‘金田皇家无核’葡萄种子败育的动态变化

裴晓英，项殿芳，王 娜

（河北科技师范学院园艺科技学院，河北 昌黎 066600）

‘金田皇家无核’葡萄果粒大、味甜，属于晚熟品种，它是河北科技师范学院选育出的无核葡萄的新品种，经过研究确认其是种子败育型葡萄品种，并且其胚发育期长、败育时间晚，所以‘金田皇家无核’葡萄特别适合作为无核葡萄新品种选育中的母本[1]。但该品种存在胚败育的现象，因此在以‘金田皇家无核’葡萄作为母本的杂交育种中，必须通过胚挽救技术来获得杂种苗。目前，关于‘金田皇家无核’葡萄胚败育方面的研究报道较少，并且这些报道多集中在胚挽救接种的时间及培养基的差异对‘金田皇家无核’葡萄成苗率的影响方面，对于种子败育动态变化方面的报道较欠缺。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以种子败育型‘金田皇家无核’葡萄自交果实为试验材料，有核葡萄‘金田蓝宝石’葡萄自交果实为对照。从花后不同时期果实单果粒重、种子数、胚和种子的外观形态变化等方面进行系统研究。本次试验于2013年6月在河北科技师范学院园艺科技学院的实验室和昌黎县金田苗木有限公司品种试验园进行。

1.2 试验方法

1.2.1 取材

自2013年6月开始，选取生长健壮、长势较一致、无病虫害的植株，在开花前1周左右进行套袋作业并且挂标签，盛花后20d（盛花期为2013年6月1日）开始，直至果实成熟，每5d分别随机取30粒果实，贮于冰袋箱中，带回实验室。

1.2.2 果实和种子败育动态变化

随机选取的30粒葡萄，剥离种子，从珠心组织、胚乳和胚的退化和种皮的厚度变化对胚和种子的外观形态变化进行观察，并测其种仁率。同时，剥离种子时要记录每粒果实中种子数，称重，并测量平均重，分析果粒重量和种子数量在胚败育过程中的变化。

1.3 数据分析

结果经Excel处理后，运用DPS软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 胚珠败育的形态特征

观察‘金田皇家无核’葡萄不同时期的种子胚的外观形态，授粉后20～40d葡萄的种子很小，其横切面是透明的珠心组织（图1）；授粉后60d‘金田皇家无核’葡萄的种子首次出现中空的现象（图2），并且从图2中能看出没有中空的种子，其中一部分珠心组织呈透明状，应该是未发育完全的胚乳，另一部分种子中的胚乳颜色呈乳白色（图3）；授粉后80d（图4）的种子很少可以观察到发育良好的胚乳，珠心出现萎缩现象，总体上呈现种子种皮增厚的趋势；授粉后100d，观测到一部分种子内没有胚乳（图5），其珠心均出现了萎缩现象，一部分种子变大（图6），种皮明显增厚。

2.2 种仁率

图1 盛花后40d种子发育状态

图2 盛花后60d种子发育状态

图3 盛花后60d种子发育状态

图4 盛花后80d种子发育状态

图5 盛花后100d种子发育状态

图6 盛花后100d种子发育状态

‘金田皇家无核’葡萄品种为二倍体，子房由2心室组成，每心室约1～3枚种子[2]，在每个胚珠都正常发育的情况下，会产生4～5粒种子，但是在种子发育过程中由于各方面的原因，尤其是营养竞争[3]，会导致一些种子发育中会出现胚囊发育异常的现象，种皮以内出现空腔即种仁退化，授粉后20d开始，每隔5d取30粒葡萄，把葡萄切开统计种仁率。‘金田皇家无核’葡萄种皮内部组织逐渐退化，种皮内部构造发育率随时间的增长而逐渐下降，授粉后60d开始种仁开始出现退化现象，在授粉后70～85d之间，种仁率明显降低。授粉后100d时，种仁率达到5.2%。授粉后60～100d的‘金田皇家无核’葡萄种仁率分别为：73.3% 、67.9% 、76.6% 、38.8% 、24.9% 、14.4% 、12.3%、9.6%、5.2%（图7）。由此确定授粉后70d左右是胚挽救的最好时期。

图7 不同时期种仁率

2.3 不同发育时期种子数量

将‘金田皇家无核’葡萄果实与‘金田蓝宝石’葡萄的果实剥开，统计不同时期单个果粒所含种子数的平均值。由图8可以看出，两个品种的种子数随果实发育呈现总体下降趋势，通过对‘金田皇家无核’葡萄生长发育期果实内种子数的调查发现，每粒果实内的平均种子数波动较大，这可能与果实间能发育的种子差异大有关。盛花后70～95d每粒果实内平均种子数变化平缓，维持在2.3个左右，盛花后100d种子数目降到2.1个，同时期的解剖观察能看到，部分种子已经败育，出现了干瘪现象（图5）。整体来说种子数的减少不明显，这与种子的形态学观察相吻合，随着果实的发育成熟，大部分的种子没有败育而是继续发育变大并肉质化。有核品种‘金田蓝宝石’葡萄种子数量变化不大，种子数量在2～3粒之间波动。

