极晚熟杏品种‘冬杏’杂交亲和性研究

2014-01-22赵世荣安晓芹刘曼曼王玉蓉

经济林研究 2014年2期

赵世荣，廖康，安晓芹，孙琪，刘娟，刘曼曼，王玉蓉

(新疆农业大学特色果树研究中心，新疆乌鲁木齐 830052)

‘冬杏’又名坎及玉吕克，是原产于新疆阿克苏的实生变异杏品种，属于中亚细亚生态群[1]，在4月初始花，10月初果实开始陆续成熟，果实发育期为180～195d，为新疆杏的极晚熟特异种质资源。实际生产中由于杏成熟期过于集中，存在市场供应期及工厂加工期短的压力。亟待开展不同成熟期杏品种的选育工作。Kostina[2]发现，中亚品种和欧洲品种杂交，其后代成熟期有趋中变异趋势，Hough[3]发现杏的成熟期属母本多基因控制的数量性状遗传，‘冬杏’的极晚熟特性可用于开展晚熟品种选育工作，从而解决生产中不同成熟期杏品种的合理配置问题。开展杂交选育工作父、母本亲和是前提条件，刘立强、安晓芹等[4-6]研究表明，‘轮台白杏’在与不同品种的正、反交试验中，‘冬杏’×‘轮台白杏’杂交组合坐果率仅为4％，表现为杂交不亲和，新疆杏品种间的杂交坐果率在9％～60％之间，因此有必要扩大范围开展杂交亲和性品种筛选工作，目前杂交亲和性鉴定的方法主要有田间授粉实验、花柱离体培养以及花粉原位萌发与花粉管生长荧光观察法。郑洲、冯建荣[7-8]等的研究结果显示，杂交亲和的组合在授粉12h后花粉均已萌发，72h花粉管到达花柱3/4处，并在授粉后96h进入子房。而杂交(自交)不亲和的组合，在72h花粉管到达花柱3/4处后末端膨大，停止生长。根据花粉管最后在花柱中的位置，可以初步确定果梅[9]、梨[10-11]、榛属[12]等的亲和性。经过连续2年的观察，‘冬杏’的自交坐果率较低，生产中需配置授粉树。本研究以‘冬杏’为母本，分别与15个性状良好的不同成熟期的新疆杏品种进行杂交，通过各品种的花粉量、花粉活力以及杂交组合的花粉管生长状况、坐果率来判定杂交亲和性，为选育杏的晚熟品种奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2012～2013年在新疆轮台县国家果树资源圃进行。共选取了16个品种，所选各品种的树龄为25 a，树势中庸，栽培管理水平一致。各品种如表1所示：

1.2 方法

1.2.1 花粉采集及自花、异花授粉

花粉采集：于小蕾期剪取各品种发育充实的花枝，在室温25℃下水培。至大蕾期采集各品种饱满的花蕾，分离出花药，自然散粉后收集于1.5mL离心管中贮存于-20℃冰箱内，用于授粉试验及花粉活力测定。

表1 杂交所选16个不同成熟期的杏品种Table 1 16 apricot cultivars with different maturation periods in the pollination experiment

花粉量测定：从各品种采集10朵饱满的气球期花蕾，分离出单花花药，每花蕾各取完整的10枚花药置于1.5mL离心管中自然散粉。用悬浮离心法测定其花药的花粉含量[5]。

花粉活力测定：配制0.01％硼酸＋10％蔗糖＋1％琼脂的培养基，将采集的花粉均匀弹布在倒有培养基的载玻片上，25℃恒温培养4h，用显微镜(Motic BA400 TYPE 102M型)镜检，统计视野中的花粉总数和萌发花粉数，重复5个视野。

花粉萌发率/％＝(视野中已萌发花粉数÷视野中总花粉数)×100。

自花授粉：待‘冬杏’花蕾至大蕾期时，去雄授自花花粉，套袋，第一次生理落果结束后统计坐果率。

异花授粉：待‘冬杏’花蕾至大蕾期时，去雄后分别授以15个不同成熟期品种的花粉，套袋，第一次生理落果结束后统计坐果率。

1.2.2 花粉原位萌发及花粉管伸长的荧光显微观察

剪取发育充实且粗细、长短一致的小蕾期‘冬杏’花枝置于室内水培，室温25℃左右，大蕾期去雄，授以自花花粉。剪取‘冬杏’发育充实、粗细和长短相似的大蕾期花枝数枝，室内25℃水培。去雄后分别授以所选15个不同成熟期品种的花粉。各授粉处理后的水培花枝分别于授粉后0.5、1、2、4、6、8、12、24、48、72h和96h时取样，每处理10枚花柱重复3次。样品用FAA固定液(甲醛∶冰醋酸∶70％酒精＝5∶5∶90)固定后，带回实验室。

