雜交授粉方式對辣椒制種效果的影響

陳 琛，陳衛(wèi)國，劉克祿

（1．甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，甘肅 蘭州 730070；2．甘肅綠星農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

辣椒是我國重要的蔬菜作物之一，每年種植面積約150 萬～160 萬hm2，約占我國蔬菜種植面積的10%左右［1］。辣椒雜種優(yōu)勢較強，雜交品種通常比常規(guī)品種增產(chǎn)30%～50%。種子生產(chǎn)是雜種優(yōu)勢利用的前提［2］，蕾期人工去雄雜交授粉是當(dāng)前辣椒雜交種子生產(chǎn)的主要形式，雜交用工的數(shù)量和費用構(gòu)成種子生產(chǎn)的主要成本。辣椒完成一朵花的雜交過程必須依次經(jīng)歷4個工序，即選擇合適的花蕾—人工去雄—雜交授粉—做標(biāo)記，各個工序之間彼此連貫通常一次完成。深入分析雜交授粉過程每個工序，挖掘每個工序的潛力，對于提高雜交速度和效率有重要的意義。通常選擇雜交花蕾和完成雜交授粉2個工序用時較短，而完成人工去雄和做雜交標(biāo)記2個工序過程比較費時費工。不同的去雄和標(biāo)記方式對雜交速度有重要影響。有關(guān)辣椒雜交制種技術(shù)的研究鮮見報道［3-6］， 陳衛(wèi)國等［7-13］研究了不同育苗方式、 不同授粉時期、施肥量、種植密度、2，4-D處理、不同天氣與時間段、雜交花蕾大小與授粉時間等因素對辣椒雜交制種產(chǎn)量及質(zhì)量的影響，有關(guān)不同雜交方式的制種效果、雜交速度和效率的研究尚未見報道。本試驗對辣椒雜交種子生產(chǎn)常用的3種雜交方式進行了比較，旨在為辣椒制種提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以辣椒甘科5號雜交制種的雙親（父本P0635、母本P0608） 為試驗材料［14］。 父本P0635于2014年1月20日在日光溫室內(nèi)進行直播育苗，4月25日定植于塑料大棚。母本P0608于2014年2月28在日光溫室內(nèi)進行穴盤育苗。育苗溫度25～30℃，出苗后實行正常管理。幼苗第1片真葉展開時進行間苗，每穴只留1棵苗，3～4片真葉期開始每天噴施營養(yǎng)液，第7片真葉展開時定植露地，苗齡65 d。

1.2 試驗地基本情況

試驗設(shè)在位于張掖市甘州區(qū)的甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院張掖試驗場進行。屬荒漠綠洲井灌區(qū)，砂壤土，海拔1 400 m。整地時施磷酸二銨525 kg/hm2、普通過磷酸鈣375 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2、尿素75 kg/hm2作基肥。按壟高25 cm、壟寬65 cm、水溝寬45 cm做壟，壟面呈弓圓型，覆蓋地膜。母本露地定植，于2014年5月6日按株距35 cm、行距55 cm在壟兩側(cè)各定植1行。定植密度為51 900株/hm2。對椒坐果后結(jié)合灌水追施氮、磷、鉀三元復(fù)合肥（N、P2O5、K2O質(zhì)量比例為1∶1∶1，總有效成分45%，下同）150 kg/hm2、硝酸銨鈣（N≥15%、Ca≥19%，下同）300 kg/hm2。授粉結(jié)束后結(jié)合澆水追施氮、磷、鉀三元復(fù)合肥225 kg/hm2、硝酸銨鈣450 kg/hm2。試驗地定期葉面噴施農(nóng)藥以預(yù)防病蟲害發(fā)生。

1.3 試驗方法

選擇適宜進行雜交授粉的花蕾（花蕾發(fā)育形態(tài)在E、F階段）［15］，按不同去雄及標(biāo)記方式設(shè)3個處理，處理①鑷子去雄-栓線標(biāo)記（傳統(tǒng)法）。即用鑷子輕輕剝開雜交花蕾的花冠，夾去花藥完成去雄，雜交授粉后在花梗上拴上不同顏色的毛線做雜交標(biāo)記。此方法的優(yōu)點是標(biāo)記清晰，缺點是費工耗時，速度較慢。處理②為徒手去雄-涂抹印油標(biāo)記（改良法1）。即左手拇指和食指配合固定雜交花蕾，右手食指、拇指和中指配合輕輕拔取花冠完成去雄，雜交授粉后在花梗上涂抹紅色印油做標(biāo)記。此方法的優(yōu)點是去雄與標(biāo)記速度較快，缺點是拔取花冠易損傷花柱，而且印油產(chǎn)生的化學(xué)刺激可能影響座果率和結(jié)實率。處理③為剝冠去雄-撕萼片標(biāo)記（改良法2）。即用指甲剝?nèi)ナ诜刍ɡ俚幕ü诤洼嗥淮涡酝瓿扇バ叟c標(biāo)記，只進行授粉即可。此方法的優(yōu)點是去雄與標(biāo)記工序合二為一一次性完成，雜交速度較快，缺點是常造成花器官（子房）的局部創(chuàng)傷，可能影響座果率和結(jié)實率。每個處理雜交授粉100朵花，重復(fù)3次。試驗在同一天上午進行，僅在第3層花（四門斗）上進行雜交試驗，雜交花蕾的花梗基部掛牌標(biāo)記。

