叶面肥及生长调节剂对油茶雄蕊及坐果率的影响

袁小军 钟秋平 罗 帅 曹林青 吴喜昌 郭和平

( 1. 中国林业科学研究院亚热带林业实验中心，江西 新余 336600；2. 分宜县林业局，江西 新余 336600)

油茶（Camellia oleifera）为山茶科（Theaceae）山茶属植物[1-2]，与油棕（Elaeis guineensis）、油橄榄（Olea europaea）、椰子（Cocos nucifera）并称为世界四大木本食用油料植物[3-4]。我国油茶林栽培面积呈逐年增加的趋势，但同时存在花多果少、落花落果、坐果率低、产量低等问题，而造成这些问题的重要原因之一是花期授粉受精不良[5]。油茶在花器官发育过程受到遗传因素及营养条件的影响会导致发育不良、花粉败育等，自然授粉过程中，花粉的质量、形态特征与花粉萌发息息相关，进而影响油茶的授粉受精，造成坐果率低[6-7]，刘明国等[8]在研究山杏（Armeniaca sibirica）花粉形态特征与花粉萌发的关系时发现，花粉粒极轴长与花粉萌发率、花粉管长度呈显著正相关，花粉粒大储存的营养物质丰富，有助于花粉萌发。而花期应用生长调节物质促进植物花器官发育及授粉受精以提高坐果率的方法已在其他植物上应用并取得较好的效果[9-10]。常用的生长调节物质主要有营养元素及植物生长调节剂，已有研究发现花期喷施适宜浓度的营养元素及植物生长调节剂能够促进花粉萌发，同时增加花粉管的生长速度，促进其授粉受精的完成和幼果发育进而提高坐果率，同时发现适宜浓度及配比的营养元素或植物生长调节剂组合比单因子条件对于提高坐果率效果更好[11]。现阶段关于油茶花期喷施叶面肥或植物生长调节剂研究多集中在花粉萌发、提高坐果率等方面[12-15]，而关于花粉形态特征方面未见研究。本研究在前人研究基础上，通过喷施不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂，利用扫描电镜对油茶雄蕊形态特征进行观察，并相应地研究了对油茶坐果率的影响，探讨不同配比处理下油茶雄蕊形态特征的差异以及提高油茶坐果率的最佳叶面肥及生长调节剂配比，以期为油茶高产稳产、人工授粉等方面提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地位于江西省新余市分宜县中国林科院亚热带林业实验中心，地处东经114°40′，北纬27°49′。属亚热带季风性湿润气候，年降水量1 600 mm，年平均气温17.6 ℃，极端最高气温40.1 ℃，全年无霜期270 d。在长林优良无性系示范林分内选取生长正常、生长状况基本一致的长林4#油茶优良无性系作为试验材料，供试材料的树龄为7年生，地径为6.5～9.0 cm，树高为1.8～2.5 m，冠幅为1.8～2.5 m。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验采用3因素3水平的正交试验，试验因素为H3BO3，KH2PO4，2,4-D（如表1）。每个处理选取3株进行处理，处理之间留1株作为保护株，行间留1行作为保护行，并设置1个对照（CK），CK只喷施清水，共10个处理。各处理叶面肥及生长调节剂配比详见表2。

表 1 试验各因素水平表Table 1 Factors and levels

表 2 各处理叶面肥及生长调节剂配比Table 2 Different concentrations and combinations of foliar fertilization and growth regulator of each treatment

于2016年，盛花期前1个月选取在晴朗无风的天气，采用3WBD-16型电动背负式喷雾器（台州市路桥绿土地喷雾器厂，中国）对油茶花芽及叶片喷施叶面肥及生长调节剂，直到花芽和叶片滴水，每隔10 d（10月1日、10月11日、10月21日、10月31日）喷施1次，间隔期间下雨需补喷。于油茶盛花初期采集即将开放的花蕾，置于FAA中固定，于4 ℃冰箱中保存，材料经FAA固定24 h以上，分别用PBS固定液、蒸馏水清洗2次（10 min/次），再依次经过不同浓度乙醇（30%、50%、70%、90%、95%、100%）脱水，转入叔丁醇中，临界点干燥，装台，喷金，采用JFC-1600扫描电镜（日本电子株式会社，日本）对不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂处理下的油茶花的花药和花粉的外部形态特征进行观察拍照。

