湖北省五個主栽油茶品種的授粉品種配置

張 琰,陳凌劍,程一鳴,廖國旺,陳 曉,張 慧, 王 慧,杜克兵,舒常慶*,程軍勇

(1.華中農(nóng)業(yè)大學 園藝林學學院，武漢 430070; 2.湖北省林業(yè)信息工程技術(shù)研究中心(華中農(nóng)業(yè)大學)，武漢 430070; 3.湖北省林業(yè)科學研究院，武漢 430075)

油茶(Camelliaoleifera)與油橄欖、油棕、椰子并稱為“世界四大木本油料植物”[1-2].油茶種子可榨油(茶油)供食用，茶油味香色清，富含不飽和脂肪酸，含量高達90%以上，其中，油酸約75%～83%，亞油酸約7.4%～13%[2].油茶自交結(jié)實率低，開花多，但結(jié)果少，產(chǎn)量低.在油茶栽培中，配置授粉品種是提高油茶產(chǎn)量的重要技術(shù)手段[3].近些年，國內(nèi)對于油茶品種授粉配置開展了一些研究，例如，李春林[4]、劉慧敏等[5]、楊亞等[6]、曹永慶等[7]、謝再成等[8]圍繞油茶品種的授粉配置，研究油茶主要無性系的開花生物學、可配性、配置模式、授粉方式對坐果率及果實生長的影響、部分系列油茶良種的品種配置，等等.在油茶品種的配置中既要考慮授粉的坐果率，也要考慮果實的經(jīng)濟性狀.湖北省主栽的油茶品種以長林系列和鄂油系列為主，對其品種授粉配置尚無研究報道.本研究以湖北省部分主栽油茶品種為對象，研究了這些品種的開花物候期、品種配置的授粉結(jié)實性、果實性狀、種仁含油率及脂肪酸含量，在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選出這幾個主栽油茶品種的優(yōu)良授粉配置組合，以便為這些油茶品種的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培提供科學依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地在湖北省黃梅縣杉木鄉(xiāng)的油茶良種示范基地.黃梅縣位于湖北省東南部，東經(jīng)115°43′至116°07′，北緯29°43′至30°18′，亞熱帶季風氣候，冬冷夏熱，年降水量1 270 mm，年均氣溫16.8～17.2 ℃.試驗地海拔40 m，立地條件良好，適合油茶生長.試驗林始建于2011年，采用嫁接苗種植，定植密度為2 m×3 m，常規(guī)撫育管理，長勢良好，正常開花結(jié)果.

1.2 材料

主要試驗材料包括‘長林53號’、‘長林166號’、‘鄂油63號’、‘鄂油81號’及‘鄂油102號’.另有‘長林55號’在本研究中僅作父本，只為‘長林53號’授粉.為了簡便起見，在本文下面的表格和圖中，各品種均用品種名中的數(shù)字代表(詳見表1).

表1 授粉組合設(shè)計Tab.1 Design of pollination combination

1.3 花期觀測

2018-2019年連續(xù)兩年對實驗品種的花期進行定期觀測，記錄始花期、盛花期、末花期.花期階段劃分參照李春林提出的標準[4]：始花期(全樹開花5%～25%)、盛花期(全樹開花25%～75%)、末花期(全樹開花75%以上).在盛花期進行單花開花歷期觀測，選取3株生長健壯、長勢相近的植株，在每株的4個方位選取大小一致的待開花苞，做好標記，每天早、中、晚定期觀測其開放情況，直至花朵萎蔫凋謝.

1.4 授粉實驗

設(shè)置自然授粉、自交授粉和品種間雜交授粉，授粉組合見表1.其中，‘長林53號’ב長林55號’組合未列入表中；另外，‘鄂油63號’自交、‘鄂油102號’自交、‘鄂油81號’與‘鄂油102號’的正反交在本課題組陳凌劍[9]的研究中已做，本實驗未再設(shè)置授粉實驗.

2018年11月在盛花期進行授粉試驗.自然授粉：每個品種選取150朵花，分為3個重復，每重復50朵花，不去雄，不套袋，掛牌標記，任其自然授粉.自交授粉：每個品種選取150朵花，分為3個重復，每重復50朵花，采取同花授粉，不去雄，套袋，掛牌標記.品種間雜交授粉：采取人工控制授粉，每個組合3個重復，每個重復授粉50朵，授粉后掛牌標記.