1.4 花粉制備保存與雜交授粉過程

花粉制備、保存及雜交授粉技術(shù)參考陳衛(wèi)國等［16］的方法進行。

1.5 制種效果測定

雜交后第15天統(tǒng)計各處理的坐果數(shù)，計算座果率。2014年9月20日采收各處理的雜交授粉果實進行考種，種子干燥后統(tǒng)計單果種子產(chǎn)量和質(zhì)量，種子千粒重、發(fā)芽率和發(fā)芽勢按GB/T3543.4-1995農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程發(fā)芽試驗要求測定［17］。

1.6 雜交速度和工作效率定義及計算方法

記錄完成各處理的用工時長，計算雜交速度與工作效率。

雜交速度定義為1個正常授粉工人（勞動力）在單位時間內(nèi)所完成的雜交花蕾的數(shù)量。計算公式為：雜交速度= 100朵花/用工時數(shù)，單位為：雜交花蕾數(shù)量（朵）/（人·h）。

工作效率定義為：1個正常勞動力在單位時間內(nèi)所生產(chǎn)的雜交種子數(shù)量（產(chǎn)量），計算公式為：工作效率=雜交速度×座果率×單果種子質(zhì)量，單位為：g/（人·h）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雜交授粉方式對座果率的影響

由表1可知，處理①，即鑷子去雄-栓線標(biāo)記處理（傳統(tǒng)法）的座果率較高，為72%；處理②即徒手去雄-涂抹印油標(biāo)記（改良法1）和處理③即剝冠去雄-撕萼片標(biāo)記（改良法2）的座果率較低，分別為40%和36%。處理①與處理②、處理③差異均極顯著，表明不同去雄與標(biāo)記方式對辣椒雜交座果率有較大影響，可能對雜交花蕾（子房、花柱及花梗部分）造成的創(chuàng)傷和化學(xué)刺激均不利于坐果。

表1 不同雜交方式對辣椒座果率、種子產(chǎn)量及質(zhì)量的影響

2.2 不同雜交方式對種子產(chǎn)量的影響

由表1可知，處理①的單果種子數(shù)量和質(zhì)量最高，分別為119粒和1.236 g；處理②的單果種子數(shù)量和質(zhì)量較高，分別是101粒和1.063 g；處理③的單果種子數(shù)量和質(zhì)量較低，分別是84粒和0.842 g。處理①的單果種子數(shù)量和質(zhì)量比其余2個處理的均高，方差分析結(jié)果為差異顯著，表明不同的去雄與標(biāo)記方式對辣椒雜交結(jié)實率有較大影響，對雜交花蕾造成的任何損傷和化學(xué)刺激都會降低雜交結(jié)實率。這可能與雜交花蕾（器官）組織中水分、營養(yǎng)和植物激素等的分布與變化有關(guān)，損傷和化學(xué)刺激引起植物生殖器官中的水分、營養(yǎng)和植物激素等物質(zhì)從傷口流失，改變了花器管中正常的物質(zhì)平衡，進而對授精過程產(chǎn)生影響。

不同雜交授粉方式種子千粒重為10.0～10.5 g，發(fā)芽率為99.0%～99.5%，發(fā)芽勢為97.5%～99.5%，3個處理間差異不顯著，表明不同的去雄與標(biāo)記方式對種子質(zhì)量各項指標(biāo)沒有顯著影響。

2.3 不同雜交授粉方式對雜交速度的影響

由表2可以看出，不同雜交授粉方式各處理的雜交授粉速度差異較大。處理①的雜交速度為55朵花/（人·h），處理②的雜交速度為81朵花/（人·h），處理③的雜交速度為136朵花/（人·h），三者之間的差異極顯著。處理③的雜交速度分別是處理②的1.67倍和處理①的2.47倍，處理②的雜交速度是處理①的1.47倍。處理①的雜交速度最慢，處理③的雜交速度最快，處理②的雜交速度居中。

表2 不同雜交授粉方式對雜交速度和工作效率的影響

2.4 不同雜交授粉方式對工作效率的影響

從表1和表2可知，不同雜交方式下的座果率、結(jié)實率和雜交速度完全不同，產(chǎn)生的工作效率也不同。處理①的工作效率最高，為49.0 g/（人·h）；處理③的工作效率次之，為41.3 g/（人·h）；處理②的工作效率最低，為34.4 g/（人·h）。3個處理間工作效率差異均達到極顯著水平。

