡萄中，除因受精不良不能正常發(fā)育外，還存在兩種不同的敗育形態(tài)，一種是不完全敗育，即胚在發(fā)育過程中出現(xiàn)敗育而種皮表現(xiàn)為增厚并且肉質化。一種是完全敗育，即在發(fā)育過程中種子直接敗育，形成及其細小的種子。從‘金田藍寶石’葡萄在發(fā)育過程中種子數(shù)有減少的趨勢看，也可能存在種子敗育現(xiàn)象。

從不同時期胚敗育程度來確定胚挽救最佳時期，在自然條件下‘金田皇家無核’葡萄胚退化時期集中在授粉后70～80d。授粉后100d，肉質化種子中有胚率達到5.2%，授粉后85～90d，種子內(nèi)胚已經(jīng)退化消失且僅剩異常加厚的外珠被，胚與種皮敗育并非同步。

供試材料漿果整個生長發(fā)育均經(jīng)歷快速生長初期、生長緩慢期和第二次生長高峰期3個階段，果實生長過程均呈雙S曲線型[4]?！鹛锘始覠o核’葡萄花后30～50d，果實出現(xiàn)第一次生長高峰，之后漿果重量變化不明顯，花后60～75d漿果出現(xiàn)第二次生長高峰。由此可知，果實外觀形態(tài)發(fā)育進程與敗育型葡萄胚珠敗育關系緊密，果實第二次快速生長的始期可以作為判斷敗育型葡萄胚珠開始敗育時期的簡便方法。

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