葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶雄蕊及坐果率的影響

袁小軍 鐘秋平 羅 帥 曹林青 吳喜昌 郭和平

( 1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，江西 新余 336600；2. 分宜縣林業(yè)局，江西 新余 336600)

油茶（Camellia oleifera）為山茶科（Theaceae）山茶屬植物[1-2]，與油棕（Elaeis guineensis）、油橄欖（Olea europaea）、椰子（Cocos nucifera）并稱(chēng)為世界四大木本食用油料植物[3-4]。我國(guó)油茶林栽培面積呈逐年增加的趨勢(shì)，但同時(shí)存在花多果少、落花落果、坐果率低、產(chǎn)量低等問(wèn)題，而造成這些問(wèn)題的重要原因之一是花期授粉受精不良[5]。油茶在花器官發(fā)育過(guò)程受到遺傳因素及營(yíng)養(yǎng)條件的影響會(huì)導(dǎo)致發(fā)育不良、花粉敗育等，自然授粉過(guò)程中，花粉的質(zhì)量、形態(tài)特征與花粉萌發(fā)息息相關(guān)，進(jìn)而影響油茶的授粉受精，造成坐果率低[6-7]，劉明國(guó)等[8]在研究山杏（Armeniaca sibirica）花粉形態(tài)特征與花粉萌發(fā)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，花粉粒極軸長(zhǎng)與花粉萌發(fā)率、花粉管長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)，花粉粒大儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，有助于花粉萌發(fā)。而花期應(yīng)用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)促進(jìn)植物花器官發(fā)育及授粉受精以提高坐果率的方法已在其他植物上應(yīng)用并取得較好的效果[9-10]。常用的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)主要有營(yíng)養(yǎng)元素及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，已有研究發(fā)現(xiàn)花期噴施適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)元素及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能夠促進(jìn)花粉萌發(fā)，同時(shí)增加花粉管的生長(zhǎng)速度，促進(jìn)其授粉受精的完成和幼果發(fā)育進(jìn)而提高坐果率，同時(shí)發(fā)現(xiàn)適宜濃度及配比的營(yíng)養(yǎng)元素或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合比單因子條件對(duì)于提高坐果率效果更好[11]。現(xiàn)階段關(guān)于油茶花期噴施葉面肥或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑研究多集中在花粉萌發(fā)、提高坐果率等方面[12-15]，而關(guān)于花粉形態(tài)特征方面未見(jiàn)研究。本研究在前人研究基礎(chǔ)上，通過(guò)噴施不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，利用掃描電鏡對(duì)油茶雄蕊形態(tài)特征進(jìn)行觀察，并相應(yīng)地研究了對(duì)油茶坐果率的影響，探討不同配比處理下油茶雄蕊形態(tài)特征的差異以及提高油茶坐果率的最佳葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比，以期為油茶高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、人工授粉等方面提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于江西省新余市分宜縣中國(guó)林科院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，地處東經(jīng)114°40′，北緯27°49′。屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年降水量1 600 mm，年平均氣溫17.6 ℃，極端最高氣溫40.1 ℃，全年無(wú)霜期270 d。在長(zhǎng)林優(yōu)良無(wú)性系示范林分內(nèi)選取生長(zhǎng)正常、生長(zhǎng)狀況基本一致的長(zhǎng)林4#油茶優(yōu)良無(wú)性系作為試驗(yàn)材料，供試材料的樹(shù)齡為7年生，地徑為6.5～9.0 cm，樹(shù)高為1.8～2.5 m，冠幅為1.8～2.5 m。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用3因素3水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素為H3BO3，KH2PO4，2,4-D（如表1）。每個(gè)處理選取3株進(jìn)行處理，處理之間留1株作為保護(hù)株，行間留1行作為保護(hù)行，并設(shè)置1個(gè)對(duì)照（CK），CK只噴施清水，共10個(gè)處理。各處理葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比詳見(jiàn)表2。

表 1 試驗(yàn)各因素水平表Table 1 Factors and levels

表 2 各處理葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配比Table 2 Different concentrations and combinations of foliar fertilization and growth regulator of each treatment

