应用隶属函数法评价9个茶树杂交组合的亲和性与果实性状

2022-06-27廖春文韦持章韦锦坚农玉琴梁贤智陈远权

种子 2022年5期

廖春文，韦持章，韦锦坚，农玉琴，梁贤智，陈远权

(广西农业科学院广西南亚热带农业科学研究所，广西龙州 532415)

杂交育种是茶树育种手段之一。印度、斯里兰卡、肯尼亚、日本及我国采用人工杂交的方法选育出了一批优良茶树品种用于生产或科学研究，自20世纪70年代起，国内众多学者对茶树的杂交方法[1-2]、亲和性[3-4]、杂交果实性状[5-6]、花粉活力[7]、后代表型遗传[8-9]等进行了研究。董丽娟[2]对93个去雄套袋授粉方法组合的杂交亲和性进行研究，结果表明，武夷亚种作杂交母本亲和性强，结实多；云南亚种适宜作父本，不宜作母本[10]，并提出亲缘关系近的组合其杂交亲和性差。对不同组合间的杂交结实及茶果性状的研究表明，不同品种母本杂交结实率高低与其自由传粉时结实率高低的趋势不一致[6-7]；人工杂交的茶果中，一粒果比自由传粉时明显增加，结实少的组合一粒果数量比重大。罗小梅等[11]对不同的优良茶树品种杂交亲和性及果实性状进行研究，结果表明，父本花粉活力与结实性呈正相关，并筛选出杂交果实性状优于亲本的组合4个。近年来，隶属函数法被广泛应用在黄瓜[12]、猕猴桃[13]、大白菜[14]等作物抗逆性、农艺性状、品质等评价方面，但在茶树亲本杂交亲和性及果实性状评价方面鲜有报道。

广西南亚热带农业科学研究所自2004年引入茶树金牡丹品种，其适制乌龙茶且品质优，但存在种植抗逆性弱、易衰退[15]等缺点，且金牡丹作为母本所得的杂交果实及种子存在因病、干旱等因素夭亡，发芽率低和成苗率差等问题。因此，如何有针对性地选择茶树母本开展人工杂交，测试不同组合间的杂交亲和性、果实表型、发芽率等对金牡丹有性杂交选育工作具有重要的意义。采用金牡丹为父本，茶树优良品种肉桂、英红9号等9个品种为母本的杂交组合，应用隶属函数法对其杂交组合的结实率、果实性状及发芽率进行评价，筛选出结实率高、果实性状优、发芽率强的杂交组合，为金牡丹的杂交驯化、亲本选配提供数据基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2019年11月至2020年10月在广西南亚热带农业科学研究所茶树种质圃内进行，供试品种10个，树龄为4年，供试品种为国内优良茶树品种。详见表1。

表1 亲本信息Table 1 Parentage information

1.2 试验方法

1.2.1组配亲本

试验使用金牡丹作为父本，完成9个亲本组合：春闺×金牡丹、英红9号×金牡丹、肉桂×金牡丹、白芽奇兰×金牡丹、百岁香×金牡丹、鸿雁12号×金牡丹、中茶108×金牡丹、北斗×金牡丹。

1.2.2茶树杂交

参照罗小梅等[11]的方法进行人工杂交授粉。母本结实后，间隔90 d按20 g/株绕母树自然杂交植株滴水线穴施磷钾肥，遇干旱时期正常浇灌。

1.2.3茶籽播种

茶籽采集完成后，浸泡清水48 h，换水1次；于10 cm厚沙床进行均匀撒播，覆盖3 cm左右河沙；保持60%湿度。

1.3 结实率调查

果实成熟后，于霜降后第2天进行父母本自然杂交及人工杂交果实采收，采集健康完整的果实并统计结实率。

1.4 发芽率调查

播种后60 d统计发芽率。

1.5 杂交果实性状调查

果实采收后及时进入室内进行观察测量，每个杂交组合随机选取20枚果实调查，包括果实形状、果皮颜色、单果重、籽粒重、果实高度、果径。果实形状、果皮颜色采取目测法，单果重、籽粒重使用1/100天平称重，使用分辨率0.01 mm游标卡尺测量果实横径(果径)、纵径(果高)。

1.6 数据处理

采用Excel 2013软件进行初步汇总整理及作图，SPSS 18.0软件进行数据分析；隶属函数对杂交组合做综合对比，茶树果实数量性状、结实率、种子发芽率均为正向指标，公式为：

u(xij)=(xij-xjmin)/(xjmax-xjmin)

2 结果与分析

2.1 不同杂交组合结实率及发芽率比较

由表2可知，9个亲本组合共计授粉1 172朵花，收获果实578枚，种子943个，结实率为35.48%～65.92%，每个组合均有结实，结实率最高的组合为春闺×金牡丹，且差异达到极显著水平，为65.92%，平均结实率为46.22%，杂交结实率顺序依次为春闺、白芽奇兰、鸿雁12号、瑞香、肉桂、百岁香、英红9号、中茶108、北斗。发芽率最高的组合为中茶108×金牡丹，且差异达到极显著，为73.52%，平均发芽率为46.79%；杂交种子发芽率依次为中茶108、春闺、肉桂、英红9号、白芽奇兰、百岁香，鸿雁12号、北斗、瑞香。

