杂交授粉方式对辣椒制种效果的影响

2018-07-05陈卫国刘克禄

甘肃农业科技 2018年6期

陈琛，陈卫国，刘克禄

（1．甘肃省农业科学院生物技术研究所，甘肃兰州 730070；2．甘肃绿星农业科技有限责任公司，甘肃兰州 730070）

辣椒是我国重要的蔬菜作物之一，每年种植面积约150 万～160 万hm2，约占我国蔬菜种植面积的10%左右［1］。辣椒杂种优势较强，杂交品种通常比常规品种增产30%～50%。种子生产是杂种优势利用的前提［2］，蕾期人工去雄杂交授粉是当前辣椒杂交种子生产的主要形式，杂交用工的数量和费用构成种子生产的主要成本。辣椒完成一朵花的杂交过程必须依次经历4个工序，即选择合适的花蕾—人工去雄—杂交授粉—做标记，各个工序之间彼此连贯通常一次完成。深入分析杂交授粉过程每个工序，挖掘每个工序的潜力，对于提高杂交速度和效率有重要的意义。通常选择杂交花蕾和完成杂交授粉2个工序用时较短，而完成人工去雄和做杂交标记2个工序过程比较费时费工。不同的去雄和标记方式对杂交速度有重要影响。有关辣椒杂交制种技术的研究鲜见报道［3-6］，陈卫国等［7-13］研究了不同育苗方式、不同授粉时期、施肥量、种植密度、2，4-D处理、不同天气与时间段、杂交花蕾大小与授粉时间等因素对辣椒杂交制种产量及质量的影响，有关不同杂交方式的制种效果、杂交速度和效率的研究尚未见报道。本试验对辣椒杂交种子生产常用的3种杂交方式进行了比较，旨在为辣椒制种提供科学指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以辣椒甘科5号杂交制种的双亲（父本P0635、母本P0608）为试验材料［14］。父本P0635于2014年1月20日在日光温室内进行直播育苗，4月25日定植于塑料大棚。母本P0608于2014年2月28在日光温室内进行穴盘育苗。育苗温度25～30℃，出苗后实行正常管理。幼苗第1片真叶展开时进行间苗，每穴只留1棵苗，3～4片真叶期开始每天喷施营养液，第7片真叶展开时定植露地，苗龄65 d。

1.2 试验地基本情况

试验设在位于张掖市甘州区的甘肃省农业科学院张掖试验场进行。属荒漠绿洲井灌区，砂壤土，海拔1 400 m。整地时施磷酸二铵525 kg/hm2、普通过磷酸钙375 kg/hm2、硫酸钾225 kg/hm2、尿素75 kg/hm2作基肥。按垄高25 cm、垄宽65 cm、水沟宽45 cm做垄，垄面呈弓圆型，覆盖地膜。母本露地定植，于2014年5月6日按株距35 cm、行距55 cm在垄两侧各定植1行。定植密度为51 900株/hm2。对椒坐果后结合灌水追施氮、磷、钾三元复合肥（N、P2O5、K2O质量比例为1∶1∶1，总有效成分45%，下同）150 kg/hm2、硝酸铵钙（N≥15%、Ca≥19%，下同）300 kg/hm2。授粉结束后结合浇水追施氮、磷、钾三元复合肥225 kg/hm2、硝酸铵钙450 kg/hm2。试验地定期叶面喷施农药以预防病虫害发生。

1.3 试验方法

选择适宜进行杂交授粉的花蕾（花蕾发育形态在E、F阶段）［15］，按不同去雄及标记方式设3个处理，处理①镊子去雄-栓线标记（传统法）。即用镊子轻轻剥开杂交花蕾的花冠，夹去花药完成去雄，杂交授粉后在花梗上拴上不同颜色的毛线做杂交标记。此方法的优点是标记清晰，缺点是费工耗时，速度较慢。处理②为徒手去雄-涂抹印油标记（改良法1）。即左手拇指和食指配合固定杂交花蕾，右手食指、拇指和中指配合轻轻拔取花冠完成去雄，杂交授粉后在花梗上涂抹红色印油做标记。此方法的优点是去雄与标记速度较快，缺点是拔取花冠易损伤花柱，而且印油产生的化学刺激可能影响座果率和结实率。处理③为剥冠去雄-撕萼片标记（改良法2）。即用指甲剥去授粉花蕾的花冠和萼片，一次性完成去雄与标记，只进行授粉即可。此方法的优点是去雄与标记工序合二为一一次性完成，杂交速度较快，缺点是常造成花器官（子房）的局部创伤，可能影响座果率和结实率。每个处理杂交授粉100朵花，重复3次。试验在同一天上午进行，仅在第3层花（四门斗）上进行杂交试验，杂交花蕾的花梗基部挂牌标记。