1.3 数据分析

采用Artcam Measure 2.0观察并测量花药和花粉的形态特征，SPSS Statistics 17.0进行方差分析、Duncan多重比较和相关性分析。图像处理采用Photoshop CS 5。

2 结果与分析

2.1 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花药形态特征的影响

由表3可知，花期喷施不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花药生长有显著影响。喷施叶面肥及生长调节剂后，各个处理的花药长和花药宽均显著高于CK（P＜0.05），其中T4对油茶花药长的增幅最大，达到33.33%，花药长为2.64 mm；T8对油茶花药宽的增幅最大，达到23.94%，花药宽为1.76 mm。除T1、T2处理外，其他处理的花药长的增幅均大于15%；除T3、T7处理外，其他处理的花药宽增幅均高于CK。由此可见，花期喷施叶面肥及生长调节剂有助于油茶花药的生长，且不同浓度配比的影响效果在一定程度上有所不同，其中T4最有助于油茶花药的生长。

表 3 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花药形态特征的影响Table 3 The effects of foliar fertilization and growth regulatoron characteristic of C. oleifera anther

2.2 花期喷施不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花粉形态特征的影响

由图1可知，长林4#油茶花粉为辐射对称，花粉外形呈椭球，赤道面观为卵圆形，极面观三裂近圆形。花粉外壁纹饰为脑纹状，纹饰清晰，且表面纹饰上有不规则分布的网脊，网脊较宽且大部分网脊不闭合，嵴洼窄且密，越靠近极面中心点纹饰渐无；各处理花粉的形态特征均符合山茶属花粉的种属特征。CK、T2存在花粉畸形的现象；T4、T5、T9存在空花粉壳，花粉畸形和空花粉壳均为花粉败育现象。

图 1 油茶花粉的电镜扫描图Fig. 1 Main pollen morphological characteristics of C. oleifera 'Changlin 4#'

2.2.1 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花粉极轴和赤道轴的影响

由表4可知，喷施叶面肥及生长调节剂后，除T1、T8与CK的花粉极轴长（P）差异不显著外，其他各处理与CK的差异均达到显著水平（P＜0.05）。其中，T7对油茶花粉极轴长增幅最大，达到20.09%，极轴长37.54 μm；喷施叶面肥及生长调节剂对花粉赤道轴的影响较小，仅T2与CK相比，对花粉赤道轴长（E）的影响较显著（P＜0.05），其他各个处理与CK相比差异均不显著。T2的E增幅最大，达到12.46%，为40.89 μm。各处理的P/E均大于CK，T7对P/E影响最大。

表 4 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花粉极轴和赤道轴的影响Table 4 The effects of foliar fertilization and growth regulator on polar axis and equatorial axis of C. oleifera pollen

2.2.2 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花粉表面纹饰的影响

由表5可知，喷施叶面肥及生长调节剂后，除T9外，其他处理萌发沟宽与CK均差异显著（P＜0.05）。T3对油茶花粉萌发沟宽增幅最大，达到25.13%，萌发沟宽8.80 μm，T2次之，达到21.72%；T1、T2、T5、T6的网脊宽与CK差异显著（P＜0.05），T3、T4、T7、T8、T9的网脊宽与 CK差异不显著，T2对油茶花粉网脊宽增幅最大，达到 35.90%，网脊宽 1.06 μm。T2、T3、T4、T7、T8、T9的嵴洼宽与CK差异不显著，其他处理与CK差异显著（P＜0.05），T1对油茶花粉嵴洼宽增幅最大，达到45.71%，嵴洼宽1.02 μm。综合考虑，T2对油茶花粉表面纹饰影响最大。

