黄瓜雌性系NW-6诱雄技术

高明亮 陈莹莹 张春静 李英 尹德兴 钱春桃

摘要：为研究不同浓度硫代硫酸银、硝酸银和赤霉素对雌性系的诱雄效果，以雌性系黄瓜NW-6为材料，以雄花数、第1雄花节位、雄花节位数、花粉活力以及自交种子数为指标，采用主成分分析以及隶属函数法进行综合评价。试验结果表明，硫代硫酸银的诱雄效果优于硝酸银和赤霉素。300 mg/L硫代硫酸银处理雄花数和雄花节位数较多，对花粉活力以及自交种子数影响较小，综合评价值最高，诱雄效果最好。

关键词：雌性系;雄花;花粉活力;种子数;主成分分析;隶属函数

中图分类号：S642.203 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2020）21-0177-04

目前，市场上优良黄瓜品种大多为杂交种，杂交制种方法主要有3种，一是利用雌性系制种，二是利用化学杀雄制种，三是利用网室隔离人工制种。采用雌性系制种，可以极大地减轻工作量，提高繁种效率。亲本雌性系的保持是制种过程中的主要环节之一，其繁种需要依靠外界条件作用产生雄花，进而自交留种，生产上常用赤霉素或硝酸银来诱导雌性系产生雄花。雌性系的研究利用一直以来都备受重视，我国在20世纪70年代开始进行黄瓜雌性系研究[1]，而诱雄技术研究主要采用赤霉素和硝酸银，近年来也有对硫代硫酸银诱雄效果的研究[2-4]。由于不同材料对诱雄剂的反应不同，诱雄效果也不尽一致，不同学者的观点也不尽相同。

主成分分析和隶属函数法可以综合全面地评价多个指标。前人对不同诱雄剂诱雄效果的研究主要以雄花数为评价指标，而对所诱导的雄花花粉活力以及雄花授粉后种子数未作评价。

参考前人的研究，本试验研究3种诱雄剂赤霉素（GA3）、硝酸银（AgNO3） 和硫代硫酸银（Ag2S2O3） 对雌性系NW-6的诱雄效果，采用主成分分析以及隶属函数法从雄花数、花粉活力和自交种子数3个方面综合评价诱雄效果，旨在筛选出最佳诱雄试剂及其浓度，以期为NW-6的保存与繁种提供实际可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年春在南京市蔬菜花卉科学研究所基地进行，试验材料为来自黄瓜品种Wynia的高代自交系NW-6，它是全雌系，单性结实，欧洲温室型水果黄瓜。2月27日开始浸种催芽，于28 ℃条件下催芽18 h后，播种于50孔穴盘中，基质由草炭、蛭石、珍珠岩按照比例混合而成。

1.2 诱雄剂与试验设计

采用硫代硫酸银（Ag2S2O3）、硝酸银（AgNO3） 和赤霉素（GA3）3种诱雄剂，具体处理为A1：300 mg/L 硫代硫酸银处理;A2：600 mg/L硫代硫酸银处理;A3：900 mg/L硫代硫酸银处理;B1：150 mg/L硝酸银处理;B2：300 mg/L硝酸银处理;B3：450 mg/L硝酸银处理;C1：600 mg/L赤霉素处理;C2：900 mg/L赤霉素处理;C3：1 200 mg/L 赤霉素处理;CK：用清水进行处理，共10个处理。

1.3 方法

试验采用随机区组设计，两边设保护行，每个处理10株，3次重复。当幼苗生长至2叶1心时定植到设施大棚内，分别于3叶1心和5叶1心时喷施诱雄剂，将诱雄剂喷于生长点及叶片上，以布满液滴为止，喷施时间为17：00左右。

待有雄花开放时，每天统计雄花数、第1雄花节位和雄花节位数。雄花开放盛期采取新鲜雄花，采用花粉离体培养萌发法进行花粉活力测定。用各处理产生的雄花进行套袋自交，并挂牌记录，成熟后统计饱满种子数，计算单瓜平均种子数。

隶属函数法[5]计算公式为

式中：Yij为i处理j指标的隶属函数值;Xij为i处理j指标的均值;Xjmax为各处理j指标的最大值;Xjmin为各处理j指标的最小值;若j指标与诱雄效果呈负相关，则公式为

