火龙果液体授粉组合的优化及其效应研究

2016-05-30匡石滋田世尧段冬洋凡超

热带作物学报 2016年1期

关键词：优化

匡石滋　田世尧　段冬洋　凡超

摘要为提高火龙果授粉效果，以白肉火龙果花粉和红皮红肉火龙果花粉为试材，进行了火龙果花粉液组分的优化研究和火龙果液体授粉效应试验。结果表明：火龙果花粉液最优组分为葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸钙80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。使用该花粉液组分，并加入2.5%花粉量进行授粉试验，坐果率和单果重分别比自然授粉处理提高14.4%和36.95%，种子数与1.5%液体授粉处理、人工毛笔点授处理和自然授粉处理相比分别提高39.75%、54.69%和92.01%，且差异均达显著水平；火龙果液体授粉不仅能显著提高火龙果坐果率，而且能促进果实发育，提高单果重和果实品质，是提高火龙果产量和经济效益的一项有效技术措施。

关键词火龍果；花粉液组分；优化；液体授粉效应

中图分类号 S667.9 文献标识码 A

Abstract In order to improve the pollination efficiency，experiments on composition optimization of pollen liquid for H. undatus and the pollination efficiency were conducted by using white type of H. undatus pollen and red type of H. undatus. Results showed that the optimal compositions of pollen liquid were 100 g/L glucose + 70 mg/L boric acid + 80 mg/L calcium nitrate + 0.8 g/L praline. Liquid pollination treatment with this pollen liquid and 2.5% pollen quantity，fruit setting rate and single fruit weight increased 14.4% and 36.95%，respectively，and seed number，1.5% liquid pollination treatment and artificial brush pollination significantly increased 39.75%，54.69% and 92.01%. Liquid pollination not only improves the fruit setting rate of H. undatus，but it also promotes fruit development and increases its single fruit weight and fruit quality. It is an effective technical measure to increase the yield and economic efficiency of H. undatus.

Key words Hylocereus undatus； Pollen liquid composition； Optimization； Liquid pollination

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.01.013

火龙果（Hylocereus undatus）是近年新兴的、广受关注的一种热带亚热带果树[1]。火龙果自然授粉坐果率低、单果重小、商品率低，因此需要进行人工辅助授粉[2]。目前国内外主要采用人工毛笔点授的方法[3]，对提高火龙果的产量和品质有明显的效果[4-5]，在一些小规模种植的火龙果果园应用也非常经济实用，但由于火龙果是晚上开花，花期集中，人工毛笔点授法操作不便，费工费时，且常受天气的制约，在大面积生产中应用有一定的难度[6]，因此，火龙果授粉技术的改进已成为火龙果产业发展迫切需要解决的问题[7]。

液体授粉是一种低成本高效率的人工辅助授粉方法，与人工点授法相比省工省时[8]。生产中常在喷施液中加入蔗糖、硼酸等营养物质，以促进花粉萌发生长[9]，因为花粉萌发对授粉受精起关键作用[10]，而花粉粒的萌发启动与花粉管的伸长生长是一个复杂的生理生化过程[11]，需要有足量且合适的营养组分[12]。火龙果花粉是三细胞型花粉[13]，较难萌发。为提高火龙果花粉离体萌发效果，本研究在预实验中采用不同浓度的葡萄糖、硼酸等组分进行萌发检测，结果表明火龙果花粉很难在上述简单组分的液体中萌发。而为了提高授粉效果，近年来开始研究多因子综合液体授粉技术及省力高效的授粉技术，并在梨[14]、猕猴桃[15]等果树上都有成功的报道。目前，有关火龙果花粉液的配制及火龙果液体授粉的研究还未见报道。由于花粉在液体培养基中萌发率较低[16]，所以在进行液体授粉时要适当增加花粉的用量。本试验对火龙果不同花粉用量的液体授粉方式进行研究，并对液体授粉效应进行了探讨，旨在为人们进行田间花粉的采集和科学合理的使用液体授粉技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

火龙果花粉液组分的优化试验采用白肉火龙果花粉。试验于2014年7～8月在广东省中山市旭景农业科技园的火龙果园内进行，供试材料为3年生红皮红肉火龙果。

1.2 方法

1.2.1 火龙果花粉液组分的优化试验选择不同因子合适的水平，采用L9（34）正交设计，研究液体组分中葡萄糖（A）、硼酸（B）、硝酸钙（C）、脯氨酸（D）4个因素的3个水平对火龙果花粉离体萌发和花粉管生长的影响（表1）。

