2個葡萄品種授粉結實特性分析

王 勇,李玉玲,蘇來曼·艾則孜,戶金鴿,孫 鋒,伍國紅

(新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所,新疆鄯善 838200)

0 引 言

【研究意義】葡萄是重要果樹樹種[1],葡萄雜交育種是葡萄新品種選育的重要途徑。因葡萄大多數為兩性花,雜交育種是在始花期通過人工去除雄蕊,有目的的授予其它品種的花粉,獲得雜交種子。新郁具有果粒大、外觀美、風味佳、商品性好、適應性強等優點,成熟期介于里扎馬特(中熟)和紅地球(晚熟)之間,是西北地區重要的中晚熟優質大粒紅色品種。綠洲寶石是一個綠色且具有較濃郁玫瑰香味的鮮食、制干、釀酒兼用的品種,新郁和綠洲寶石均是核心育種材料。受自身花器結構、花期長短、環境、氣候等因素的影響,雜交去雄授粉存在坐果差、自交比例大等問題,影響了雜交育種的效果。【前人研究進展】在杏樹[2-3]、李[4-5]、獼猴桃[6-9]、梨[10-13]、櫻桃[15-17]、錐栗[18]等樹種上已開展了花粉活性、授粉結實特性、自交親和性、雜交結實力等方面的研究。閆守偉[19]開展了不同葡萄品種花器官形成、坐果和果實發育的研究,白惠磊等[20]開展巨峰葡萄閉花授粉機理研究。【本研究切入點】目前關于果樹植株雜交授粉方面的研究較多,而對葡萄雜交授粉方面的研究較少。關于不同授粉時間和次數對葡萄坐果率影響的研究未見報道,需研究葡萄品種的授粉結實特性。【擬解決的關鍵問題】以新郁、綠洲寶石2個葡萄品種為試材,采用自然授粉、自花授粉、不同去雄時間、不同授粉方式等處理,研究新郁、綠洲2個葡萄品種授粉結實特性,為葡萄雜交育種提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2022年在吐魯番市鄯善縣新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所園藝場試驗基地進行,材料為新郁、綠洲寶石2個葡萄品種,均為6～7年生植株,種植方式為水平棚架獨龍干,柱高2 m,株行距為4 m×0.5 m。表1,圖1

圖1 新郁和綠洲寶石果實

表1 試材基本信息

1.2 方 法

1.2.1 自花授粉與自然授粉處理

選擇新郁、綠洲寶石2個葡萄品種穩定結果植株各若干株,花前各選擇整齊一致花穗6個,共計12個花穗。吊牌標記,修剪花穗,每個花穗保留基部飽滿,大小一致花蕾300粒,待用。在始花期,分別選擇3個花穗開展套袋密封(自花處理)、3個花穗不做處理(即自然狀態)。處理后30 d,統計果穗坐果率。

1.2.2 不同時間去雄處理

選擇新郁、綠洲寶石2個葡萄品種穩定結果植株各若干株,在花前各選擇整齊一致花穗12個,共需要24個花穗。使用吊牌標記,并修剪花穗,每個花穗保留基部飽滿,大小一致花蕾300粒,待用。分別在花前6 d(5月9日)、4 d(5月11日)、2 d(5月13日)、始花期(5月15日)等時期開展人工去雄-清水噴洗-套袋密封(人工去雄不授粉處理)處理,每個處理3個花穗。處理后30 d統計果穗坐果率。

1.2.3 不同授粉方式處理

選擇昆香無核、陽光玫瑰2個葡萄品種穩定結果植株若干株(保證花粉采集量),并使用吊牌對健康整齊的花穗進行標記,在花序有5%盛開時,開始采集花穗,在避強光、干燥的環境下制作花粉,經干燥、凈化、研磨后,通過干燥的容器,進行分裝、低溫貯藏,待用。

選擇新郁、綠洲寶石2個葡萄品種穩定結果植株若干株(保證花穗選擇量),使用吊牌對花穗進行標記,并修剪花穗,每個花穗保留基部飽滿,大小一致花蕾300粒,待用。在花前各選擇花穗36個,每個處理3穗,每個品種2個雜交組合,共4個雜交組合,需要花穗共計72個。

待果穗拉長到極限,花蕾含苞待放時開始去雄,并使用足量清水將柱頭清洗干凈,套袋密封,掛吊牌、做標識待用。授粉處理1:柱頭發育變形但未出現粘液時開始授粉,每天授1次,累計授粉3次;授粉處理2:待柱頭粘液出現時開始授粉,每天授1次,累計授粉3次;授粉處理3:待柱頭粘液出現時授粉1次。將2次授粉時間分為上午、下午(6個處理:上午3個,下午3個),環境溫度在25～30℃。處理后30 d,統計果穗坐果率。

