11个油茶无性系的杂交亲和力

李晓春, 陈 刚, 罗 颖, 吴 群, 陈应德, 肖智勇

(1.宜春市林业科学研究所，江西 宜春 336000；2.湖南省林产品质量检验检测中心，湖南 长沙 410000)

油茶(Camelliaoleifera)是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)油茶组(Sect. Oleifera)植物，别名茶子树(湖南)、茶油树(广西)、白花茶(广东)，主要分布于我国长江流域以南地区，江西、湖南等省是最主要集中产区[1]。油茶是我国特有的食用油料树种，与油橄榄(Oleaeuropaea)、油棕(Elaeisguineensis)、椰子(Cocosnucifera)并称为世界四大木本油料植物，其产品在农林、食疗、医药、日化、轻纺等均有广泛的应用[2]。

油茶生产存在花而不实、座果率低、产量低的现象。近些年来，科研工作者从油茶的生育规律、开花习性、花期生态、传粉途径等方面对低产原因进行了探讨[3-5]，但尚未有明确结论。常维霞等[6]对长林4号、长林18号、长林53号等50份油茶无性系材料开展自交试验，发现自交亲和力总体上很低；查钱慧等[7]选取5个油茶无性系配置6个杂交组合开展人工授粉试验，发现杂交组合间的座果率差异显著。高超等[8]通过荧光显微观察表明，‘华硕’油茶自交不亲和发生在后期，即花柱基部接近子房处。以上研究表明，油茶自交亲和力低。因而，生产上一般将多个油茶无性系配置栽培。但在油茶人工林调查中发现，栽培中经常把早花品种和晚花品种配置，导致异花授粉困难。杨小胡等[9]根据座果率区分杂交组合间的亲和力，从35个杂交组合中筛选出7个较好的油茶无性系杂交组合。科学配置授粉树是当前油茶生产面临的重要问题，因此开展油茶杂交亲和力的相关研究具有重要意义。

本研究以国家林业局主推或江西省大面积栽培的11个油茶无性系为材料，开展油茶无性系杂交亲和力的研究，以期为生产上授粉树配置、低产林更新改造以及新品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以长林4号、长林18号、长林53号、赣68、赣70、赣无2、华硕、湘210号、赣石84-8、长林40号、赣兴48无性系为试材。其中，长林4号、长林18号、长林53号、赣68、赣70、赣无2、赣石84-8、长林40号、赣兴48为国家林草局推荐的江西省栽培无性系，华硕、湘210号为国家林草局推荐的湖南省栽培无性系。长林18号属早花型，10月上旬开花；赣石84-8、赣兴48属早花型，10月中旬开花；长林53号、赣68、赣70、赣无2、湘210号、长林40号属中花型，10月下旬开花；长林4号、华硕属晚花型，11月上旬开花。

2017年10月5日至11月10日，在江西省宜春市袁州区星火农林科技发展有限公司油茶基地进行人工授粉试验。杂交期间平均气温17.5 ℃，多晴少雨。该地属于亚热带湿润季风气候，丘陵岗地，海拔约245 m，土壤以红壤为主，土层深厚，年均降雨量1 590.6 mm，年均温16.4 ℃，年均无霜期285 d，年均日照1 545 h。油茶种植于2010年，定植密度为2 m×3 m，各无性系抚育管理措施一致，树体长势良好。花期调查表明，近3年该基地油茶开花结实正常，花期时长20～40 d。

1.2 试验方法

(1)采集花粉。杂交前1～4 d在树冠中、上部位剪取发育良好即将成熟的花蕾，连枝采回后置于阳光充足、干燥无风的房间。待花开放及花药破裂后，采集花粉。(2)去雄授粉。在作为母本的挂牌优株中选择即将开放的花蕾，剪去花瓣和雄蕊。去雄后授粉，随即用硫酸纸袋进行隔离，7 d后摘除硫酸纸袋。(3)确定杂交组合。参加试验的油茶无性系立地条件、生长状况基本相同。本试验要求亲本花蕾尚未绽放且无其他花粉污染，因此受亲本花期和花蕾数量影响，共获得21个杂交组合。每种杂交组合设3个重复，每个重复至少选取30朵花。

1.3 指标测定

次年11月统计成果率及单果结籽数，并计算亲和指数。亲和指数高低可以判断自交亲和性的强弱。参考Leducq et al[10]的方法，为了较为直观地界定油茶亲和力，以亲和指数≥1为杂交亲和、<1为杂交不亲和。

式中，可育种子指发育完全的种子。

1.4 数据处理

用Excel 2007整理试验数据，运用SPSS 19.0对成果率、单果结籽数和亲和指数进行方差分析，并采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 油茶无性系间杂交成果率比较

