茶与咖啡的远缘嫁接试验研究

2020-11-02季爱兵彭文书曾胤

园艺与种苗 2020年10期

季爱兵，彭文书，曾胤，严亮 *

（1.滇西应用技术大学普洱茶学院，云南普洱 671009；2.普洱茶研究院，云南普洱 665000）

茶是中国人生活中不可缺少的一种饮料，目前全球160 多个国家与地区、近30 亿人喜欢饮茶[1]。咖啡在西方人的生活中有着不可取代的地位，据统计全球日均咖啡消费量达到20 亿杯[2]。咖啡的全球价值高达1 000 亿美元；茶叶的全球价值达到900 亿美元[3]。茶叶中含有600 余种有机化学物，40 多种无机矿物元素。茶和咖啡的主要成份相似但又不完全相同，都含有蛋白质、脂类、糖类、咖啡因类、多酚类、维生素类、矿物质等[4-7]，但是主要物质的比例有很大不同。

云南的茶产业和咖啡产业有巨大的发展潜力和前景[8]，但是也存在茶产业产值低于全球水平、茶树资源利用率低、产品结构较为单一、茶树和咖啡树的种质资源创新度不高等问题。鉴于茶叶和咖啡在云南经济和社会发展中的重要地位，以及全球茶叶和咖啡产业的发展态势，对茶叶和咖啡种植技术进行升级和创新，积极培育茶树和咖啡树新品种，无疑将会推动茶叶和咖啡产业的快速发展，加快实现云南省“千亿云茶”、壮大“云咖”产业的目标[9-10]。

1 茶树与咖啡远缘嫁接的理论基础

嫁接是指有目的地将一株植物的芽或枝等器官（接穗）接到另一株带有根系的植株（砧木）上的过程。嫁接方法很多，但能使远缘嫁接成活的以劈接法、靠接法、插接法、芽接法和种芽法居多。

远缘嫁接是指亲缘关系较远的种间、属间、科间甚至是科间以上的植物之间的相互嫁接。根据嫁接所用砧木和接穗亲缘关系的远近，可将远缘嫁接分为种间远缘嫁接、属间远缘嫁接和科间及其以上远缘嫁接[11]。

种间远缘嫁接指同一属内不同种间植物的嫁接。种间远缘嫁接是生产上最为常见的嫁接组合方式，在果树、蔬菜和农作物等上都有应用[11-15]。种间远缘嫁接由于其砧木和接穗的亲缘关系较近，对嫁接方法要求不严格，一些常用的嫁接方法就可使嫁接植株成活。娴熟的操作也是嫁接成功的关键，适当增长削切斜面、改进削切方法、适当推迟解绑时间和适当增大环境湿度等，都有利于提高远缘嫁接的成活率[16]。

科间及其以上的远缘嫁接在农作物上的成功实例较多[15]。此外，有些学者还利用试管苗进行远缘嫁接。科间及其以上的远缘嫁接对嫁接方法要求较高，必须采用一些特殊方法才能成功[11]。

茶属于杜鹃花目山茶科植物，而咖啡属于龙胆目茜草科植物，因此，二者的嫁接属于跨目远缘嫁接，这是植物嫁接中的难题。明代俞宗本《种树书》中也有科间嫁接的记述，如：“梅接桃则脆，桃接杏则大”（种间嫁接）、“柑桔橙等于根棘接者易活”（属间嫁接）、“桑上接梅，梅则不酸”（科间嫁接）等[12]。目前，跨科的远缘嫁接国内已有一些成功的报道，利用甘薯与小麦远缘嫁接培育出了“薯麦”等新品种[15]，可见远缘嫁接能改良作物品种，提高作物品质。然而，在全球范围内至今未见将茶树和咖啡树进行嫁接成功的报道。因此，该研究的目的就是要突破远缘嫁接这一技术难点，利用嫁接技术对山茶科的优良茶树种和茜草科的优良咖啡树种进行融合，为筛选和培育兼具茶树和咖啡树优良性状的“咖啡茶树”新品种奠定基础。

