矮生型杜梨的生物學特性觀測

王 影， 王 然， 馬春暉， 宋健坤， 王文成， 李曉寧， 李鼎立

(青島農業大學園藝學院/青島市園藝植物遺傳改良與育種重點實驗室，山東青島 266109)

梨是我國重要的落葉果樹之一，其總產量位居我國水果的第3位，2015年為1 869.9萬t[1]，對我國農村經濟的發展意義重大。矮化省力化栽培是梨樹未來栽培技術發展的主要方向之一，現在國內外針對梨矮化砧木育種已經進行了大量的研究工作[2-4]，如國外已選育的OHF系、榅桲系、Rhenus系(USPP 11041、USPP 12771)、BP系(USPP 10231、USPP 10307)等，國內的中矮系列[5-7]、K系等[8]。但這些砧木和傳統的東方梨品種嫁接后存在親和性或適應性等問題，生產上應用較少。我國是梨屬植物的起源中心之一，種質豐富、類型眾多，野生杜梨更是我國北方地區使用最多的砧木類型，其存在親和性佳、抗逆性好、抗病性強等特點，受到果農的歡迎。在前期的資源調查中，筆者所在實驗室在山東省泗水縣發現了1株矮生型資源，命名為QN-109，經過多年的調查發現其矮生性狀遺傳穩定，非病毒所致[9]，為梨的天然矮生突變體。

為更好對其進行研究、開發和利用，筆者在青島農業大學現代農業示范園進行嫁接引種，生長性狀穩定后于2015、2016年對其生物學特性進行詳細的調查研究，該結果對今后梨矮化砧木或品種的選育奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

梨矮生型種質原始材料發現于山東省泗水縣，實生樹，樹齡 60～80年；其嫁接材料保存于青島農業大學現代農業示范園梨種質資源圃，2012年嫁接，砧木為實生杜梨(3年生，喬化類型)。

1.2 方法

1.2.1 矮生杜梨形態學特征 物候期的觀察參考文獻[10]的方法進行；以野生型杜梨和豆梨為對照，進行梨矮生種質的生物學描述，描述規范參考文獻[11]，測量工具采用游標卡尺和鋼卷尺；統計分析采用Excel 2010和SPSS 20.0進行；形態學聚類圖指標主要來源果實，包括質量、縱徑、橫徑、果形指數、果實顏色和萼片狀態。

1.2.2 花粉性狀測定 花粉生活力的測定參考文獻[12]進行，包括形態學觀察、I2-KI染色法檢測、花粉發芽試驗以及正常授粉后坐果率統計4種檢測方法。花藥開裂率測定參考胡建芳等的方法[13]，取100粒花藥在室溫下2 d后統計散粉率，重復5次。

2 結果與分析

2.1 梨矮生種質的生物學描述

矮生杜梨為實生樹，野生狀態存在，地點位于泗水縣，2012年引種到青島農業大學現代農業示范園后統一編號為QN-109，植物學歸屬為薔薇科梨屬杜梨種(PyrusbetuleafoliaBge.)。原始樹為自然實生狀態，樹齡60～80年，野生于半山腰山坡陽面。

矮生杜梨QN-109原始樹樹勢中庸，樹姿半開張，主干樹體特征縱裂，骨干枝延長枝發枝數量多，充實，伸展方向斜向上(圖1)。新梢(1年生枝)枝條顏色為紅褐色，被白色絨毛，單位面積皮孔數量極少，枝刺較少；延長枝輕剪后萌芽力高，成長枝能力弱(15 cm長枝)；新梢年生長量30.36 cm，粗度 0.52 cm，節間長度1.22 cm。早果性中，自花結實率60%，以中果枝腋花芽結果為主，短果枝比率低，采前落果輕，豐產性好，連續結果能力強。該野生種質引種到青島農業大學現代農業示范園后繼續表現出矮生相關性狀，經檢測非病毒導致的矮化，具有一定的應用前景。

矮生杜梨葉芽在1年生枝上著生狀態為斜生或離生，葉芽頂端特征鈍性，芽托較小，長度約0.24 cm；幼葉顏色淡綠；成熟葉片形狀卵圓形，葉基圓形，葉尖急尖，葉緣銳鋸齒，無裂刻，無刺芒，葉背被有絨毛，葉姿水平，伸展特征抱合，無托葉，葉片長度7.12 cm，寬度4.51 cm，葉柄長度3.12 cm。

矮生杜梨花序為傘房花序，每花序花10～15朵；蕾期和分化期花瓣顏色均為白色；成熟花芽表面具有絨毛，長度約0.40 cm；花瓣相對位置分離，花瓣形狀卵圓形，花瓣數5枚，花冠直徑2.81 cm；柱頭位置高于花藥，花柱基部具絨毛，成熟花藥顏色紅色，每朵花雄蕊20枚。

