不同授粉方式对“台农1号”百香果果实性状的影响

徐 丽,冯红玉,陈 媚,赵亚南,高 玲,杨福孙

(1 海南大学热带农林学院,海口,570228;2 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海口,571101)

百香果,又名西番莲,是典型的热带水果,由于其果实香气丰富,营养价值高,备受消费者青睐[1]。目前,百香果在我国热带和亚热带地区栽培面积较大,主要栽培品种为紫果种(PassifloraedulisSims)和黄果种(Passifloracaerulea)以及两者的杂交种[2]。百香果在温度适宜条件下全年可多次开花,但不同品种自然着果率差异较大。百香果花属于柱头探出式雌性异位[3],即花柱伸出花药外,开花过程伴有花柱弯曲运动;百香果刚开花时,柱头直立,表面没有黏液,加上花粉又重又大且有黏性,不具备风媒传粉的条件,也不在昆虫拜访路径上[4],因此柱头被授粉的概率较小,大多数品种自然着果率较低。2012年,有学者就认为美洲百香果产量低的主要原因是其自然传粉成功率低[5],生产上想要提高产量需借助蜜蜂、木蜂传粉[6-7]或人工辅助授粉[8-10]。

已有报道不同授粉方式影响百香果着果率[11],而人工异花授粉可提高百香果着果率,改善果实品质[12-13]。百香果果实品质除与品种、栽培等条件相关外,也受到授粉方式影响。“台农1号”百香果成熟时香气浓郁,酸甜适中,在广西、福建、贵州等地大面积种植,是国内目前主栽紫果百香果品种[14]。目前我国百香果电商销售较为火热[15],对百香果果实品质和分级提出较高要求。因此,本研究以“台农1号”百香果为试材,探讨不同授粉方式对其果实性状的影响,以期为百香果设施栽培管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

以“台农1号”紫果百香果品种为试材,该品种可自花授粉结果。试验地点在中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所试验大棚内进行,北纬19.51°,东经109.51°,网室拱棚。2022年10月14日定植栽培,株行距3 m×2 m,共40株。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

设置异株异花授粉、同株异花授粉、自花授粉3种不同人工授粉处理,花粉在花前5 h已具有活力[16-17],异株异花授粉为开花前2 h,用镊子将当天要开放花去除雄蕊,收集至干净容器内,每株单独收集,用干净毛笔沾取收集到的异株花粉均匀涂抹于异花柱头上,并套袋做好标记;同株异花授粉为开花前2 h,用镊子将当天要开放花去除雄蕊,收集至干净容器内,每株单独收集,用干净毛笔沾取收集到的同株花粉均匀涂抹于异花柱头上,并套袋做好标记;自花授粉为开花前2 h,用镊子取下当天要开放花上雄蕊,将花药均匀涂抹于同朵花柱头上,并套袋做好标记。每个重复选择20朵完全开放花进行人工授粉,每个处理重复3次,同时记录授粉当天温湿度,4 d后统计着果率。

1.2.2 性状调查

果实成熟转色70%时采摘,记录采摘日期。每处理随机抽取果实20个,使用游标卡尺测定果实纵径、横径,使用万深扫描仪测定种子长度、宽度;统计单果种子数,称量单果质量和果壳质量;使用艾拓糖酸度计(PAL-BX/ACID F5)测定可溶性固形物、可滴定酸含量,计算可食率和固酸比。可食率(%)=(单果质量-果壳质量)/单果质量×100。

1.2.3 数据分析

采用Excel 2010整理数据,SPSS Statistics 26统计分析,进行单因素方差分析(one-way ANOVA);采用Duncan新复极差进行多重比较,Pearson分析各指标间相关性,OriginPro 2021绘图。

2 结果与分析

2.1 对着果率的影响

由表1可知,异株异花授粉和自花授粉着果率较高,分别达到98.3%和96.7%,而同株异花授粉着果率较低,仅78.3%,与其他授粉处理的着果率有显著性差异。

表1 不同授粉方式的“台农1号”百香果着果率、成熟时间和果实外观性状比较

2.2 对果实外观性状的影响

由表1可知,不同授粉方式的果实成熟时间以及果实纵横径比无显著性差异,成熟时间84.85～87.75 d,果实纵横径比1.18～1.19。不同授粉方式的果实纵径、横径、单果质量存在显著性差异,自花授粉的果实纵径、横径显著高于异株或同株异花;3个处理的单果质量从高到低依次为自花授粉>异株异花授粉>同株异花授粉。

2.3 对果实内在品质和种子性状的影响

由表2可见,不同授粉方式的果实可溶性固形物、可滴定酸含量以及糖酸比差异不显著,可食率差异显著。自花授粉和异株异花授粉可食率较高,分别达到57.09%、58.16%,显著高于同株异花授粉的可食率52.00%。3个处理的单果种子数差异显著,其中自花授粉最高,其次为异株异花授粉,同株异花授粉最少。不同授粉方式的种子宽度无显著性差异,平均3.60 mm;种子长度差异显著,异株异花授粉种子长度显著低于其他两个授粉处理。

