不同授粉时期对花魔芋杂交结实率的影响

孙道旺，赵 琴，杨 奕，尹桂芳，马继琼，潘开华，吴 康，徐道楠，王 玲*

(1.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室，云南 昆明 650223； 2.云南省农业科学院富源魔芋研究所，云南 富源 655500；3.永善县魔芋开发研究所，云南 永善 675300)

不同授粉时期对花魔芋杂交结实率的影响

孙道旺1，赵 琴2，杨 奕1，尹桂芳1，马继琼1，潘开华2，吴 康2，徐道楠3，王 玲1*

(1.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所/云南省农业生物技术重点实验室/农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室，云南 昆明 650223； 2.云南省农业科学院富源魔芋研究所，云南 富源 655500；3.永善县魔芋开发研究所，云南 永善 675300)

魔芋在产业发展中，长期无性繁殖导致种性退化和品质下降。利用魔芋杂交有性繁殖，是保持种性、品种定向培育和丰富遗传资源的有效途径。魔芋有性繁殖周期为4～5年，为提高杂交结实率，获得需要的杂交种子量，研究杂交种子繁育技术尤其必要。文章通过人工授粉试验，初步研究了不同授粉时期对花魔芋杂交结实率的影响。试验结果表明，魔芋开花第2天和上午9:00-10:00时是人工杂交授粉的最佳时期，有明显的杂交结实效果。

花魔芋；杂交；人工授粉；结实率

魔芋是天南星科(Araceae)魔芋属(AmorphophallusBlume)多年生草本植物，是目前自然界富含葡甘聚糖的一类重要经济作物。魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)是一种优异的膳食纤维，它具有胶凝性、粘结性、成膜性、可溶性、增稠性和保水性等特点，被广泛应用于食品、化学、医药、农业环保等多个领域[1-2]。随着KGM用途不断扩大和用量的不断增加，魔芋种植也随之受到人们的高度重视，相关研究工作也越来越深入，魔芋产业逐渐成为中国西南山区半山区农民脱贫致富的重要产业之一。

魔芋在零星自然生长状态下，繁殖方式为块茎无性繁殖和杂交有性繁殖，长期以自然变异和杂交优势得以进化和繁衍后代。自魔芋被作为农业产业发展以来，由于块茎繁殖留种既经济又便捷，芋农使用无性繁殖种芋种植已成为习惯。但长期使用块茎种芋、过量施用化学肥料、病害发生严重、连作现象突出等问题，导致魔芋种性退化严重，抗逆性下降[3]，给魔芋产业健康发展造成严重影响。魔芋经过4～5年生长，才能完成一个有性繁殖周期[4]，此时正好生长成为商品芋，被出售或加工，人为切断了魔芋的有性繁殖及杂交进化过程。充分利用杂交种子优势，研究和完善魔芋有性繁殖技术，掌握魔芋人工授粉的最佳时期，提高杂交结实率，对有效开展人工杂交种子繁育和杂交新品种选育和稳步推进魔芋产业持续健康发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验魔芋 收集于云南省富源县栽培的具花芽分化的健康花魔芋(A.konjac)球茎，将1～2个魔芋球茎种植于花盆内，每试验每处理种植魔芋4株。

1.1.2 试验花粉 将魔芋成熟花粉收集于带盖的培养皿中，置于4 ℃的冰箱中黑暗保存[5]，保存时间不超过9 h，当天收集花粉当天使用。

1.2 试验方法

1.2.1 开花的界定 佛焰苞张开2/3、附属器还未释放气味为开花；雄蕊花粉成熟、完成释放花粉后为开花结束。

1.2.2 试验处理及记录 试验包括不同开花天数授粉对魔芋杂交结实率的影响(试验1)和不同时段授粉对魔芋杂交结实率的影响(试验2)2个试验，“试验1”的处理为魔芋不同的开花天数，开花第1天记为Ⅰ，开花第2天记为Ⅱ，开花第3天记为Ⅲ，开花第4天记为Ⅳ，以此类推，授粉时间为早上9:00-10:00时；“试验2”的处理为9:00-10:00时、13:00-14:00时、15:00-16:00时3个授粉时段。试验分别在昆明温室中和富源露天条件下进行。

1.2.3 授粉子房及结实计数 授粉1～2周后，统计授粉子房数。种子成熟后，统计结实数。

1.2.4 试验期间温、湿度记录 试验授粉期内，用温、湿度自记仪(HJX-WS210)记录每天1:00时、3:00时、6:00时、9:00时、12:00时、15:00时、18:00时、21:00时魔芋生长环境的温、湿度，计算试验授粉期内日平均温、湿度。

1.3 数据分析方法

数据采用Microsoft Office Excel 2003软件进行处理，多重比较采用DPS数据处理软件Duncan新复极差法比较，小写字母表示5 %显著水平，大写字母表示1 %显著水平。

