低温和授粉对黄瓜产量构成因素的影响

徐 冉 缪旻珉 曹碚生

（扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州 225009）

低温和授粉对黄瓜产量构成因素的影响

徐 冉 缪旻珉*曹碚生

（扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州 225009）

以3个黄瓜耐低温品系NY-2、JY-2、Hot-1和低温敏感品种津研4号为材料，研究授粉（授粉与不授粉）和温度（28 ℃/18 ℃与28 ℃/12 ℃）对黄瓜产量和节位数、雌花节位百分率、坐果率3个产量构成因素的影响。结果表明，各耐低温品系在低温下产量相对较高的原因有所不同。与津研4号相比，低温下JY-2节位数较多，NY-2花粉更耐低温，而Hot-1有较高的单性结实能力；NY-2花粉的耐低温能力高于津研4号和JY-2，低温下用NY-2花粉授粉的JY-2和Hot-1植株可以获得比用JY-2花粉授粉植株更高的产量。

黄瓜；低温；单性结实；授粉；产量

黄瓜（Cucumis sativus L.）在冬春季栽培过程中经常遭遇低温胁迫，导致产量损失（Meng et al.，2008）。为做好冬季设施黄瓜的品种选育和栽培工作，前人对低温下黄瓜的生长发育特性进行了很多研究。黄瓜以果实为产量器官，迄今为止，大多数研究主要集中于低温对黄瓜营养生长系统的影响，如低温下黄瓜的干物质积累（Sysoeva et al.，1999）、光合作用（Terashima et al.，1998）、呼吸作用（Hu et al.，2006）、抗氧化反应（Xia et al.，2009）以及膜超微结构（Xu et al.，2008）的变化等，关于低温胁迫对黄瓜产量形成影响的报道却很少。为此，本试验选用3个耐低温品系和1个低温敏感黄瓜品种，研究低温和授粉对产量形成的影响，以期为黄瓜耐低温育种和栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与栽培条件

在对大量黄瓜材料进行耐低温能力田间鉴定筛选的基础上，本试验选用3个耐低温品系NY-2（中国农友种苗有限公司惠赠材料自交后代中选得）、JY-2（津优1号自交后代中选得）、Hot-1（雌性系，荷兰品种Hothouse自交后代中选得）和低温敏感品种津研4号为试验材料。

试验材料于2008年10月～2009年4月栽培于扬州大学试验温室，株距30 cm，行距60 cm。试验温室由中农绿科农业技术研究所设计和施工，室内温度控制精确度为白天±1 ℃，夜间±0.5℃，自然光照。处理前温室温度保持在28 ℃/18 ℃（昼/夜，白天6:00～18:00，夜间18:00～6:00，下同）。4叶期后搭架，常规管理。

1.2 试验处理

1.2.1 低温和授粉对黄瓜产量构成因素的影响 对上述4份材料从4叶期开始进行4种处理:① 常温生长（28 ℃/18 ℃，下同）、授粉；② 常温生长、不授粉；③ 低温生长（18 ℃/12 ℃，下同）、授粉；④ 低温生长、不授粉。在授粉处理中，津研4号和NY-2分别用自身花粉授粉，JY-2和Hot-1一半植株用JY-2花粉授粉，另一半用NY-2花粉授粉，共20个处理（表1）。采用裂区设计，主区为温度处理，在两间紧邻的温室中进行，副区为授粉处理，每间温室10个处理，每处理15株，随机排列，3次重复（共6间温室）。不授粉处理通过用防虫网封闭所有温室门窗实现，授粉处理从植株第1雌花开放至2009年4月25日每天上午7:00～8:00对当天开放的雌花进行人工授粉。

果实生长至200 g左右时采收，畸形果在发育早期摘除，从根瓜采收至2009年4月30日统计商品瓜产量。为调查低温和授粉对产量形成的影响，每株还分别测定了节位数、雌花节位百分率和商品瓜坐果率（简称坐果率，下同）3个产量构成因素〔单株商品瓜产量=节位数×雌花节位百分率×坐果率×单果质量（浙江农业大学主编，1987），本试验所有处理平均单果质量均为200 g左右〕，同时记载每株第2果实的单果种子数以调查受精对坐果的影响。