1.5 試驗結(jié)果調(diào)查統(tǒng)計與測定分析

授粉后的次年1月至果實成熟的10月，每月定期調(diào)查統(tǒng)計各授粉組合各重復的坐果率[(果數(shù)÷授粉花朵數(shù))×100%].成熟時，采集各授粉組合各重復的所有果實，測定果實主要性狀指標.具體方法如下：① 果實采收2 d內(nèi)，用游標卡尺測量果實橫徑、縱徑、鮮果皮厚度；用1/100電子天平稱量鮮果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量，計算鮮果出籽率.② 將果實在通風處放置1個月，待果實自然風干開裂，測量干果皮厚度及質(zhì)量、干籽粒質(zhì)量，計算干果質(zhì)量、鮮果含水率、干果出籽率；將油茶種子置于105 ℃恒溫下烘干至恒重，計算干籽出仁率.參考姚小華等[10-12]采用索氏抽提法測定種仁含油率，采用氣相色譜法測定油脂的脂肪酸組分含量.應用Excel和SPSS進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，其中百分數(shù)進行方差分析時，先進行反正弦轉(zhuǎn)換，多重比較分析采用Duncan檢驗.

表2 各品種的花期物候Tab.2 Flowering phenology of Camellia oleifera varieties

2 結(jié)果與分析

2.1 花期觀察結(jié)果分析

觀察發(fā)現(xiàn)各品種在實驗地的始花期在10月下旬至11月上旬；‘鄂油81號’、‘鄂油102號’及‘長林166號’盛花期始于11月上旬，其他3個品種盛花期始于11月中旬；‘長林53號’及‘長林55號’末花期始于12月上旬，其他品種的末花期始于11月中下旬.各品種盛花期10～30 d不等，其中‘長林53號’及‘長林55號’的始花期較其他4個品種晚7 d左右，但都主要集中在11月，符合授粉配置要求的盛花期重疊條件.油茶群體花期，有時候受到氣候的影響，開花時間會提前或推遲一周左右，其中溫度對油茶花期影響較大，溫度較高花期提前開放，溫度較低則推遲.

油茶單花開放從花朵露白1/3至花瓣脫落、雌蕊枯萎為止.油茶單花花期長短與天氣相關(guān).經(jīng)2018年和2019年觀察，在本試驗地油茶的單花花期一般在5～10 d.2018年10月下旬至11月中下旬氣溫較低，雨天較多，單花花期平均8 d.2019年同期天氣較晴朗，單花花期平均6 d.

在一天中，油茶花一般在上午8：30～10：00開始開放，中午氣溫較高，開放花朵數(shù)最多；13：00～15：00花朵開放程度最大；在花朵開放初期，花多在晚上會出現(xiàn)花瓣收攏閉合狀態(tài)，次日繼續(xù)開放.

2.2 授粉品種對坐果率的影響

分別對5個母本品種所有授粉組合的坐果率進行統(tǒng)計分析.一月的坐果率圖1(a)顯示：① ‘鄂油63號’為母本的授粉組合坐果率在70%～80%之間，差異不顯著.② ‘鄂油81號’為母本的授粉組合坐果率在32.5%～80%之間，其中，‘鄂油63號’授粉及自然授粉的坐果率最高，且極顯著高于‘長林166號’授粉及自交授粉.③ ‘鄂油102號’為母本的授粉組合坐果率在54.17%～86.67%之間，其中，‘長林53號’授粉的坐果率最高，且顯著高于‘長林166號’授粉及自然授粉，與‘鄂油63號’授粉的差異不顯著.④ ‘長林53號’為母本的授粉組合坐果率在18.33%～97.50%之間，其中，‘鄂油81號’授粉的坐果率最高，與‘鄂油63號’授粉的差異不顯著，與其他5個組合差異極顯著.⑤ ‘長林166號’為母本的授粉組合坐果率在24.17%～84.17%之間，其中，‘鄂油81號’授粉的坐果率最高，與其他組合差異極顯著；‘長林53號’授粉的坐果率極顯著高于自交授粉，且極顯著低于其他異交組合.⑥ 各品種自然授粉的坐果率由高到低為：‘鄂油63號’和‘鄂油81號’(80%)、‘長林166號’(79.17%)、‘長林53號’(68.33%)、‘鄂油102號’(55.83%).⑦ 所有授粉組合中，‘鄂油63號’、‘鄂油81號’及‘長林166號’品種自然授粉坐果率較高，分別為80%、80%、79.17%；自交坐果率最高的為‘鄂油81號’(32.50%)；異交授粉坐果率較高的組合為‘長林53號’ב鄂油81號’(97.50%)、‘鄂油102號’ב長林53號’(86.67%)、‘長林166號’ב鄂油81號’(84.17%)、‘鄂油81號’ב鄂油63號’(80%)、‘鄂油63號’ב鄂油81號’(77.5%).