2 试验计划

为顺利实施茶与咖啡的远缘嫁接试验，项目建立远缘嫁接试验园共1.6 hm2。其中，以咖啡树为砧木，茶树为接穗的嫁接试验园区0.67 hm2；以茶树为砧木，咖啡树为接穗的嫁接试验园区0.67 hm2；空白对照园区各0.13 hm2。具体思路如下：

砧木、接穗选择→嫁接（切接）→成活率调查→嫁接园扶管→植物学特征、特性观察记载→制作分析样品→成分分析检测。

3 茶树咖啡远缘嫁接试验

项目在普洱茶树良种场实施，咖啡以铁皮卡品种为砧木或接穗，茶树以短节白毫品种为砧木或接穗，互相进行劈接法（切接法）和芽接法。以短节白毫茶树品种和铁皮卡咖啡品种进行靠接实验。

3.1 咖啡树为砧木的嫁接试验

2017 年1 月22—24 日，开展以咖啡树为砧木嫁接茶树试验，选择5 年左右咖啡树作为砧木，茶树枝条为接穗和接芽，选择劈接法（切接法）和芽接法经不同处理进行嫁接。

3.1.1 咖啡树为砧木劈接法（切接法）。选择50 穗茶树枝条为接穗（图1），其中10 穗采用植物生长激素浸泡法（NAA 100 mg/kg，浸泡 1 h），标记为 A-1a；10 穗使用植物伤口愈合剂涂抹（图2），标记为A-1b；其余30 穗标记为A-1。试验结果见表1。

从表1 可以看出，以咖啡作为砧木，茶树枝条作为接穗进行劈接法，最长的仅存活5 个月，使用植物生长激素（NAA）浸泡的接穗最长仅存活3 个月，而使用伤口愈合剂的穗条存活不超过1 个月。目前都无存活植株。

表1 茶树与咖啡互嫁试验：咖啡砧木劈接法

3.1.2 咖啡树为砧木芽接法。选择50 穗茶树枝芽为接穗（图3），其中10 穗采用植物生长激素浸泡法（NAA 100 mg/kg，浸泡1h），标记为A-2a；10 穗使用植物伤口愈合剂涂抹（图4），标记为A-2b；其余30 穗标记为A-2。试验结果见表2。

从表2 可以看出，咖啡作为砧木，茶树枝条作为接穗进行芽接法，最长的仅存活7 个月，使用植物生长激素（NAA）浸泡的接穗最长仅存活6 个月，而使用伤口愈合剂的穗条存活不超过3 个月。

表2 茶树与咖啡互嫁试验：咖啡砧木芽接法

3.1.3 咖啡嫁接咖啡。2017 年3 月4—6 日，利用5 年左右咖啡树为砧木，咖啡树枝条为接穗，用劈接法（切接法）（图5，标记为D-1）和芽接法（图6，标记为D-2）各嫁接10穗进行对照试验。试验结果见表3。

从表3 可以看出，咖啡互嫁中，芽接法也仅存活了3个月，劈接法目前有3 穗存活了7 个月，已经发出新枝。可以看出芽接法在咖啡互相嫁接中不易存活，应适当改进嫁接方法。

表3 咖啡互嫁试验：劈接法和芽接法

3.2 茶树为砧木的嫁接试验

2017 年3 月4—6 日，用5 年以上树龄茶树品种短节白毫为砧木，选择生命力强的咖啡枝条作为接穗，用劈接法（切接法）和芽接法经不同处理进行远缘嫁接。

3.2.1 茶树砧木劈接法（切接法）。选择53 穗咖啡枝条为接穗（图7），其中13 穗采用植物生长激素浸泡法（NAA 100 mg/kg，浸泡 1h），标记为 B-1a；10 穗使用植物伤口愈合剂涂抹（图8），标记为B-1b；其余30 穗标记为B-1。试验结果见表4。

