火龍果液體授粉組合的優(yōu)化及其效應研究

匡石滋　田世堯　段冬洋　凡超

摘 要 為提高火龍果授粉效果，以白肉火龍果花粉和紅皮紅肉火龍果花粉為試材，進行了火龍果花粉液組分的優(yōu)化研究和火龍果液體授粉效應試驗。結(jié)果表明：火龍果花粉液最優(yōu)組分為葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸鈣80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。使用該花粉液組分，并加入2.5%花粉量進行授粉試驗，坐果率和單果重分別比自然授粉處理提高14.4%和36.95%，種子數(shù)與1.5%液體授粉處理、人工毛筆點授處理和自然授粉處理相比分別提高39.75%、54.69%和92.01%，且差異均達顯著水平；火龍果液體授粉不僅能顯著提高火龍果坐果率，而且能促進果實發(fā)育，提高單果重和果實品質(zhì)，是提高火龍果產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的一項有效技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞 火龍果；花粉液組分；優(yōu)化；液體授粉效應

中圖分類號 S667.9 文獻標識碼 A

Abstract In order to improve the pollination efficiency，experiments on composition optimization of pollen liquid for H. undatus and the pollination efficiency were conducted by using white type of H. undatus pollen and red type of H. undatus. Results showed that the optimal compositions of pollen liquid were 100 g/L glucose + 70 mg/L boric acid + 80 mg/L calcium nitrate + 0.8 g/L praline. Liquid pollination treatment with this pollen liquid and 2.5% pollen quantity，fruit setting rate and single fruit weight increased 14.4% and 36.95%，respectively，and seed number，1.5% liquid pollination treatment and artificial brush pollination significantly increased 39.75%，54.69% and 92.01%. Liquid pollination not only improves the fruit setting rate of H. undatus，but it also promotes fruit development and increases its single fruit weight and fruit quality. It is an effective technical measure to increase the yield and economic efficiency of H. undatus.

Key words Hylocereus undatus； Pollen liquid composition； Optimization； Liquid pollination

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.01.013

火龍果（Hylocereus undatus）是近年新興的、廣受關(guān)注的一種熱帶亞熱帶果樹[1]。火龍果自然授粉坐果率低、單果重小、商品率低，因此需要進行人工輔助授粉[2]。目前國內(nèi)外主要采用人工毛筆點授的方法[3]，對提高火龍果的產(chǎn)量和品質(zhì)有明顯的效果[4-5]，在一些小規(guī)模種植的火龍果果園應用也非常經(jīng)濟實用，但由于火龍果是晚上開花，花期集中，人工毛筆點授法操作不便，費工費時，且常受天氣的制約，在大面積生產(chǎn)中應用有一定的難度[6]，因此，火龍果授粉技術(shù)的改進已成為火龍果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迫切需要解決的問題[7]。

液體授粉是一種低成本高效率的人工輔助授粉方法，與人工點授法相比省工省時[8]。生產(chǎn)中常在噴施液中加入蔗糖、硼酸等營養(yǎng)物質(zhì)，以促進花粉萌發(fā)生長[9]，因為花粉萌發(fā)對授粉受精起關(guān)鍵作用[10]，而花粉粒的萌發(fā)啟動與花粉管的伸長生長是一個復雜的生理生化過程[11]，需要有足量且合適的營養(yǎng)組分[12]。火龍果花粉是三細胞型花粉[13]，較難萌發(fā)。為提高火龍果花粉離體萌發(fā)效果，本研究在預實驗中采用不同濃度的葡萄糖、硼酸等組分進行萌發(fā)檢測，結(jié)果表明火龍果花粉很難在上述簡單組分的液體中萌發(fā)。而為了提高授粉效果，近年來開始研究多因子綜合液體授粉技術(shù)及省力高效的授粉技術(shù)，并在梨[14]、獼猴桃[15]等果樹上都有成功的報道。目前，有關(guān)火龍果花粉液的配制及火龍果液體授粉的研究還未見報道。由于花粉在液體培養(yǎng)基中萌發(fā)率較低[16]，所以在進行液體授粉時要適當增加花粉的用量。本試驗對火龍果不同花粉用量的液體授粉方式進行研究，并對液體授粉效應進行了探討，旨在為人們進行田間花粉的采集和科學合理的使用液體授粉技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

火龍果花粉液組分的優(yōu)化試驗采用白肉火龍果花粉。試驗于2014年7～8月在廣東省中山市旭景農(nóng)業(yè)科技園的火龍果園內(nèi)進行，供試材料為3年生紅皮紅肉火龍果。

1.2 方法

1.2.1 火龍果花粉液組分的優(yōu)化試驗 選擇不同因子合適的水平，采用L9（34）正交設(shè)計，研究液體組分中葡萄糖（A）、硼酸（B）、硝酸鈣（C）、脯氨酸（D）4個因素的3個水平對火龍果花粉離體萌發(fā)和花粉管生長的影響（表1）。