花粉萌发以花粉管长度超过1/2花粉直径为标准，先在培养皿内垫好湿滤纸，将配好的溶液取1～2滴到有凹槽的玻片上，取刚采下的花粉均匀撒在液体上，把玻片放入培养皿内，加盖，置于室内25 ℃下黑暗培养24 h后，在光学显微镜下检测花粉的萌发情况，并计算出萌发率。每次处理重复3次，每次重复随机观察3个视野，每视野花粉不少于30粒。测定花粉萌发率的同时，选取已萌发的花粉，用测微尺测定花粉管长度，每个视野随机测定5个，统计花粉管长度。

花粉萌发率/%=（萌发花粉数/总花粉数）×100

1.2.2 火龙果液体授粉试验在筛选出最优火龙果花粉液组分的基础上，配制不同花粉量的花粉液，即配即用。随机选取生长正常、长势一致、具有代表性的植株，在晚上23：00时进行授粉。试验设花粉量为1.5%、2.5%液体授粉、毛笔点授和自然授粉（CK）4个处理，每种处理授粉9朵花，3次重复。

液体授粉：采用手持小型喷雾器进行喷雾授粉，于距离柱头5～10 cm的位置，正对柱头点喷2～3下，授粉结束立即套袋。毛笔点授：采集红皮白肉类型的花粉于盘内，用毛笔蘸上授至柱头上，触碰4～5次，授粉结束立即套袋。自然授粉（CK）：不作任何处理。

授粉10 d后去袋，調查坐果率，并于果实采收时，每处理选取成熟度一致的5个果实，称取单果重，计算果实种子数。并用手持测糖仪测定果实的可溶性固形物，用滴定法测定有机酸，用斐林试剂法测定还原糖。

果实种子数测定方法：去掉果皮将果肉放进纱网袋内，于清水中反复揉搓冲洗直至果肉完全洗净，再将种子倒出，去除杂质，迅速晾干种子。计算每个果实的种子总重量和千粒重，推算出种子数。

种子数/粒=1 000×种子总重量/千粒重。

1.3 数据处理

采用Excel对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 火龙果花粉液组分的优化

正交实验结果见表2。由表2可知，在不同组分浓度的花粉液中，火龙果花粉萌发率及花粉管生长长度的变化趋势基本一致，即花粉萌发率高，花粉管生长长度也长；花粉萌发率低，花粉管生长长度也短。在不同组分浓度的花粉液中，以处理4的花粉萌发率最高，达37.15%，花粉管长度最长，达187.57 μm。对试验结果分别使用极差分析法和方差分析法进行分析。极差分析结果（表3）表明，以花粉萌发率为评价指标，由极差大小可以判断，各因素对萌发率的影响次序为A（葡萄糖）>B（硼酸）>D（硝酸钙）>C（脯氨酸），从平均值看，葡萄糖、脯氨酸的第2水平最好，硼酸、硝酸钙的第3水平最好，因此，花粉萌发率最优组合为A2B3C2D3。以花粉管长度为衡量指标，各因素的极差大小顺序为A（葡萄糖）>B（硼酸）>D（硝酸钙）>C（脯氨酸），最优组合为A2B3C2D3。

对正交试验结果进行方差分析，结果（表4）显示，不同水平的葡萄糖、硼酸、硝酸钙、脯氨酸对火龙果花粉的萌发率和花粉管长度影响均显著。综合2种分析方法，得出火龙果花粉液的最优组合为A2B3C2D3。即葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸钙80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。由于正交表（表2）中没有该组合，所以设置一组试验来进一步验证最优组分A2B3C2D3的合理性，得出火龙果花粉的萌发率和花粉管长度分别为39.45%和191.36 μm，即大于正交试验中最优组合A2B1C2D3的实测值，可以认为A2B3C2D3为火龙果花粉液的最优组分。