1.4 花粉制备保存与杂交授粉过程

花粉制备、保存及杂交授粉技术参考陈卫国等［16］的方法进行。

1.5 制种效果测定

杂交后第15天统计各处理的坐果数，计算座果率。2014年9月20日采收各处理的杂交授粉果实进行考种，种子干燥后统计单果种子产量和质量，种子千粒重、发芽率和发芽势按GB/T3543.4-1995农作物种子检验规程发芽试验要求测定［17］。

1.6 杂交速度和工作效率定义及计算方法

记录完成各处理的用工时长，计算杂交速度与工作效率。

杂交速度定义为1个正常授粉工人（劳动力）在单位时间内所完成的杂交花蕾的数量。计算公式为：杂交速度= 100朵花/用工时数，单位为：杂交花蕾数量（朵）/（人·h）。

工作效率定义为：1个正常劳动力在单位时间内所生产的杂交种子数量（产量），计算公式为：工作效率=杂交速度×座果率×单果种子质量，单位为：g/（人·h）。

2 结果与分析

2.1 不同杂交授粉方式对座果率的影响

由表1可知，处理①，即镊子去雄-栓线标记处理（传统法）的座果率较高，为72%；处理②即徒手去雄-涂抹印油标记（改良法1）和处理③即剥冠去雄-撕萼片标记（改良法2）的座果率较低，分别为40%和36%。处理①与处理②、处理③差异均极显著，表明不同去雄与标记方式对辣椒杂交座果率有较大影响，可能对杂交花蕾（子房、花柱及花梗部分）造成的创伤和化学刺激均不利于坐果。

表1 不同杂交方式对辣椒座果率、种子产量及质量的影响

2.2 不同杂交方式对种子产量的影响

由表1可知，处理①的单果种子数量和质量最高，分别为119粒和1.236 g；处理②的单果种子数量和质量较高，分别是101粒和1.063 g；处理③的单果种子数量和质量较低，分别是84粒和0.842 g。处理①的单果种子数量和质量比其余2个处理的均高，方差分析结果为差异显著，表明不同的去雄与标记方式对辣椒杂交结实率有较大影响，对杂交花蕾造成的任何损伤和化学刺激都会降低杂交结实率。这可能与杂交花蕾（器官）组织中水分、营养和植物激素等的分布与变化有关，损伤和化学刺激引起植物生殖器官中的水分、营养和植物激素等物质从伤口流失，改变了花器管中正常的物质平衡，进而对授精过程产生影响。

不同杂交授粉方式种子千粒重为10.0～10.5 g，发芽率为99.0%～99.5%，发芽势为97.5%～99.5%，3个处理间差异不显著，表明不同的去雄与标记方式对种子质量各项指标没有显著影响。

2.3 不同杂交授粉方式对杂交速度的影响

由表2可以看出，不同杂交授粉方式各处理的杂交授粉速度差异较大。处理①的杂交速度为55朵花/（人·h），处理②的杂交速度为81朵花/（人·h），处理③的杂交速度为136朵花/（人·h），三者之间的差异极显著。处理③的杂交速度分别是处理②的1.67倍和处理①的2.47倍，处理②的杂交速度是处理①的1.47倍。处理①的杂交速度最慢，处理③的杂交速度最快，处理②的杂交速度居中。

表2 不同杂交授粉方式对杂交速度和工作效率的影响

2.4 不同杂交授粉方式对工作效率的影响

从表1和表2可知，不同杂交方式下的座果率、结实率和杂交速度完全不同，产生的工作效率也不同。处理①的工作效率最高，为49.0 g/（人·h）；处理③的工作效率次之，为41.3 g/（人·h）；处理②的工作效率最低，为34.4 g/（人·h）。3个处理间工作效率差异均达到极显著水平。

