基于开花物候期和花粉质量初步筛选库尔勒香梨适宜的授粉品种

程嘉宝，王春峰，薛大虎，张 峰，王言君，何天明

（1.新疆农业大学园艺学院，新疆乌鲁木齐，830052；2.库尔勒市香梨研究中心，新疆巴音郭楞蒙古自治州，841000）

库尔勒香梨（以下简称香梨）是原产于我国新疆塔里木盆地的优质梨品种，备受消费者青睐[1]。香梨作为新疆特色林果业支柱产业之一，在新疆地方梨品种栽培面积和产量中占据较大比重[2-3]。该品种为严格的异花授粉植物，商业化栽培时需配置授粉树[4]，合理选择授粉品种和授粉树对香梨的产量和质量具有重要意义。目前授粉的盲目性是造成香梨坐果率和品质低的主要原因之一[5]。此外，在杂交育种过程中经常会有花期不遇的问题。因此，研究不同梨品种花粉质量与授粉树与主栽品种花期相遇时间对提高香梨授粉受精和果实品质具有重要作用。

目前，有关梨花粉质量测定和香梨授粉树花期等方面的研究前人已有所报道[6-10]，但在立地栽培下针对香梨授粉品种的花粉质量与开花物候期主要集中在少数一些梨品种或新疆本地的梨品种[11-13]。早在20 世纪80 年代香梨产业起步发展时，周其石等[14]对香梨的花粉直感现象进行了研究，认为鸭梨和砀山酥梨是香梨比较好的授粉品种，这2 个品种也在后来的生产实践上也得到了广泛应用。

随着时代发展，新疆当地以香梨为亲本选育了新梨7 号[15]、雪香[16]、沙01 号[17]等新品种，也相继从内地引进了玉露香[18]、黄冠[19]、中梨1 号、红香酥等品种，并在新疆梨区有一定的推广面积。如果将这些新育成或引进的品种作为香梨的授粉树，将发挥授粉效应和经济收益的双重效果。同时，这对新疆梨品种结构优化和育种也不无裨益。

鉴于此，本研究对近年来从内地引进到新疆的梨新品种和新疆当地品种以及诸如鸭梨、砀山酥梨等传统的香梨授粉品种进行了系统筛选工作，主要从供试品种的开花物候期和花粉质量等角度对其进行了初步探究，为选择香梨优良授粉品种、丰富新疆梨种质资源提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况 本研究的田间试验于2021—2022 年在库尔勒市沙依东园艺场十分场新疆农业大学梨育种基地（86°00′35″E，41°73′67″N）及周边梨园进行。试验测定工作在新疆农业大学国家瓜果改良中心新疆分中心育种实验室完成。沙依东园艺场十分场，位于新疆库尔勒市境内，属暖温带大陆性干旱气候，年降水量61 mm，年蒸发量2 800 mm，无霜期216 d，7 月平均气温27 ℃，1 月平均气温-7.1 ℃，年均温度12.2 ℃，有效日照时数2 844 h，≥10 ℃年有效积温4 894 ℃，土壤为戈壁荒漠灌淤土，pH 值8.3，含盐量0.6%[20]，土壤有机质含量为1.3%，栽培管理一致。

1.1.2 试验材料 供试梨品种除主栽品种香梨外，还有雪花梨、南果梨、丰水、明月、中梨1 号等30 多个授粉梨品种（表1）。试验分2 个年度（2021—2022）连续进行。不同的项目测定指标（开花物候期、花药花粉量和花粉离体萌芽率）在2 个年度由于大小年等原因在供试材料选取上略有差异。

表1 供试梨品种列表

1.2 研究方法

1.2.1 开花物候期调查 对供试梨品种的初花期（全树5%花开放）、盛花期（全树50%花开放）、落花期（全树5%花正常脱落花瓣为落花始期，全树95%花瓣脱落为落花终期）3 个开花物候期进行观测记录[22]。3 个时期合计计算为花期。供试品种花期和香梨的初花期和盛花期重合的天数定义为该品种的有效授粉天数。

