威宁短柱油茶优良无性系授粉组合筛选试验研究*

龙莉，高超，韦红莉，仇杰

(贵州大学 贵州省森林资源与环境研究中心/贵州省高原山地林木培育重点实验室/林学院，贵州 贵阳 550025)

威宁短柱油茶(CamelliaweiningensisY.K.Li.)属山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)常绿灌木或小乔木，是贵州省毕节高海拔地区特有的野生木本油料树种[1]。该树种抵抗不良环境能力强，种子出籽率高，茶籽油含有油酸、亚油酸、亚麻酸等80%以上的不饱和脂肪酸，具有风味独特、贮存持久、易被人体吸收等特点[2]，长期食用茶籽油能够有效预防和治疗冠心病[3]、动脉硬化[4]、皮肤病[5]、肿瘤[6]等疾病。贵州毕节地区近年来大力发展威宁短柱油茶，种植面积已达6 000 hm2以上[7]，但由于该树种缺少研究关注，缺乏科学理论指导生产，普遍存在的实生播种、混栽混种、鲜果产量低等问题极大限制产业发展。

本课题组前期研究发现，威宁短柱油茶自交结实率远远低于异交，而不同异交授粉组合之间结实率又存在差异，在生产栽培中通过合理配置授粉品种是提高产量的有效手段之一。随着油茶自交不亲和性这一现象被证实，国内对部分油茶品种配置授粉的研究也已开展[8-12]，但目前对威宁短柱油茶配置授粉的研究仍是空白。基于此，本研究以6个威宁短柱油茶无性系为研究对象，探讨其花期和花粉情况，设计42个配置组合进行人工控制授粉，研究不同授粉组合从授粉至果实成熟期间座果率动态变化情况，选出各无性系最适宜配置的授粉树，提高威宁短柱油茶果实性状和鲜果产量，从而为威宁短柱油茶提质增效发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地和材料概况

试验地位于贵州省毕节市威宁县贵州大学油茶科研工作站。海拔2 200 m，属亚热带季风湿润气候，年平均降水量909 mm，年平均气温11.5 ℃，夏季年平均最高气温18 ℃，年平均无霜期206 d。年均日照时数1 812 h。试验地土壤为黄棕壤，立地条件良好。试验材料为1、5、8、13、31、48号无性系，10 a生树体株高约1.5 m，生长良好无病虫害，能正常开花结实，常规抚育管理。

1.2 试验方法

1.2.1 花期物候观测

2019—2020年连续2 a在花期对参试油茶无性系进行定期观测，并按照全树开花5%～25%、全树开花25%～75%、全树开花75%以上的标准记录始花期、盛花期、末花期3个物候期，开花以花瓣打开初露花药为依据。

1.2.2 花粉量和花粉萌发率测定

采用纤维素酶溶解法测定花粉量。在盛花期采集各品种不同部位的完整花朵，每个品种分别取15枚完整花药放入纯净、干燥的小瓶中，每个品种重复3次，于25 ℃温度下烘干，并静置后加入1%纤维素酶溶液1 mL处理24 h。用移液枪取1μL溶液，滴于凹面载玻片上，在显微镜(Leica，DM2500)下观察统计花粉粒数，重复3次，取平均值a。每枚花药里的花粉量为：

A(花粉量)=a×1 000÷15

花粉萌发率采用离体培养基萌发法。取适量花粉均匀涂在已经滴有培养基(1%琼脂+10%蔗糖+0.01%硼酸)的凹载玻片上，放入25 ℃恒温培养箱内8 h，之后用显微镜(Leica，DM2500)观察统计花粉的萌发状况，镜检计数。将超过花粉粒本身一倍以上的花粉，将其视为有生活力的花粉，每个品种重复5次，每次3个视野，并以每个视野花粉粒数目不少于50粒的视野为标准进行统计，最后取15次平均值为花粉萌发率。

花粉萌发率=(视野中已萌发花粉粒数÷视野中花粉总粒数)×100%

1.2.3 授粉设计及果实指标测定

用6个无性系材料进行正、反交授粉处理，以自花授粉和自然授粉为对照，(分别用“CK1-编号”和“CK2-编号”表示)，共42个组合(表1)。于威宁短柱油茶盛花期进行授粉试验。自然授粉：每个无性系随机选取100朵花，不去雄，不套袋，挂牌标记，任其自然授粉，重复3次。自交授粉：每个无性系随机选取100朵花，同系花粉授粉，套袋，挂牌标记，重复3次。无性系间杂交授粉：每个无性系随机选取100朵花，去雄，根据设计组合人工控制授粉，套袋，挂牌标记，重复3次。

表1 授粉组合设计

于授粉后至8月底果实成熟，定期调查统计各授粉组合的座果率。

座果率(%)=(座果数/授粉花数)×100%

在果实成熟后，采集各授粉组合的所有果实，测定果实的主要表型性状。具体方法如下：果实采收24 h内，每个组合用游标卡尺测量20个果实的横径、纵径，并统计可育种子数；称量单果重、鲜籽重、所有授粉花的鲜果产量。

