53个芒果品种系花粉量的差异与聚类分析

许文天 武红霞 李丽 梁清志 罗纯 姚全胜 王松标

摘 要 在离体条件下，以53份芒果品种（系）的花粉量为试材，探讨其花粉量的差异及遗传多样性，旨在为生产上接穗品种选择、杂交育种及资源评价等提供依据。结果表明：（1）供试品种（系）单粒花药花粉量差异明显，变化范围为76～1 120粒，平均花粉量为495粒，符合正态分布；（2）应用系统聚类分析对供试品种的花粉量进行评价，将花粉量聚类为少、中等、较多和多4类，其中少的品种占13.2%，中等品种占67.9%，较多的品种占17.0%，多的品种占1.9%；（3）供试品种资源花粉量的平均多样性指数为1.94，平均变异系数为0.37，其中引进品种变异系数较高。

关键词 芒果 ；花粉量 ；聚类分析 ；遗传多样性

中图分类号 S667.7 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.10.007

Abstract Pollen grains of 53 mango cultivars were collected and their quantity and genetic diversity in vitro were analyzed in order to provide evidence for scion selection， cross breeding and germplasm resources evaluation. The results showed that these mango cultivars were obviously different in number of pollen grains per anther， with a range of 76 - 1120 grains/anther or an average of 495 grains/anther， which agreed with the Gaussian distribution. The pollen quantity per anther of all the cultivars was analyzed by using cluster analysis. The mango cultivars were clustered into 4 groups with few， medium， more or numerous pollen grains per anther based on the pollen quantity per anther， and the 4 groups accounted for 13.2%， 67.9%， 17.0%， 1.9% of the total mango cultivars， respectively. The average diversity index of the pollen quantity of the tested mango cultivars was 1.94， and the variation coefficient was 0.37， of which the variation coefficient of the introduced cultivars was high.

Keywords mango ； pollen quantity ； cluster analysis ； genetic diversity

芒果屬漆树科（Anacardiaceae）芒果属，约有69个种。生产上的栽培品种Mangifera indica L.起源于印度次大陆。在我国海南、广西、云南、四川等热区广泛栽培[1-2]。芒果多为异花授粉果树，少数品种亦能自花结实[3]，其花粉的数量是影响座果率和产量的因素之一[4]，同时也是杂交育种中亲本选配的重要依据。在生产中，芒果花期因常常遭遇低温阴雨天气，花粉母细胞减数分裂异常等影响授粉受精而导致落果[5]，加之部分品种具有花药退化或者无花粉等雄性不育特性[4]，也会导致座果率降低。因此，生产上常需要选择花粉量多的品种或者花期人工辅助授粉以保证产量。在杂交育种中，花粉是开展芒果种质创新的重要材料，对花粉量的测定也是必不可少的基础性工作。此外，在种质资源鉴定评价中，花粉量等数量性状亦可作为种质资源性状调查时的分类指标[6]。因此，基于生产及育种等相关领域工作的需要，系统研究芒果不同品种花粉量成为了人们亟待解决的问题。关于芒果花粉量的研究，国外已有少量报道[7]，但不同芒果品种花粉量的系统分类研究尚少。

本试验以中国热带农业科学院南亚热带作物研究所芒果种质资源圃中保存的53个芒果品种（或品系）为材料，通过其花粉量的测定，初步探讨不同品种花粉量的差异和不同来源种质花粉数量性状多样性分布特点，以期为生产上种植品种选择、杂交育种及资源评价等相关领域提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

53份芒果品种（系）的花粉于2017年取自中国热带农业科学院南亚热带作物研究所芒果种植资源圃（表1）。于盛花期（总花量的15%～75%开放）随机取即将开放的花蕾约150朵，花蕾采集后放入硫酸纸袋，带回实验室用于室内测定及分析研究。

1.2 方法

1.2.1 花粉量的测定

在参照叶正文等[8]的方法基础上，稍作改动。随机取饱满、未开裂的花药50枚，放入2 mL的离心管中，重复3次。在玻璃干燥器中干燥散粉，待花粉完全散出后，加入2 mL 20%的偏磷酸钠溶液，在涡漩振荡器上震荡摇匀成悬浮液，然后再取500 μL悬浮液稀释至2 mL，摇匀后用微量进样器吸取5 μL悬浮液滴在载玻片上，在倒置生物显微镜下数出视野中的花粉粒数。按下列公式计算，每枚花药的花粉量（花粉粒/花药）=（每个载玻片上总花粉粒数×2×2）/（0.5×0.005×50）。

