南疆地区枣二倍体及其同源四倍体表型性状比较

刘金霞，刘 盼，米娜瓦尔·亚森，王玖瑞，刘孟军，闫芬芬

(1.塔里木大学 园艺与林学学院，南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300；2.河北农业大学 中国枣研究中心，河北保定 071001)

枣(ZiziphusjujubaMill.，2n=2x=24)为鼠李科(Rhamnaceae)枣属(ZiziphusMill.)植物，是原产中国优势特色果树，其与桃、李、杏、栗并称为古代五果，栽培历史有7 000多年之久[1]。枣树具有抗旱、耐瘠薄、耐盐碱、早果速丰、经济寿命长、营养丰富和用途广泛等突出特点，经济价值高[2]，是兵团乃至新疆的优势农业产业和支柱产业。经过近20年迅猛发展，新疆枣树面积达到47万hm2，年产量300多万t，均高居全国首位[3]。但随着产量的大幅增加，枣树出现品种结构单一问题，其中两大制干品种灰枣和骏枣占比90%以上，导致产品供过于求，种植效益大幅下降。因此，筛选培育枣类新型优良品种，进一步丰富南疆地区品种结构，是产业发展的需要。

多倍化是高等植物基因组进化的显著特征之一，在自然界中广泛存在并且具有独特的优势[4]。果树中有65%以上都具有多倍化的特征，如梨树、柑橘、葡萄等，均有多倍体类型[5]，通过加倍的多倍体植株具备叶面积增大、光合速率增强、可溶性固形物增多、口感变好、果实大且无籽，抗性增强等特点[6-7]。另外，多倍体材料还可作为育种材料开展杂交并获得三倍体、四倍体等多倍体种质材料[8-9]，在倍性育种中发挥重要作用。

本研究以二倍体‘梨枣’和‘酸枣0604’及其同源四倍体为材料，通过在南疆地区引种栽培后，调查分析其叶片、花及果实等表型性状，找出枣二倍体及其同源四倍体表型性状差异，以期为南疆地区枣品种选育和枣倍性育种工作提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

‘梨枣’和‘酸枣0604’及其同源四倍体引自河北农业大学枣资源圃，2018年引种高接于新疆阿拉尔市十团七连果园，砧木为8 a生骏枣。每个品种嫁接3棵，每棵树3～4个接穗。于2020年嫁接，第2年调查各单株叶片、花及果实等表型性状。

1.2 试验方法

1.2.1 叶片及气孔性状调查 9月份叶片停长后，取新生枣头中部二次枝三到四节位的叶片共计30片，利用叶片扫描仪(万深全功能植物图像分析仪LA-S)测定叶片长度、叶片宽度、叶面积、叶周长、叶柄长宽、叶柄面积指标。采集成熟叶片，用镊子取叶片部分表皮，置于载玻片上，滴一滴清水，盖上盖玻片后用显微镜(GAZERXSP-63)目测镜微尺测量叶片的气孔长度、气孔宽度，并统计视野内的气孔数量。每个品种30次重复，运用DPS 9.01软件对测定出的数据进行显著差异分析。

1.2.2 花性状调查 于5月中旬盛花期采集二次枝中部枣吊黄蕾期花蕾和绽放期花朵，利用扫描仪(万深全功能植物图像分析仪LA-S)测定花蕾直径、花朵直径、蜜盘直径大小，每品种30个重复。盛花期采集半裂期花蕾，采用碘-碘化钾染色法测定花粉活性[10]。取碘-碘化钾2 g溶于5～10 mL蒸馏水中，然后加入碘1 g,待全部溶解后定容到200 mL，贮于棕色瓶。将试材萼片展开，用镊子取其花粉2～3粒置于载玻片，滴1滴碘-碘化钾试剂，用解剖针混合花粉粒与试剂，盖上盖玻片，于显微镜(GAZERXSP-63)观察，取30个视野记录并拍照。深红色的为有活力的花粉，浅色或无色为无活力的花粉，每品种30个视野重复。采用血球计数器法测定花粉量大小[11]，用镊子取各品种花药30枚放于青霉素瓶中，自然风干使其充分散粉后，加入1%偏大磷酸钠溶液2 mL，使花药从花粉中充分分离出来。将处理后的花粉加盖置于震动仪上充分震荡1 min左右，使花粉浮于上层。然后用20 μL移液枪取20 μL溶液滴于血球计数板上，于显微镜下观察统计400个小方格的花粉粒数，每个品种重复30次。运用DPS 9.01软件进行显著差异分析得出结果。计算公式如下：