花粉萌發(fā)以花粉管長度超過1/2花粉直徑為標準，先在培養(yǎng)皿內(nèi)墊好濕濾紙，將配好的溶液取1～2滴到有凹槽的玻片上，取剛采下的花粉均勻撒在液體上，把玻片放入培養(yǎng)皿內(nèi)，加蓋，置于室內(nèi)25 ℃下黑暗培養(yǎng)24 h后，在光學顯微鏡下檢測花粉的萌發(fā)情況，并計算出萌發(fā)率。每次處理重復3次，每次重復隨機觀察3個視野，每視野花粉不少于30粒。測定花粉萌發(fā)率的同時，選取已萌發(fā)的花粉，用測微尺測定花粉管長度，每個視野隨機測定5個，統(tǒng)計花粉管長度。

花粉萌發(fā)率/%=（萌發(fā)花粉數(shù)/總花粉數(shù)）×100

1.2.2 火龍果液體授粉試驗 在篩選出最優(yōu)火龍果花粉液組分的基礎(chǔ)上，配制不同花粉量的花粉液，即配即用。隨機選取生長正常、長勢一致、具有代表性的植株，在晚上23：00時進行授粉。試驗設(shè)花粉量為1.5%、2.5%液體授粉、毛筆點授和自然授粉（CK）4個處理，每種處理授粉9朵花，3次重復。

液體授粉：采用手持小型噴霧器進行噴霧授粉，于距離柱頭5～10 cm的位置，正對柱頭點噴2～3下，授粉結(jié)束立即套袋。毛筆點授：采集紅皮白肉類型的花粉于盤內(nèi)，用毛筆蘸上授至柱頭上，觸碰4～5次，授粉結(jié)束立即套袋。自然授粉（CK）：不作任何處理。

授粉10 d后去袋，調(diào)查坐果率，并于果實采收時，每處理選取成熟度一致的5個果實，稱取單果重，計算果實種子數(shù)。并用手持測糖儀測定果實的可溶性固形物，用滴定法測定有機酸，用斐林試劑法測定還原糖。

果實種子數(shù)測定方法：去掉果皮將果肉放進紗網(wǎng)袋內(nèi)，于清水中反復揉搓沖洗直至果肉完全洗凈，再將種子倒出，去除雜質(zhì)，迅速晾干種子。計算每個果實的種子總重量和千粒重，推算出種子數(shù)。

種子數(shù)/粒=1 000×種子總重量/千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 火龍果花粉液組分的優(yōu)化

正交實驗結(jié)果見表2。由表2可知，在不同組分濃度的花粉液中，火龍果花粉萌發(fā)率及花粉管生長長度的變化趨勢基本一致，即花粉萌發(fā)率高，花粉管生長長度也長；花粉萌發(fā)率低，花粉管生長長度也短。在不同組分濃度的花粉液中，以處理4的花粉萌發(fā)率最高，達37.15%，花粉管長度最長，達187.57 μm。對試驗結(jié)果分別使用極差分析法和方差分析法進行分析。極差分析結(jié)果（表3）表明，以花粉萌發(fā)率為評價指標，由極差大小可以判斷，各因素對萌發(fā)率的影響次序為A（葡萄糖）>B（硼酸）>D（硝酸鈣）>C（脯氨酸），從平均值看，葡萄糖、脯氨酸的第2水平最好，硼酸、硝酸鈣的第3水平最好，因此，花粉萌發(fā)率最優(yōu)組合為A2B3C2D3。以花粉管長度為衡量指標，各因素的極差大小順序為A（葡萄糖）>B（硼酸）>D（硝酸鈣）>C（脯氨酸），最優(yōu)組合為A2B3C2D3。

對正交試驗結(jié)果進行方差分析，結(jié)果（表4）顯示，不同水平的葡萄糖、硼酸、硝酸鈣、脯氨酸對火龍果花粉的萌發(fā)率和花粉管長度影響均顯著。綜合2種分析方法，得出火龍果花粉液的最優(yōu)組合為A2B3C2D3。即葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸鈣80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。由于正交表（表2）中沒有該組合，所以設(shè)置一組試驗來進一步驗證最優(yōu)組分A2B3C2D3的合理性，得出火龍果花粉的萌發(fā)率和花粉管長度分別為39.45%和191.36 μm，即大于正交試驗中最優(yōu)組合A2B1C2D3的實測值，可以認為A2B3C2D3為火龍果花粉液的最優(yōu)組分。