从表4 可知，茶树作为砧木，咖啡枝条作为接穗，进行劈接法，目前已长出新芽。之前的试验中，茶树作为砧木，咖啡枝条作为穗条，也出现过假活现象，茶树也长出愈伤组织（图9），最后咖啡穗条长出新生叶，出现叶片变小变窄现象，前期长出愈伤组织的几株也出现愈伤组织脱离和死亡现象。使用植物生长激素（NAA）浸泡的接穗目前也有存活的，而使用伤口愈合剂的穗条存活不超过3 个月。目前出现假活的穗条仍需进一步观察。

3.2.2 茶树砧木芽接法。选择55 穗咖啡枝芽为接穗（图10），其中12 穗采用植物生长激素浸泡法（NAA 100 mg/kg，浸泡 1 h），标记为 B-2a；11 穗使用植物伤口愈合剂涂抹（图 11），标记为B-2b；其余32 穗标记为B-2。试验结果见表5。

从表5 可以看出，茶树作为砧木，咖啡枝条作为接穗，进行芽接法，最长的仅存活6 个月，使用植物生长激素（NAA）浸泡的接穗最长仅存活4 个月，而使用伤口愈合剂的穗条存活不超过2 个月。

3.2.3 茶树嫁接茶树。2017 年1 月22—24 日，利用5 年树龄短节白毫茶树为砧木，茶树枝条为接穗，用劈接法（切接法）（图12，标记为C-1），和芽接法（图13，标记为C-2）各嫁接10 穗进行对照试验。试验结果见表6。

从表6 可以看出，茶树互嫁中，劈接法和芽接法都有存活，目前劈接法有6 穗已经存活，芽接法有1 穗存活，都已经发出新枝。芽接法存活数量很低，可以看出芽接法在茶树互相嫁接中也不易存活，应适当改进嫁接方法。

3.3 咖啡茶树靠接试验

靠接法即接穗并不从母体上剪截下来，而是将用作接穗的植株种在砧木的近旁，把茎干互相靠拢起来进行嫁接，待接穗和砧木完全愈合后再把砧木的上部和接穗的下部剪去。试验采用2 年生茶树和2 年生咖啡幼苗37对间植（图14），在同等位置分别切出伤口，然后将茶树和咖啡互相绑结在一起。由于接穗在嫁接时都未脱离母体，目前茶树和咖啡都是存活状态，但未见伤口愈合。

4 结论与讨论

茶树与咖啡远缘嫁接试验共设5 个小组，另设茶树与茶树嫁接和咖啡与咖啡树嫁接2 组对照。咖啡为砧木，茶树为接穗的2 组，分别为劈接和芽接；茶树为砧木，咖啡为接穗的2 组，分别为劈接和芽接，每个小组都有植物生长激素对照组和植物愈合剂的对照组。对照结果表明，使用植物愈合剂的10 对接穗都早早凋亡，使用植物生长激素处理的接穗存活率也很低。到目前为止，咖啡作为远缘嫁接砧木的所有接穗都已经死亡，未见存活或假活现象；茶树作为远缘嫁接砧木的劈接接穗尚有多株存活或假活现象，芽接的接穗都未见存活或假活现象。在前期的试验中，茶树作为远缘嫁接的砧木，咖啡作劈接接穗，也出现过假活现象，甚至长出少许愈伤组织，但最终死亡。死亡后，取下接穗，观察到愈伤组织并未与咖啡穗条结合，而是茶树自身的愈伤组织，该组尚存活穗条仍需继续观察。咖啡与咖啡嫁接试验中，芽接无1 穗存活，茶树与茶树嫁接中，芽接也仅存活1 株，可见芽接存活率相对于劈接要低，可能是因为芽接的技术要求比劈接更高。在另一组靠接试验中，穗条都未离开母体，无法确定是否嫁接成功，解开包扎观察并未发现愈合现象，所以试验仍需继续观察。