表 5 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶花粉表面纹饰的影响Table 5 The effects of different combinations of foliar fertilization and growth regulator on surface decoration of C. oleifera pollen

2.3 花期喷施不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶坐果率的影响

花期喷施不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶坐果率的影响结果见表6～7。结果显示，各个处理的坐果率均显著高于CK（P＜0.05），其中，T2、T7的油茶坐果率最高，均达到40%以上。T2的油茶坐果率增幅最大，增幅达27.93%，坐果率为42.88%；T7次之，油茶坐果率为40.04%，增幅为25.09%。由表7方差分析表明，H3BO3、KH2PO4、2,4-D的水平不同，其平均坐果率差异不显著。因此，从正交试验处理中选择坐果率最高的T2，该处理为提高坐果率的最优水平组合。

表 6 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶坐果率的影响Table 6 The effects of different combinations of foliar fertilizationand growth regulator on fruit setting rate of C. oleifera

表 7 不同浓度配比的叶面肥及生长调节剂对油茶坐果率影响的方差分析Table 7 Analysis of variance of the effects of different combinations of foliar fertilization and growth regulator on fruit setting rate

2.4 油茶雄蕊形态特征变化与坐果率的相关关系

由表8可知，花药、花粉形态特征与坐果率均呈正相关关系，其中，花粉表面纹饰中的网脊宽与坐果率呈显著性正相关（P＜0.05）；花药长、赤道轴长与坐果率呈中等强度相关，相关性不显著；花药宽、极轴长、P/E、萌发沟宽、脊洼宽与坐果率呈弱相关关系，相关性不显著。

表 8 油茶雄蕊形态特征与坐果率的相关性分析Table 8 Correlation analysis between morphological characteristics and fruit setting rate in C. oleifera

3 结论与讨论

花粉是植物携带遗传信息的雄性生殖细胞，是一种重要的遗传信息资源，是种质保存和交换的重要资源[16]。花粉的形态主要受遗传基因的控制，是探讨植物起源演化及亲缘关系的重要特征，且植物的花粉形态及外壁结构各具特色，是鉴别种的重要依据之一[17]。此外，花粉的发育是个连续演变的过程，当营养供应不足时，会造成花器官发育不良、花粉败育等现象[18]。本研究结果表明，花期喷施叶面肥及生长调节剂对油茶花药形态特征有显著影响，其中施用0.2 g/L H3BO3+0.10 g/L KH2PO4+0.10 g/L 2,4-D最有利于花药的生长且对花粉表面纹饰影响最大；施用0.2 g/L H3BO3+0.05 g/L KH2PO4+0.20 g/L 2,4-D对P/E长影响最大。而油茶花药、花粉形态特征与坐果率均呈正相关关系，虽然各个形态特征与坐果率的相关关系显著性不强，但都朝着利于坐果的方向进行。本研究缺少对油茶花粉萌发与形态特征联系的研究，雄蕊形态特征如何影响花粉萌发、授粉受精，进而影响油茶坐果，需要进一步进行研究。

植物花的发育及授粉受精过程受多方面因素的影响，其中营养物质的积累是花器官发育良好的重要的物质基础，花器官在发育过程中需要树体供给大量营养物质，而营养物质的合成和转运与营养元素和激素类物质密切相关。硼与花粉形成、花粉管萌发和受精有密切关系，钾和磷均参与植物体内糖类的运输[19]。吴礼树等[20]研究认为缺硼严重影响花粉粒的发育，花粉粒空瘪，内容物缺乏，主要原因是营养物质的供给不足。高超等[11]研究认为花期喷施适当浓度的矿质元素及激素类物质能显著提高油茶坐果率。而在本试验中，花期喷施叶面肥及生长调节剂对油茶花药、花粉形态特征及坐果率有显著影响，与高超等研究结果相一致，表明花期喷施适当浓度的叶面肥及生长调节剂对油茶成花坐果有一定的促进作用。

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