1.3 数据统计分析

采用Excel 2013软件完成参试材料数据统计；采用SPSS 20.0软件对各个组合的指标进行比较，采用T检验对每个授粉组合的指标进行组间分析，P<0.05 表示差异显著，P>0.05表示差异不显著；采用Origin2018软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 开花物候期观测

花期的调查对主栽品种和授粉品种的选择有着重要的指导意义，花期相遇是配置授粉树的前提，盛花期是最佳授粉时间。对各无性系进行花期物候观察发现(表2)，威宁短柱油茶各无性系的始花期在2月上旬，始花期较长，持续约半个月，时间跨度稍大，其中8号无性系始花期比最早的48号晚9 d。试供材料的盛花期都为2月下旬，为晚花类型，盛花期持续时间为16～24 d，各无性系盛花期时间基本一致，盛花期重合时间为16 d，符合授粉配置研究要求的盛花期一致条件，各无性系间可相互进行配置授粉。

表2 不同无性系花期比较

2.2 不同无性系花粉量和花粉萌发率比较

花粉量和花粉萌发率的高低直接影响其授粉、受精及座果，是配置授粉选择的重要依据之一。各无性系单花花粉数量和花粉萌发率测定结果如表3所示。不同无性系之间平均单个花药花粉量存在显著差异，6个无性系的单个花药花粉量在1 855～2 567粒之间，单个花药花粉量排序为：5号(2 567粒)>13号(2 355)>48号(2 248粒)>31号(2 136粒)>1号(2 081粒)>8号(1 855粒)。6个无性系花粉萌发率存在一定差异，其中31号无性系花粉萌发率最高为48%，8号无性系花粉萌发率最低为39%。6个无性系均具有一定数量的花粉量和较高的花粉活力，各无性系的花粉萌发率均大于35%，其中5个无性系花粉萌发率超过40%，从花粉量和花粉萌发率方面考虑，这6个品种均可用作授粉父本进行配置授粉。

表3 不同无性系花粉量和花粉萌发率

2.3 不同授粉组合座果情况比较

对不同授粉组合从授粉到果实成熟期间座果率动态变化统计，结果如图1所示。结果显示：(1)同一母本不同的授粉组合座果率差异较大，如1号无性系为母本的授粉组合8月25日的座果率为30.1%～62.3%之间，其中以48号为父本授粉的座果率为30.1%，5号为父本授粉的座果率为62.3%。(2)异花授粉组合在每个时间段的座果率均高于自交授粉组合，威宁短柱油茶表现出明显的自交不亲和性。自交授粉组合和异交授粉组合在3月25日的座果率最高，随着时间推移，座果率逐渐下降，在3月25日—4月25日这段时间内落果幅度最大，授粉3个月后落果幅度相对平缓，4个月后除1×45、5×13这两个组合，其他授粉组合座果率趋于稳定。(3)所有自然授粉组合，果实成熟后座果率大小排序为：CK2-31(57.5%)>CK2-13(56.5%)>CK2-48(52.8%)>CK2-3(50.4%)>CK2-8(40.3%)>CK2-1(16.8%)；自交授粉组合果实成熟后座果率大小排序为：CK2-31(8.4%)>CK2-48(7.5%)>CK2-8(6.8%)>CK2-1(5.6%)>CK2-13(5.4%)>CK2-3(3.6%)。(4)果实成熟后座果率最高的5个授粉组合为：31×5(66.3%)、13×5(64.8%)、13×13(64.6%)、5×31(64.5%)、1×5(62.3%)，这表明5号无性系与31号无性系与几个授粉无性系的授粉亲和力均较高。

图1 不同组合授粉后座果率动态变化

2.4 不同授粉组合对果实表型性状的影响

不同父本对果实大小、果重、可育种子数和单果鲜籽重有显著影响(表4)。在果实大小方面，以5号无性系为父本授粉的1、13和31号无性系和以31为父本授粉的5、13号无性系等5个异交组合的果实较大、单果重相对较重；在种子性状方面，以5号无性系为父本授粉的1、13、31和13号无性系为父本授粉的5、8号无性系可育种子数和单果鲜籽重较多和较重。自交组合果实大小、可育种子数和单果鲜籽重表现均较差，综合来看以5号为父本授粉的1、13、31号无性系果实表型性状最优。从个体来看，当以1号为母本时，5号和31号为其授粉的果实表型性状相对较高；当以5号为母本时，31和48为其授粉的果实表型性状相对较高；当以8号为母本时，5号和13号为其授粉的果实表型性状相对较高；当以13号为母本时，5号和31号为其授粉的果实表型性状相对较高；当以31号为母本时，5号和8号为其授粉的果实表型性状相对较高；当以48号为母本时，13号和31号为其授粉的果实表型性状相对较高。