果實在生長發(fā)育過程中會因各種原因而落果，本實驗各授粉組合的落果率差異很大，介于9.17%～45%之間.為此，進一步對成熟時的坐果率進行統(tǒng)計分析.圖1(b)顯示：5個品種的自然授粉坐果率介于30.83%～62.50%之間，‘長林53號’、‘鄂油63號’及‘鄂油81號’的自然授粉坐果率在50%以上.‘長林53號’、‘長林166號’及‘鄂油81號’3個品種的自交授粉坐果率極低，介于1.17%～2.50%之間.不同品種作母本的異交授粉組合的坐果率差異較大，以‘長林53號’為母本的授粉組合坐果率普遍高于其他品種，其中‘長林55號’及‘鄂油81號’授粉的兩個組合坐果率最高，達80.83%，其他品種作母本的異交組合坐果率介于28.33%～75.83%；坐果率在50%以上的異交授粉組合有12個，從高到低分別為‘長林53號’ב長林55號’(80.33%)、‘長林53號’ב鄂油81號’(80.33%)、‘長林53號’ב鄂油63號’(79.17%)、‘長林53號’ב長林166號’(77.50%)、‘鄂油102號’ב長林53號’(75.83%)、‘長林166號’ב鄂油81號’(64.17%)、‘鄂油102號’ב鄂油63號’(61.67%)、‘長林53號’ב鄂油102號’(60.01%)、‘長林166號’ב鄂油102號’(59.17%)、‘鄂油81號’ב鄂油63號’(59.17%)、‘鄂油63號’ב長林166號’(58.90%)、‘鄂油63號’ב鄂油81號’(54.17%).由圖1(b)還可見，除了‘鄂油63號’為母本的各授粉組合坐果率都較高、差異不顯著外，其他4個品種作母本的不同授粉組合的坐果率都差異顯著或極顯著.這表明，‘鄂油63號’與幾個授粉品種的授粉親和力均較高、差異不明顯，而其他4個品種與其不同授粉品種的授粉親和力存在極顯著差異.由此可見，選擇合適的授粉品種對油茶良種高產(chǎn)的重要性.

圖中誤差限為標準誤.不同大寫字母表示在p=0.01水平差異顯著.不同小寫字母表示在p=0.05水平差異顯著.圖1 不同授粉組合的坐果率Fig.1 Fruit setting rate of different pollination combinations

2.3 授粉品種對果實性狀的影響

表3表明，父本對果實大小、果重、干果出籽率和干籽出仁率有顯著影響.在果實大小方面，以‘鄂油81號’為父本授粉的‘長林53號’、‘長林166號’和‘鄂油63號’，以‘鄂油63號’為父本授粉的‘長林166號’、‘鄂油81號’和‘鄂油102號’，以‘長林53號’為父本授粉的‘鄂油81號’和‘鄂油102號’，以‘長林55號’為父本授粉的‘長林53號’，以‘長林166號’為父本授粉的‘鄂油63號’等10個異交組合的果實較大、單果重相對較重.在鮮果出籽率、干果出籽率和干籽出仁率方面，對于‘長林53號’母本，‘長林55號’及‘鄂油81號’授粉的整體相對較高；對于‘長林166號’母本，‘鄂油63號’及‘鄂油81號’授粉的整體相對較高；對于‘鄂油63號’母本，‘長林166號’及‘鄂油81號’授粉的整體相對較高；對于‘鄂油81號’和‘鄂油102號’母本，‘鄂油63號’及‘長林53號’授粉的整體相對較高.