表2 不同授粉方式的“台农1号”百香果品质和种子性状比较

2.4 果实性状相关性分析

由于图1可知,异株异花授粉百香果果实外观性状间相关性较高,果实纵径与横径呈极显著正相关(p<0.05,下同),相关系数为0.62;果实横径与纵横径比呈极显著负相关(p<0.01,下同)。果实可滴定酸与固酸比呈极显著负相关。单果种子数与种子长度、种子宽度呈显著正相关,种子长度与种子宽度呈极显著正相关。果实外观性状与内在品质间,仅果实纵径与可滴定酸含量呈显著正相关。果实外观性状与种子性状间也有相关性,单果质量与单果种子数呈正相关,与种子长度、宽度呈极显著正相关,相关系数分别为0.69、0.61。果实内在品质与种子性状间,可食率与单果种子数呈极显著正相关,相关系数为0.66。

注:圆的大小与相关系数呈正相关,圆的颜色深浅与总关联度呈正相关。图2至图3同。

由图2可知,同株异花授粉的果实单果质量与果实纵径呈极显著正相关,与果实横径呈显著正相关;成熟时间与果实纵径呈极显著负相关,与果实横径呈显著负相关。果实内在品质间,可食率与单果质量呈极显著正相关,与可溶性固形物含量呈显著负相关。种子性状间,种子宽度与单果种子数呈显著负相关,与种子长度呈极显著正相关。果实外观性状与内在品质间,单果质量与可食率呈极显著正相关,成熟时间与可滴定酸含量和固酸比呈极显著负相关。果实外观性状与种子性状间,仅单果质量与单果种子数呈极显著正相关。果实内在品质与种子性状间,可食率与单果种子数呈极显著正相关。

图2 同株异花授粉“台农1号”百香果果实性状间相关性分析

由图3可知,自花授粉果实各性状间具有一定相关性。果实外观性状间,单果质量与果实纵径、横径呈极显著正相关,相关系数分别为0.70、0.89,与成熟时间呈显著负相关;果实横径与纵径呈极显著正相关,相关系数为0.74;果实横径与成熟时间呈显著负相关。果实内在品质间,仅可滴定酸含量与固酸比呈极显著负相关,相关系数为-0.95。种子性状间,单果种子数与种子宽度呈显著负相关。果实外观性状与内在品质间,可溶性固形物含量与果实纵径、单果质量呈显著正相关,与果实横径呈极显著正相关。果实外观性状与种子性状间,果实横径与种子宽度呈显著负相关。果实内在品质与种子性状间,可食率与单果种子数呈显著正相关。

图3 自花授粉“台农1号”百香果果实性状间相关性分析

3 讨论与结论

紫果百香果是虫媒传粉的自交可育物种,自交亲和力28%～86%,不同品种自交亲和性不同。Rendon等[1]对紫果西番莲3种不同授粉方式的着果率比较发现,同株异花授粉的着果率(86%)>自花授粉(82%)>异株异花授粉(68%)。本试验中,异株异花授粉的着果率(98.3%)>自花授粉(96.7%)>同株异花授粉(78.3%),异花授粉和自花授粉的着果率均较高,与Rendon等的研究结果不同。分析推测其主要原因是一方面试验材料为不同百香果品种,品种间存在差异。另一方面本试验中同株异花授粉当天最高气温达到45.3 ℃,日均气温达到31 ℃,均高于异株异花授粉和自花授粉当天温度,而百香果花期最适宜温度为20～35 ℃,紫果种最适宜开花着果温度为20～28 ℃,当日平均气温≥30 ℃,最高气温≥35 ℃时会对百香果授粉造成影响[16]。王伟雄等[17]认为,日最高气温是决定百香果着果率的主要原因,与日平均气温无相关关系。因此,推测高温是造成同株异花授粉着果率显著低于异株异花授粉和自花授粉着果率的主要原因。

大量研究表明,人工授粉可改善果实品质。据报道,人工异花授粉可提高百香果单果质量、可食率、单果种子数[18],且果汁糖度与果实成熟期呈正相关[13]。本试验中,3个授粉方式对百香果单果质量和单果种子数有显著性影响,自花授粉单果质量、可食率和单果种子数最高。不同授粉方式对果实纵横径比无显著性影响,因此不会改变果实形状。不同授粉方式对果实成熟时间、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比、种子宽度均无显著性影响,因此基本不改变果实成熟期及风味。Souza等[19]对黄果西番莲的研究表明,单果质量与种子数、果实纵径与果实横径高度相关。本试验中,3个授粉方式的单果质量与果实横径均呈显著正相关,果实横径与果实纵径也呈极显著正相关;异株异花授粉和同株异花授粉果实单果质量与单果种子数呈显著正相关,自花授粉果实单果质量与单果种子数无显著相关性。Ishihata等[13]研究表明,百香果果汁糖度与果实成熟期呈正相关;本试验中同株异花授粉的果实固酸比与成熟时间呈极显著正相关,与可滴定酸呈极显著负相关,与Kozai等[18]研究结果一致。异株异花授粉的果实可溶性固形物含量与果实成熟时间无显著相关性,自花授粉果实可溶性固形物含量与成熟时间呈极显著负相关,可推测与不同授粉方式有关。本研究分析了3种不同人工授粉方式对百香果果实性状的影响,为后续改善设施栽培管理,提高百香果产量提供一定参考。基于不同品种对环境条件与授粉方式的响应程度不同,下一步将继续开展不同品种、不同季节花果特征特性的深入研究,为不同品种、不同区域百香果高效优质生产提供精准种植管理提供参考。