单花药花粉量(粒/花药)=(400个小方格的总花粒数×1 000×2/0.2)/30

1.2.3 果实性状调查 于果实全红期，每个品种选取30个果实，用电子天平测定单果质量和单核质量。

果实纵横径：用游标卡尺测量1个纵径，2个横径，计算平均值。

果实硬度：随机在10个果实上选取3处位置削去果皮，露出果肉，用GY-3型果实硬度计垂直对准待测部位，慢慢施加压力，读取数值。

含仁率：调查30个果实中含仁数量。

参照《枣种质资源描述规范和数据标准》进行果皮颜色、果实风味及外观性状调查以及DPS 9.05对所得数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 叶片性状比较

对二、四倍体枣叶片大小性状进行比较分析可见(表1)。发现2种枣各自同源四倍体叶片宽度增大，较二倍体叶片宽度差异极显著。四倍体‘酸枣0604’的叶片长、叶周长、叶面积也呈增大趋势，且与二倍体差异极显著。‘梨枣’四倍体除叶片宽度增大外其他性状无显著变化。因此可知由二倍体加倍后的四倍体植株呈现叶片宽度变大的特点。

表1 枣二、四倍体叶片大小性状比较Table 1 Comparison of leaf size traits of diploid and tetraploid in Chinese jujube

对二、四倍体枣叶柄大小性状进行比较分析(表2)，‘酸枣0604’四倍体叶柄面积为7.32 mm2，较二倍体5.92 mm2显著增大，而叶柄长、叶柄宽上无显著差异。‘梨枣’二、四倍体叶柄长、叶柄宽、叶柄面积均无显著差异。

表2 二、四倍体枣叶柄性状比较Table 2 Comparison of petiole traits between diploid and tetraploid in Chinese jujube

2.2 气孔性状比较

通过对气孔观察测定(表3)发现，‘酸枣0604’的四倍体保卫细胞最大，长为36.68 μm，宽为25.25 μm。‘酸枣0604’和‘梨枣’的各自同源四倍体的保卫细胞长和宽都极显著大于二倍体(图1)。二倍体‘梨枣’的气孔密度为265.63 个/mm2，四倍体为174.50个/mm2，二倍体‘酸枣0604’的气孔密度为236.70个/mm2，四倍体为144.65个/mm2，可见2种二倍体枣气孔密度都显著大于四倍体。由此可得四倍体植株叶片气孔大小较二倍体呈变大趋势，而气孔密度呈变小趋势。

表3 二、四倍体枣气孔大小比较Table 3 Comparison of stomatal size between diploid and tetraploid in Chinese jujube

图1 二、四倍体枣气孔大小及气孔密度比较Fig.1 Comparison of stomatal size and stomatal density between diploid and tetraploid in Chinese jujube

2.3 花性状比较

对二、四倍体枣花性状进行比较分析(表4)可见，‘酸枣0604’和‘梨枣’各自的同源四倍体花朵直径、花朵面积、花蕾直径和密盘直径均大于二倍体，二者呈极显著差异，因此可以得出四倍体枣花直径、花朵面积、花蕾直径和密盘直径均较二倍体呈现变大趋势。

表4 二、四倍体枣花大小性状比较Table 4 Comparison of flower size traits between diploid and tetraploid in Chinese jujube

由表5可见，‘酸枣0604’四倍体花粉量达9518粒，较二倍体显著提升，而‘梨枣’四倍体花粉量达1870粒，较二倍体极显著降低。2个枣各自的二、四倍体均具有较高的花粉活性，其中‘酸枣0604’四倍体与二倍体之间差异不显著，‘梨枣’的四倍体花粉活性极显著低于二倍体，由此可见2个枣品种二倍体加倍变为四倍体后花粉活性下降。

表5 二、四倍体枣花粉活性和花粉量比较Table 5 Comparison of pollen activity and pollen quantity between diploid and tetraploid in Chinese jujube

2.4 果实性状比较

2.4.1 果实、果核外观性状比较 对二、四倍体枣果实和果核外观性状进行比较(表6)，可以看出‘酸枣0604’和‘梨枣’各自的二、四倍体整齐度较高，果顶全为凹，梗洼广度为中度，萼片全为脱落状态。‘酸枣0604’二、四倍体果实颜色均为赭红色，果实形状均为长圆形，柱头都呈残存状态，果实表面光滑。‘梨枣’二、四倍体果实颜色均为红色，果实为扁柱形，柱头状态由宿存变为残存，二倍体果实表面有隆起，四倍体果实表面光滑。除二倍体‘酸枣0604’果肩是平的以外，四倍体酸枣和二、四倍体‘梨枣’的果肩均为凸起。在果点密度方面，‘酸枣0604’二倍体加倍为四倍体后由密变稀疏，而‘梨枣’果点由密变为中密，果点密度呈变小趋势(图2)。‘酸枣0604’二倍体核形为纺锤形、四倍体为椭圆形，‘梨枣’加倍后核形由二倍体的纺锤形变为四倍体的倒纺锤形(图3)。