1.2.2 低温对黄瓜花粉活力的影响 对于NY-2、JY-2和津研4号3份材料，将取自常温生长植株和低温生长植株的花粉分别置于28 ℃和12 ℃下培养，以调查花粉发育和萌发两个阶段的低温胁迫对花粉萌发的影响。花粉采集于早晨8:00左右开放的雄花。花粉萌发培养基为0.8 %琼脂+10 %蔗糖+0.05 %硼酸（Diao et al.，2009），萌发4 h后统计花粉萌发率。每个处理观察200粒花粉，3次重复。

1.2.3 数据分析 采用SPSS10.0软件分析数据，所有百分数数据在统计分析前均进行反正弦平方根转换，采用Fisher氏保护最小显著差数测验法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 低温和授粉对黄瓜产量构成因素的影响

如表1所示，常温自花授粉处理下4份材料的产量无显著差异；津研4号、NY-2和JY-2的节位数相似，略高于雌性系Hot-1；该处理下津研4号、NY-2和JY-2的雌花节位百分率约为49 %，坐果率为100 %，而Hot-1的雌花节位百分率为100 %，坐果率约为60 %；4种基因型的单果种子数差异较大，是各自特性的体现。对于JY-2和Hot-1，用NY-2花粉授粉的植株和用JY-2花粉授粉的植株在产量、节位数、雌花节位百分率、坐果率以及单果种子数等指标上均无显著差异。

常温下与自花授粉处理相比，不授粉处理中津研4号、NY-2和JY-2的产量显著下降，其中津研4号和NY-2的下降幅度比JY-2更大。从表1可以看出，不授粉处理下导致3个品系产量下降的主要原因是坐果率的下降，因为产量构成3因素中的其他2个因素，即单株节位数和雌花节位百分率各处理相差不大。Hot-1的产量和产量构成诸因素在授粉和不授粉处理间差异不显著。结果表明，常温下Hot-1的单性结实能力最高，JY-2次之，津研4号和NY-2最低。

表1 低温和授粉对黄瓜产量形成的影响

与常温授粉相比，低温授粉处理中所有参试材料的产量均显著下降，其中津研4号的下降幅度大于其他3品系，表明若以产量评价，本试验将NY-2、JY-2和Hot-1作为耐低温品系，津研4号作为低温敏感品种是恰当的。低温处理下津研4号、NY-2、JY-2的雌花节位百分率有所上升，表明低温处理有利于这些材料的雌花分化。同时，节位数在津研4号、NY-2和Hot-1中稍有下降，而在JY-2中则有所升高。与常温授粉处理相比，低温授粉处理下各材料的坐果率均显著下降，下降幅度从大到小依次为津研4号、JY-2（自花授粉）、NY-2和Hot-1（JY-2花粉授粉）。上述结果表明，3个耐低温材料低温处理下获得相对较高产量的机制有所不同，与津研4号相比，低温授粉处理中NY-2和Hot-1坐果率下降幅度较小，而JY-2坐果率的下降幅度虽较NY-2和Hot-1大，但节位数较多，因此也取得了较高的产量。对于JY-2和Hot-1，低温下用NY-2花粉授粉植株的坐果率、单果种子数和产量显著高于用JY-2花粉授粉的植株，表明NY-2花粉的耐低温能力显著高于JY-2（表1）。

由表1可知，与低温授粉处理相比，低温不授粉处理下津研4号、NY-2和JY-2的产量显著降低，且津研4号和NY-2的下降幅度大于JY-2。3个品系的雌花节位百分率差异不显著，节位数甚至还略有提高，因此3个品系的产量下降主要由坐果率下降导致。对于Hot-1，低温下未授粉植株的产量和坐果率与用 JY-2花粉授粉的植株基本相同，但显著低于用NY-2花粉授粉的植株。这些结果表明，低温处理下 NY-2相对较高的坐果率主要依赖其花粉低温下较强的授粉受精能力，而Hot-1则主要依赖其较高的单性结实能力。

2.2 低温对黄瓜花粉活力的影响

为验证花粉的耐低温能力在津研4号、NY-2和JY-2之间是否有差异，对花粉体外萌发力进行了试验。表2表明，28 ℃培养条件下，3个品系常温生长植株上收集的花粉萌发率基本相同。花粉发育和萌发两个阶段的低温胁迫均能显著降低3个品系的花粉萌发率，两阶段同时胁迫则萌发率下降更多。通过表2比较可以发现，NY-2的花粉无论在哪个阶段都表现为比津研4号和JY-2更耐低温。