于2016年，盛花期前1個(gè)月選取在晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，采用3WBD-16型電動(dòng)背負(fù)式噴霧器（臺(tái)州市路橋綠土地噴霧器廠，中國(guó)）對(duì)油茶花芽及葉片噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，直到花芽和葉片滴水，每隔10 d（10月1日、10月11日、10月21日、10月31日）噴施1次，間隔期間下雨需補(bǔ)噴。于油茶盛花初期采集即將開(kāi)放的花蕾，置于FAA中固定，于4 ℃冰箱中保存，材料經(jīng)FAA固定24 h以上，分別用PBS固定液、蒸餾水清洗2次（10 min/次），再依次經(jīng)過(guò)不同濃度乙醇（30%、50%、70%、90%、95%、100%）脫水，轉(zhuǎn)入叔丁醇中，臨界點(diǎn)干燥，裝臺(tái)，噴金，采用JFC-1600掃描電鏡（日本電子株式會(huì)社，日本）對(duì)不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理下的油茶花的花藥和花粉的外部形態(tài)特征進(jìn)行觀察拍照。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Artcam Measure 2.0觀察并測(cè)量花藥和花粉的形態(tài)特征，SPSS Statistics 17.0進(jìn)行方差分析、Duncan多重比較和相關(guān)性分析。圖像處理采用Photoshop CS 5。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花藥形態(tài)特征的影響

由表3可知，花期噴施不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花藥生長(zhǎng)有顯著影響。噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，各個(gè)處理的花藥長(zhǎng)和花藥寬均顯著高于CK（P＜0.05），其中T4對(duì)油茶花藥長(zhǎng)的增幅最大，達(dá)到33.33%，花藥長(zhǎng)為2.64 mm；T8對(duì)油茶花藥寬的增幅最大，達(dá)到23.94%，花藥寬為1.76 mm。除T1、T2處理外，其他處理的花藥長(zhǎng)的增幅均大于15%；除T3、T7處理外，其他處理的花藥寬增幅均高于CK。由此可見(jiàn)，花期噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑有助于油茶花藥的生長(zhǎng)，且不同濃度配比的影響效果在一定程度上有所不同，其中T4最有助于油茶花藥的生長(zhǎng)。

表 3 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花藥形態(tài)特征的影響Table 3 The effects of foliar fertilization and growth regulatoron characteristic of C. oleifera anther

2.2 花期噴施不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花粉形態(tài)特征的影響

由圖1可知，長(zhǎng)林4#油茶花粉為輻射對(duì)稱(chēng)，花粉外形呈橢球，赤道面觀為卵圓形，極面觀三裂近圓形。花粉外壁紋飾為腦紋狀，紋飾清晰，且表面紋飾上有不規(guī)則分布的網(wǎng)脊，網(wǎng)脊較寬且大部分網(wǎng)脊不閉合，嵴洼窄且密，越靠近極面中心點(diǎn)紋飾漸無(wú)；各處理花粉的形態(tài)特征均符合山茶屬花粉的種屬特征。CK、T2存在花粉畸形的現(xiàn)象；T4、T5、T9存在空花粉殼，花粉畸形和空花粉殼均為花粉敗育現(xiàn)象。

圖 1 油茶花粉的電鏡掃描圖Fig. 1 Main pollen morphological characteristics of C. oleifera 'Changlin 4#'

2.2.1 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花粉極軸和赤道軸的影響

由表4可知，噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，除T1、T8與CK的花粉極軸長(zhǎng)（P）差異不顯著外，其他各處理與CK的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。其中，T7對(duì)油茶花粉極軸長(zhǎng)增幅最大，達(dá)到20.09%，極軸長(zhǎng)37.54 μm；噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)花粉赤道軸的影響較小，僅T2與CK相比，對(duì)花粉赤道軸長(zhǎng)（E）的影響較顯著（P＜0.05），其他各個(gè)處理與CK相比差異均不顯著。T2的E增幅最大，達(dá)到12.46%，為40.89 μm。各處理的P/E均大于CK，T7對(duì)P/E影響最大。

表 4 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花粉極軸和赤道軸的影響Table 4 The effects of foliar fertilization and growth regulator on polar axis and equatorial axis of C. oleifera pollen

2.2.2 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花粉表面紋飾的影響

由表5可知，噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑后，除T9外，其他處理萌發(fā)溝寬與CK均差異顯著（P＜0.05）。T3對(duì)油茶花粉萌發(fā)溝寬增幅最大，達(dá)到25.13%，萌發(fā)溝寬8.80 μm，T2次之，達(dá)到21.72%；T1、T2、T5、T6的網(wǎng)脊寬與CK差異顯著（P＜0.05），T3、T4、T7、T8、T9的網(wǎng)脊寬與 CK差異不顯著，T2對(duì)油茶花粉網(wǎng)脊寬增幅最大，達(dá)到 35.90%，網(wǎng)脊寬 1.06 μm。T2、T3、T4、T7、T8、T9的嵴洼寬與CK差異不顯著，其他處理與CK差異顯著（P＜0.05），T1對(duì)油茶花粉嵴洼寬增幅最大，達(dá)到45.71%，嵴洼寬1.02 μm。綜合考慮，T2對(duì)油茶花粉表面紋飾影響最大。

