赤霉素克服辣椒种间杂交障碍初探

摘 要： 为研究不同浓度赤霉素克服辣椒种间杂交障碍的效果，选用体积分数为0.01%～0.06%的赤霉素，用清水作对照，以‘ZY-21（Capsicum annuum）为母本、‘小米辣（Capsicum frutescens）为父本，人工蕾期去雄授粉杂交后，用不同浓度赤霉素溶液涂抹花柱，观察、测定不同浓度赤霉素对辣椒种间杂交种及种间杂交种萌发的影响。结果表明，使用0.04%的赤霉素处理‘ZY-21ב小米辣效果较好；坐果率为6.8%，单果结籽多，种子饱满，发芽势为12.5%，发芽率、发芽指数、活力指数均最高。试验表明，在辣椒种间杂交中使用适当浓度的赤霉素处理，操作简单、便捷；能促进坐果及种子生长发育，克服辣椒种间杂交障碍。

关键词： 辣椒； 赤霉素； 种间杂交； 障碍

Abstract：Seven concentrations of gibberellin （0.01%-0.06%， water as control） were set to investigate the effect on interspecific hybridisation disorders in capsicum in this research. Female parent was ‘ZY-21 （Capsicum annuum）， and male parent was Xiaomila （C. frutescens）. The styles were daubed by gibberellin with different concentration after emasculated pollination. The results showed that 0.04% concentration was the best one， with highest fruit-set rate （6.8%）， seeds per fruit， germinating potential （12.5%）， germination percentage， germination index and vitality index. Suitable concentration of gibberellin could be used in interspecific hybridization of capsicum to overcome the barrier of interspecific hybrids in capsicum. Besides， gibberellin could promote the development of seed and increase fruit-set rate.

Key words：Capsicum； Gibberellin； Interspecific hybrids； Obstacle

辣椒是一种遗传和表型多样性丰富的蔬菜作物，辣椒属（Capsicum spp.）包含5 个栽培种 （C. annuum、C. chinense、C. baccatum、C. frutescens和 C. pubescens），C. annuum是世界上类型最多、栽培最广泛的种，辣椒育种主要在一年生辣椒C. annuum这个栽培种上展开，但由于长期较高的人工选择压力，C. annuum遗传基础已渐趋狭窄。C. frutescens等有许多优异性状，是改良C. annuum的重要资源[1-3]。种间杂交是实现有益基因转移的有效途径，但辣椒属种间远缘杂交存在杂交障碍，杂种F1经常很难获得；目前，辣椒种间杂交经常采用桥梁亲本、嫁接、离体受精等方法克服杂交障碍，获得较为丰富的杂种；但这些方法普遍存在操作复杂、周期长等缺点，如掌握操作简单便捷见效快的方法，将有效加快应用C. frutescens等拓展C. annuum的遗传基础[4]。研究发现，适当浓度赤霉能促进茄果类蔬菜开花结果，刺激胚发育成健全饱满的种子[5]。而目前赤霉素对辣椒的研究，主要集中在促进辣椒种子萌发方面[6]；对应用赤霉素激发花粉活力进而促进果实、种子发育等方面的研究，几乎无系统报道。笔者在辣椒种间杂交中采用不同浓度的赤霉素促进坐果及种子发育，明确最佳赤霉素使用浓度，获得丰富的辣椒种间杂交种克服种间杂交障碍。充分利用辣椒种间杂交创造变异、丰富变异，实现辣椒在品质、抗性、产量等方面的遗传改良。

1 材料与方法

1.1 材料

供试‘ZY-21（C. annuum）为南通地方品种海门羊角椒高代自交系，亲和性好、种子产量高、质量好；‘小米辣（C. frutescens）从云南省农业科学院园艺所引进[1，7]，多代自交纯合；赤霉素（GA3）为分析纯，购于上海稼丰园艺有限公司。

1.2 试验仪器

光照培养箱GZX-150（北京林茂科技有限公司），游标卡尺，玻璃培养皿（90 mm）。

1.3 試验方法

赤霉素设0.01%（处理1）、0.02%（处理2）、0.03%（处理3）、0.04%（处理4） 、0.05%（处理5）、0.06%（处理6）等6个处理，以清水作对照（CK）。田间试验在南通市蔬菜科学研究所试验农场连栋大棚内进行，赤霉素溶液放在冰箱冷藏室保存。

2016年5月1—9日，以‘ZY-21为母本，以‘小米辣为父本，每天上午人工蕾期杂交。人工杂交前1 d下午，采摘‘小米辣刚刚开的花朵，用镊子取出没散粉的花药放在光滑的白纸上，白纸放在干燥器内用干燥剂进行干燥，干燥器放在冰箱冷藏室保存。上午人工杂交前，用花粉筛筛取花粉装入授粉管内备用。选择‘ZY-21大蕾龄花（当天为蕾，次日开放，其花冠明显长于花萼，花冠先端尚未膨大，花冠呈白色），人工去雄后用‘小米辣花粉均匀涂抹‘ZY-21柱头饱和授粉 [8]。授粉后立即用毛笔蘸取赤霉素溶液，轻轻涂抹于花柱上，挂上标牌标记，其余管理方法同大田保护地辣椒杂交制种。每个处理杂交授粉300朵花，3次重复，2016年5月20日考查各处理的坐果率，每株保留杂交、自交果8～10个，其余果和花全部摘除。7月22日开始采收已自然成熟的全红果，测定杂交结籽情况。种子晒干后，8月15日测定种子千粒重。