表2 低温对花粉离体萌发率的影响

3 结论与讨论

本试验通过观测不同黄瓜品系在不同温度和授粉处理下产量构成因素的变化，发现3个耐低温黄瓜材料低温下产量相对较高的原因有所不同，与津研4号相比，JY-2节位数较多，NY-2花粉耐低温能力较强，而Hot-1则是因为具有较强的单性结实能力。这些结果表明，进行黄瓜耐低温新品种选育的策略可以是多种多样的，可设法在同一基因型中整合不同的耐低温性状，如较多的节位数和较高的花粉耐低温能力，或较多的节位数和较高的单性结实能力。

本试验的田间和花粉离体萌发试验均表明不同基因型的黄瓜花粉耐低温能力存在显著差异。低温处理下用耐低温能力较强（NY-2）的花粉对花粉耐低温能力较差的品系（JY-2）或雌性系（Hot-1）进行授粉时，可获得比自花授粉或不授粉更高的产量。因此，在具备人工授粉或饲养昆虫授粉的条件下，可以通过在主栽品种中以合理比例间种具有耐低温花粉的品种来提高冬季黄瓜的产量。这一思路在生产中是否可行尚待进一步验证。

浙江农业大学主编.1987.蔬菜栽培学总论.2版.北京:中国农业出版社:42-43.

Diao W，Bao S，Jiang B，Cui L，Qian C，Chen J.2009.Cytogenetic studies on microsporogenesis and male gametophyte development in autotriploid cucumber（Cucumis sativusL.）:implication for fertility and production of trisomics.Plant Systematics and Evolution，279:87-92.

Hu W H，Shi K，Song X S，Xia X J，Zhou Y H，Yu J Q.2006.Different effects of chilling on respiration in leaves and roots of cucumber（Cucumis sativus）.Plant Physiology and Biochemistry，44:837-843.

Meng F Z，Hu L P，Wang S H，Sui X L，Wei L，Wei Y X，Sun J L，Zhang Z X.2008.Effects of exogenous abscisic acid（ABA）on cucumber seedling leaf carbohydrate metabolism under low temperature.Plant Growth Regulation，56:233-244.

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Terashima I，Noguchi K，Itoh-Nemoto T，Park Y M，Kubo A，Tanaka K.1998.The cause of PSⅠphotoinhibition at low temperatures in leaves ofCucumis sativus，a chilling-sensitive plant.Physiologia Plantarum，103:295-303.

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Effect of Low Temperature and Pollination on Cucumber Yield Formation

XU Ran, MIAO Min-min*, CAO Bei-sheng
（School of Horticulture and Plant Protection, Yangzhou University, Yangzhou225009, Jiangsu, China）

Three cold-tolerant lines（NY-2, JY-2 and Hot-1）and one cold-sensitive cultivar（Jinyan No.4）of cucumber（Cucumis sativus L.）were treated with temperatures of28 ℃/18 ℃（day/night）or28 ℃/12 ℃ with or without pollination. Marketable yield and3 yield components（node number, percentage of nodes with female flowers and fruit setting rate）were recorded. The results show that3 cold-tolerant genotypes rely on different mechanisms to keep relatively higher yield than‘Jinyan No.4’under cold stress. Comparing to‘Jinyan No.4’, JY-2 has more node numbers, NY-2 has more cold-tolerant pollens, and Hot-1 has higher parthenocarpic ability. Cold tolerance of NY-2 pollens is higher than that of‘Jinyan No.4’and JY-2. Under low temperature, JY-2 and Hot-1 plants pollinated with NY-2 pollens can produce higher yields than those pollinated with JY-2 pollens.

Cucumber; Low temperature; Parthenocarpy; Pollination; Yield

S642.2

A

1000-6346（2010）24-0053-04

2010-07-19；接受日期:2010-10-15

国家重点基础研究发展计划（2009CB119000），国家自然科学基金（30871721），江苏省植物功能基因组学重点实验室开放基金（K07005）

徐冉，博士研究生，专业方向:蔬菜栽培生理与生物技术，E-mail:haxuran@yahoo.com.cn

*通讯作者（Corresponding author）:缪旻珉，教授，专业方向:蔬菜栽培生理与生物技术，E-mail:mmmiao@yzu.edu.cn