表4 不同授粉组合主要果实经表型性状

2.5 不同授粉组合对授粉后鲜果产量的影响

不同授粉组合的鲜果产量见图2。结果表明，以1号为母本，5号与31号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重93.66 g和53.00 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高14.1%和8.0%，差异显著；以5号为母本，48号与31号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重82.53 g和16.93 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高11.8%和2.4%，差异显著；以8号为母本，48号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重25.03 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高6.4%，差异显著；以13号为母本，1、5、31号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重23.76 g、49.43 g、74.10 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高3.7%、7.7%、11.6%，差异显著；以31号为母本，1、5、8号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重19.33 g、61.00 g、20.33 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高4.0%、12.5%、4.2%，差异显著；以48号为母本，1、5、31号为其授粉后鲜果产量分别较自然授粉的重20.48 g、8.81 g、34.14 g，鲜果产量较自然授粉的分别提高5.3%、2.3%、8.8%，差异显著。综合所有授粉组合的鲜果产量分析，与自然授粉相比，1×5、5×48、8×48、13×31、31×5、48×31授粉组合鲜果产量较好，其中鲜果产量较自然授粉提高10%以上的有1×5、5×48、13×31、31×5，鲜果产量平均提高12.5%。

图2 不同授粉组合的授粉鲜果产量

3 讨论与结论

3.1 讨论

大部分果树存在自交不亲和现象，都需要进行配置授粉树，如梨(Pyrusspp.)[13]、苹果(Maluspumila)[14]、枇杷(Eriobotryajaponica)[15]和柑橘(Citrusreticulatablance)[16]等。威宁短柱油茶不同无性系自花结实率低，栽植时需配置适宜的授粉品种。花期重叠是配置授粉树的前提，有学者将盛花期作为授粉品种配置模式选择的主要依据之一[17]。本研究观察发现所选的6个优良无性系的盛花期均在2月下旬—3月中旬，至少有半个月的盛花期重叠期，具备相互配置授粉的前提条件。张琰等[11]的研究表明，油茶群体的花期会受到气候影响，其中温度对花期的影响最大。威宁短柱油茶与普通油茶相比花期较晚，属春季开花类型，其原因与其生长在高寒山区环境密切相关，高寒山区温度较低从而推迟花期。本研究发现5号和31号无性系花粉量和花粉萌发率较高，以5号和31号为父本进行配置授粉的组合座果率、果实表型性状和鲜果产量整体表现均高于其他无性系，这与孙伟生等[18]的观点一致——花粉量和花粉萌发率的高低直接影响其授粉、受精、座果及果实性状。

有学者认为杂交座果率是油茶品种配置栽培中首先需要考虑的问题，座果率至关重要，影响着果实的数量[19]。本研究通过跟踪授粉至果实成熟期间座果率动态变化发现，不同授粉处理对座果率的影响差异显著，异交授粉的组合座果率高于自交授粉，人工授粉可提高果实座果率，在生产中可通过授粉配置的方式来提高油茶产量。自交授粉虽能少量结果，但落果幅度较大，败育率高，这与‘长林’系列的油茶自交后座果率表现一致[12]。值得注意的是授粉4个月后1×45、5×13这两个组合较其他组合落果幅度较大，可能是由于抵御逆境能力存在个体差异导致。威宁短柱油茶与普通油茶[20-23]在田间试验中一样表现出明显的自交不亲和性特征，然而关于威宁短柱油茶自交后落果的机制仍需要进一步研究探讨。前人研究发现座果率越高则可育种子数就会越多，座果率与可育种子数存在正相关[24]，本研究发现威宁短柱油茶5号无性系与31号无性系与几个授粉无性系的授粉亲和力均较高，且座果率最高的授粉组合其果实表型性状和鲜果产量也较高。由此可见，授粉座果率越高，表明授粉亲和力均较高，座果率与果实表型性状、鲜果产量也存在明显的正相关关系。值得注意的是，在本试验中仅通过人工正反交试验检验了油茶的最佳授粉配置,在实际生产中存在多品种配合及授粉树自身作为结果树的情况，应进一步进行综合反交试验，并进一步研究具体配置机理。

3.2 结论

6个威宁短柱油茶优良无性系花期一致，均具有一定数量的花粉量和较高的花粉活力，具备互为授粉树的基本条件。果实成熟后座果率最高的5个授粉组合为：31×5、13×5、13×31、5×31、1×5；在42个授粉组合中，果实表型性状均最佳的授粉组合为：1×5、13×5。以鲜果产量为主要评价指标，对威宁短柱油茶6个优良无性系间相互配置授粉，以鲜果产量高于自然授粉10%为评价指标，最终筛选较优授粉组合4个：1×5、5×48、13×31、31×5，这4个授粉组合与自然授粉相比鲜果产量平均提高12.5%。