錐栗不同授粉方式結實性狀及親本選配初步研究

楊 龍，吳聰連，吳小林，江錫兵，龔榜初，胡青素，賴俊聲，吳永豐

(1.慶元縣林業局，浙江 慶元 323800； 2.中國林業科學研究院 亞熱帶林業研究所，浙江 杭州 311400)

錐栗(Castaneahenryi)屬殼斗科栗屬植物，是我國南方著名的干果和木本糧食樹種，其堅果風味獨特、品質優良，富含淀粉、蛋白質、可溶性糖及人體所需的多種維生素和微量元素，營養價值較高，深受廣大南方群眾喜愛[1-2]。錐栗規模化人工繁育及栽培始于20世紀90年代，截至目前，全國錐栗人工栽培面積約8萬hm2，且主要分布于浙南閩北地區，年產量不足7.5萬t，遠不能滿足國內外市場需求，良種及新品種短缺是當前我國錐栗生產和產業發展面臨的主要問題之一。至今，錐栗育種研究主要集中于種質資源調查、群體遺傳變異及選擇育種等方面[3-5]，而親本選配及雜交育種方面的研究鮮有報道。近年來利用花粉直感效應提高產量、改善果實品質的研究在板栗[6]、梨[7]、蘋果[8]、羅漢果[9]、李[10]等樹種上均有大量報道，而在錐栗上僅張旭輝等[11]做過初步研究。正確選擇親本是開展雜交育種工作的前提條件和關鍵因素，親本選配得當，后代易出現大量的理想變異類型，進而創新種質和培育優良新品種[12]。本研究以浙南地區7個錐栗主栽品種、無性系為材料，通過開展自花授粉、自然授粉和人工雜交授粉(包括正反交)3種方式授粉試驗，對不同組合的坐果率、果實性狀等進行遺傳變異分析，初步篩選錐栗最佳親本及雜交授粉組合配置，以期為合理進行錐栗親本選配、新種質創制以及高效生產栽培提供理論依據和指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地設在慶元縣黃壇錐栗園區，海拔450 m，土壤為沙壤土，肥力中等，錐栗種植于2004年春季(采用實生苗種植1年后嫁接不同品種、無性系，隨機區組設計)，栽植密度4 m×4 m，田間管理條件較好。

以浙南地區7個錐栗主栽品種、無性系為供試材料(雜交親本)，其中YLZ 24號(以下簡稱24號)、YLZ 25號(以下簡稱25號)、YLZ 26號(以下簡稱26號)為浙江省審定良種，1號、14號、15號、21號為錐栗優良無性系。每個品種、無性系選擇15～20株生長發育良好、結果盛期大樹用于人工控制授粉試驗。授粉試驗于2013—2015年每年5～6月份進行，連續開展3年。

1.2 試驗方法

1.2.1 花粉收集

雄花長出至散粉前，每個錐栗品種、無性系選擇花期較為一致、花量較大的大樹3株以上，采用白色透明硫酸紙袋對其雄花穗條進行套袋，待花粉成熟后帶袋采摘，帶回實驗室收集花粉，花粉陰干后裝入帶蓋玻璃小瓶或硫酸紙袋包緊放置于盛有硅膠的干燥器中，4～6 ℃低溫保存。

1.2.2 授粉方式

采用自花授粉、自然授粉、人工雜交授粉3種授粉方式。

自花授粉。每個錐栗品種、無性系選擇花期較為一致、花量較大的大樹3株以上，于雌花長出至開放前，摘除雌花枝上的雄花序，采用白色透明硫酸紙袋對雌花進行套袋，每株套袋30個以上。待雌花開放1～2 d后，即柱頭較大幅度分叉且出現大量黏液時，打開紙袋，迅速用人工收集的同一品種或無性系雄花粉授于雌花柱頭上，授粉完成后繼續套袋，掛牌標記并記錄授粉花數，約7～10 d雌花柱頭枯萎后，及時去除紙袋。