2.2 液体授粉方式对火龙果坐果率、单果重、种子数和果实品质的影响

试验结果（表5）显示，2种液体授粉处理的坐果率均达到100%，与人工毛笔点授处理的坐果率相同，与自然授粉处理坐果率相比提高14.4%，且差异均达显著水平（p<0.05）。2.5%液体授粉处理的单果重最高，达到234.6 g，比1.5%液体授粉处理的单果重高8.21%，比人工毛笔点授处理的单果重高12.63%，比自然授粉处理的单果重高36.95%，且差异达显著水平（p<0.05），说明液体授粉能有效提高火龙果产量；2种液体授粉处理的种子数和种子千粒重分别为：2.5%液体授粉处理3 892粒、2.398 g，1.5%液体授粉处理2 785粒、1.788 g，说明随着花粉液中花粉量的增加，种子数提高，种子的千粒重也有所增加。方差分析表明，2.5%液体授粉处理的种子数与1.5%液体授粉处理、人工毛笔点授处理和自然授粉处理相比分别提高39.75%、54.69%和92.01%，且差异均达显著水平（p<0.05）；1.5%液体授粉处理的种子数与自然授粉处理的差异达显著水平（p<0.05），而与人工毛笔点授处理的差异不显著（p>0.05）；2种液体授粉处理的种子千粒重与人工毛笔点授处理和自然授粉处理的差异均显著（p<0.05）。果实测定结果表明，液体授粉处理后，果肉中可溶性固形物含量基本相同，处理间无显著差异（p>0.05）；有机酸、还原糖含量，与对照相比均无显著差异（p>0.05）。

3 讨论与结论

糖类物质是花粉粒萌发及花粉管壁合成的主要营养物，葡萄糖是小分子物质，易被花粉吸收[17]。本试验采用葡萄糖做火龙果花粉液的组分，结果表明，适宜浓度的葡萄糖对火龙果花粉的萌发和花粉管生长有促进作用，这与张绍铃等[12]对梨花粉离体萌发的研究结论相一致[12]。另有研究结果表明，在火龙果花粉液的离体培养中，硼元素对花粉的萌发有显著的促进作用，适宜质量浓度为70 mg/L，高于核桃花粉萌发的最适质量浓度10～20 mg/L[18]，低于桃花粉萌发的最适质量浓度100 mg/L[19]。硼对火龙果花粉萌发生长的促进作用，其原因可能是由于硼元素参与花粉果胶物质的合成，有利于花粉管壁的构建；硼能与糖形成糖硼酸复合体，促进了糖的吸收和代谢，增加氧气的含量和吸收，有利于花粉管的生长[20]。

外源钙可促进花粉萌芽和花粉管生长[21]。一般认为，花粉内存在较多的钙离子而缺乏硼素，因此胞外钙离子对花粉萌发率的影响不如硼素的显著，当钙与糖和硼酸共同存在时，钙处于附属地位[12]，本研究结果也证实了这一点。花粉管中存在明显的钙梯度，外源钙浓度通过调控花粉管内的钙动态来影响花粉管的极性生长[21]。硝酸钙质量浓度为80 mg/L时，火龙果花粉萌发率明显升高，且花粉管生长较长较粗。这与尚宏芹[22]研究芍药花粉离体培养最适硝酸钙质量浓度为40 mg/L的报道不一致，可能是植物种类不同，花粉内源钙含量有差别，其原因有待进一步探讨。

游离脯氨酸是花粉中重要的含氮化合物，可被直接用于蛋白质的合成[23]，为花粉萌发生长提供能源、同化力及碳骨架，并对花粉内环境保持充足的自由水起渗透调节作用[24]，还能使离体花粉保持活力，渡过逆境的胁迫[25]。本试验研究表明，在液体中加入0.8 g/L脯氨酸有利于火龙果花粉的萌发和花粉管的生长。目前有关脯氨酸对离体花粉培养的研究少有报导，其对火龙果花粉的作用机理也有待进一步探讨。本试验仅对火龙果花粉液组分进行了研究，有关花粉液的pH值、培养温度、培养时间等对火龙果花粉离体萌发的影响有待以后试验研究。

胡子有等[26]的研究表明，火龙果种子数与授到柱头上的花粉量有关，而种子数与单果重呈线性正相关。本研究得出了相同的结论，采用液体授粉时，添加的花粉量越多，火龙果的种子数也多，种子千粒重增加，产量提高。火龙果花大粉多，且较易采集，建议在生产中采用花粉量2.5%以上的花粉液进行授粉，以提高授粉效果。

综上所述，本试验首次详细研究了不同液体组分对火龙果花粉萌发和花粉管生长的影响，发现葡萄糖对花粉萌发和花粉管生长影响最大，硼酸、硝酸钙次之，而脯氨酸影响最小；筛选出火龙果花粉液最优组分为葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸钙80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。使用该花粉液组分，并加入2.5%花粉量进行液体授粉，不仅能显著提高火龙果坐果率，而且能促进果实发育，提高单果重和果实品质，是提高火龙果产量和经济效益的一项有效技术措施。

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