1.2.2 数据分析

试验所得数据采用Excel分析统计，计算花粉量及其变异系数，利用SPSS 18.0 统计软件进行聚类和方差等分析。遗传多样性评价分析采用 Shannon-Weinner多样性指数（H′）表示，根据花粉量平均值（M）和标准差（s）分为10级，1级

2 结果与分析

2.1 不同芒果品种（系）花粉量差异比较

从表2可以看出，不同芒果品种（系）花粉量差异明显，单个花药花粉量变幅为76～1 120粒，平均单个花药花粉量为495粒。大多数品种（系）花粉量分布在每个花药300～600粒，占总品种数的67.9%。经Kolmogorov-Smirnov正态分布测试表明，这53个芒果品种（系）花粉量的分布符合正态分布规律。

2.2 不同芒果品种（系）花粉量聚类分析

以花粉量为变量对芒果品种（系）进行聚类分析，采用组间联接法进行系统聚类（表3），53个芒果品种（系）可以明显的分为4个类群：Ⅰ类群包括7个品种，占品种总数的13.2%，其单花药花粉量的变幅为75～235粒，为花粉量少的品种，分别是‘齐内亚2号、‘红芒8号、‘Ono、‘四季芒、‘矮芒、‘Ruby、‘古巴3号；Ⅱ类群包括36个品种，占品种总数的67.9%，花粉量的变幅为309～597粒，为花粉量中等的品种；Ⅲ类群包括9个品种，占品种总数的17.0%，花粉量的变幅为651～853粒，为花粉量较多的品种；Ⅳ类群包括 1个品种，占品种总数的1.9%，其单花药花粉量的测定值为1 120粒，为花粉量多的品种。

2.3 不同芒果种质类型花粉量遗传多样性分析

将53份芒果种质资源按不同种质类型分为两类，即自选或地方品种、引进品种，并对其花粉量进行多样性分析。结果（表4）表明，自选或地方品种的多样性指数为1.98，略高于国外引进品种，而其变异系数低于引进品种。

3 讨论

花粉量在授粉受精乃至结实中具有重要的作用[11-13]。对于果树来说，无论是异花授粉还是自花授粉，系统开展花粉量的研究對于引种栽培、杂交育种等工作都具有重要的意义[14-16]。果树花药内花粉量的多少主要取决于品种自身遗传特性，其次与当年气候条件、栽培管理水平、树体营养及花芽发育状况相关[17-19]。

果树在长期演变和进化过程中，品种间亲缘关系十分复杂，花粉数量存在明显差异[20-21]。本研究中芒果平均单个花药花粉量为495粒，单个花药花粉量因品种（系）不同而差异较大，‘Haden的花粉量最多，为1 120，而‘古巴3号的最少，仅为75。与其它温带果树如梨[22]、桃[9]花粉量相比，作为热带、亚热带果树芒果花粉量要低很多。

为了给生产中选择接穗品种或杂交选育品种提供授粉相关资料，以花粉量为变量，对53个供试品种（系）进行系统聚类分析。结果表明：花粉量少、中等、较多和多的类群中品种数分别为7、36、9和1个。生产中进行高接换冠或种植时，尽可能选择选择花粉量较多的类群品种；若种植花粉量少的类群品种，可适当选配花粉量多的类群作为授粉树，保证花期内授粉数量。在开展杂交或实生选育工作中，尽量选择花粉量较多或多的品种作为材料，以保证杂交座果率或结实率。而在实际中，花粉量多的类群品种‘Haden也常常作为选育种亲本，如目前我国生产中广泛推广种植品种‘台农1号等，以及引进品种‘Valencia Pride、‘Glenn等，多为‘Haden的杂交或实生后代选育所得。此外，芒果花期持续低温阴雨影响花粉的正常发育（如花粉母细胞减数分裂异常），进而影响授粉受精和果实的形成，因而对花粉量的研究有利于为选择花粉量大的品种提供依据。

为了解不同来源种质类型花粉数量性状多样性，将53个供试品种（系）分为自选或地方品种、引进品种两类进行平均变异系数和平均遗传多样性指数分析，结果表明：自选或地方品种平均多样性指数略高，说明国内品种遗传多样性丰度较高；引进品种平均变异系数较高，可能与国外引进品种中有花粉量最高的‘Haden和花粉量最低的‘古巴3号有关，说明国外引进品种花粉特性选择潜力较大。

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