自然授粉。每個錐栗品種、無性系選擇花期較為一致、花量較大的大樹3株以上，于雌花長出至開放前，僅對雌花枝進行掛牌標記和記錄雌花數，不作套袋處理，每株掛牌標記雌花枝30個以上，讓其接受自然授粉。

雜交授粉。利用7個錐栗品種、無性系共設置雜交組合22個，包括正反交，每個組合母本選擇花期較為一致、花量較大的大樹3株以上，每株雌花枝套袋30個以上，套袋方法等與自花授粉相同，待母本雌花開放1～2 d后采用父本花粉對其進行充分授粉，授粉完成后繼續套袋，掛牌標記并記錄授粉花數。

1.2.3 性狀調查

坐果數、空苞數調查。于每年8月份對不同方式授粉試驗掛牌標記的結果枝進行調查，統計每個結果枝上的坐果數、空苞數，根據連續3年的調查數據，計算平均坐果率和空苞率。

雜交果實性狀測定。待雜交栗果成熟時，分批采集掛牌標記的所有栗苞，帶回實驗室測量栗苞總質量、堅果質量、堅果橫徑、堅果縱徑等指標。

1.3 統計分析

利用SPSS 19.0統計軟件，采用單因素方差分析和雙因素交互作用方差分析方法對統計數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 錐栗自花授粉的坐果及果實性狀

由表1可知，7個錐栗品種、無性系自花授粉平均坐果率僅6.1%，空苞發生率高達79.8%，其中1號、15號、25號、26號坐果率均低于平均值，24號坐果率最高，也僅有11.9%，表明錐栗自花授粉坐果率極低。部分錐栗品種、無性系間栗苞質量和堅果質量差異顯著，其中21號栗苞質量和堅果質量均最大，分別為40.43和13.64 g，顯著大于其他品系。不同品種、無性系堅果形狀亦有較大差異，其中15號、1號、24號堅果果形指數均在1.20以上，堅果呈長圓錐形，14號堅果果形指數為0.91，堅果呈扁圓形。

表1 錐栗自花授粉的坐果及果實性狀情況

注：同列無相同字母表示差異顯著 (P<0.05)，表2～4同。

2.2 錐栗自然授粉的坐果及果實性狀

錐栗自然授粉坐果情況及果實性狀見表2。錐栗在自然授粉狀態下，坐果率相對較高且空苞率低，7個品種、無性系平均坐果率比自花授粉提高32.0%，空苞率降低65.2%，說明錐栗可能存在一定的自交不親和性。各品系坐果率變幅為17.1%～56.8%，不同品系間差異明顯，其中15號、21號坐果率明顯高于其他品系，其值分別為56.8%、49.1%，其次為26號、14號，均在40%以上；空苞率除1號相對較高外(29.7%)，其他品系均低于16.7%，其中15號、21號僅為7.1%、8.6%，坐果性能良好。不同品種、無性系栗苞質量和堅果質量存在差異，其中21號栗苞質量和堅果質量依然最大，顯著大于其他品系，其次為24號，15號最小；相比于自花授粉方式，自然授粉狀態下1號栗苞和堅果明顯變小，而果形也由長圓錐形變成短圓錐形甚至近圓形，其他品系亦有變化，但總體變化不顯著。

表2 錐栗自然授粉的坐果及果實性狀情況

2.3 父本對錐栗坐果和果實性狀的影響

不同品種授粉后，父本花粉當年內直接影響其種子或果實的形狀、大小、顏色、風味及內在成分含量發生變異的現象，稱之為花粉直感[13]。為研究錐栗花粉直感現象，采用人工控制雜交授粉方式，利用不同父本的錐栗花粉對同一母本進行授粉。