表3 不同授粉組合的主要果實性狀(均值±標準誤)Tab.3 Main fruit characters of different pollination combinations (Mean±SE)

2.4 授粉品種對種仁含油率及脂肪酸含量的影響

由表4可見：① 所有異交組合的種仁含油率介于30.53%～50.57%，‘長林53號’和‘長林166號’為母本的授粉組合果實種仁含油率及鮮果含油率明顯低于其他3個品種為母本的授粉組合.② 授粉品種對含油率有一定影響，有的差異很大.例如‘鄂油63號’母本，‘長林53號’、‘長林166號’、‘鄂油81號’及‘鄂油102號’授粉的種仁含油率分別為50.57%、34.03%、42.33%、45.07%，兩兩間均差異顯著，最大差距達16.54%.又如‘長林53號’母本，5個品種授粉的種仁含油率均為30%多，其中‘鄂油81號’授粉的明顯低于其他品種，其他4個品種授粉的差異不顯著.③ 同一品種對不同品種授粉所結(jié)果實的含油率差異顯著.例如‘長林166號’作為父本的組合中，‘鄂油102號’作母本的含油率高于其他4個品種作母本的含油率.④ ‘鄂油63號’ב長林53號’、‘鄂油63號’ב鄂油102號’、‘鄂油81號’ב長林53號’、‘鄂油81號’ב鄂油63號’、‘鄂油102號’ב長林53號’、‘鄂油102號’ב長林166號’、‘鄂油102號’ב鄂油63號’等7個異交組合的種仁含油率均在45%以上.

表4同時表明：① 授粉品種對各母本品種的脂肪酸組分含量都有顯著影響，但除了‘鄂油63號’為母本的授粉組合間的油酸含量差值(6.07%)及亞油酸含量差值(5.49%)較大外，其他指標的同母本品種授粉組合間差值均較??；② 不同授粉品種對油酸含量的影響程度有差異，例如，以‘長林53號’為母本的授粉組合中，油酸含量介于78.33%～81.17%之間，差異顯著，兩兩比較，‘長林55號’和‘鄂油63號’授粉的差異不顯著，‘長林166號’和‘鄂油81號’授粉的差異也不顯著，其他兩兩間均差異顯著.又如‘長林166號’為母本的授粉組合中，‘鄂油63號’和‘鄂油102號’授粉的2個組合的油酸含量顯著高于其他授粉組合.另外，‘鄂油63號’ב長林166號’的種仁含油率(34.03%)及油酸含量(75.09%)均最低，但亞油酸含量最高(12.3%)；③ 不同父本品種對同一授粉母本的棕櫚酸含量的影響差異顯著，例如以‘鄂油81號’為母本的授粉組合間，‘長林53號’授粉的含量顯著高于其他授粉組合；④ 亞麻酸和硬脂酸的含量在不同授粉組合的表現(xiàn)差異不顯著，且在脂肪酸含量中所占的比例較小，此處不進行詳細分析.

表4 不同授粉組合果實的含油率及脂肪酸含量(均值±標準誤)Tab.4 Fruit oil content and fatty acid content of different pollination combinations (Mean±SE)

2.5 果實性狀的主成分分析

由主成分分析結(jié)果(表5)列出了前3個主成分的數(shù)據(jù)，特征值λ1=4.483、λ2=3.641、λ3=1.631，累計方差貢獻率為75.042%；第一主成分的貢獻率為34.486%，單果重、果實橫徑、縱徑、鮮出籽率、不飽和脂肪酸含量的載荷較高；第二主成分的貢獻率為28.007%，干果出籽率、鮮果出籽率、種仁含油率的載荷較高；第三主成分的貢獻率為12.549%，種仁含油率、鮮果出籽率的載荷較高.

表5 果實性狀的載荷矩陣Tab.5 Component matrix of fruit characters

由表6可知：① 同母本的異交組合中，排名前2個組合分別為：‘長林53號’ב長林55號’、‘長林53號’ב鄂油81號’；‘長林166號’ב鄂油81號’、‘長林166號’ב長林53號’；‘鄂油63號’ב長林166號’、‘鄂油63號’ב鄂油81號’；‘鄂油81號’ב長林53號’、‘鄂油81號’ב鄂油63號’；‘鄂油102號’ב長林53號’、‘鄂油102號’ב長林166號’.② 所有異交組合按照得分高低排序前5為：‘長林53號’ב長林55號’>‘長林53號’ב鄂油81號’>‘鄂油63號’ב長林166號’>‘長林53號’ב鄂油63號’>‘長林53號’ב鄂油102號’.③ 在所有自然授粉中，‘長林53號’綜合得分最高，‘長林166號’得分最低.

