尾葉桉育種園矮化促花研究*

楊曉慧 張衛(wèi)華 潘 文 徐 放 廖煥琴 陳新宇 楊會(huì)肖

（廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

桉樹是我國(guó)南方地區(qū)最重要的用材樹種之一，當(dāng)前年木材產(chǎn)量已超過5 000 萬m3，居我國(guó)商品材來源之首。桉樹原產(chǎn)于澳大利亞，在新幾內(nèi)亞島、印度尼西亞、菲律賓群島等地也有少量分布。桉樹于1890 年引入我國(guó)，逐漸成為我國(guó)南方最重要的用材樹種，極大地緩解了我國(guó)木材、紙漿等的短缺問題[1-2]。尾葉桉具有生長(zhǎng)速度快、干形通直等特點(diǎn)，成為我國(guó)重要的造林樹種與雜交親本優(yōu)選樹種[3-4]。然而，尾葉桉樹干高大等特點(diǎn)限制了花粉收集、人工控制授粉及果實(shí)采集等工作，極大地阻礙了桉樹遺傳改良工作[5]。本研究團(tuán)隊(duì)雖通過修剪與控水控肥等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了尾葉桉親本的矮化，然而尾葉桉育種園仍舊存在開花與結(jié)實(shí)率低等問題。因此，研究尾葉桉親本促花技術(shù)，對(duì)選育速生、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的桉樹新品系具有重要意義。

多效唑(Paclobutrazol，PP333)，又名氯丁唑，是一種常見的植物生長(zhǎng)延緩劑，具有抑制植物莖稈伸長(zhǎng)、促進(jìn)植物分蘗、生根、開花和結(jié)實(shí)等功能，在農(nóng)作物及木本植物中被廣泛應(yīng)用[5-11]。在桉樹中，早在2000 年羅建中[5]即已進(jìn)行了不同多效唑用量對(duì)17 個(gè)桉樹無性系生長(zhǎng)及開花時(shí)期的影響研究。此后，潘松海等[9]研究了不同多效唑施加量對(duì)26 個(gè)粗皮桉Eucalyptus pellita和4 個(gè)雜交種的矮化作用，發(fā)現(xiàn)多效唑的施加可對(duì)粗皮桉及其雜交種產(chǎn)生顯著的矮化作用，且處理后各個(gè)家系間的樹高差異不明顯，并能顯著提高處理桉樹的開花率。由于不同樹種、不同年齡桉樹對(duì)多效唑的響應(yīng)不同，且目前尚缺乏針對(duì)育種園尾葉桉無性系的深入研究。因此，本研究以矮化育種園中的尾葉桉親本為材料，研究多效唑不同施加方式、施加濃度、施加次數(shù)對(duì)尾葉桉親本樹高、地徑、花朵數(shù)量、花枝數(shù)量、新枝長(zhǎng)度等的影響，以期為尾葉桉育種園的矮化促花技術(shù)開發(fā)提供研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣東省林業(yè)科學(xué)研究院（廣州市天河區(qū)）苗圃內(nèi)，位于23°14′N，113°23′E，海拔25 m，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度為23 ℃，最低月的平均氣溫為13.3 ℃（1 月），最高月的平均氣溫為38.1 ℃（8 月），年平均濕度為79%，年降水量為1 638 mm，4—9 月份的降水量占全年降水量的80%。

1.2 試驗(yàn)材料

供試驗(yàn)的材料為尾葉桉矮化育種園定植袋中的尾葉桉親本，該批材料為2007 年自澳大利亞引種的尾葉桉商用種子培育的實(shí)生苗，于2008 年種植于廣東省肇慶市大南山。2017 年對(duì)材料進(jìn)行選優(yōu)后取枝條嫁接在桉樹砧木上，6 個(gè)月后移植于56 cm×80 cm（上口徑×高）的黑色定植袋中。2019 年11 月10 日對(duì)待處理植株進(jìn)行整體情況調(diào)查，包括地徑、冠幅和樹高。選取長(zhǎng)勢(shì)一致的尾葉桉親本54 株進(jìn)行處理。處理前，尾葉桉親本經(jīng)過了頂梢修剪處理，每棵苗木具有3～5 個(gè)一級(jí)分枝，苗高平均為106.69±8.33 cm，冠幅為135.41±11.61 cm，地徑為31.4±3.12 mm。2019年11 月11 日—11 月14 日開始對(duì)選取的材料進(jìn)行矮化促花處理，2020 年11 月對(duì)處理后的植株進(jìn)行調(diào)查。