图2 二、四倍体果实外观性状Fig.2 Fruit appearance traits between diploid and tetraploid in Chinese jujube

图3 二、四倍体果核性状Fig.3 Jujube pit traits between diploid and tetraploid

表6 枣二、四倍体果实外观性状比较Table 6 Comparison of fruit appearance traits between diploid and tetraploid in Chinese jujube

2.4.2 果实风味及可食率性状比较 对二、四倍体枣果实风味及可食率性状进行调查比较(表7)后发现‘酸枣0604’和‘梨枣’各自的二、四倍体果实可食率均很高，在94%以上。‘酸枣0604’二、四倍体汁液含量少，风味偏酸，果肉颜色绿色，果核含果仁，且四倍体含仁率为1.82%。‘梨枣’二、四倍体果实风味甜，果肉质地由疏松变成酥脆，口感更加优质，四倍体汁液变多，均呈浅绿色果肉。

表7 二、四倍体枣果实风味及可食率性状比较Table 7 Comparison of fruit flavor and edible rate between diploid and tetraploid in Chinese jujube

2.4.3 果实大小性状比较 通过对二、四倍体枣果实的鲜果质量、果实纵横径、果实硬度和单核质量的测定可得四倍体果实较二倍体果实变大。由表8可见，‘酸枣0604’和‘梨枣’四倍体果实的单果质量和果实横径均大于二倍体果实，且差异极显著。其中‘梨枣’四倍体单果质量可达45.76 g，较二倍体单果质量显著增大；‘酸枣0604’四倍体单果质量达11.56 g，二倍体质量7.98 g，可见四倍体果实较二倍体显著增大。‘酸枣0604’四倍体果实单核质量为0.37 g，二倍体为0.22 g，四倍体大于二倍体且差异极显著。可见四倍体枣果实相对于二倍体呈变大趋势。

表8 二、四倍体枣果实大小比较Table 8 Comparison of fruit size between diploid and tetraploid in Chinese jujubes

3 讨论与结论

果树多倍化是由于染色体增加一般表现出枝粗、叶大、花大和果大等巨大型特征[12]。本研究发现‘酸枣0604’和‘梨枣’各自的同源四倍体叶片宽度、叶面积及叶片厚度均显著大于二倍体植株，叶色较二倍体颜色变深。四倍体保卫细胞变大，气孔密度变小，与二倍体差异极显著。四倍体植株花朵大小和花蕾大小较二倍体明显变大，花粉活性呈降低变化。四倍体果实外观形态表现为果点密度稀疏，果实表面光滑，果实和果核显著性增大等变化。可见，在南疆地区引种同源四倍体表现出叶片变大、叶形指数变小、叶片厚、气孔增大，气孔密度降低，花和果实器官增大等特征，与河北等地区栽培表现一致[13]，表明四倍体枣引种后多倍体形态特征表现稳定。

刘平等[14]通过对四倍体与二倍体枣花及花粉特性的比较发现，四倍体辣椒枣的花粉量明显少于二倍体，四倍体冬枣和四倍体临猗‘梨枣’的花粉量变化不明显。本研究发现‘梨枣’四倍体花粉量较二倍体极显著降低，而‘酸枣0604’四倍体花粉量较二倍体显著增大，原因可能是栽培地区环境差异不同导致，也可能是嫁接第二年花期表现不稳定所致。吴改娥[13]研究发现四倍体花粉活性较二倍体降低，与本研究结果表现一致。表明同源四倍体枣在不同栽培区域均存在减数分裂异常的现象，这可能是导致其花粉育性降低的主要因素。研究发现两种枣的同源四倍体具有花粉育性，可以作为亲本开展杂交育种，是南疆地区理想的倍性杂交育种材料。

刘庆忠等[15]研究发现，四倍体嘎拉苹果的单果质量、果实纵径和横径、果柄粗度极显著高于二倍体，果实明显变大。刘颖等[16]通过调查天然二、四混倍体枣后发现同源四倍体冬枣具有果实变大，果形指数变小，果实维生素C含量增加，果实可溶性糖和可滴定酸含量变化无规律等特点。本研究也发现2种枣同源四倍体果实在横径、单果质量等方面都极显著大于二倍体果实，果实的可食率增加，果肉含汁量、口感风味上都优于二倍体，同时发现‘酸枣0604’四倍体的含仁率为 1.82%，可以获得种子。可见随着染色体加倍，枣同源四倍体的果实性状得到提升，这在今后的生产实践中具有直接利用价值。