2 结果与分析

2.1 不同开花天数授粉对魔芋杂交结实率的影响

2.1.1 昆明试验 昆明试验在温室中进行，授粉试验期间，日平均温为25.7 ℃，日平均湿度为27.2 %，在这样温湿条件下，花魔芋开花天数只有3 d。开花第1天授粉即可结实，结实率为72.7 %(表1)，表明魔芋佛焰苞张开时，魔芋雌蕊已经成熟，此时即可进行人工授粉。魔芋开花第2天时，附属器释放出浓烈的臭气，目的在于吸引昆虫前来授粉，表明此时雌蕊完全发育成熟，是最佳授粉期。试验结果表明，魔芋开花第2天人工授粉，可得到较好的授粉效果，结实率为77.0 %。魔芋开花第3天时，已有部分魔芋雄蕊开始释放花粉，此时人工授粉，只有部分雌蕊结实，结实率为48.6 %。3 d结实率经多重比较，在5 %水平上有显著差异，在1 %水平上无显著差异。

表1 不同开花天数授粉魔芋结实率(2014年昆明)

表2 不同开花天数授粉魔芋结实率(2013年富源)

2.1.2 富源试验 富源试验在露天条件下进行，授粉试验期间，日平均温为17.6 ℃，日平均湿度为60.8 %，在温度偏低条件下，魔芋开花天数比昆明多2 d左右，可达5 d，其结实率分别为90.7 %、93.3 %、92.0 %、69.8 %和71.4 %，试验结果进一步表明，花魔芋在佛焰苞张开到雄蕊花粉未释放期间，对雌蕊授粉均可结实，但越往后结实率逐渐降低，雄蕊花粉释放后授粉便不能结实。富源试验最佳的人工授粉时期也表现为开花第2天，结实率达93.3 %。5 d结实率经多重比较，前3 d在5 %和1 %水平上有显著差异，后2 d在5 %水平上有显著差异，在1 %水平上仍然无显著差异(表2)。

2.2 不同时段授粉对魔芋杂交结实率的影响

2.2.1 昆明试验 在昆明温室条件下， 9:00-10:00时、13:00-14:00时和15:00-16:00时3个时段授粉，魔芋结实率分别为77.0 %、70.9 %和74.9 %，授粉效果最好为9:00-10:00时段。试验结果经多重比较，在5 %和1 %水平上差异不显著(表3)。

2.2.2 富源试验 在富源露天条件下， 9:00-10:00时、13:00-14:00时和15:00-16:00时3个时段授粉，花魔芋结实率分别为93.3.0 %、60.5 %和56.0 %，授粉效果最好仍为9:00-10:00时段，结实率高达93.3 %，其效果与另外2个时段相比，在5 %平上有显著差异，但在1 %水平上差异不显著(表4)。

3 讨 论

魔芋具有特殊的花序结构，肉穗花序的下部为雌花序，中间为雄花序，最上部为附属器，为雌蕊先熟型雌雄同株花序[6]，一般情况雌蕊比雄蕊先熟1～2 d，形成自花不育，需经异花授粉才能杂交结实。另外，不同种魔芋之间每年开花时期相差1～4个月不等[7]，形成种间花期不遇。魔芋这种同株及种间花期不遇的自然属性特点和4～5年较长的有性繁殖周期，给开展魔芋人工杂交种子繁育和种内种间杂交育种带来诸多困难，成为进行魔芋杂交技术研究必先解决的问题。在解决有性繁殖周期问题方面，早在1988年孙远明等[8]试验报道了外源赤霉素(GA3)处理花魔芋块茎，诱导成花率极高，达到100 %，但属于雄性不育，试验对诱导的雌蕊是否可育，没有得到可靠的结论。10年后，张盛林等[9]用GA3处理营养生长期花魔芋和白魔芋球茎，结果表明，GA3诱导的花魔芋和白魔芋雄蕊败育，但花魔芋雌蕊可育，而白魔芋雌蕊不育。在2007-2010年期间，李勇军等[10]2龄花魔芋和白魔芋球茎，通过联苯胺—过氧化氢法测定柱头可授性、花粉离体萌发试验和田间试验，表明诱导的花序雌、雄蕊都可育，但育性随GA3处理浓度升高而降低。吴诗斌等[11]用GA3处理2年生珠芽黄魔芋球茎，也成功得到了种子。以上研究报道表明，通过不断的摸索和试验，利用GA3处理营养生长期魔芋，可以得到魔芋杂交种子，从而缩短魔芋有性繁殖周期，有效推进魔芋杂交品种的选育进程。

表3 不同时段授粉魔芋结实率(2014年昆明)

在解决魔芋种间花期不遇问题方面，1997-1998年，张玉进等[12]研究了魔芋花粉低温和超低温保存技术，利用干燥法和玻璃化法，魔芋花粉能够在4 ℃下保存1个月和在负20 ℃下保存6个月。10年后，2008-2009年，李勇军等[4]进一步研究了魔芋花粉的保存方法，结果表明，魔芋花粉保存效果主要影响因素是花粉含水量和花粉保存环境温度，如果对魔芋花粉真空干燥3 h后保存于负20 ℃保条件下，魔芋花粉可保存360 d，保存的花粉授粉结实率可达到23.63 %。为方便快速了解保存花粉的活力和贮藏方法是否有效，李勇军等[13]比较了魔芋花粉生活力检测方法，TTC 染色法适用于魔芋花粉活力的快速检测，而无机酸法适于魔芋花粉活力的准确测定。