1.4 数据处理

数据采用Excel进行统计处理，利用SPSS进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同诱雄剂对雌性系作用产生雄花的影响

雄花指标可以直接反映诱雄效果好坏。从表1可以看出，与对照相比，硫代硫酸银具有很好的诱雄效果。其中900 mg/L硫代硫酸银处理效果最好，雄花数可达74朵，第1雄花节位较低，且雄花节位数最多。而600 mg/L的硫代硫酸银处理效果较差，雄花数较少且第1雄花节位高，与对照差异显著。

硝酸银也有较好的诱雄效果。与对照相比，浓度为450 mg/L的硝酸银处理效果最好，雄花数50朵左右，雄花节位数12节，第1雄花节位相对较低，与对照差异显著。300 mg/L硝酸银处理效果次之，而150 mg/L硝酸银处理效果较差，雄花数和雄花节位数都较少。

赤霉素也可以诱导雌性系亲本产生雄花，但效果较差。与对照相比，浓度为1 200 mg/L的赤霉素处理雄花数和雄花节位数较高，第1雄花节位较低，诱雄效果最好，且与对照差异显著;而浓度为 600 mg/L 和 900 mg/L的赤霉素处理效果较差。

从雄花诱导效果来看，3种诱雄剂都有显著的诱雄效果。硫代硫酸银效果最好，硝酸银次之，赤霉素效果最差，其中900 mg/L硫代硫酸银处理诱导雄花效果最好。

2.2 不同诱雄剂对雌性系产生雄花花粉活力的影响

花粉活力高低反映雄花质量的好坏，影响授粉受精效果。从图1可以看出，高濃度的硫代硫酸银处理会导致花粉活力的下降。与对照相比，900 mg/L硫代硫酸银处理组花粉活力仅为57.3%，与对照差异显著;而300、600 mg/L硫代硫酸银处理对花粉活力影响不显著，诱雄效果较好。在一定范围内，花粉活力随硝酸银浓度升高而上升。450 mg/L硝酸银处理效果最好，花粉活力为70.4%，与对照比差异不显著;150 mg/L硝酸银处理效果较差，花粉活力为62.7%，与对照差异显著。而赤霉素处理对花粉活力影响较大，显著降低花粉活力，诱雄效果较差。

从花粉活力来看，硫代硫酸银诱雄效果较好，硝酸银效果次之，赤霉素效果较差，其中300 mg/L硫代硫酸银处理效果最好。

2.3 不同诱雄剂诱导的雄花授粉种子数的影响

种子数是诱雄效果的最终评价指标。从图2可以看出，与对照相比，900 mg/L硫代硫酸银处理会使种子数显著减少;300、600 mg/L硫代硫酸银处理对种子数影响不显著。较高和较低浓度的硝酸银处理都会影响自交种子数，其中300 mg/L硝酸银处理效果较好，种子数与对照相比差异不显著。高浓度的赤霉素处理也会降低种子数，对诱雄效果产生负面影响。600、900 mg/L赤霉素处理对种子数影响较小，与对照差异不显著。

从自交种子数来看，低浓度的硫代硫酸银和赤霉素诱雄效果较好，其中900 mg/L赤霉素处理对种子数影响最小，诱雄效果最好。

2.4 采用主成分分析和隶属函数值评价诱雄效果

单一指标无法准确评价诱雄效果，王来平等利用主成分及隶属函数综合分析方法，对诱雄效果各个指标进行主成分分析，得到3个主成分，累计贡献率达94.94%[6]。从表2可以看出，前3个主成分就可以解释94.94%的方差，符合累计贡献率大于85%的原则 因此可以这3个主成分作为诱雄效果评价的主要指标。根据各主成分贡献率的占比 计算各主成分权重，结果见表2。表3列出了各成分得分系数矩阵，在各成分中系数绝对值最大的指标为该成分的主要指标，第1主成分中雄花数为其主要指标，第2主成分的主要指标为花粉活力，第3主成分的主要指标为第1雄花节位。由于雄花数和花粉活力与诱雄效果呈正相关，计算主成分1和主成分2的隶属值时采用正隶属函数，而第1雄花节位与诱雄效果呈负相关，故计算主成分3隶属值时采用反隶属函数。