1.3 數據處理

通過excel表處理數據和分析數據,通過SPSS進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 2個葡萄品種自然授粉結實能力對比

研究表明,新郁在自然條件下坐果率為23.41%～46.75%,平均值為34.32%。綠洲寶石在自然條件下坐果率為19.50%～31.74%,平均值為24.21%。2個葡萄品種的授粉結實能力較弱,且新郁高于綠洲寶石。表2

表2 新郁與綠洲寶石在自然 條件下授粉結實對比

2.2 2個葡萄品種套袋不去雄處理下的授粉結實對比

研究表明,新郁在套袋不去雄處理下坐果率為24.90%～35.33%,平均值為30.79%。綠洲寶石在自花條件下的坐果率為12.40%～24.86%,平均值為18.67%。2個葡萄品種的自花授粉結實能力較弱,新郁高于綠洲寶石。表3

表3 新郁與綠洲寶石在套袋不去雄處理下 的授粉結實對比

2.3 2個葡萄品種去雄套袋處理下的授粉結實

研究表明,在不同時間去雄套袋處理下,花前6和4 d處理新郁坐果率均為0;花前2 d處理的坐果率為1.29%～5.00%,平均值為3.51%;有少量花序盛開時處理的坐果率為15.44%～21.43%,平均值為19.08%。在不同時間去雄套袋處理下,花前6和4 d處理的綠洲寶石坐果率也均為0;花前2 d處理的坐果率在2.11%～8.22%,平均值為5.22%;有少量花序盛開時處理的坐果率為21.26%～29.69%,平均值為24.39%。新郁和綠洲寶石在花前2 d已經開始自花授粉,在始花期自花授粉已經達到較高的比例,且綠洲寶石的閉花授粉能力高于新郁。表4

表4 新郁與綠洲寶石在去雄套袋處理下授粉結實對比

2.4 不同授粉方式處理對2個葡萄品種授粉結實的影響

研究表明,新郁×昆香無核、新郁×陽光玫瑰、綠洲寶石×昆香無核、綠洲寶石×陽光玫瑰組合中,早上授粉處理的平均坐果率均高于傍晚授粉處理的,其中在新郁×昆香無核組合中的差異顯著,綠洲寶石×昆香無核組合中的差異不顯著。新郁×陽光玫瑰和綠洲寶石×陽光玫瑰2個組合的坐果率高于新郁×昆香無核和綠洲寶石×昆香無核。6個處理中,處理2早上授粉的平均坐果率最高,為11.13%,處理3傍晚授粉的平均坐果率最低,為4.44%。在早上授粉的3個處理中,平均坐果率為處理2>處理1>處理3;在傍晚授粉的3個處理中,平均坐果率為處理1>處理2>處理3。但在每個組合中平均坐果率存在差異,新郁×昆香無核和綠洲寶石×昆香無核的早上處理1高于早上處理2,新郁×陽光玫瑰和綠洲寶石×陽光玫瑰組合早上處理2高于早上處理1;新郁×昆香無核傍晚授粉處理2高于早上處理1,其他3個組合傍晚授粉處理1高于早上處理2。所有處理3的坐果率均為最低。 表5

表5 新郁與綠洲寶石在不同授粉方式處理下的授粉結實對比

3 討 論

3.1葡萄屬于圓錐狀花序,絕大多數品種為兩性花,通過自花授粉和異花授粉完成授粉受精發育成果實。京秀、香妃、巨峰、黑奧林等4個品種在自然條件下坐果率為71.3%、76.9%、3.6%、21.9%[19]。研究發現,新郁和綠洲寶石在吐魯番市自然條件下平均坐果率分別為34.32%、24.21%,套袋密封條件下,自花授粉的平均坐果率分別為30.79%、18.67%。吐魯番市5月上中旬多風、氣溫較高且空氣濕度低可能是影響葡萄坐果率的主要原因。但新郁葡萄果粒較大,綠洲寶石果穗中等,較低的坐果率并不影響穗形和產量,反而減少了修剪果穗的勞動量。

葡萄屬于被子植物,存在開花受精和閉花受精兩種類型,但因品種的花器結構、生理及環境條件的差異,自然條件下一般通過1種或2種同時兼有的方式完成授粉受精[21],白惠磊等[20]研究認為巨峰葡萄具有閉花授粉和自花授粉2種方式,閉花授粉坐果率可達33%。雄配子體在花前4～5 d已發育成熟并且花粉具有了一定的發芽率,雌配子體在花前2 d發育成熟,在花前3 d人工授粉可獲得一定的坐果率。檀英霞等[22]研究發現葡萄品種巨峰、巨玫、四玫自然條件下在花前3d柱頭上均未發現有散落的花粉粒。巨峰和巨玫在花前2 d柱頭上有散落的花粉粒,巨峰在花前1 d散落的花粉粒最多達54.0%。四玫和巨玫均在始花日達最大散落量。研究發現,新郁在開花期前2 d已有3.51%花蕾完成了閉花授粉,綠洲寶石已有5.22%花蕾完成了閉花授粉,新郁和綠洲寶石2個葡萄品種均存在閉花授粉現象,且綠洲寶石的閉花授粉程度高于新郁。