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，3種不同雜交方式所產(chǎn)生的雜交速度、制種效果和工作效率不同，差異很大。鑷子去雄-栓線標(biāo)記方式（傳統(tǒng)法）的雜交速度較慢，但其座果率、單果種子數(shù)量和工作效率均最高。徒手去雄-涂抹印油標(biāo)記方式（改良法1）的雜交速度雖然較快，但是其座果率和單果種子數(shù)量均較低，工作效率最低。剝冠去雄-撕萼片標(biāo)記方式（改良法2）的雜交速度雖然最快，但其座果率和單果種子數(shù)量均最低，工作效率不高。

戴雄澤等［18］將雜交速度定義為單位面積制種產(chǎn)量/單位面積授粉用工量。并對影響雜交速度的因素進行了相關(guān)性和通徑分析，認為座果率和日授粉花數(shù)是影響雜交速度的主要因素。本研究認為，對雜交速度的這種定義不夠科學(xué)，沒有準確反映在雜交制種的不同時期、授粉工的技術(shù)熟練程度、窩工浪費等。本研究將雜交速度定義為1個授粉工人（勞動力）在單位時間內(nèi)所完成的雜交花蕾數(shù)量，將工作效率定義為1個勞動力在單位時間內(nèi)所生產(chǎn)的雜交種子產(chǎn)量，更能科學(xué)地反映雜交速度和效率。本試驗表明，不同雜交授粉方式的雜交速度和工作效率差異極顯著。

在辣椒雜交種子生產(chǎn)實踐中，制種戶為了省工，盲目采用一些雜交速度較快的方法，忽略了座果率和結(jié)實率因素對制種產(chǎn)量的影響，雖然每日完成的雜交花的數(shù)量較多，但是工作效率不高，造成種子減產(chǎn)和大量人力財力資源的浪費。徒手去雄-涂抹印油標(biāo)記（改良法1）和剝冠去雄-撕萼片標(biāo)記（改良法2）處理的雜交方式雖然雜交速度快且省工，但是座果率和結(jié)實率均較低，造成了大量適宜雜交授粉花蕾的浪費，制種產(chǎn)量不高，為得不償失之舉。授粉工投入不足是近年來辣椒雜交制種產(chǎn)量不高，甚至嚴重下降的主要原因，其后果就是造成大量土地資源、人力資源浪費和種子生產(chǎn)的低效化（制種面積不少，制種產(chǎn)量較少）。不同雜交方式其實質(zhì)就是對雜交工序的改進和優(yōu)化，也就是雜交技術(shù)的科學(xué)改進，更為快速高效的雜交方式（雜交技術(shù)）尚需進一步研究。

［1］耿三省，陳 斌，張曉芬，等.我國辣椒品種市場需求變化趨勢及育種對策［J］.中國蔬菜，2015（3）：1-5.

［2］鄒學(xué)校.雜交辣椒的理論與實踐［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009.

［3］鄒學(xué)校.中國辣椒［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

［4］戴雄澤.辣椒制種技術(shù)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

［5］周群初.辣椒規(guī)模制種及栽培技術(shù)研究［J］.長江蔬菜， 1992（2）： 42-44.

［6］李雪峰，梁成亮.雜交辣椒制種技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀［J］. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012（22）： 20-22.

［7］陳衛(wèi)國，劉克祿，田 斌，等.不同育苗方式對辣椒雜交制種產(chǎn)量及質(zhì)量的影響［J］.長江蔬菜，2015（12）： 20-22.

［8］陳衛(wèi)國，劉克祿，田 斌，等.辣椒不同時期雜交授粉的制種效果［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017， 45（3）： 111-125.

［9］劉克祿，陳衛(wèi)國，田 斌，等.氮磷鉀配施對制種辣椒種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2015（10）： 10-12.

［10］劉克祿，陳衛(wèi)國，田 斌，等.種植密度對甘科5號辣椒雜交制種產(chǎn)量和質(zhì)量的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技， 2016（8）： 20-22.

［11］陳衛(wèi)國，劉克祿，陳 琛，等.2，4-D處理對辣椒雜交制種產(chǎn)量和質(zhì)量的影響［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，26（7）： 1041-1046.

［12］陳衛(wèi)國，劉克祿，田 斌，等.辣椒授粉時期和天氣及時間段對雜交制種產(chǎn)量的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技， 2017（4）： 46-52.

［13］陳衛(wèi)國，劉克祿，田 斌，等.辣椒雜交花蕾大小與授粉時間對座果率、結(jié)實率及種子質(zhì)量的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2017（5）：14-17.

［14］陳衛(wèi)國，趙保全，張國和，等.辣椒新品種甘科5號的選育［J］. 中國蔬菜， 2011（18）： 95-98.

［15］陳衛(wèi)國.辣椒花蕾發(fā)育過程的研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2016（12）：18-20.

［16］陳衛(wèi)國，劉克祿，田 斌，等.甘科5號辣椒雜交種子生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2016（11）：84-88.

［17］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，國家技術(shù)監(jiān)督局.農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程：發(fā)芽試驗：GB/T3543.4—1995［S］.北京：中國標(biāo)準出版社，1996.

［18］戴雄澤，馬艷青.影響辣椒規(guī)模制種雜交速度的因素及其相關(guān)性分析［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2006， 26（5）： 355-357.