表4 不同时段授粉魔芋结实率(2013年富源)

中国魔芋栽培已有2000 多年的历史，目前关于魔芋的研究多集中在KGM开发利用、魔芋种质资源多样性分析、魔芋新品种系统选育、魔芋丰产栽培技术等[14-15]，在魔芋有性种子繁殖及杂交新品种选育的研究较少，这方面还存在许多需要研究的技术问题。文章初步通过不同开花天数和每天不同时段授粉对魔芋杂交结实率的影响试验，明确了魔芋开花第2天和上午9:00-10:00时是人工杂交授粉的最佳时期，结果对提高魔芋杂交结实率具有一定的指导作用。在试验中观察到，魔芋开花到雄蕊花粉未释放期间，对雌蕊授粉均可结实，结果与刘克颐等[16]的研究结果基本一致。魔芋授粉期间的温度和湿度对魔芋结实率也有明显的影响，牟方贵等[17]研究表明，魔芋结实株花粉成熟后连续5 d的平均温度和湿度分别为24 ℃和64 %。文章在昆明和富源的试验结果显示，授粉时期，昆明试验温室的平均温湿度分别为25.7 ℃和27.2 %，湿度偏低，富源的平均温湿度分别为17.6 ℃和60.8 %，温度不够，导致2地的试验结果存在一定差异。温湿度对魔芋花期及结实率的互作关系，有待于进一步的深入研究。

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[3]杨 英，何 峰，金文闻，等.魔芋种植业发展存在的问题与对策[J]. 湖北农业科学，2008，47(9)：1095-1098．

[4]刘佩瑛．魔芋学[M]．北京:中国农业出版社， 2003．

[5]李勇军，王 玲，马继琼，等.魔芋花粉的保存研究[J]. 西南农业学报，2010，23(4)：1202-1205．

[6]王 玲，肖植文．魔芋良种繁育及栽培技术[M]．昆明：云南科技出版社，2009．

[7]孙道旺，马继琼，尹桂芳，等.云南魔芋资源种间杂交育种初步研究[J]. 西南农业学报，2013，26(5)：1992-1995．

[8]孙远明，张兴国，张盛林，等.赤霉素对魔芋成花和育性的研究[J]. 西南农业大学学报，1988，10(3)：341-344．

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[12]张玉进，张兴国，刘佩瑛．魔芋花粉的低温和超低温保存[J]．园艺学报，2000，27(2)：139-140．

[13]李勇军，尹桂芳，马继琼，等.魔芋花粉生活力检测方法的比较研究[J]．西南农业学报，2012，25(5)：1790-1794．

[14]杨 奕，孙道旺，马继琼，等.我国魔芋属种质资源研究进展[J]．西南农业学报，2014，27(增刊)：139-143．

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[17]牟方贵, 滕建勋, 陈永波，等.温度湿度及种球茎大小对花魔芋有性繁殖的影响[J]．中国农学通报，2007，23(2)：331-335．

(责任编辑 王家银)

Effects of Different Pollination Period on Hybridization Percentage of Seed-setting ofAmorphophalluskonjac

SUN Dao-wang1，ZHAO Qin2，YANG Yi1，YIN Gui-fang1， MA Ji-qiong1，PAN Kai-hua2， WU Kang2， XU Dao-nan3，WANG Ling1*

(1.Biotechnology and Germplasm Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences / Yunnan Provincial Key Lab of Agricultural Biotechnology / Key Lab of Southwestern Crop Gene Resources and Germplasm Innovation, Ministry of Agriculture, Yunnan Kunming 650023, China；2.Fuyuan Institute of Konjac, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Fuyuan 655500,China；3.Yongshan Development Institute of Konjac, Yunnan Yongshan 675300,China)

In industrial development, the seeds ofAmorphophallus.konjacwere reproduced with long-term asexual, therefore theA.konjacquality degenerate and decline. The use ofA.konjachybrid sexual reproduction was the effective way to maintain species, varieties of directional cultivation and rich genetic resources. The cycle ofA.konjacsexual reproduction was 4-5 years. In order to improve the hybrid seed production and acquire the hybrid seeds, the hybrid seeds breeding technology was particularly necessary. Based on the artificial pollination experiments, the effects of different pollination period on hybridization Percentage of seed-setting ofA.konjacwas preliminary studied. The results showed that the best period of artificial hybridization pollination was the next day of blossom and from 9:00 to 10:00 on morning .TheA.konjachybrid seed setting rate could be obviously improved.

Amorphophalluskonjac；Hybridization；Artificial pollination；Percentage of seed-setting

1001-4829(2016)10-2436-08

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.034

2014-11-24

云南省科技厅重点新产品开发计划(2011BB008)；云南省农业科学院项目(2014CZZY001)

孙道旺(1971-)，男，云南宣威人，副研究员，主要从事魔芋品种选育及栽培技术研究，E-mail:dwsun03@sina.com，*为通讯作者，E-mail:wangling-66@163.com。

S513

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