基于開花物候期和花粉質(zhì)量初步篩選庫爾勒香梨適宜的授粉品種

程嘉寶，王春峰，薛大虎，張 峰，王言君，何天明

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，新疆烏魯木齊，830052；2.庫爾勒市香梨研究中心，新疆巴音郭楞蒙古自治州，841000）

庫爾勒香梨（以下簡稱香梨）是原產(chǎn)于我國新疆塔里木盆地的優(yōu)質(zhì)梨品種，備受消費者青睞[1]。香梨作為新疆特色林果業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在新疆地方梨品種栽培面積和產(chǎn)量中占據(jù)較大比重[2-3]。該品種為嚴(yán)格的異花授粉植物，商業(yè)化栽培時需配置授粉樹[4]，合理選擇授粉品種和授粉樹對香梨的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。目前授粉的盲目性是造成香梨坐果率和品質(zhì)低的主要原因之一[5]。此外，在雜交育種過程中經(jīng)常會有花期不遇的問題。因此，研究不同梨品種花粉質(zhì)量與授粉樹與主栽品種花期相遇時間對提高香梨授粉受精和果實品質(zhì)具有重要作用。

目前，有關(guān)梨花粉質(zhì)量測定和香梨授粉樹花期等方面的研究前人已有所報道[6-10]，但在立地栽培下針對香梨授粉品種的花粉質(zhì)量與開花物候期主要集中在少數(shù)一些梨品種或新疆本地的梨品種[11-13]。早在20 世紀(jì)80 年代香梨產(chǎn)業(yè)起步發(fā)展時，周其石等[14]對香梨的花粉直感現(xiàn)象進(jìn)行了研究，認(rèn)為鴨梨和碭山酥梨是香梨比較好的授粉品種，這2 個品種也在后來的生產(chǎn)實踐上也得到了廣泛應(yīng)用。

隨著時代發(fā)展，新疆當(dāng)?shù)匾韵憷鏋橛H本選育了新梨7 號[15]、雪香[16]、沙01 號[17]等新品種，也相繼從內(nèi)地引進(jìn)了玉露香[18]、黃冠[19]、中梨1 號、紅香酥等品種，并在新疆梨區(qū)有一定的推廣面積。如果將這些新育成或引進(jìn)的品種作為香梨的授粉樹，將發(fā)揮授粉效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)收益的雙重效果。同時，這對新疆梨品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化和育種也不無裨益。

鑒于此，本研究對近年來從內(nèi)地引進(jìn)到新疆的梨新品種和新疆當(dāng)?shù)仄贩N以及諸如鴨梨、碭山酥梨等傳統(tǒng)的香梨授粉品種進(jìn)行了系統(tǒng)篩選工作，主要從供試品種的開花物候期和花粉質(zhì)量等角度對其進(jìn)行了初步探究，為選擇香梨優(yōu)良授粉品種、豐富新疆梨種質(zhì)資源提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地概況 本研究的田間試驗于2021—2022 年在庫爾勒市沙依東園藝場十分場新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)梨育種基地（86°00′35″E，41°73′67″N）及周邊梨園進(jìn)行。試驗測定工作在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)國家瓜果改良中心新疆分中心育種實驗室完成。沙依東園藝場十分場，位于新疆庫爾勒市境內(nèi)，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年降水量61 mm，年蒸發(fā)量2 800 mm，無霜期216 d，7 月平均氣溫27 ℃，1 月平均氣溫-7.1 ℃，年均溫度12.2 ℃，有效日照時數(shù)2 844 h，≥10 ℃年有效積溫4 894 ℃，土壤為戈壁荒漠灌淤土，pH 值8.3，含鹽量0.6%[20]，土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.3%，栽培管理一致。

1.1.2 試驗材料 供試?yán)嫫贩N除主栽品種香梨外，還有雪花梨、南果梨、豐水、明月、中梨1 號等30 多個授粉梨品種（表1）。試驗分2 個年度（2021—2022）連續(xù)進(jìn)行。不同的項目測定指標(biāo)（開花物候期、花藥花粉量和花粉離體萌芽率）在2 個年度由于大小年等原因在供試材料選取上略有差異。

表1 供試?yán)嫫贩N列表

1.2 研究方法

1.2.1 開花物候期調(diào)查 對供試?yán)嫫贩N的初花期（全樹5%花開放）、盛花期（全樹50%花開放）、落花期（全樹5%花正常脫落花瓣為落花始期，全樹95%花瓣脫落為落花終期）3 個開花物候期進(jìn)行觀測記錄[22]。3 個時期合計計算為花期。供試品種花期和香梨的初花期和盛花期重合的天數(shù)定義為該品種的有效授粉天數(shù)。