花柱观察前处理参考Kho、杨志、杜纪红等[13-15]的方法，将固定材料经浓度分别为70％、50％、30％的酒精清洗，过渡到蒸馏水中，然后用8mol/L NaOH溶液软化处理，再用0.1％的苯胺蓝染色液染色。经染色处理后的花柱做成压片，在荧光显微镜(Nikon ECLIPSE 80i)下观察(荧光激发采用EX 380～420nm，DM 430nm，BA 450nm)，分别观察柱头上花粉的萌发及花柱内花粉管生长状况，并进行显微拍照。统计每一时段有花粉萌发的花柱比率、花粉管到达花柱1/3、1/2与花柱基部的花柱比率。

1.3 数据统计及分析

统计各品种的花粉量、花粉活力、坐果率和每一时段有花粉萌发的花柱比率、花粉管到达花柱1/3、1/2与花柱基部的花柱比率。数据采用Excel和SPSS 19.0进行数据统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同授粉品种单花药花粉量和花粉活力比较

2.1.1 花粉量比较

测定不同品种的花粉量并进行方差分析，结果如表2所示。16个杏品种的花粉量差异达极显著水平。花粉平均含量为1 413.24粒，有7个品种高于平均值，多数品种在1 000～2 500粒之间。其中以‘特尔湾玉吕克’最高，为2 508.8粒/花药。‘轮台白杏’最低，为405.1粒/花药。

2.1.2 花粉活力比较

测定不同品种的花粉活力并进行了方差分析，结果如表2所示。16个品种花粉活力差异极显著，平均值为51.0％。以‘贾格达玛依桑’最高，达79.8％；‘库车托永’最低，仅为20.1％，多数品种的花粉活力在40％～80％之间，其中有8个品种的花粉活力高于平均值。

2.2 不同父本田间授粉坐果率比较

以‘冬杏’为母本，授以其它所选品种花粉后统计其坐果率，结果如表3所示。不同父本授粉后坐果率差异较大，平均坐果率为22.5％，以‘贾格达玛依桑’为最高，达36.6％，‘旦杏’最低，仅为16.4％。所有杂交组合的坐果率均显著高于自然坐果率(10.7％)。‘冬杏’自交的坐果率最低，仅为1.5％。

表2 不同杏品种单花花粉量及花粉活力†Table 2 Pollen amount and viability of different apricot cultivars

表3 不同父本授粉的坐果率比较Table 3 Comparison of fruit-setting rates after pollinated by different male parents

2.3 花粉原位萌发和花粉管伸长

对各父本花粉在‘冬杏’柱头上不同生长时间花粉管的伸长进程进行观察，统计结果如表4所示，图1显示了不同父本花粉在‘冬杏’柱头上的萌发和花粉管的伸长状况。其中有9个品种花粉授在‘冬杏’柱头上2h后，花粉开始萌发(图1 A)。以‘索格佳娜丽’、‘晚熟胡安娜’花粉在‘冬杏’柱头萌发的花柱最多，达到50％；‘卡拉玉吕克’花粉在授粉后6h才开始萌发，花粉在‘冬杏’柱头萌发的花柱为20％。

表4 不同父本花粉在‘冬杏’柱头上原位萌发与花粉管伸长进程Table 4 Processes of pollen germination and pollen tube growth of different male parents in ‘Dongxing’ styles

‘库曼提’、‘轮台白杏’和‘赛买提’花粉在授粉6h后，花粉管最先到达‘冬杏’花柱的1/3处(图1 B)。以‘库曼提’花粉管到达花柱1/3处的花柱最多(30％)。授粉8h大多数花粉的花粉管都到达花柱1/3处，‘索格佳娜丽’‘卡拉玉吕克’在授粉12h后才到达花柱1/3处。

‘木孜佳娜丽’、‘赛买提’、‘贾格达玛依桑’、‘毛拉肖’4个品种花粉管在授粉后12h到达‘冬杏’花柱1/2处(图1 C)，花粉管到达花柱1/2处的花柱为10％。‘阿克玉吕克’在授粉后72h后花粉管才延伸至‘冬杏’花柱的1/2处，但到达的花柱较多(70％)。其余品种均在授粉后24～48h才到达。