表6 綜合主成分值Tab.6 Comprehensive principal component values

3 結(jié)論與討論

花期是影響油茶產(chǎn)量的關(guān)鍵物候期，所種品種的盛花期重疊程度越高，來年產(chǎn)量越高.劉慧敏等[5]將盛花期作為授粉品種配置模式選擇的主要依據(jù)之一.觀察表明本實驗所用6個品種的盛花期在本試驗地都在11月上旬—12月上旬，在11月的重疊期長，一致性高，符合花期一致的要求.

在本研究中，5個品種的自然授粉坐果率差異明顯，其中‘鄂油102號’最低(30.83%)，‘鄂油81號’最高(62.50%).2018年10月下旬—11月中旬，實驗地多陰雨天氣，氣溫較低，可能是導致其自然授粉坐果率較低的主要原因，這與周良騮等[13]、黎章矩等[14]的研究結(jié)果一致.周良騮等[13]認為在開花期間，若陰雨天氣多、溫度較低，對自然坐果率將會產(chǎn)生一定的影響.

油茶不同授粉組合的親和性存在差異[5,7,15].本實驗研究的授粉組合的坐果率差異顯著，表明這幾個油茶品種的授粉親和性高低不同，栽培中應該據(jù)此選擇恰當授粉品種進行搭配.另外，本實驗的3個自交授粉組合的坐果率很低，同時，根據(jù)本課題組陳凌劍[9]2017-2018年的實驗數(shù)據(jù)，‘鄂油81號’的自交坐果率為0，而‘鄂油102號’早期的自交坐果率達68.9%，成熟時仍然高達48.83%，楊小胡等[15]也發(fā)現(xiàn)‘湘林5’的自交坐果率高達68.0%，可見油茶并非完全自交不親和，不同品種的自交授粉親和力差異較大.廖婷等[16]、鄭碧娟等[17]等通過熒光顯微觀察研究表明，不同授粉組合的坐果率差異與授粉后的花粉管在花柱中的生長發(fā)育差異相關(guān).后期我們將對自交坐果率高的‘鄂油102號’做進一步的實驗研究.

本研究表明，同母本的不同授粉組合，在單果重、干果出籽率及干籽出仁率方面存在一定差異，這與曹永慶等[18]的研究結(jié)果類似，在棉花[19]和葡萄[20]中也有類似的研究結(jié)果.此外，本實驗發(fā)現(xiàn)，果實種仁含油率在一定程度上也受父本的影響，但不飽和脂肪酸含量受父本的影響不明顯，這與曹永慶等[7]研究結(jié)果一致.值得一提的是，曹永慶等[7]從‘長林3號’、‘長林4號’、‘長林23號’、‘長林27號’、‘長林40號’及‘長林166號’中篩選出‘長林40號’為‘長林53號’的最佳授粉品種，其坐果率為53.21%，單果重為30.24 g，鮮出籽率為51.58%，種仁含油率為38.67%，油酸含量為79.9%.本研究從所用的5個品種中篩選出‘長林53號’的最佳授粉品種‘長林55號’，其坐果率為80.33%，單果重為33.60 g，鮮出籽率為55.32%，種仁含油率為34.10%，油酸含量為80.13%.兩者比較，后者除了種仁含油率稍低外，其他指標均較前者高，尤其是坐果率高出27.12%，盡管不同實驗沒有完全的可比性，但仍然可見‘長林55號’作為‘長林53號’的授粉品種的優(yōu)勢.多年的種植表明，‘長林53號’是在湖北省表現(xiàn)優(yōu)良的主栽品種，因此，在生產(chǎn)中可以優(yōu)先考慮采用‘長林55號’作為授粉品種.

綜合花期、坐果率和果實品質(zhì)三方面指標，結(jié)合主成分分析，篩選出5個主栽品種的坐果率高、果實品質(zhì)優(yōu)良的授粉組合各1～2個，共8個，分別是‘長林53號’ב長林55號’、‘長林53號’ב鄂油81號’、‘長林166號’ב鄂油81號’、‘鄂油63號’ב長林166號’、‘鄂油63號’ב鄂油81號’、‘鄂油81號’ב鄂油63號’、‘鄂油102號’ב長林53號’、‘鄂油102號’ב鄂油63號’.