1.2.2 花粉的制備與儲藏 將供試?yán)嫫贩N在開花前7～10 d 將足量的枝條剪下拿到溫室（25～28 ℃）催熟培養(yǎng)。待到氣球期將花朵全部摘下，解剖針剝離花藥，隨機(jī)取100 枚發(fā)育完整、飽滿的花藥裝到標(biāo)記好的青霉素小瓶中，用于花粉量的測定。剩余花藥置于硫酸紙盒中自然風(fēng)干。待花粉完全散粉后，收集到10 mL 離心管中，將離心管放入加有硅膠的密封袋中，冰箱冷凍保存。

1.2.3 花粉量測定 采集不同品種大蕾期的花蕾，將花藥剝下收集，隨機(jī)取100 枚發(fā)育完整、形態(tài)飽滿的花藥裝到標(biāo)記好品種名的青霉素小瓶中，用于花粉量的測定。采用血球計數(shù)板法測定花粉量。在完全散粉的青霉素小瓶中加入20%六偏磷酸鈉溶液5 mL，充分震蕩搖勻成懸浮液。在血球計數(shù)板上蓋好載玻片，用移液槍取上清液數(shù)滴，使其慢慢滲入血球計數(shù)板，在光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察、計數(shù)，重復(fù)6 次，并計算出單花藥花粉量N，取其平均數(shù)。將同一品種2年的數(shù)據(jù)再進(jìn)行平均值計算。花粉量/花藥的計算公式如下：

1.2.4 花粉活力測定 采用離體萌發(fā)法測定花粉萌芽率。將配置好的培養(yǎng)基（蔗糖10 g、瓊脂1 g、硼酸0.03 g 混合加入100 mL 蒸餾水加熱玻璃杯攪勻）用吸管均勻鋪一層在載玻片上，待其冷卻后備用。用棉簽蘸取少量花粉，輕輕抖掉多余部分，輕吹棉簽，使花粉播種到載玻片上（嘴、棉簽、載玻片三點一線并平行于地面），每換1 個品種更換1 個棉簽，防止交叉污染。標(biāo)記好后放到有濕潤濾紙的的培養(yǎng)皿中，蓋好蓋子，在25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 h，觀察花粉管的生長情況。每個品種做3 個載玻片，每個載玻片觀察3個視野，顯微鏡下觀察，計算花粉發(fā)芽率，公式如下：

花粉發(fā)芽率=（花粉管數(shù)/花粉數(shù)）×100%[24]（2）

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

本研究使用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理；使用DPS 軟件進(jìn)行差異性顯著性分析（Duncan’s新復(fù)極差法，P＜0.05） 數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（Mean±SD）表示，并用單因素ANOVA 檢驗法分析各品種對照值與處理值間的差異顯著性；采用軟件Origin 2018 進(jìn)行圖片處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同梨品種開花物候期的調(diào)查

開花物候期的觀察于2021—2022 年連續(xù)開展。根據(jù)梨授粉受精生物學(xué)基本理論（授粉和受精過程主要在初花期和盛花期完成），筆者將主栽品種香梨的初花期和盛花期合并為一個時期，定義為當(dāng)年有效授粉期，各品種的花期與之同期比較。如圖1 所示，2021 年28 個供試品種與香梨有效授粉期（4 月17 日之前）相遇的時間平均為7.82 d，而2022 年30個供試?yán)嫫贩N與香梨的有效授粉期（4 月13 日之前）相遇的時間平均為6.07 d（圖2）。2022 年不同梨品種開花時間相對集中，較2021 年相比花期縮短，主要原因是2022 年花期異常高溫。

圖1 2021 年4 月不同梨品種開花物候期

圖2 2022 年4 月不同梨品種開花物候期

筆者分別以2021 年香梨有效授粉期7 d、2022年有效授粉期5 d 為指標(biāo)，根據(jù)各供試授粉品種與之相遇的的實際花期對供試品種進(jìn)行初選，高于此標(biāo)準(zhǔn)的品種為當(dāng)年中選品種，否則落選。如表2 所示，2021 年初選出了新梨9 號、雪香、輪臺句句梨、褐色句句梨、碭山酥梨等23 個梨品種，2022 年選出了早酥梨、新妃、黃酸梨、雪花梨、紅云等28 個梨品種，分別列入表2 中進(jìn)入決選程序。有15 個梨品種2 年均中選，其中雪香、輪臺句句梨和褐色句句梨3個梨品種連續(xù)2 年有效授粉期與香梨完全吻合。其余品種要么一年中選，一年落選，或者因大小年等原因只有一年的資料。以上結(jié)果將作為參考指標(biāo)納入后文決選。