由表3可知，1號分別授以21號、15號、24號、25號花粉后，以15號作父本的坐果率最高，25號作父本的栗苞和堅果質量最大，顯著大于以1號作母本的其他組合；24號授以不同父本花粉后，坐果率以24號×15號組合最高，而栗苞和堅果質量則以24號×21號組合最大，顯著大于以24號作母本的其他組合，表明錐栗在雜交坐果率和果實質量方面表現出明顯的花粉直感效應。同時，不同組合間坐果率及果實性狀存在差異，其中21號×15號組合坐果率最高，達52.6%；其次為26號×15號組合，而1號×21號坐果率最低，僅有11.0%；栗苞質量和堅果質量以21號×15號、21號×25號2個組合較大，其次為1號×25號、24號×21號、24號×25號等3個組合，26號×14號、26號×15號2個組合較小；果形指數以24號×1號組合最大，達1.36；其次為24號×14號組合。而以24號作母本的5個組合果形指數均較大，其堅果均呈長圓錐形，以1號作母本的4個組合果形指數均較小，其堅果近圓形。

表3 同一母本不同父本雜交組合的坐果及果實性狀變異

2.4 母本對錐栗坐果和果實性狀的影響

為系統研究錐栗父母本對雜交坐果和果實性狀的影響，同樣采用人工控制雜交授粉方式，利用同一父本的錐栗花粉對不同母本進行授粉。

由表4可知，同一父本不同母本雜交組合間坐果率存在差異，如以1號作父本的4個組合中，21號×1號組合的坐果率顯著低于其他3個組合；4個組合的栗苞性狀和果形指數亦存在差異，其中24號×1號組合的果形指數顯著大于其他組合，堅果呈長圓錐形，而栗苞質量和堅果質量差異不顯著；以24號作父本的3個組合坐果率差異明顯，栗苞形狀不盡相同，果形指數差異顯著，而堅果質量無顯著差異，表明錐栗母本對雜交坐果率和果實外觀影響較大，而對雜交果實大小、質量等影響較小。

不同組合間坐果率和果實性狀存在顯著差異，其中坐果率以15號×21號組合最高，達44.7%；其次為26×14號組合，而21號×1號組合最低，僅有11.2%；栗苞質量和堅果質量則以25號×21號組合最大，其次為以24號作父本的3個組合，而以14號作父、母本的3個組合較小。

2.5 正反交組合坐果及果實性狀的比較

表5列出了本試驗中8組正反交組合坐果率和果實性狀部分數據。經比較分析發現，1號×24號、1號×25號、21號×15號3個正交組合的坐果率、栗苞及堅果質量與其反交組合均存在較大差異，24號×15號正交組合的栗苞質量、堅果質量與其反交組合差異較大，其余組合正反交差異不顯著。值得注意的是，21號×15號、21號×25號、24號×15號3個組合無論是正交還是反交，其坐果率、栗苞質量和堅果質量均有著不錯的表現，其中21號×15號正交組合坐果率達52.6%，反交組合坐果率達44.7%，在所有22個雜交組合中坐果率均最高；21號×25號正交組合堅果質量為13.05 g，反交組合堅果質量為13.16 g，在所有22個雜交組合中堅果質量最大。

表4 同父本不同母本雜交組合的坐果及果實性狀變異

表5 正反交組合的坐果率及果實性狀比較

2.6 錐栗雜交坐果率及果實性狀的雙因素方差分析

設定不同雜交組合和不同年份分別為因素A和B，對本試驗中22個雜交組合3年的坐果率、果實性狀數據進行雙因素方差分析。

從表6中可以看出，不同雜交組合和兩因素的交互作用對坐果率、栗苞質量、堅果質量和果形指數均有著極顯著影響，而不同年份對這些指標均無顯著影響。由此說明，錐栗雜交坐果率及果實性狀主要受其父母本及雜交組合配置影響，且表現出較穩定的遺傳性。

表6 錐栗雜交坐果率及果實性狀雙因素的方差分析

注：**表示差異極顯著(P<0.01)。

2.7 親本選配的初步研究

本研究以浙南地區7個錐栗主栽品種、無性系為材料，采用自花授粉、自然授粉以及人工雜交授粉3種授粉方式，圍繞坐果率、果實性狀等重要指標進行分析，擬篩選出錐栗最佳親本及雜交組合配置，通過連續3年的試驗，得出了初步研究結果。21號、24號無論在自花授粉還是自然授粉狀態下，其坐果率和果實性狀均有優異表現，其中21號堅果質量均達到13 g以上，屬大果型無性系，自然授粉坐果率達到49.1%；24號自花授粉坐果率最高(11.9%)，且其堅果質量僅次于21號，在11 g以上；15號自然授粉坐果率在所有品系中最高，達56.8%。3個錐栗品系各具優勢，因此，開展錐栗雜交育種試驗時可優先選擇15號、21號、24號作為雜交親本。