1.2.2 花粉的制备与储藏 将供试梨品种在开花前7～10 d 将足量的枝条剪下拿到温室（25～28 ℃）催熟培养。待到气球期将花朵全部摘下，解剖针剥离花药，随机取100 枚发育完整、饱满的花药装到标记好的青霉素小瓶中，用于花粉量的测定。剩余花药置于硫酸纸盒中自然风干。待花粉完全散粉后，收集到10 mL 离心管中，将离心管放入加有硅胶的密封袋中，冰箱冷冻保存。

1.2.3 花粉量测定 采集不同品种大蕾期的花蕾，将花药剥下收集，随机取100 枚发育完整、形态饱满的花药装到标记好品种名的青霉素小瓶中，用于花粉量的测定。采用血球计数板法测定花粉量。在完全散粉的青霉素小瓶中加入20%六偏磷酸钠溶液5 mL，充分震荡摇匀成悬浮液。在血球计数板上盖好载玻片，用移液枪取上清液数滴，使其慢慢渗入血球计数板，在光学显微镜进行观察、计数，重复6 次，并计算出单花药花粉量N，取其平均数。将同一品种2年的数据再进行平均值计算。花粉量/花药的计算公式如下：

1.2.4 花粉活力测定 采用离体萌发法测定花粉萌芽率。将配置好的培养基（蔗糖10 g、琼脂1 g、硼酸0.03 g 混合加入100 mL 蒸馏水加热玻璃杯搅匀）用吸管均匀铺一层在载玻片上，待其冷却后备用。用棉签蘸取少量花粉，轻轻抖掉多余部分，轻吹棉签，使花粉播种到载玻片上（嘴、棉签、载玻片三点一线并平行于地面），每换1 个品种更换1 个棉签，防止交叉污染。标记好后放到有湿润滤纸的的培养皿中，盖好盖子，在25℃恒温培养箱培养4 h，观察花粉管的生长情况。每个品种做3 个载玻片，每个载玻片观察3个视野，显微镜下观察，计算花粉发芽率，公式如下：

花粉发芽率=（花粉管数/花粉数）×100%[24]（2）

1.3 数据分析与处理

本研究使用Excel 2016 软件进行数据统计整理；使用DPS 软件进行差异性显著性分析（Duncan’s新复极差法，P＜0.05） 数据以平均值±标准偏差（Mean±SD）表示，并用单因素ANOVA 检验法分析各品种对照值与处理值间的差异显著性；采用软件Origin 2018 进行图片处理。

2 结果与分析

2.1 不同梨品种开花物候期的调查

开花物候期的观察于2021—2022 年连续开展。根据梨授粉受精生物学基本理论（授粉和受精过程主要在初花期和盛花期完成），笔者将主栽品种香梨的初花期和盛花期合并为一个时期，定义为当年有效授粉期，各品种的花期与之同期比较。如图1 所示，2021 年28 个供试品种与香梨有效授粉期（4 月17 日之前）相遇的时间平均为7.82 d，而2022 年30个供试梨品种与香梨的有效授粉期（4 月13 日之前）相遇的时间平均为6.07 d（图2）。2022 年不同梨品种开花时间相对集中，较2021 年相比花期缩短，主要原因是2022 年花期异常高温。

图1 2021 年4 月不同梨品种开花物候期

图2 2022 年4 月不同梨品种开花物候期

笔者分别以2021 年香梨有效授粉期7 d、2022年有效授粉期5 d 为指标，根据各供试授粉品种与之相遇的的实际花期对供试品种进行初选，高于此标准的品种为当年中选品种，否则落选。如表2 所示，2021 年初选出了新梨9 号、雪香、轮台句句梨、褐色句句梨、砀山酥梨等23 个梨品种，2022 年选出了早酥梨、新妃、黄酸梨、雪花梨、红云等28 个梨品种，分别列入表2 中进入决选程序。有15 个梨品种2 年均中选，其中雪香、轮台句句梨和褐色句句梨3个梨品种连续2 年有效授粉期与香梨完全吻合。其余品种要么一年中选，一年落选，或者因大小年等原因只有一年的资料。以上结果将作为参考指标纳入后文决选。

