應(yīng)用隸屬函數(shù)法評價9個茶樹雜交組合的親和性與果實性狀

廖春文， 韋持章， 韋錦堅， 農(nóng)玉琴， 梁賢智， 陳遠權(quán)

(廣西農(nóng)業(yè)科學院廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所， 廣西 龍州 532415)

雜交育種是茶樹育種手段之一。印度、斯里蘭卡、肯尼亞、日本及我國采用人工雜交的方法選育出了一批優(yōu)良茶樹品種用于生產(chǎn)或科學研究，自20世紀70年代起，國內(nèi)眾多學者對茶樹的雜交方法[1-2]、親和性[3-4]、雜交果實性狀[5-6]、花粉活力[7]、后代表型遺傳[8-9]等進行了研究。董麗娟[2]對93個去雄套袋授粉方法組合的雜交親和性進行研究，結(jié)果表明，武夷亞種作雜交母本親和性強，結(jié)實多；云南亞種適宜作父本，不宜作母本[10]，并提出親緣關(guān)系近的組合其雜交親和性差。對不同組合間的雜交結(jié)實及茶果性狀的研究表明，不同品種母本雜交結(jié)實率高低與其自由傳粉時結(jié)實率高低的趨勢不一致[6-7]；人工雜交的茶果中，一粒果比自由傳粉時明顯增加，結(jié)實少的組合一粒果數(shù)量比重大。羅小梅等[11]對不同的優(yōu)良茶樹品種雜交親和性及果實性狀進行研究，結(jié)果表明，父本花粉活力與結(jié)實性呈正相關(guān)，并篩選出雜交果實性狀優(yōu)于親本的組合4個。近年來，隸屬函數(shù)法被廣泛應(yīng)用在黃瓜[12]、獼猴桃[13]、大白菜[14]等作物抗逆性、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)等評價方面，但在茶樹親本雜交親和性及果實性狀評價方面鮮有報道。

廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所自2004年引入茶樹金牡丹品種，其適制烏龍茶且品質(zhì)優(yōu)，但存在種植抗逆性弱、易衰退[15]等缺點，且金牡丹作為母本所得的雜交果實及種子存在因病、干旱等因素夭亡，發(fā)芽率低和成苗率差等問題。因此，如何有針對性地選擇茶樹母本開展人工雜交，測試不同組合間的雜交親和性、果實表型、發(fā)芽率等對金牡丹有性雜交選育工作具有重要的意義。采用金牡丹為父本，茶樹優(yōu)良品種肉桂、英紅9號等9個品種為母本的雜交組合，應(yīng)用隸屬函數(shù)法對其雜交組合的結(jié)實率、果實性狀及發(fā)芽率進行評價，篩選出結(jié)實率高、果實性狀優(yōu)、發(fā)芽率強的雜交組合，為金牡丹的雜交馴化、親本選配提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2019年11月至2020年10月在廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所茶樹種質(zhì)圃內(nèi)進行，供試品種10個，樹齡為4年，供試品種為國內(nèi)優(yōu)良茶樹品種。詳見表1。

表1 親本信息Table 1 Parentage information

1.2 試驗方法

1.2.1組配親本

試驗使用金牡丹作為父本，完成9個親本組合：春閨×金牡丹、英紅9號×金牡丹、肉桂×金牡丹、白芽奇蘭×金牡丹、百歲香×金牡丹、鴻雁12號×金牡丹、中茶108×金牡丹、北斗×金牡丹。