1.3 試驗(yàn)方法

本研究采用多效唑濃度、次數(shù)、方式3 個(gè)試驗(yàn)因素，每個(gè)因素設(shè)置4 個(gè)水平，共16 個(gè)處理，每個(gè)處理3 株，對(duì)照6 株。采用正交設(shè)計(jì)法，詳見表1 及表2。于2019 年11 月11 日—11 月14 日進(jìn)行第一次處理，之后施加時(shí)間按照次/年平均分配至各月。

表1 尾葉桉親本矮化促花試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 The design of dwarfing and flower promotion of Eucalyptus urophylla parents

表2 尾葉桉親本矮化促花處理Table 2 The treatment of dwarfing and flower promotion of Eucalyptus urophylla parents

1.4 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)收集

選取種植于相同規(guī)格育苗容器中長(zhǎng)勢(shì)一致的尾葉桉無性系54 株，每個(gè)處理3 株，對(duì)照選取6株，12 個(gè)月后測(cè)量苗高、地徑、冠幅、新萌枝樹數(shù)量、花枝數(shù)量、花苞數(shù)量、新枝長(zhǎng)度等指標(biāo)；苗高、冠幅和新枝長(zhǎng)度用刻度尺測(cè)量，精度為1 cm；地徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量，精度為0.01 mm。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

采用Microsoft Excel 2010，R 語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理[12]。R 語(yǔ)言“reshape”軟件包用于進(jìn)行方差分析[13]，“pastecs”軟件包用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析[14]。用于檢驗(yàn)不同處理對(duì)尾葉桉母本的苗高、地徑、冠幅、新萌枝樹數(shù)量、花枝數(shù)量、花苞數(shù)量、新枝長(zhǎng)度等指標(biāo)產(chǎn)生的影響。采用隸屬函數(shù)法 u(Xj)=(Xj—Xmin)/(Xmax—Xmin)對(duì)不同處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16-17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下尾葉桉性狀的差異性分析

不同矮化處理方法實(shí)施12 個(gè)月后，對(duì)處理后的樹高增量，冠幅增量和地徑增量進(jìn)行了多重比較分析（表3）。結(jié)果顯示，各個(gè)處理間苗高增量具有顯著差異。其中苗高增量最多的是處理11，為90 cm；最少的為處理13，僅為1.67 cm。地徑增幅最多的為處理4，為16.92 mm；其次為處理11，為16.39 mm。最少的為處理14，為2.58 mm。冠幅增量最高的為對(duì)照處理，為58cm，最小的為處理4，僅為6.67 cm，說明這種處理方式能促進(jìn)植株主干生長(zhǎng)，而限制了側(cè)枝的發(fā)育。

表3 不同矮化處理間多重比較分析Table 3 Multiple comparative analysis among different dwarfing treatments

不同處理間的新枝長(zhǎng)度差異較大。新枝長(zhǎng)度最長(zhǎng)的為對(duì)照處理（CK），長(zhǎng)度為54.6 cm；最短的為處理6，說明多效唑?qū)π轮Πl(fā)育具有強(qiáng)抑制作用。此外，不同的處理方式對(duì)花枝數(shù)量產(chǎn)生了巨大影響。處理12 個(gè)月后，處理1、2、3、5、6、8、11 和12 均未產(chǎn)生花枝，而其余初期則出現(xiàn)不同數(shù)量的花枝。其中，花枝數(shù)量最多的為處理16，其次為處理14。而且，花苞數(shù)量在各個(gè)處理間也呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)?；ò鷶?shù)量最多的為處理16 和處理9，均達(dá)到300 朵/株?；ò鷶?shù)量最少的為處理10。盡管如此，不同處理下平均每個(gè)花枝的花朵數(shù)量也不相同。例如，處理9 的花朵數(shù)量最高，為30 朵/枝。與其花朵總量相同的處理16 則僅為7.89 朵/枝。

2.2 矮化促花處理方式與尾葉按性狀間的相關(guān)性分析

對(duì)單次施加多效唑的量，施加次數(shù)，施加總量與尾葉桉無性系生長(zhǎng)及花量等指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表4）。結(jié)果顯示，新枝長(zhǎng)度與多效唑施加總量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與樹高增量成顯著負(fù)相關(guān)（r= -0.55，P= 0.03），而與花苞總數(shù)和單枝花苞數(shù)量呈顯著正相關(guān)（r=0.53，P= 0.03），說明多效唑的施加可以導(dǎo)致尾葉桉生長(zhǎng)性狀的抑制，而大大促進(jìn)了花苞數(shù)量的增加。單次施加多效唑的量與花枝數(shù)量（r= 0.56，P= 0.03）、花苞總數(shù)（r=0.56，P= 0.02）呈顯著正相關(guān)，與新枝長(zhǎng)度呈顯著負(fù)相關(guān)（r= -0.62，P= 0.01），該結(jié)果與施加總量結(jié)果類似，說明施加多效唑的量是影響尾葉桉開花多少的重要因素。