3 小结与讨论

试验结果表明，3种不同杂交方式所产生的杂交速度、制种效果和工作效率不同，差异很大。镊子去雄-栓线标记方式（传统法）的杂交速度较慢，但其座果率、单果种子数量和工作效率均最高。徒手去雄-涂抹印油标记方式（改良法1）的杂交速度虽然较快，但是其座果率和单果种子数量均较低，工作效率最低。剥冠去雄-撕萼片标记方式（改良法2）的杂交速度虽然最快，但其座果率和单果种子数量均最低，工作效率不高。

戴雄泽等［18］将杂交速度定义为单位面积制种产量/单位面积授粉用工量。并对影响杂交速度的因素进行了相关性和通径分析，认为座果率和日授粉花数是影响杂交速度的主要因素。本研究认为，对杂交速度的这种定义不够科学，没有准确反映在杂交制种的不同时期、授粉工的技术熟练程度、窝工浪费等。本研究将杂交速度定义为1个授粉工人（劳动力）在单位时间内所完成的杂交花蕾数量，将工作效率定义为1个劳动力在单位时间内所生产的杂交种子产量，更能科学地反映杂交速度和效率。本试验表明，不同杂交授粉方式的杂交速度和工作效率差异极显著。

在辣椒杂交种子生产实践中，制种户为了省工，盲目采用一些杂交速度较快的方法，忽略了座果率和结实率因素对制种产量的影响，虽然每日完成的杂交花的数量较多，但是工作效率不高，造成种子减产和大量人力财力资源的浪费。徒手去雄-涂抹印油标记（改良法1）和剥冠去雄-撕萼片标记（改良法2）处理的杂交方式虽然杂交速度快且省工，但是座果率和结实率均较低，造成了大量适宜杂交授粉花蕾的浪费，制种产量不高，为得不偿失之举。授粉工投入不足是近年来辣椒杂交制种产量不高，甚至严重下降的主要原因，其后果就是造成大量土地资源、人力资源浪费和种子生产的低效化（制种面积不少，制种产量较少）。不同杂交方式其实质就是对杂交工序的改进和优化，也就是杂交技术的科学改进，更为快速高效的杂交方式（杂交技术）尚需进一步研究。

［1］耿三省，陈斌，张晓芬，等.我国辣椒品种市场需求变化趋势及育种对策［J］.中国蔬菜，2015（3）：1-5.

［2］邹学校.杂交辣椒的理论与实践［M］.北京：中国农业出版社，2009.

［3］邹学校.中国辣椒［M］.北京：中国农业出版社，2002.

［4］戴雄泽.辣椒制种技术［M］.北京：中国农业出版社，2001.

［5］周群初.辣椒规模制种及栽培技术研究［J］.长江蔬菜， 1992（2）： 42-44.

［6］李雪峰，梁成亮.杂交辣椒制种技术研究及应用现状［J］. 湖南农业科学， 2012（22）： 20-22.

［7］陈卫国，刘克禄，田斌，等.不同育苗方式对辣椒杂交制种产量及质量的影响［J］.长江蔬菜，2015（12）： 20-22.

［8］陈卫国，刘克禄，田斌，等.辣椒不同时期杂交授粉的制种效果［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2017， 45（3）： 111-125.

［9］刘克禄，陈卫国，田斌，等.氮磷钾配施对制种辣椒种子产量和质量的影响［J］.甘肃农业科技，2015（10）： 10-12.

［10］刘克禄，陈卫国，田斌，等.种植密度对甘科5号辣椒杂交制种产量和质量的影响［J］.甘肃农业科技， 2016（8）： 20-22.

［11］陈卫国，刘克禄，陈琛，等.2，4-D处理对辣椒杂交制种产量和质量的影响［J］.西北农业学报，2017，26（7）： 1041-1046.

［12］陈卫国，刘克禄，田斌，等.辣椒授粉时期和天气及时间段对杂交制种产量的影响［J］.甘肃农业科技， 2017（4）： 46-52.