2016年11月8日辣椒种间杂交种温水浸种6 h后，分装在铺有滤纸的培养皿中，在每个培养皿放置种子40粒，每个处理3次重复，将其置于25 ℃培养箱内发芽。每天定时记录发芽的种子粒数，到第14天为止。第7天计发芽势，第14天计发芽率和测定各处理正常幼苗的根长，并根据发芽种子数和根长，计算种子的发芽指数、活力指数。

发芽势/%=（7 d发芽种子数/供试种子数）×100；

发芽率/%=（14 d发芽种子数/处理种子数）×100；

发芽指数= Σ（Gt/Dt），Gt为在t日的发芽数，Dt为相应的发芽日数；

活力指数= S ×Σ（Gt/Dt），S为平均根长（mm）。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2011处理，不同处理之间差异显著性分析利用SPSS 19.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 不同處理对辣椒种间杂交种的影响

辣椒种间杂交坐果率远低于种内杂交，适当浓度赤霉素处理可提高坐果率及改进结籽情况，在一定程度上克服辣椒属种间远缘杂交存在的杂交障碍。从表1可知，使用赤霉素涂抹花柱，‘ZY-21ב小米辣杂交坐果率均高于CK，赤霉素体积分数在0.01%～0.04%时，随着体积分数的增加，坐果率从2.0%提高到6.8%；赤霉素体积分数超过0.04%时，随着体积分数的增加坐果率开始下降，0.06%处理的坐果率下降到2.9%，CK坐果率仅为1.7%；处理3、4、5坐果率与CK差异极显著，处理3、4、5处理间坐果率差异不显著。‘ZY-21ב小米辣杂交平均单椒结籽数，赤霉素体积分数在0.03%时最高，‘ZY-21平均单椒有23.3粒种子，CK最低‘ZY-21平均单椒只有8.7粒种子；处理3、4、5平均单椒结籽数与CK差异极显著，处理间差异不显著。所有处理种子不饱满，平均千粒重都在5.0 g以下，处理1和CK千粒重只有3.9 g；处理5千粒重最大，为4.7 g，与CK差异显著。

2.2 不同处理对辣椒种间杂交种萌发的影响

从表2统计数据分析，因为胚发育不完全等原因[1]，‘ZY-21ב小米辣种间杂交种发芽率、发芽势均大大低于正常辣椒种子。处理4、5发芽势较好，分别为12.5%和13.3%，与CK差异极显著；其余处理发芽势均在8.0%以下，CK发芽势只有2.5%。只有处理4发芽率最高，为20.0%，与CK差异极显著；其余处理发芽率均低于19.0%，CK发芽率为5.8%。辣椒种间杂交种芽纤细生长缓慢，发芽指数全部在1.8以下，活力指数全部在10以下；处理4种子萌发效果相对较好，发芽指数为1.72，与CK差异极显著；处理4活力指数为9.75，是CK的近4倍，与其他所有处理及CK差异极显著。

3 讨论与结论

辣椒种间杂交障碍常表现为不坐果或获得无籽果，杂种胚败育或发育不全导致种子不萌芽或萌芽率低[4]。有研究表明，较低浓度的外源赤霉素能促进梨花粉离体及原位的萌发，而高浓度的赤霉素抑制花粉的萌发[9]。棉花中研究表明，使用适当浓度的赤霉素喷花，不仅促进了棉铃的生长，而且对棉花种子的发育也有明显的促进作用 [10-11]；番茄中研究发现，内源赤霉素明显增加种子的质量[12]。本试验使用0.04%的赤霉素涂抹‘ZY-21辣椒柱头，分析应是促进了‘小米辣花粉在‘ZY-21柱头萌发、伸长并到达子房，这可能是‘ZY-21ב小米辣坐果率相对较高的原因。笔者使用较低浓度的赤霉素涂抹‘ZY-21辣椒柱头，可能促进了同化产物供应种子生长发育，‘ZY-21ב小米辣种子数量、质量均比CK有所改善。但是本试验未考虑授粉技术、田间管理、气候条件等的影响[8]，需在今后的试验中进一步探索。C. annuum×C. frutescens杂交相对容易克服种间杂交障碍[1，4]，再加上父本‘小米辣是人工驯化小果型辣椒品种，已在生产上栽培多年[13]，因此，使用赤霉素处理‘ZY-21（C. annuum）ב小米辣（C. frutescens）种间杂交及种子萌发综合效果相对较好。‘小米辣בZY-21或‘ZY-21与C. frutescens中其他野生种之间杂交，克服种间杂交障碍可能难度更大，可考虑用嫁接、离体受精等办法克服种间杂交障碍[4] 。

笔者在辣椒种间杂交中使用适当浓度的赤霉素，操作简单、便捷，克服辣椒种间杂交障碍见效快。如赤霉素和2，4-D等防止落花、落果的激素一起使用，可能效果更好，有待于在今后的试验中进一步探索。

参考文献

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