3.2溫度影響葡萄花粉的萌發。賀普超[23]認為葡萄花粉萌發的最適宜溫度為26～28℃,在28℃溫度下16～18 h后能很好地萌發。溫度過低,影響花藥開裂;溫度過高,降低花粉發芽率,甚至導致花粉損傷、失活。萬怡震等[24]研究認為葡萄花粉在室溫下存放半月后,僅有7.3%～13.9%的花粉具有活性。張瑛等[25]研究認為野生毛葡萄雄株花粉在晴天、陰天的萌發率具有很大差異,分別為70.9%、18.8%。南珍珠花粉采集當天的萌發率為82.4%,南珍珠和毛葡萄雄株的花粉分別在不同溫度下培養后,花粉的萌發率由高到低依次為30、35、25、20℃,2種花粉的萌發率隨著溫度的升高而升高,當恒溫為30℃時花粉萌發率最高,南珍珠為82.4%,毛葡萄為70.8%。研究發現,早上授粉處理的平均坐果率均高于傍晚授粉處理的,與溫度有關。研究的實施地在吐魯番市鄯善縣,該地2022年5月13日至17日夜間最低溫在15～17℃,白天最高溫在28～30℃。早上授粉適宜花粉萌發的時間較長,利用花粉萌發,傍晚授粉因低溫度時間過長,影響花藥開裂,降低花粉活性。

3.3番茄上,李紅波等[26]研究認為開花前1 d去雄,開花當天上午授粉1次,第2 d上午再補授粉1次(2d 2次授粉)和開花當天上午授粉1次,第3 d上午再補授粉1次(3 d 2次授粉)的坐果率最高。番茄雜交制種受外部環境溫度、濕度等影響,如去雄后短時間內對柱頭2次授粉,可能會加大對柱頭的損傷,影響坐果率等。研究發現,在6個處理中,早上授粉處理2(待柱頭粘液出現時開始授粉,每天授1次,累計授粉3次)的平均坐果率最高,早上授粉和傍晚授粉處理3(待柱頭粘液出現時授粉1次)的平均坐果率均低。葡萄花蕾間的花期存在一定差異性,有些雌配子發育成熟早,有些雌配子發育成熟較晚,柱頭產生粘液的時間具有連續性,一次授粉不能實現所有柱頭的花粉需要,在柱頭粘液出現時開始授粉,每天授1次,累計授粉3次可以實現最佳的坐果效果。

授粉方式上,安曉芹等[3]發現品種和授粉方式影響杏樹授粉親和性,自然授粉坐果率不高,自交多數不親和,輪臺白杏與其他品種間正反交坐果差異較大。趙紀偉等[14]認為梨品種雜交坐果率很高,多數在80%以上,自交結實率不高。韓立群等[17]發現櫻桃供試各品種自花結實率低,多為自花不結實類型,供試各品種自然結實率較高,大多品種坐果率在20%以上,最高為35%,雜交組合坐果率均在25%以上。楊龍等[18]發現錐栗自花授粉結實率很低,自然授粉相對較高;雜交組合的坐果率存在差異,花粉直感效應在雜交坐果率上表現明顯;父母本及雜交授粉組合對錐栗雜交坐果率起決定性作用。研究發現,葡萄自然授粉、自花授粉、人工去雄授粉對葡萄坐果率的影響具有顯著差異,自然授粉的平均坐果率最高,自花授粉次之,人工去雄授粉平均坐果率最低。葡萄花蕾較小,去雄時容易碰傷柱頭,而且雄性花粉從采集、制作、保存及授粉過程對花粉均具有一定的損傷,降低了活性,影響了坐果率。父本陽光玫瑰、昆香無核對組合的坐果率具有較大影響,以陽光玫瑰為父本的2個組合的坐果率明顯高于以昆香無核為父本的2個組合。

4 結 論

新郁葡萄在自然條件下平均坐果率為34.32%,自花授粉的平均坐果率為30.79%。綠洲寶石在自然條件下平均坐果率為24.21%,自花授粉的平均坐果率為18.67%。新郁和綠洲寶石2個葡萄品種均存在閉花授粉現象,且綠洲寶石的閉花授粉程度高于新郁,在始花期前2 d新郁有約3.51%花蕾完成了閉花授粉,綠洲寶石有約5.22%花蕾完成了閉花授粉。吐魯番市新郁和綠洲寶石葡萄的最佳去雄時間應在始花期的前3～4 d,最佳授粉方式應是待柱頭粘液出現時開始授粉,每天授1次,累計授粉3次。