图8 不同时期果粒所含种子变化

2.4果实重量的变化

由图9看出：两个品种的果粒不同天数的平均重的变化显示，均经历了果实快速增长期、缓慢增长期、第二次快速增长的发育阶段。‘金田皇家无核’葡萄的平均单果重从盛花后20d到盛花后50d呈现直线上升趋势，50～60d变化不明显，60～75d又呈现直线上升趋势，75～90d变化平缓。有核品种‘金田蓝宝石’葡萄与‘金田皇家无核‘葡萄浆果重量变化趋势相似，都呈双S型。

图9 不同时期果粒重量变化

3 讨论与结论

3.1 胚珠败育的形态学观察

目前，关于植物胚败育的研究方面已经有了较多的报道[5-8]，在无核葡萄胚败育的细胞学机理方面，前人已经做了探索[9-11]，大致认为胚珠发育到一定阶段，其鲜重会有所下降（胚乳开始败育），胚乳败育后，胚因缺乏营养也随之败育[12]。该试验研究发现‘金田皇家无核’葡萄中，除因受精不良不能正常发育外，还存在两种不同的败育形态，一种是不完全败育，即胚在发育过程中出现败育而种皮表现为增厚并且肉质化。一种是完全败育，即在发育过程中种子直接败育，形成及其细小的种子。从‘金田蓝宝石’葡萄在发育过程中种子数有减少的趋势看，也可能存在种子败育现象。

从不同时期胚败育程度来确定胚挽救最佳时期，在自然条件下‘金田皇家无核’葡萄胚退化时期集中在授粉后70～80d。授粉后100d，肉质化种子中有胚率达到5.2%，授粉后85～90d，种子内胚已经退化消失且仅剩异常加厚的外珠被，胚与种皮败育并非同步。

供试材料浆果整个生长发育均经历快速生长初期、生长缓慢期和第二次生长高峰期3个阶段，果实生长过程均呈双S曲线型[4]。‘金田皇家无核’葡萄花后30～50d，果实出现第一次生长高峰，之后浆果重量变化不明显，花后60～75d浆果出现第二次生长高峰。由此可知，果实外观形态发育进程与败育型葡萄胚珠败育关系紧密，果实第二次快速生长的始期可以作为判断败育型葡萄胚珠开始败育时期的简便方法。

［1］王亮.金田皇家无核葡萄胚、种子败育形态观察和胚挽救条件探究［D］.昌黎：河北科技师范学院，2011.

［2］闫淑芳.无核葡萄胚发育及胚挽救研究［D］.河北科技师范学院，2010.

［3］潘学军.种子败育型葡萄胚珠败育的外观形态学观察［J］.贵州农业，2011，39（2）：6-9.

［4］贺普超.葡萄学［M］.北京：中国农业出社，1999：562-564.

［5］RammingD W，Emershad R L，Taraito R A.Stenospermoca-rpic seed-less Vitis vinifera@Vitis rotundifolia hybrid develop-ped by embryo rescue［J］.Hortscience，2000，35（4）：732-735.

［6］Chen W，Lu L X.Relationship Between Lichi Embryo Abor-tion andPhenolic Inhibitors ［J］.Acta Botanica Sinica J，2002，44（2）：168-172.

［7］Cain D W.In-ovuleembryocultureand seedling developm-ent of see-ded grape Vitis vinifera L［J］.Vitis，1983，22：9-14.

［8］Aguero C，Vigliocco A，Abdala G，et al.Effect of gibberellic acid and uniconazol on embryo abortion in t he stenospermoc-arpic grape cultivars Em-peratriz and Perlon［J］.Plant Growth Regulation，2000，30：9-16.

［9］王飞，王跃进，周会玲，等.无核葡萄与中国野生葡萄杂种胚发育和败育的细胞学研究［J］.西北农林科技大学学报，2005，33（30）：61-65.

［10］刘小宁，王跃进，张剑侠，等.Flame seedless葡萄胚珠、胚乳及胚发育与败育的研究［J］.西北植物学报，2005，25（10）：1947-1953.

［11］王跃进，江淑平，刘小宁，等.假单性结实无核葡萄胚败育机理研究［J］.西北植物学报，2007，（10）.

［12］张大栋，吉晓佳，马鸿翔，等.几种无核葡萄品种胚珠和胚败育的进程［J］.江苏农业学报，2004，20（1）：61-62.