表4 不同矮化處理間相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis among different dwarf treatments

2.3 最優(yōu)處理方式的綜合評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)不同處理的優(yōu)劣，篩選出適合桉樹矮化的最佳處理，采用隸屬函數(shù)法對(duì)不同處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。計(jì)算各個(gè)處理的隸屬函數(shù)值，取平均值，均值大的說明矮化促花效果最好 （表5）。對(duì)不同處理的隸屬函數(shù)值均值進(jìn)行排序，結(jié)果顯示，處理16，處理13 和處理4 的隸屬函數(shù)值的均值最大，分別為0.55，0.54 和0.52，說明這幾種處理的矮化促花效果最好。

表5 不同矮化處理綜合評(píng)價(jià)值Table 5 Comprehensive evaluation values of different dwarfing treatments

3 討論

多效唑作為一種重要的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，其通過抑制植物體內(nèi)內(nèi)源激素赤霉素的合成，進(jìn)而對(duì)植物形態(tài)和生理特性產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致植物細(xì)胞變短，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)變慢[18-21]。多效唑在農(nóng)業(yè)中主要顯著降低水稻的株高，增加水稻分蘗數(shù)[22-23]。在林業(yè)生產(chǎn)中，多效唑主要用于控制枝條的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。本研究探索了不同多效唑施加量對(duì)尾葉桉親本生長(zhǎng)性狀的影響，結(jié)果顯示，多效唑施加總量與新枝長(zhǎng)度和樹高增量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明從整體上看，多效唑施加總量的增加對(duì)尾葉桉新枝長(zhǎng)度和樹高增長(zhǎng)的限制作用越大[24]。此研究結(jié)果同前期研究結(jié)果具有一致性。例如，多效唑可顯著縮短盆栽梅Armeniaca mume的枝條長(zhǎng)度和節(jié)間長(zhǎng)[11]。此外，多效唑處理能有效抑制庫(kù)爾勒香梨新稍的生長(zhǎng)[25]，并對(duì)薄殼山核桃Carya illinoensis“紹興”和砂糖橘Citrus reticulate的枝條發(fā)育具有顯著的抑制作用[26-27]。

此外，多效唑施加量對(duì)處理植物開花性狀也具有很大的影響。例如，農(nóng)作物中，多效唑處理后水稻花期顯著提高，說明多效唑能夠使農(nóng)作物花期提前[23]。在果樹研究中，環(huán)剝和多效唑施加可有效促進(jìn)越南青柚反季節(jié)開花[28]。此外，廖劍鋒[27]發(fā)現(xiàn)砂糖橘開花數(shù)和樹梢數(shù)隨著多效唑濃度的增加而增加。在用材林中，羅建中[5]發(fā)現(xiàn)多效唑處理后可使桉樹花期顯著提前，開花最早的無性系可由原來的3～5 年提前至14 個(gè)月。本研究結(jié)果顯示，尾葉桉親本的花苞總數(shù)與多效唑施加總量呈顯著正相關(guān)，說明一次性根施2 g 多效唑?qū)ξ踩~桉開花數(shù)量的促進(jìn)作用較大。

綜上所述，多效唑?qū)ξ踩~桉親本生長(zhǎng)性狀和促進(jìn)開花具有重要的作用。多效唑的施加總量與生長(zhǎng)性狀如樹高增量及新枝長(zhǎng)度呈反比，而與花苞總數(shù)和單枝花苞數(shù)量呈正比，說明多效唑具有極強(qiáng)的抑制尾葉桉親本營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和促進(jìn)生殖生長(zhǎng)的作用。本研究通過對(duì)16 種不同多效唑施加量、多效唑施加方式等的對(duì)比，綜合評(píng)價(jià)顯示，以處理16 為最佳施用方式。然而，不同年齡段、不同樹種甚至是不同無性系的植物材料對(duì)多效唑的響應(yīng)不同，因此，后續(xù)將繼續(xù)完善相關(guān)研究。