表2 不同梨品种单花药花粉量比较

2.2 不同梨品种花粉量的比较

笔者对2021 年和2022 年的花粉量数据进行了比较，如表2 所示。不同梨品种的单花药花粉量存在很大差异，供试的33 个香梨授粉备用品种花粉量变幅为214.29～6 928.57 粒·花药-1，平均为4 435.79粒·花药-1，品种间变异率达38.86%。因此，在品种间进行选择在理论上非常有效。笔者将接近平均值的整数4 000 作为授粉合适品种的筛选标准，初选出早酥梨、明月、中梨1 号等22 个备选梨授粉品种进入决选阶段（表4）。

2.3 不同梨品种花粉萌芽率测定

由表3 可知，不同梨品种的花粉萌芽率存在很大差异。笔者对2021 年和2022 年供试品种的花粉萌芽率测定数据进行了统计分析，2 年花粉萌芽率平均为36.52%。供试的33 个香梨授粉备用品种花粉萌芽率变幅为4.23%～74.70%，品种间变异率达44.81%。因此，根据花粉萌芽率在品种间进行授粉品种的筛选在理论上是可行的。笔者将接近平均值36.52%的整数40%作为授粉合适品种的筛选标准，选出了雪花梨、南果梨、黄花等14 个备选授粉品种进入决选阶段（表4）。

表3 不同梨品种花粉萌芽率比较

表4 基于开花物候期和花粉质量对香梨授粉品种的决选

2.4 备选梨授粉品种决选

如表4 所示，在决选中共筛选出14 个梨品种，虽然个别品种根据单个指标初选时落选，如雪花梨、圆黄、中梨1 号、南果梨和新妃在2021 年因大小年的原因有效授粉期有数据缺失或低于筛选标准7 d，但2022 年与香梨有效授粉期高于筛选标准5 d，且花粉量大、萌芽率高，决选时保留了品种并坚持年度调查。个别品种如棉梨，因其雄性不育[25]，不能作为授粉品种，在筛选前期需要淘汰。红茄因不抗冻，与主栽砧木品种杜梨嫁接亲和性差，虽然花粉量大、发芽率也高，但在实际生产上不可行，也做了淘汰处理。决选时，笔者综合了2 年具体数据，兼顾了多年的田间观察的其他表现，大大提高了筛选工作的科学性。

3 讨论与结论

梨属于配子体自交不亲和果树[26]，授粉品种和花粉质量直接影响主栽品种的坐果与质量，且选配授粉树时，授粉树与主栽品种的有效授粉期需保持高度的一致性。因此，生产上要选取花期一致、花粉量大和花粉萌芽率高的梨品种来提高产量和品质[27]。如前所述，周其石等[14]通过多年的人工授粉试验，认为鸭梨和砀山酥梨做香梨的授粉树比较适宜，而本研究中，这2 个品种的开花物候期、花粉量、花粉发芽率的结果也印证了这一观点。高芳等[28]研究发现，鸭梨的花粉发芽率高为58.8%，明显高于京白梨（23.2%），京白梨作为授粉品种也比较理想。王睿哲等[13]进行授粉试验表明，雪香、新梨7 号和玉露香可作为香梨的辅栽品种，而本研究中，这3 个品种在决选时均被淘汰，新梨7 号落选的原因是雄性不育[15]，而雪香和玉露香则是花粉量偏少（低于4000 粒·花药-1）。

本研究通过对不同梨品种开花物候期和花粉质量进行了比较分析，结合各品种多年的田间表现，决选出14 个香梨授粉品种：砀山酥梨、鸭梨、雪花梨、南果梨、丰水、明月、圆黄、鄂梨1 号、寒红、黄花、早酥梨、中梨1 号、新妃和阿克苏句句梨，以便下一步开展授粉试验，从果实直感角度对授粉品种进一步筛选，为选择香梨优良授粉品种、丰富新疆梨种质资源提供科学参考。