表2 不同梨品種單花藥花粉量比較

2.2 不同梨品種花粉量的比較

筆者對2021 年和2022 年的花粉量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，如表2 所示。不同梨品種的單花藥花粉量存在很大差異，供試的33 個香梨授粉備用品種花粉量變幅為214.29～6 928.57 粒·花藥-1，平均為4 435.79粒·花藥-1，品種間變異率達(dá)38.86%。因此，在品種間進(jìn)行選擇在理論上非常有效。筆者將接近平均值的整數(shù)4 000 作為授粉合適品種的篩選標(biāo)準(zhǔn)，初選出早酥梨、明月、中梨1 號等22 個備選梨授粉品種進(jìn)入決選階段（表4）。

2.3 不同梨品種花粉萌芽率測定

由表3 可知，不同梨品種的花粉萌芽率存在很大差異。筆者對2021 年和2022 年供試品種的花粉萌芽率測定數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，2 年花粉萌芽率平均為36.52%。供試的33 個香梨授粉備用品種花粉萌芽率變幅為4.23%～74.70%，品種間變異率達(dá)44.81%。因此，根據(jù)花粉萌芽率在品種間進(jìn)行授粉品種的篩選在理論上是可行的。筆者將接近平均值36.52%的整數(shù)40%作為授粉合適品種的篩選標(biāo)準(zhǔn)，選出了雪花梨、南果梨、黃花等14 個備選授粉品種進(jìn)入決選階段（表4）。

表3 不同梨品種花粉萌芽率比較

表4 基于開花物候期和花粉質(zhì)量對香梨授粉品種的決選

2.4 備選梨授粉品種決選

如表4 所示，在決選中共篩選出14 個梨品種，雖然個別品種根據(jù)單個指標(biāo)初選時落選，如雪花梨、圓黃、中梨1 號、南果梨和新妃在2021 年因大小年的原因有效授粉期有數(shù)據(jù)缺失或低于篩選標(biāo)準(zhǔn)7 d，但2022 年與香梨有效授粉期高于篩選標(biāo)準(zhǔn)5 d，且花粉量大、萌芽率高，決選時保留了品種并堅持年度調(diào)查。個別品種如棉梨，因其雄性不育[25]，不能作為授粉品種，在篩選前期需要淘汰。紅茄因不抗凍，與主栽砧木品種杜梨嫁接親和性差，雖然花粉量大、發(fā)芽率也高，但在實際生產(chǎn)上不可行，也做了淘汰處理。決選時，筆者綜合了2 年具體數(shù)據(jù)，兼顧了多年的田間觀察的其他表現(xiàn)，大大提高了篩選工作的科學(xué)性。

3 討論與結(jié)論

梨屬于配子體自交不親和果樹[26]，授粉品種和花粉質(zhì)量直接影響主栽品種的坐果與質(zhì)量，且選配授粉樹時，授粉樹與主栽品種的有效授粉期需保持高度的一致性。因此，生產(chǎn)上要選取花期一致、花粉量大和花粉萌芽率高的梨品種來提高產(chǎn)量和品質(zhì)[27]。如前所述，周其石等[14]通過多年的人工授粉試驗，認(rèn)為鴨梨和碭山酥梨做香梨的授粉樹比較適宜，而本研究中，這2 個品種的開花物候期、花粉量、花粉發(fā)芽率的結(jié)果也印證了這一觀點。高芳等[28]研究發(fā)現(xiàn)，鴨梨的花粉發(fā)芽率高為58.8%，明顯高于京白梨（23.2%），京白梨作為授粉品種也比較理想。王睿哲等[13]進(jìn)行授粉試驗表明，雪香、新梨7 號和玉露香可作為香梨的輔栽品種，而本研究中，這3 個品種在決選時均被淘汰，新梨7 號落選的原因是雄性不育[15]，而雪香和玉露香則是花粉量偏少（低于4000 粒·花藥-1）。

本研究通過對不同梨品種開花物候期和花粉質(zhì)量進(jìn)行了比較分析，結(jié)合各品種多年的田間表現(xiàn)，決選出14 個香梨授粉品種：碭山酥梨、鴨梨、雪花梨、南果梨、豐水、明月、圓黃、鄂梨1 號、寒紅、黃花、早酥梨、中梨1 號、新妃和阿克蘇句句梨，以便下一步開展授粉試驗，從果實直感角度對授粉品種進(jìn)一步篩選，為選擇香梨優(yōu)良授粉品種、豐富新疆梨種質(zhì)資源提供科學(xué)參考。