矮生杜梨成熟果實圓形，黃褐色，果點明顯，單果質量 0.84 g，果實橫徑1.13 cm，果實縱徑1.04 cm，果形指數 0.92；果梗基部無膨大，姿態直生，長度2.08 cm，粗度 0.90 mm，梗洼無或極淺，無棱溝；萼片脫落，萼洼平或極淺、廣度狹、狀態平滑；果心位置中位，心室數2個或3個，種子黑褐色，形狀橢圓形，千粒質量19.22 g。

2.2 梨矮生種質的主要物候期觀測

2014、2015年對矮生杜梨QN-109在青島地區的物候期進行了觀察，發現QN-109與野生型杜梨和豆梨主要物候期差異不大。QN-109在青島地區一般在3月底4月初進入萌芽期；在4月上旬開花，中旬進入盛花期，下旬落花，花期一般1個月左右；梨果在10月成熟，成熟后即可采果進行取種；11月底落葉開始進入休眠期(表1)。

對矮生杜梨QN-109大樹高接后新梢生長動態(圖2)研究發現，QN-109從芽萌動開始，生長期約85 d，呈現“S”曲線，年生長量約30.36 cm。從4月17日開始，新梢在4月24日達到第1個生長高峰期，平均日增長量達到0.95 cm；新梢第2個生長高峰期在5月8—22日，平均日增長量為 0.70 cm；在2個生長高峰期直接有1個緩慢生長期，平均日生長量為0.32 cm。

表1 矮生杜梨QN-109、野生型杜梨和豆梨的主要候期(月-日)

以野生型杜梨和豆梨為對照評價矮生杜梨QN-109大樹高接后的新梢生長特性，結果(圖3)顯示，矮生杜梨QN-109的新梢長度和節間距與野生型杜梨和豆梨具有極顯著差異，其長度的差異主要在節間距上，節數沒有顯著性差異，同時研究發現矮生杜梨并沒有節間的縮短而導致粗度變細，矮生杜梨新梢中部粗度為0.52 cm，普通豆梨、杜梨分別為0.52、0.51 cm，無顯著性差異。矮生杜梨QN-109的1年生新梢生長量為30.36 cm，普通型杜梨和豆梨分別為70.40、63.78 cm；矮生杜梨QN-109的1年生新梢節間距為 1.22 cm，普通型杜梨、豆梨分別為3.39、3.22 cm。

矮生杜梨QN-109花藥紅色、飽滿，形態學特征正常。調查(圖4)顯示，矮生杜梨QN-109花藥開裂率為51.25%，遠低于野生型杜梨的79.12%和野生型豆梨的72.73%，其花粉量較少，傳粉能力較弱。對矮生杜梨QN-109花粉進行活力檢測，I2-KI染色表明矮生杜梨QN-109散粉當天(散粉第1天)活力最高，達到99.6%，后隨著貯藏時間的延長，活力逐漸下降。同時用萌發力和受精力評價矮生杜梨QN-109花粉的生活力，結果顯示萌發力、受精力與可染性差異極顯著，其中與普通杜梨授粉后受精力僅達46.53%。矮生杜梨QN-109進行自交測定顯示，該種質具有一定的自交結實率，為14.89%，遠低于自由授粉后的結實率。

2.3 梨矮生種質的形態學特征的聚類分析

選取已經收集的部分資源以及矮生杜梨QN-109附近1 km的野生杜梨進行果實特征統計，并利用SPSS進行組間聯接系統聚類，發現野生杜梨種質可以分為2個大類別；其中矮生杜梨QN-109和附近野生杜梨聚在1個類別中，QN-109和PY-2、PY-8形態學特征更為接近，聚在1個小類別中(圖5)。結合矮生杜梨QN-109周邊資源的觀察，推測該矮生變異為自然實生突變體。