表 5 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花粉表面紋飾的影響Table 5 The effects of different combinations of foliar fertilization and growth regulator on surface decoration of C. oleifera pollen

2.3 花期噴施不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶坐果率的影響

花期噴施不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶坐果率的影響結(jié)果見(jiàn)表6～7。結(jié)果顯示，各個(gè)處理的坐果率均顯著高于CK（P＜0.05），其中，T2、T7的油茶坐果率最高，均達(dá)到40%以上。T2的油茶坐果率增幅最大，增幅達(dá)27.93%，坐果率為42.88%；T7次之，油茶坐果率為40.04%，增幅為25.09%。由表7方差分析表明，H3BO3、KH2PO4、2,4-D的水平不同，其平均坐果率差異不顯著。因此，從正交試驗(yàn)處理中選擇坐果率最高的T2，該處理為提高坐果率的最優(yōu)水平組合。

表 6 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶坐果率的影響Table 6 The effects of different combinations of foliar fertilizationand growth regulator on fruit setting rate of C. oleifera

表 7 不同濃度配比的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶坐果率影響的方差分析Table 7 Analysis of variance of the effects of different combinations of foliar fertilization and growth regulator on fruit setting rate

2.4 油茶雄蕊形態(tài)特征變化與坐果率的相關(guān)關(guān)系

由表8可知，花藥、花粉形態(tài)特征與坐果率均呈正相關(guān)關(guān)系，其中，花粉表面紋飾中的網(wǎng)脊寬與坐果率呈顯著性正相關(guān)（P＜0.05）；花藥長(zhǎng)、赤道軸長(zhǎng)與坐果率呈中等強(qiáng)度相關(guān)，相關(guān)性不顯著；花藥寬、極軸長(zhǎng)、P/E、萌發(fā)溝寬、脊洼寬與坐果率呈弱相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。

表 8 油茶雄蕊形態(tài)特征與坐果率的相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between morphological characteristics and fruit setting rate in C. oleifera

3 結(jié)論與討論

花粉是植物攜帶遺傳信息的雄性生殖細(xì)胞，是一種重要的遺傳信息資源，是種質(zhì)保存和交換的重要資源[16]。花粉的形態(tài)主要受遺傳基因的控制，是探討植物起源演化及親緣關(guān)系的重要特征，且植物的花粉形態(tài)及外壁結(jié)構(gòu)各具特色，是鑒別種的重要依據(jù)之一[17]。此外，花粉的發(fā)育是個(gè)連續(xù)演變的過(guò)程，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足時(shí)，會(huì)造成花器官發(fā)育不良、花粉敗育等現(xiàn)象[18]。本研究結(jié)果表明，花期噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花藥形態(tài)特征有顯著影響，其中施用0.2 g/L H3BO3+0.10 g/L KH2PO4+0.10 g/L 2,4-D最有利于花藥的生長(zhǎng)且對(duì)花粉表面紋飾影響最大；施用0.2 g/L H3BO3+0.05 g/L KH2PO4+0.20 g/L 2,4-D對(duì)P/E長(zhǎng)影響最大。而油茶花藥、花粉形態(tài)特征與坐果率均呈正相關(guān)關(guān)系，雖然各個(gè)形態(tài)特征與坐果率的相關(guān)關(guān)系顯著性不強(qiáng)，但都朝著利于坐果的方向進(jìn)行。本研究缺少對(duì)油茶花粉萌發(fā)與形態(tài)特征聯(lián)系的研究，雄蕊形態(tài)特征如何影響花粉萌發(fā)、授粉受精，進(jìn)而影響油茶坐果，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

植物花的發(fā)育及授粉受精過(guò)程受多方面因素的影響，其中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累是花器官發(fā)育良好的重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，花器官在發(fā)育過(guò)程中需要樹(shù)體供給大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)與營(yíng)養(yǎng)元素和激素類(lèi)物質(zhì)密切相關(guān)。硼與花粉形成、花粉管萌發(fā)和受精有密切關(guān)系，鉀和磷均參與植物體內(nèi)糖類(lèi)的運(yùn)輸[19]。吳禮樹(shù)等[20]研究認(rèn)為缺硼嚴(yán)重影響花粉粒的發(fā)育，花粉粒空癟，內(nèi)容物缺乏，主要原因是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給不足。高超等[11]研究認(rèn)為花期噴施適當(dāng)濃度的礦質(zhì)元素及激素類(lèi)物質(zhì)能顯著提高油茶坐果率。而在本試驗(yàn)中，花期噴施葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶花藥、花粉形態(tài)特征及坐果率有顯著影響，與高超等研究結(jié)果相一致，表明花期噴施適當(dāng)濃度的葉面肥及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶成花坐果有一定的促進(jìn)作用。

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