在授粉24h后‘赛买提’花粉管最先到达‘冬杏’花柱基部(图1 D)，并在48h有10％花柱中花粉管到达胚珠(图1 E)。‘阿克玉吕克’花粉管在授粉96h后最迟到达花柱基部，有花粉管到达基部的花柱为20％。其它的在48～72h到达基部。授粉96h后各品种花粉管到达花柱基部的平均比率为70％，其中以‘库曼提’、‘贾格达玛依桑’、‘卡拉玉吕克’、‘卡尔胡安娜’4个品种花粉管到达比率最高(90％)，‘阿克玉吕克’最低(20％)。

‘冬杏’花粉在授粉2h后开始萌发，在授粉12h后才到达花柱1/3处，48h后到达花柱的1/2处。花粉管在授粉96h后才到达花柱基部，到达花柱比率为40％(图1 F)。

图1 花粉在‘冬杏’柱头上萌发及花粉管伸长进程Fig.1 Processes of pollen germination and pollen tube growth in ‘Dongxing’ styles

3 讨论

不同成熟期杏品种的花粉量和花粉活力均存在较大的差异。经分析可知，二者之间并不存在明显的相关性。品种间花粉量的差异主要与其自身的遗传特性有关，其次还与树体的营养状况和花芽分化和发育状况有关[16]。在供试的16个杏品种中，除‘库车托永’外，其它品种的花粉活力均在40％以上，均适宜作为授粉品种。实验测得的各品种的花粉活力与安晓芹等[5]的测定结果相近，但‘轮台白杏’、‘克孜朗’等品种的花粉活力均高于刘立强[4]2004年在同一实验地的所测值，且与野生杏相比多数品种的花粉活力较低[6]，这可能是栽培型和野生型在遗传特性、所处环境、活力测定培养基等[17-19]方面的因素不同所致。

在相似生境下，以‘冬杏’为母本的不同父本授粉后坐果率存在一定差异。分析得知，父本花粉量与坐果率之间无明显的相关性，主要是受到父本的花粉活力、花粉与柱头的亲和性等因素的影响。

不同父本花粉在母本‘冬杏’柱头上的萌发与花粉管的伸长速度和所占花柱比率，从一定程度上反映了它们之间的亲和性。从花粉管伸长的荧光显微观察结果可以看出，花粉活力较高的品种在‘冬杏’柱头原位萌发率和花粉管到达花柱基部的比率均较高。个别品种的坐果率高低与柱头荧光观察结果并不完全一致，这可能是花粉管在伸长过程和进入子房后，受到了其它因素的干扰，有待于进一步研究。‘贾格达玛依桑’、‘木孜佳娜丽’、‘赛买提’、‘克孜朗’等坐果率较高的授粉品种，其花粉活力、花粉萌发速度和萌发量、花粉管到达花柱基部的速度和比率均处于中上水平。所以花粉活力及亲和性可作为筛选坐果率较高品种的主要参考因素。

16个杏品种的花粉多数在授粉2h后开始萌发，并于授粉后96h均到达了花柱基部，这与郑洲[7]在红丰、新世纪等华北生态群杏品种上的研究结果一致。‘冬杏’自交坐果率小于6％，表现为自交不亲和[11,20-22]，此结果与安晓芹等[5]的研究结果一致。冯建荣、郑洲等[7-8]试验结果显示‘凯特杏’、‘红丰’、‘新世纪’等华北生态群的自交不亲和品种花粉管不能或极少到达花柱基部，但‘冬杏’在授粉96h后仍有40％的花粉管能到达子房基部，这可能是由于实验品种的遗传特性和生境不同所致，有待于进一步开展研究。

4 结论

16个不同成熟期杏品种的平均花粉含量为1 413.24粒/花药，平均花粉活力为51.0％，平均坐果率为22.5％。‘贾格达玛依桑’、‘木孜佳娜丽’、‘赛买提’、‘克孜朗’等品种与‘冬杏’的杂交坐果率较高，‘毛拉肖’、‘索格佳娜丽’、‘旦杏’等品种与‘冬杏’杂交坐果率相对较低。‘冬杏’自交坐果率小于6％，为自交不亲和类型。花粉多在授粉后2h后开始萌发，授粉96h后到达花柱基部，但是各品种间的差异性较大。花粉活力与花粉萌发和花粉管伸长存在一定的相关。通过坐果率、花粉原位萌发生长结果来看，‘贾格达玛依桑’、‘木孜佳娜丽’、‘赛买提’、‘克孜朗’等品种与‘冬杏’杂交亲和性较高。‘毛拉肖’、‘索格佳娜丽’、‘旦杏’等品种与‘冬杏’杂交亲和性相对较差。

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