53個芒果品種系花粉量的差異與聚類分析

許文天 武紅霞 李麗 梁清志 羅純 姚全勝 王松標

摘 要 在離體條件下，以53份芒果品種（系）的花粉量為試材，探討其花粉量的差異及遺傳多樣性，旨在為生產上接穗品種選擇、雜交育種及資源評價等提供依據。結果表明：（1）供試品種（系）單粒花藥花粉量差異明顯，變化范圍為76～1 120粒，平均花粉量為495粒，符合正態分布；（2）應用系統聚類分析對供試品種的花粉量進行評價，將花粉量聚類為少、中等、較多和多4類，其中少的品種占13.2%，中等品種占67.9%，較多的品種占17.0%，多的品種占1.9%；（3）供試品種資源花粉量的平均多樣性指數為1.94，平均變異系數為0.37，其中引進品種變異系數較高。

關鍵詞 芒果 ；花粉量 ；聚類分析 ；遺傳多樣性

中圖分類號 S667.7 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.10.007

Abstract Pollen grains of 53 mango cultivars were collected and their quantity and genetic diversity in vitro were analyzed in order to provide evidence for scion selection， cross breeding and germplasm resources evaluation. The results showed that these mango cultivars were obviously different in number of pollen grains per anther， with a range of 76 - 1120 grains/anther or an average of 495 grains/anther， which agreed with the Gaussian distribution. The pollen quantity per anther of all the cultivars was analyzed by using cluster analysis. The mango cultivars were clustered into 4 groups with few， medium， more or numerous pollen grains per anther based on the pollen quantity per anther， and the 4 groups accounted for 13.2%， 67.9%， 17.0%， 1.9% of the total mango cultivars， respectively. The average diversity index of the pollen quantity of the tested mango cultivars was 1.94， and the variation coefficient was 0.37， of which the variation coefficient of the introduced cultivars was high.

Keywords mango ； pollen quantity ； cluster analysis ； genetic diversity

芒果屬漆樹科（Anacardiaceae）芒果屬，約有69個種。生產上的栽培品種Mangifera indica L.起源于印度次大陸。在我國海南、廣西、云南、四川等熱區廣泛栽培[1-2]。芒果多為異花授粉果樹，少數品種亦能自花結實[3]，其花粉的數量是影響座果率和產量的因素之一[4]，同時也是雜交育種中親本選配的重要依據。在生產中，芒果花期因常常遭遇低溫陰雨天氣，花粉母細胞減數分裂異常等影響授粉受精而導致落果[5]，加之部分品種具有花藥退化或者無花粉等雄性不育特性[4]，也會導致座果率降低。因此，生產上常需要選擇花粉量多的品種或者花期人工輔助授粉以保證產量。在雜交育種中，花粉是開展芒果種質創新的重要材料，對花粉量的測定也是必不可少的基礎性工作。此外，在種質資源鑒定評價中，花粉量等數量性狀亦可作為種質資源性狀調查時的分類指標[6]。因此，基于生產及育種等相關領域工作的需要，系統研究芒果不同品種花粉量成為了人們亟待解決的問題。關于芒果花粉量的研究，國外已有少量報道[7]，但不同芒果品種花粉量的系統分類研究尚少。

本試驗以中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所芒果種質資源圃中保存的53個芒果品種（或品系）為材料，通過其花粉量的測定，初步探討不同品種花粉量的差異和不同來源種質花粉數量性狀多樣性分布特點，以期為生產上種植品種選擇、雜交育種及資源評價等相關領域提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

53份芒果品種（系）的花粉于2017年取自中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所芒果種植資源圃（表1）。于盛花期（總花量的15%～75%開放）隨機取即將開放的花蕾約150朵，花蕾采集后放入硫酸紙袋，帶回實驗室用于室內測定及分析研究。

1.2 方法

1.2.1 花粉量的測定

在參照葉正文等[8]的方法基礎上，稍作改動。隨機取飽滿、未開裂的花藥50枚，放入2 mL的離心管中，重復3次。在玻璃干燥器中干燥散粉，待花粉完全散出后，加入2 mL 20%的偏磷酸鈉溶液，在渦漩振蕩器上震蕩搖勻成懸浮液，然后再取500 μL懸浮液稀釋至2 mL，搖勻后用微量進樣器吸取5 μL懸浮液滴在載玻片上，在倒置生物顯微鏡下數出視野中的花粉粒數。按下列公式計算，每枚花藥的花粉量（花粉粒/花藥）=（每個載玻片上總花粉粒數×2×2）/（0.5×0.005×50）。