2.2 液體授粉方式對火龍果坐果率、單果重、種子數(shù)和果實品質(zhì)的影響

試驗結(jié)果（表5）顯示，2種液體授粉處理的坐果率均達到100%，與人工毛筆點授處理的坐果率相同，與自然授粉處理坐果率相比提高14.4%，且差異均達顯著水平（p<0.05）。2.5%液體授粉處理的單果重最高，達到234.6 g，比1.5%液體授粉處理的單果重高8.21%，比人工毛筆點授處理的單果重高12.63%，比自然授粉處理的單果重高36.95%，且差異達顯著水平（p<0.05），說明液體授粉能有效提高火龍果產(chǎn)量；2種液體授粉處理的種子數(shù)和種子千粒重分別為：2.5%液體授粉處理3 892粒、2.398 g，1.5%液體授粉處理2 785粒、1.788 g，說明隨著花粉液中花粉量的增加，種子數(shù)提高，種子的千粒重也有所增加。方差分析表明，2.5%液體授粉處理的種子數(shù)與1.5%液體授粉處理、人工毛筆點授處理和自然授粉處理相比分別提高39.75%、54.69%和92.01%，且差異均達顯著水平（p<0.05）；1.5%液體授粉處理的種子數(shù)與自然授粉處理的差異達顯著水平（p<0.05），而與人工毛筆點授處理的差異不顯著（p>0.05）；2種液體授粉處理的種子千粒重與人工毛筆點授處理和自然授粉處理的差異均顯著（p<0.05）。果實測定結(jié)果表明，液體授粉處理后，果肉中可溶性固形物含量基本相同，處理間無顯著差異（p>0.05）；有機酸、還原糖含量，與對照相比均無顯著差異（p>0.05）。

3 討論與結(jié)論

糖類物質(zhì)是花粉粒萌發(fā)及花粉管壁合成的主要營養(yǎng)物，葡萄糖是小分子物質(zhì)，易被花粉吸收[17]。本試驗采用葡萄糖做火龍果花粉液的組分，結(jié)果表明，適宜濃度的葡萄糖對火龍果花粉的萌發(fā)和花粉管生長有促進作用，這與張紹鈴等[12]對梨花粉離體萌發(fā)的研究結(jié)論相一致[12]。另有研究結(jié)果表明，在火龍果花粉液的離體培養(yǎng)中，硼元素對花粉的萌發(fā)有顯著的促進作用，適宜質(zhì)量濃度為70 mg/L，高于核桃花粉萌發(fā)的最適質(zhì)量濃度10～20 mg/L[18]，低于桃花粉萌發(fā)的最適質(zhì)量濃度100 mg/L[19]。硼對火龍果花粉萌發(fā)生長的促進作用，其原因可能是由于硼元素參與花粉果膠物質(zhì)的合成，有利于花粉管壁的構(gòu)建；硼能與糖形成糖硼酸復合體，促進了糖的吸收和代謝，增加氧氣的含量和吸收，有利于花粉管的生長[20]。

外源鈣可促進花粉萌芽和花粉管生長[21]。一般認為，花粉內(nèi)存在較多的鈣離子而缺乏硼素，因此胞外鈣離子對花粉萌發(fā)率的影響不如硼素的顯著，當鈣與糖和硼酸共同存在時，鈣處于附屬地位[12]，本研究結(jié)果也證實了這一點。花粉管中存在明顯的鈣梯度，外源鈣濃度通過調(diào)控花粉管內(nèi)的鈣動態(tài)來影響花粉管的極性生長[21]。硝酸鈣質(zhì)量濃度為80 mg/L時，火龍果花粉萌發(fā)率明顯升高，且花粉管生長較長較粗。這與尚宏芹[22]研究芍藥花粉離體培養(yǎng)最適硝酸鈣質(zhì)量濃度為40 mg/L的報道不一致，可能是植物種類不同，花粉內(nèi)源鈣含量有差別，其原因有待進一步探討。

游離脯氨酸是花粉中重要的含氮化合物，可被直接用于蛋白質(zhì)的合成[23]，為花粉萌發(fā)生長提供能源、同化力及碳骨架，并對花粉內(nèi)環(huán)境保持充足的自由水起滲透調(diào)節(jié)作用[24]，還能使離體花粉保持活力，渡過逆境的脅迫[25]。本試驗研究表明，在液體中加入0.8 g/L脯氨酸有利于火龍果花粉的萌發(fā)和花粉管的生長。目前有關(guān)脯氨酸對離體花粉培養(yǎng)的研究少有報導，其對火龍果花粉的作用機理也有待進一步探討。本試驗僅對火龍果花粉液組分進行了研究，有關(guān)花粉液的pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間等對火龍果花粉離體萌發(fā)的影響有待以后試驗研究。

胡子有等[26]的研究表明，火龍果種子數(shù)與授到柱頭上的花粉量有關(guān)，而種子數(shù)與單果重呈線性正相關(guān)。本研究得出了相同的結(jié)論，采用液體授粉時，添加的花粉量越多，火龍果的種子數(shù)也多，種子千粒重增加，產(chǎn)量提高。火龍果花大粉多，且較易采集，建議在生產(chǎn)中采用花粉量2.5%以上的花粉液進行授粉，以提高授粉效果。

綜上所述，本試驗首次詳細研究了不同液體組分對火龍果花粉萌發(fā)和花粉管生長的影響，發(fā)現(xiàn)葡萄糖對花粉萌發(fā)和花粉管生長影響最大，硼酸、硝酸鈣次之，而脯氨酸影響最小；篩選出火龍果花粉液最優(yōu)組分為葡萄糖100 g/L+硼酸70 mg/L+硝酸鈣80 mg/L+脯氨酸0.8 g/L。使用該花粉液組分，并加入2.5%花粉量進行液體授粉，不僅能顯著提高火龍果坐果率，而且能促進果實發(fā)育，提高單果重和果實品質(zhì)，是提高火龍果產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的一項有效技術(shù)措施。

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責任編輯：葉慶亮