表2 不同组合杂交结实率和发芽率Table 2 Cross fertility and germination rates of different combinations

2.2 杂交亲本及杂交组合的果实性状

2.2.1果实表型

由表3可知，亲本自然杂交果实以二三粒种子数居多；果实籽粒数直接影响果实形状，人工杂交果实的形状分为三类：比亲本自然杂交籽粒数多的组合3；自然杂交果实籽粒数基本一致的组合5、6、7、8；人工杂交果实籽粒数比自然杂交果实籽粒少的组合1、2、4、9。自然杂交与人工杂交果皮颜色均与亲本保持一致。

表3 杂交亲本及杂交组合果实性状Table 3 Fruit traits of hybrid parents and hybrid combinations

2.2.2单果重

由图1可知，9个组合F1单果重均未超过父本，差异显著。单果重超过母本的组合为组合5，差异显著，与母本单果重相当的组合有1、3、6、8，差异不显著，单果重质量低于母本的组合有2、4、7、9，差异分别达到显著水平。

注：父本均为金牡丹，各组合母本序号依次为1春闺2英红9号3肉桂4白芽奇兰5百岁香6鸿雁12号7瑞香8中茶108，9北斗。同列小写字母表差异显著。下同。图1 不同杂交组合对单果重的影响Fig.1 Effect of different hybrid combinations on single fruit weight

2.2.3籽粒重

由图2可知，9个组合F1籽粒重未超过父、母本的组合有1、2、7、9，与父本差异显著；F1籽粒重介于父、母本之间的组合有3、4、6、8，超过母本显著差异的组合有4、8，均显著低于父本；F1籽粒重超出父、母本的组合有5，与母本达显著差异，与父本相当。

图2 不同杂交组合对籽粒重的影响Fig.2 Effect of different hybrid combinations on seed weight

2.2.4果高

由图3可知，9个组合F1果高未超过父、母本，均与父本差异达显著的组合有1、6、7、8、9，组合4、5与父本差异不显著，组合6显著低于母本；F1果高介于父母本间的组合有2、3，与父母本差异不显著。

图3 不同杂交组合对果高的影响Fig.3 Effect of different hybrid combinations on fruit height

2.2.5果径

由图4可知，9个组合F1果径未超过父、母本，均与父本达显著差异的组合有2、4、6、7、8、9，与母本不存在差异；F1果径介于父母本间的有组合1、3、5，与父本差异显著，与母本性状相当。

图4 不同杂交组合对果径的影响Fig.4 Effect of different hybrid combinations on fruit diameter

2.3 不同组合间杂交果实性状对比

采用隶属函数对9个杂交组合进行综合评价，由表4可以看出，综合排名前五的组合为春闺×金牡丹、百岁香×金牡丹、英红9号×金牡丹、白芽奇兰×金牡丹、中茶108×金牡丹。最差的组合为北斗×金牡丹，排名第9；发芽率较好的组合为肉桂×金牡丹，排名第7；单果重与母本相当的组合为鸿雁12号×金牡丹，排名第6。

表4 不同组合间果实综合性状的隶属函数Table 4 Membership functions of comprehensive fruit characters among different combinations

3 讨论

3.1 杂交亲和性

不同组合间的结实率也是反映杂交组合亲和性的重要指标，杂交结实率可直接反馈杂交组合的亲和性。实验以金牡丹为父本，春闺为母本结实率最高(65.92%)，以北斗为母本的结实率最低(35.48%)，母本与父本间的亲和性排序依次为春闺、白芽奇兰、鸿雁12号、瑞香、肉桂、百岁香、英红9号、中茶108、北斗。除北斗外，武夷茶种作母本亲和力优，与张曙光，李赛君[9]的研究结果一致；英红9号作母本结实率41.50%，与董丽娟等关于云南亚种不宜作母本结论不一致，金牡丹与春闺、鸿雁12号、瑞香存在较近的亲缘关系，与张曙光，李赛君[9]的茶树亲缘关系近者其杂交亲和性差结论不一致，杂交亲和性受栽培水平、气候、花粉活力等影响，有待进一步开展实验探索验证。

3.2 杂交果实性状

果实外形由种子数量决定，在一定程度上反映了杂交亲和力，自然杂交所得的果形以多籽粒的果实居多，本试验人工杂交果实以肾形居多，北斗杂交试验结果与赵学仁，刘祖生[6]结实率低组合球形果多的结论一致。果实表皮颜色与母本自然杂交颜色一致。茶果、茶籽粒重、果高、果径等表型性状，数值与母本自然果实性状数据相近，与赵学仁，刘祖生[6]结论一致。根据父母本及F1果实间的显著性比较，以籽粒饱满为主因素考量价值优的组合为百岁香×金牡丹、白芽奇兰×金牡丹、中茶108×金牡丹，利于后期种苗繁育。