成都平原地区增加光照时数对马铃薯开花的影响

李华鹏，彭小荷，王 琳，梁 晓，王 平，沈学善

(1.四川省农业科学院作物研究所, 四川 成都 610066；2.四川省农业科学院, 四川 成都 610066)

【研究意义】我国马铃薯育种工作始于1947年,到目前已培育出百余个品种[1]。尽管随着生物技术的发展及其应用,各种先进的技术手段在创造资源和选育新品种方面起到了重要的作用[2-8]，但是目的基因与目标性状在新品种上的体现最终还是要通过常规育种途径来实现[9]。【前人研究进展】马铃薯起源于南美洲的冷凉山区,长期的自然选择使其植株开花坐果过程中需要长日照的环境条件。光照充足、长日照能促进花蕾的分化与形成,尤其对开花少的早熟品种(系)更为明显[10-11]。在成都平原地区，栽培马铃薯多为中早熟品种，栽培季节多为秋冬两作,其花蕾分化期处于短日照条件下,导致开花很少,难以进行杂交育种工作。【本研究切入点】尝试在大棚内人工提供长日照条件，以此来促使中早熟品种马铃薯开花。【拟解决的关键问题】摸索杂交条件，提高成都平原地区常规育种的效率。

表1 花期及开花数量记录

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2014-2015年间在四川省成都市新都区进行。供试品种：中早熟品种川芋10号。

1.2 试验方法

试验设计：在自然光照条件下使用LED灯增加光照时间，LED灯光照时间如下。T0:空白对照，不增加光照时间；T1:7:00-19:00时间段补增光照，全天光照时间长12 h； T2:6:00-20:00时间段补增光照，全天光照时间长14 h；T3:5:00-21:00时间段补增光照，全天光照时间长16 h；T4: 5:00-7:00,19:00-21:00时间段补增光照。2014年试验每处理18株，2015年试验每处理30株。

光照强度：每处理使用2个35 W正白LED球形灯泡。观察记录与测定：记录株高，开花时间，开花数量及结薯数量。叶绿素含量测定：使用SPAD-502Plus叶绿素仪记录叶片叶绿素含量。每个处理随机选择5株植株，分别测定其顶部、中部、下部叶面的叶绿素数值，每叶测3次取平均值记录。

2 结果与分析

2.1 开花时间数据

开花时间的数据显示，试验各组和对照组始花期相当接近，不同的光照周期对始花期没有影响。而试验各组和对照组停止开花的时间则显著不同，花期长度差异巨大，越长的光照周期导致可开花时间越晚，花期越长(表1)。

2.2 每日开花数量数据

从始花期开始记录每日各组试验的开花数量并同期新都的每日最高、最低温度，记录如图1～2所示。

2年试验中，增加光照时间的试验组在花期长度和每日的开花数量上均明显高于对照组。且光照增加的时间越多，每日开花数量的增加越显著。

图1 2014年开花数量-日期对应及同期气温Fig.1 Correspondence between quantities of flower per day and the temperature curve of the same period in 2014

图2 2015年开花数量-日期对应及同期气温Fig.2 Correspondence between quantities of flower per day and the temperature curve of the same period in 2015

试验组T4和T3每日的光照时间均增加到16h，其中T4仅在早上和晚上增加光照。试验显示，T4和T3的花期长度接近，但T4在每日开花数量上多于T3，且全花期总的开花数量远大于T3。

对应2年的新都地区的气温比较，2014和2015年分别在4月下旬和4月上旬有阶段性降温。降温期间，试验各组的每日开花数量均大幅降低，对照组更是停止开花。而在气温上升后，增加光照的各试验组则恢复了开花。

各试验组和对照组的始花期基本相同，但对照组的花期集中在整个阶段的初期。2014年对照组仅在4月中旬开花。而2015年相同阶段的温度过低，日间均温不到20 ℃，导致对照组不能开花。而错过该阶段后，即使气温升高，后期对照组也完全不再开花。

2.3 单株株高数据分析

2014年记录的株高数据及统计分析如表2。

表2 株高及统计分析

表3 叶绿素含量及统计分析

统计分析表明，5 %显著水平下，T1，T3，T4 3组株高无显著差异，T0，T1，T2，T4 4组之间株高无显著差异。

2.4 叶绿素数据分析

2014年记录叶绿素数据。在每个试验组及对照组中各随机选择5株植株，分别测定其顶部、中部、下部叶面的叶绿素数值，每叶测3次取平均值记录。叶绿素数据及统计分析如表3所示。在5 %显著水平下，植株顶部叶片的叶绿素含量各试验组无显著差异，但与对照组有显著差异；中部叶片的叶绿素含量，T1、T2、T3无显著差异，T1、T4无显著差异，但各试验组与对照组有显著差异；下部叶片的叶绿素含量，T1、T2、T3无显著差异，T1、T4无显著差异，T4和对照组无显著差异。

3 讨论与结论

马铃薯开花结实除与品种有密切关系外，对温度、湿度和光照等外界条件示范敏感。一般要求开花期间日平均温度在18～20 ℃，空气相对湿度在80 %～90 %，每日日照时数不低于12 h[12]。

试验结果显示，每日光照时数在12 h以上时，增加光照时数能显著的增加开花。同时，增加光照时数也能增加叶片的叶绿素含量，但光照时数的变化对植株高度没有影响。

试验使用的马铃薯品种川芋10号，是一种典型的中早熟品种，其生育期为81.6 d。早熟品种一般开花持续时间短，花序少，开花数量少[12]。试验结果显示，一方面增加日照时数显著的增加了花序数量和每日开花的数量，光照时数16 h时每日开花数量最高可以达到光照时数12 h的4倍以上；另一方面增加日照时数显著的延长了开花持续的时间，将中早熟品种的开花持续时间从10 d以内延长到了30～60 d，达到了晚熟品种的开花持续时间水平。

同时，试验结果显示增加光照时间显著提升了开花对于低温的抗性。2014年的试验中，在4月中旬气温骤降后，各组均减少每日开花数量，但其后气温回升后，增加光照时间的试验组的每日开花数量得到回升，而对照组和日照时间12 h的T1组的每日开花数量不再恢复。2015年的试验中，由于始花期气温低于适宜开花温度，对照组全生育期不能开花，日照时间12 h的T1组的每日开花数量少，且在其后4月上旬的降温中停止开花。同时段的T2、3、4试验组则在始花期开始大量开花，并能在降温阶段后恢复开花。对比各试验组，特别是2年的T3和T4试验组的照明时间差别，光照导致的温度变化与每日开花数量和开花持续时间关系不大。试验显示，增加光照时数后，在较低的温度环境下马铃薯也能开花，而且即使因温度骤降暂时停止开花，在温度回升后，增加光照时数可以恢复植株的开花能力。

在花期增加光照时间，有利于马铃薯植株提高开花数量，延长开花周期，增强对花期低温的抵抗能力。因此，在进行杂交育种工作时，适度的增加每日光照时间，能取得更好的工作结果。

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