1.2.2茶樹雜交

參照羅小梅等[11]的方法進行人工雜交授粉。母本結(jié)實后，間隔90 d按20 g/株繞母樹自然雜交植株滴水線穴施磷鉀肥，遇干旱時期正常澆灌。

1.2.3茶籽播種

茶籽采集完成后，浸泡清水48 h，換水1次；于10 cm厚沙床進行均勻撒播，覆蓋3 cm左右河沙；保持60%濕度。

1.3 結(jié)實率調(diào)查

果實成熟后，于霜降后第2天進行父母本自然雜交及人工雜交果實采收，采集健康完整的果實并統(tǒng)計結(jié)實率。

1.4 發(fā)芽率調(diào)查

播種后60 d統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.5 雜交果實性狀調(diào)查

果實采收后及時進入室內(nèi)進行觀察測量，每個雜交組合隨機選取20枚果實調(diào)查，包括果實形狀、果皮顏色、單果重、籽粒重、果實高度、果徑。果實形狀、果皮顏色采取目測法，單果重、籽粒重使用1/100天平稱重，使用分辨率0.01 mm游標卡尺測量果實橫徑(果徑)、縱徑(果高)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013軟件進行初步匯總整理及作圖，SPSS 18.0軟件進行數(shù)據(jù)分析；隸屬函數(shù)對雜交組合做綜合對比，茶樹果實數(shù)量性狀、結(jié)實率、種子發(fā)芽率均為正向指標，公式為：

u(xij)=(xij-xjmin)/(xjmax-xjmin)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雜交組合結(jié)實率及發(fā)芽率比較

由表2可知，9個親本組合共計授粉1 172朵花，收獲果實578枚，種子943個，結(jié)實率為35.48%～65.92%，每個組合均有結(jié)實，結(jié)實率最高的組合為春閨×金牡丹，且差異達到極顯著水平，為65.92%，平均結(jié)實率為46.22%，雜交結(jié)實率順序依次為春閨、白芽奇蘭、鴻雁12號、瑞香、肉桂、百歲香、英紅9號、中茶108、北斗。發(fā)芽率最高的組合為中茶108×金牡丹，且差異達到極顯著，為73.52%，平均發(fā)芽率為46.79%；雜交種子發(fā)芽率依次為中茶108、春閨、肉桂、英紅9號、白芽奇蘭、百歲香，鴻雁12號、北斗、瑞香。

表2 不同組合雜交結(jié)實率和發(fā)芽率Table 2 Cross fertility and germination rates of different combinations

2.2 雜交親本及雜交組合的果實性狀

2.2.1果實表型

由表3可知，親本自然雜交果實以二三粒種子數(shù)居多；果實籽粒數(shù)直接影響果實形狀，人工雜交果實的形狀分為三類：比親本自然雜交籽粒數(shù)多的組合3；自然雜交果實籽粒數(shù)基本一致的組合5、6、7、8；人工雜交果實籽粒數(shù)比自然雜交果實籽粒少的組合1、2、4、9。自然雜交與人工雜交果皮顏色均與親本保持一致。

表3 雜交親本及雜交組合果實性狀Table 3 Fruit traits of hybrid parents and hybrid combinations

2.2.2單果重

由圖1可知，9個組合F1單果重均未超過父本，差異顯著。單果重超過母本的組合為組合5，差異顯著，與母本單果重相當?shù)慕M合有1、3、6、8，差異不顯著，單果重質(zhì)量低于母本的組合有2、4、7、9，差異分別達到顯著水平。

注：父本均為金牡丹，各組合母本序號依次為1春閨2英紅9號3肉桂4白芽奇蘭5百歲香6鴻雁12號7瑞香8中茶108，9北斗。同列小寫字母表差異顯著。下同。圖1 不同雜交組合對單果重的影響Fig.1 Effect of different hybrid combinations on single fruit weight

2.2.3籽粒重

由圖2可知，9個組合F1籽粒重未超過父、母本的組合有1、2、7、9，與父本差異顯著；F1籽粒重介于父、母本之間的組合有3、4、6、8，超過母本顯著差異的組合有4、8，均顯著低于父本；F1籽粒重超出父、母本的組合有5，與母本達顯著差異，與父本相當。