1.2.2 數據分析

試驗所得數據采用Excel分析統計，計算花粉量及其變異系數，利用SPSS 18.0 統計軟件進行聚類和方差等分析。遺傳多樣性評價分析采用 Shannon-Weinner多樣性指數（H′）表示，根據花粉量平均值（M）和標準差（s）分為10級，1級

2 結果與分析

2.1 不同芒果品種（系）花粉量差異比較

從表2可以看出，不同芒果品種（系）花粉量差異明顯，單個花藥花粉量變幅為76～1 120粒，平均單個花藥花粉量為495粒。大多數品種（系）花粉量分布在每個花藥300～600粒，占總品種數的67.9%。經Kolmogorov-Smirnov正態分布測試表明，這53個芒果品種（系）花粉量的分布符合正態分布規律。

2.2 不同芒果品種（系）花粉量聚類分析

以花粉量為變量對芒果品種（系）進行聚類分析，采用組間聯接法進行系統聚類（表3），53個芒果品種（系）可以明顯的分為4個類群：Ⅰ類群包括7個品種，占品種總數的13.2%，其單花藥花粉量的變幅為75～235粒，為花粉量少的品種，分別是‘齊內亞2號、‘紅芒8號、‘Ono、‘四季芒、‘矮芒、‘Ruby、‘古巴3號；Ⅱ類群包括36個品種，占品種總數的67.9%，花粉量的變幅為309～597粒，為花粉量中等的品種；Ⅲ類群包括9個品種，占品種總數的17.0%，花粉量的變幅為651～853粒，為花粉量較多的品種；Ⅳ類群包括 1個品種，占品種總數的1.9%，其單花藥花粉量的測定值為1 120粒，為花粉量多的品種。

2.3 不同芒果種質類型花粉量遺傳多樣性分析

將53份芒果種質資源按不同種質類型分為兩類，即自選或地方品種、引進品種，并對其花粉量進行多樣性分析。結果（表4）表明，自選或地方品種的多樣性指數為1.98，略高于國外引進品種，而其變異系數低于引進品種。

3 討論

花粉量在授粉受精乃至結實中具有重要的作用[11-13]。對于果樹來說，無論是異花授粉還是自花授粉，系統開展花粉量的研究對于引種栽培、雜交育種等工作都具有重要的意義[14-16]。果樹花藥內花粉量的多少主要取決于品種自身遺傳特性，其次與當年氣候條件、栽培管理水平、樹體營養及花芽發育狀況相關[17-19]。

果樹在長期演變和進化過程中，品種間親緣關系十分復雜，花粉數量存在明顯差異[20-21]。本研究中芒果平均單個花藥花粉量為495粒，單個花藥花粉量因品種（系）不同而差異較大，‘Haden的花粉量最多，為1 120，而‘古巴3號的最少，僅為75。與其它溫帶果樹如梨[22]、桃[9]花粉量相比，作為熱帶、亞熱帶果樹芒果花粉量要低很多。

為了給生產中選擇接穗品種或雜交選育品種提供授粉相關資料，以花粉量為變量，對53個供試品種（系）進行系統聚類分析。結果表明：花粉量少、中等、較多和多的類群中品種數分別為7、36、9和1個。生產中進行高接換冠或種植時，盡可能選擇選擇花粉量較多的類群品種；若種植花粉量少的類群品種，可適當選配花粉量多的類群作為授粉樹，保證花期內授粉數量。在開展雜交或實生選育工作中，盡量選擇花粉量較多或多的品種作為材料，以保證雜交座果率或結實率。而在實際中，花粉量多的類群品種‘Haden也常常作為選育種親本，如目前我國生產中廣泛推廣種植品種‘臺農1號等，以及引進品種‘Valencia Pride、‘Glenn等，多為‘Haden的雜交或實生后代選育所得。此外，芒果花期持續低溫陰雨影響花粉的正常發育（如花粉母細胞減數分裂異常），進而影響授粉受精和果實的形成，因而對花粉量的研究有利于為選擇花粉量大的品種提供依據。

為了解不同來源種質類型花粉數量性狀多樣性，將53個供試品種（系）分為自選或地方品種、引進品種兩類進行平均變異系數和平均遺傳多樣性指數分析，結果表明：自選或地方品種平均多樣性指數略高，說明國內品種遺傳多樣性豐度較高；引進品種平均變異系數較高，可能與國外引進品種中有花粉量最高的‘Haden和花粉量最低的‘古巴3號有關，說明國外引進品種花粉特性選擇潛力較大。

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