3 討論與結論

矮化省力化栽培一直是梨產業發展的重要目標之一[2-4，14-17]，矮化砧木作為梨樹矮化栽培的主要方式，一直是國內外學者研究的重點。相比國外對梨樹砧木研究早、積累多、應用廣的特點，我國則起步較晚[3-4]。針對我國東方梨的特點，我國對矮化砧木的選育主要采用2種方法：一是砧木引進，主要引進的是國外已經成型的砧木品種，如OHF系、榅桲系、FOX系、Pyrodwarf、PyroTM2-33、BP系、Pyriam、BM2000[18]，但由于引進的砧木類型為梨近緣屬或西方梨系統，導致引進我國后存在適應性差、抗逆性弱以及不親和等問題，并沒有在生產上得到大規模的推廣應用；二是砧木的雜交育種，針對我國東方梨的特點，20世紀80年代中國農業科學院果樹研究所和山西農業科學院果樹研究所分別選育出中矮系列和K系梨矮化砧木，但由于條件限制，也沒有在生產上得到廣泛的推廣和應用[3-4，17-18]。和鮮食品種選育相比，砧木育種難度更大，周期更長。我國是梨屬植物的初生中心之一，地域遼闊，梨屬及其近緣屬植物極其豐富，野生杜梨和豆梨資源更是我國北方和南方應用最多的砧木類型，相比中矮系列和K系砧木，直接從杜梨和豆梨中進行矮化砧木的挖掘更具有生產意義。在前期的梨野生種質的調查和評價中發現了1株緊湊、矮生型杜梨資源，命名為QN-109，該種質在形態學特征方面與杜梨極為相似，矮生性狀穩定，初步嫁接顯示，具有一定的矮化效果。同時，矮生杜梨QN-109還具有針刺少、抗逆性強等特點，也為其今后的生產應用奠定了一定基礎。

隨著環境的惡化和人為的破壞，植物野生資源的種類在逐年減少，如何更好進行野生種質的保護是現在亟待解決的問題之一。杜梨和豆梨的實生苗是我國梨樹栽培的主要砧木類型，雖然在生產上應用廣泛，但其種子來源仍主要來自野生樹種，各個育苗單位并沒有真正實現建圃保護，資源圃保護的重點依然是鮮食品種資源[19]，故如何實現自然保護區進行野

生資源就地保護和遷地保護應該是現在野生資源研究工作的重點，特別是野生資源集中分布區的保護；同時優良資源的野生資源還應積極開展利用保存。我國梨屬植物資源極其豐富，野生種質的多樣性和優良的抗逆特性都是今后研究的重點。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒(2016)[M]. 北京：中國統計出版社，2016.

[2]Hancock J F，Lobos G A. Pears[M]//Temperate fruit crop breeding.New York：Springer Science Business，2008：299-336.

[3]沙守峰，張紹鈴，李俊才. 梨矮化砧木的選育及其應用研究進展[J]. 北方園藝，2009(8)：140-143.

[4]張鮮鮮，趙 靜，李 欣，等. 梨矮化砧木選育研究進展[J]. 河北農業科學，2009，13(5)：42-44.

[5]姜淑苓，賈敬賢，紀寶生，等. 梨矮化砧木——中矮1號[J]. 中國果樹，2000(3)：4-6.

[6]歐春青，姜淑苓，王 斐，等. 梨矮化砧木新品種‘中矮5號’[J]. 園藝學報，2016，33(3)：603-604.

[7]姜淑苓，歐春青，王 斐，等. 梨矮化砧木新品種‘中矮3號’[J]. 園藝學報，2012，39(12)：2525-2526.

[8]李登科，邵嘉鳴，張忠仁，等. 梨K系矮化自根砧木的選育[J]. 中國果樹，1997(3)：20-21.

[9]馬春暉，王 然，宋健坤，等. 梨屬矮生資源的發現及主要性狀評價[J]. 園藝學報，2015，42(11)：2253-2260.

[10]梁立峰. 果樹栽培學實驗實習指導[M]. 北京：中國農業出版社，2001：18-21.

[11]曹玉芬，劉鳳之，胡紅菊，等. 梨種質資源描述規范和數據標準[M]. 北京：中國農業出版社，2006：10-37.

[12]申書興. 園藝植物育種學實驗指導[M]. 北京：中國農業大學出版社，2002：10-16.

[13]胡建芳，張東亞，高 芳，等. 京白梨花藥開裂異常的解剖學研究[J]. 西北植物學報，2009，29(6)：1138-1143.

[14]Wang C H，Tian Y K，Buck E J，et al. Genetic mapping of PcDw determining pear dwarf trait[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，2011，136(1)：48-53.

[15]Elkins R B，Castagnoli S，Embree C，et al. Evaluation of potential rootstocks to improve pear tree precocity and productivity[C]//XI International Pear Symposium，909，2011：183-194.

[16]Tian Y K，Wang C H，Zhang J S，et al. Mapping Co，a gene controlling the columnar phenotype of apple，with molecular markers[J]. Euphytica，2005，145(1/2)：181-188.

[17]張紹鈴. 梨學[M]. 北京：中國農業出版社，2013：370-373.

[18]歐春青，姜淑苓，王 斐，等. 國內外選育的梨矮化砧木簡介及其應用現狀[J]. 浙江農業科學，2014(10)：1543-1547.

[19]王力榮. 我國果樹種質資源科技基礎性工作30年回顧與發展建議[J]. 植物遺傳資源學報，2012，13(3)：343-349.