圖2 不同雜交組合對籽粒重的影響Fig.2 Effect of different hybrid combinations on seed weight

2.2.4果 高

由圖3可知，9個組合F1果高未超過父、母本，均與父本差異達顯著的組合有1、6、7、8、9，組合4、5與父本差異不顯著，組合6顯著低于母本；F1果高介于父母本間的組合有2、3，與父母本差異不顯著。

圖3 不同雜交組合對果高的影響Fig.3 Effect of different hybrid combinations on fruit height

2.2.5果 徑

由圖4可知，9個組合F1果徑未超過父、母本，均與父本達顯著差異的組合有2、4、6、7、8、9，與母本不存在差異；F1果徑介于父母本間的有組合1、3、5，與父本差異顯著，與母本性狀相當。

圖4 不同雜交組合對果徑的影響Fig.4 Effect of different hybrid combinations on fruit diameter

2.3 不同組合間雜交果實性狀對比

采用隸屬函數(shù)對9個雜交組合進行綜合評價，由表4可以看出，綜合排名前五的組合為春閨×金牡丹、百歲香×金牡丹、英紅9號×金牡丹、白芽奇蘭×金牡丹、中茶108×金牡丹。最差的組合為北斗×金牡丹，排名第9；發(fā)芽率較好的組合為肉桂×金牡丹，排名第7；單果重與母本相當?shù)慕M合為鴻雁12號×金牡丹，排名第6。

表4 不同組合間果實綜合性狀的隸屬函數(shù)Table 4 Membership functions of comprehensive fruit characters among different combinations

3 討 論

3.1 雜交親和性

不同組合間的結(jié)實率也是反映雜交組合親和性的重要指標，雜交結(jié)實率可直接反饋雜交組合的親和性。實驗以金牡丹為父本，春閨為母本結(jié)實率最高(65.92%)，以北斗為母本的結(jié)實率最低(35.48%)，母本與父本間的親和性排序依次為春閨、白芽奇蘭、鴻雁12號、瑞香、肉桂、百歲香、英紅9號、中茶108、北斗。除北斗外，武夷茶種作母本親和力優(yōu)，與張曙光，李賽君[9]的研究結(jié)果一致；英紅9號作母本結(jié)實率41.50%，與董麗娟等關(guān)于云南亞種不宜作母本結(jié)論不一致，金牡丹與春閨、鴻雁12號、瑞香存在較近的親緣關(guān)系，與張曙光，李賽君[9]的茶樹親緣關(guān)系近者其雜交親和性差結(jié)論不一致，雜交親和性受栽培水平、氣候、花粉活力等影響，有待進一步開展實驗探索驗證。

3.2 雜交果實性狀

果實外形由種子數(shù)量決定，在一定程度上反映了雜交親和力，自然雜交所得的果形以多籽粒的果實居多，本試驗人工雜交果實以腎形居多，北斗雜交試驗結(jié)果與趙學仁，劉祖生[6]結(jié)實率低組合球形果多的結(jié)論一致。果實表皮顏色與母本自然雜交顏色一致。茶果、茶籽粒重、果高、果徑等表型性狀，數(shù)值與母本自然果實性狀數(shù)據(jù)相近，與趙學仁，劉祖生[6]結(jié)論一致。根據(jù)父母本及F1果實間的顯著性比較，以籽粒飽滿為主因素考量價值優(yōu)的組合為百歲香×金牡丹、白芽奇蘭×金牡丹、中茶108×金牡丹，利于后期種苗繁育。

4 結(jié) 論

各組合間的結(jié)實率、果實性狀、發(fā)芽率等各有優(yōu)劣，對9個組合采用隸屬函數(shù)進行綜合評價，篩選出結(jié)實率、發(fā)芽率、果實性狀較好的組合為春閨×金牡丹、百歲香×金牡丹、英紅9號×金牡丹、白芽奇蘭×金牡丹、中茶108×金牡丹。這5個雜交組合可作為金牡丹雜交馴化的優(yōu)選組合，雜交后代能否成為優(yōu)良品種仍需進一步測試。