各主成分的得分值见表4，主成分的得分是相应因子得分乘以相应方差的算数平方根，因子得分通过SPSS分析计算得出。利用该值可计算出各主成分隶属函数值，再根据各主成分权重计算出加权隶属函数值，即综合评价值。综合评价值越高，表示诱雄效果越好，300 mg/L硫代硫酸银处理综合评价值最高，诱雄效果最好。

3 讨论与结论

从诱雄产生雄花数角度来看，本试验研究结果表明，3种诱雄剂对雌性系亲本都有一定的诱雄作用，硫代硫酸银效果最佳，赤霉素效果最差。其中900 mg/L硫代硫酸银效果最好，雄花数和雄花节位数最多且第1雄花节位低;邓强等研究认为，600 mg/L 硫代硫酸银处理黄瓜可达最佳诱雄效果，这可能是由于不同材料对不同浓度的硫代硫酸银敏感程度不同，达到的效果也不尽一致[7]。本试验所用材料对高浓度硫代硫酸银较为敏感，顾兴芳等采用1 000 mg/L硫代硫酸银处理黄瓜雌性系时得到较多雄花数，但会导致植株死亡[8]，而本试验未发现死株现象。

不同材料对硝酸银的反应也不同 张春平等认为，在黄瓜2叶期喷施2次浓度为300 mg/L的硝酸银溶液，诱雄效果最好[9]。于晓莹等认为，900 mg/L硝酸银处理诱雄效果最好[10]。顾兴芳等研究表明，在2叶1心和4叶1心时采用400 mg/L硝酸银处理，雄花数较多，第1雄花节位低且死株率低[8]，该结果与本研究结果相近，本研究结果显示，450 mg/L硝酸银处理诱雄效果较好。

赤霉素对本研究材料虽有一定的诱雄效果，但效果较差。邓强等认为，800～900 mg/L的赤霉素对黄瓜有较好的诱雄效果[7，11]。丁小涛认为，500 mg/L 赤霉素对黄瓜雌性系的诱雄效果最好，对植株影响较小[12-13]。本试验诱雄效果最佳的赤霉素浓度为1 200 mg/L，但与硫代硫酸银和硝酸银相比效果较差。赤霉素处理会导致本材料第1雄花节位较高，前期无花芽分化的现象，可能是由于赤霉素对研究本材料植株影响较大，处理时会阻碍花芽原基分化和形态建成，导致发生空节，也可能与处理苗龄有关。

从雄花花粉活力以及雄花授粉后种子数的角度来看，本研究结果表明，300 mg/L硫代硫酸银对雄花数和自交种子数影响较小，诱雄效果较好。高浓度的硫代硫酸银和赤霉素对黄瓜雌性系的诱雄效果较差，900 mg/L硫代硫酸银和1 200 mg/L赤霉素处理导致花粉活力较低和种子数较少。高浓度硫代硫酸银和赤霉素处理会影响植株长势，甚至导致植株死亡，这可能也会影响所诱导雄花的发育，导致花粉活力降低，进而导致种子数减少。刘思宇等研究发现，一定浓度的有机硅助剂可缓解诱雄剂的伤害作用[14]，但还要进一步研究。

雄花性状可直观反映诱雄效果，花粉活力可反映雄花的质量，诱雄的最终目的是得到种子。相关研究只通过雄花指标评价诱雄效果，而未考虑花粉活力以及自交种子数，利用单一指标不能准确反映诱雄效果。由于反映诱雄效果的指标间存在一定的相关性，使得信息发生重叠，因此采用主成分分析可以在不损失或很少损失原有信息的基础上，把错综复杂的单项指标转换成彼此不相关的综合指标，再利用隶属函数的方法进行综合评价，这样使得研究结果具有科学性和可靠性[6]。

本研究通过单一因素来评价诱雄效果时得出的最佳诱雄剂不尽一致，因此对诱雄效果进行综合评价。通过对雄花数、雄花节位数、第1雄花节位、花粉活力和自交种子数进行主成分分析，利用隶属函数和权重计算求得综合评价值，以此来进行综合评价，研究结果表明，300 mg/L硫代硫酸银处理综合评价值最高，诱雄效果最好。主成分分析及隸属函数法常用来评价种质资源抗性[15-18]，本研究首次采用该方法评价了3种诱雄剂对黄瓜的雌性系的诱雄效果，筛选出300 mg/L硫代硫酸银为雌性系 NW-6 的最佳诱雄剂。

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