在22個雜交組合中，21號×15號組合坐果率高達52.6%，其栗苞質量和堅果質量分別為37.66和12.74 g，在所有雜交組合中有著顯著優勢，且其反交組合15號×21號坐果率亦高達44.7%；21號×25號組合無論正交還是反交，其堅果質量均為最大，分別達到13.05 g和13.16 g，坐果率亦有著不錯的表現，均在34%以上；其余組合中，1號×25號、24號×25號、15號×24號、21號×24號、25號×24號等5個組合雜交堅果平均質量均在12 g以上，大果優勢明顯；24號×15號、26號×14號、26號×15號、15號×24號、25號×14號、26號×14號等6個組合坐果率均在30%以上，屬于雜交易坐果組合。綜上，初步篩選出21號×15號、21號×25號、15號×24號等3個錐栗最佳授粉組合。

3 小結與討論

錐栗自交不親和，屬典型異花授粉樹種[11]。本研究中，錐栗自花授粉坐果率極低，7個錐栗品種、無性系平均坐果率僅6.1%，空苞發生率高達79.8%，而其自然授粉平均坐果率較自花授粉提高了32.0%，空苞率降低了65.2%，且任一個品種、無性系自然授粉坐果率較自花授粉均有大幅度的提高，空苞發生率大幅度降低，充分印證了錐栗存在一定的自交不親和性，因此在錐栗生產栽培中必須配置適量的授粉品種。

生產中大部分果樹類型、品種存在花粉直感現象，研究花粉直感現象對果樹生產有著重要的現實意義，能為生產上選擇合適的授粉樹品種、改良果實內外品質以及提高產量和經濟效益等提供理論依據。齊秀娟等[14]選用4種花粉對3個獼猴桃品種進行人工授粉表明，獼猴桃的單果質量、橫徑、縱徑、果形指數及果實形狀等表現出明顯的花粉直感效應；沙海峰等[15]對京白梨的花粉直感現象研究表明，不同授粉品種組合的花粉直感效應對京白梨果實重量有顯著影響，且大部分組合表現為正向效應；此外，在桂味荔枝[16]、黑寶石李[10]、蘋果[8]等樹種的花粉直感效應研究中發現，授粉品種果實大小正向影響母本果實質量，選用大果型品種進行授粉能顯著提高單果質量；張靜茹等[10]研究表明，花粉直感對黑寶石李坐果率亦表現出明顯的效應。本研究中，錐栗在雜交坐果率和果實質量方面表現出明顯的花粉直感效應，如15號自然授粉坐果率在7個錐栗品系中最高，達56.8%，采用15號花粉對1號、21號、26號進行授粉，3個品系雜交坐果率明顯提高；21號、24號為大、中果型無性系，采用21號、24號花粉分別對15號、25號進行授粉，2個品系栗苞質量和堅果質量大幅提高。

在錐栗生產栽培中，栗農為追求產量和效益，通常只選擇高產優質品種種植，而忽略了授粉品種配置或授粉品種配置不當，導致大面積錐栗坐果率低下、空苞發生率高，產量和效益均不理想，取得適得其反的效果。因此，為改變這種現狀，本研究以浙南地區7個錐栗主栽品種、優良無性系為材料，通過開展自花授粉、自然授粉和人工雜交授粉3種方式授粉試驗，系統研究不同授粉方式、不同授粉組合對錐栗坐果率和果實性狀的影響，初步篩選出坐果率高的15號、大果型的21號以及中大果型的24號等3個優良親本，以及21號×15號、21號×25號、15號×24號等3個錐栗最佳授粉組合，為錐栗合理進行授粉品種配置和高效生產栽培提供理論依據和指導。

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