由表1、2可知，21个杂交组合均可孕，不同组合间的成果率差异显著，变化范围在6.25%～76.00%之间，均值为39.62%，变异系数为54.5%。21个组合中，长林53号×赣石84-8成果率最高(76.00%)，长林53号×赣70次之(74.29)，长林4号×赣68最低(6.25%)。长林4号自交成果率为13.20%,但长林53号自交成果率达31.18%，表明并非所有的油茶无性系自交不亲和性都较低。由表1还可见，母本选择对成果率影响显著，总体表现为：长林53号>赣无2>长林4号。母本为长林53号时，成果率表现最优，平均为54.62%。母本为赣无2时，成果率平均为42.30%，以赣无2×长林40号成果率最高(58.26%)、赣无2×长林18号次之(57.14%)。母本为长林4号时，成果率最低，平均为21.40%，以长林4号×长林53号成果率最高(39.79%)、长林4号×赣无2次之(30.30%)。

表1 21个油茶无性系杂交组合成果率、单果结籽数及亲和指数比较1)Table 1 Comparison of fruit setting rate, number of seeds per fruit and compatibility index of 21 Camellia oleifera clones hybrid combinations

1)同列数值后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。

2.2 油茶无性系间杂交单果结籽数比较

由表1、2可见，不同杂交组合间单果结籽数差异显著，变化范围在1.33～8.00之间，均值为4.28，变异系数为62.2%。21个组合中，长林4号×赣68单果结籽数最高(8.00)，长林53号×华硕次之(6.55)，赣无2×长林4号表现最低(1.33)。由表1还可见，母本选择在单果结籽数上表现为：长林53号>长林4号>赣无2。母本为长林53号时，单果结籽数最优，平均为4.85；母本为长林4号时，单果结籽数平均为4.56；母本为赣无2时，单果结籽数最低，平均为2.25。单果结籽数最低的3个杂交组合均以赣无2为母本，进一步表明单果结籽数更多受母本选择的影响。

表2 21个油茶杂交组合成果率、单果结籽数及亲和指数的方差分析Table 2 Variance analysis of fruit setting rate, number of seeds per fruit and compatibility index of 21 Camellia oleifera clones hybrid combinations

2.3 油茶无性系间杂交亲和指数比较

由表1、2可见，不同杂交组合间亲和指数差异显著，变化范围在0.37～4.61之间，均值为1.74，变异系数为76.5%。其中，长林53号×赣70的亲和指数最高(4.61)，长林53号×赣石84-8次之(3.98)，长林4号自交表现最低(0.37)。长林4号与长林40号、赣68、华硕、湘210号杂交，长林4号自交；长林53号×长林4号、长林53号自交；赣无2与长林4号、长林53号杂交等9个杂交组合的亲和指数<1，占比42.9%，表明部分油茶无性系间存在杂交不亲和现象。由表1还可见，母本选择在亲和指数上表现为：长林53号>赣无2>长林4号。母本为长林53号时，亲和指数表现最优，平均为2.78；母本为赣无2时，平均为0.96，以赣无2×长林40号最高(1.46)、赣无2×长林18号次之(1.36)；母本为长林4号时，亲和指数最低，平均为0.95，以长林4号×长林53号最高(2.24)、长林4号×赣70次之(1.15)。从成果率和亲和指数综合来看，长林4号为母本时杂交效果最差，但该无性系在众多油茶无性系中开花量最多且开花大小年不明显，而且花期偏晚，因而在生产中的利用价值有待进一步探讨。

3 讨论与结论

3.1 油茶无性系杂交亲和力不同

本研究21个杂交组合间的成果率、单果结籽数和亲和指数差异显著，表明油茶无性系间存在花粉不亲和现象，推测这可能也是引起油茶低产的原因之一。本研究证实，采用人工杂交的方式来验证油茶无性系间是否亲和是可行的。张琳婧等[11]在欧洲丁香(Syringavulgaris)、周晶等[12]在板栗(Castaneamollissima)等木本植物上也发现品种间杂交亲和力差异显著。由于部分油茶无性系间存在杂交不亲和及自交不亲和，配置授粉树时应充分考虑组合间的杂交亲和力。

Ascher[13]研究表明，麝香百合(Liliumlongiflorum)的自交不亲和性受S-基因影响，当柱头与花粉具有相同的S-基因时，无法进行完整的受精过程。梨(Pyrus)、苹果(Malus)、杏(Armeniaca)、甜樱桃(Cerasus)等多个自交不亲和物种上也有相似的结果[14]。本研究发现，杂交组合间的亲和力大小与亲缘关系远近具有一定的相关性，形态差异大、亲缘关系远的无性系杂交更容易表现亲和，如长林系列作母本与赣、赣无系列油茶杂交。因此，推测油茶的杂交亲和力也受某一段或多段基因影响，但具体机制仍有待于进一步研究。

3.2 油茶无性系杂交配置

根据高超等[8]的研究推测油茶无性系间的不亲和反应发生在柱头接收花粉后，授粉后柱头会开始败育。因此，亲和力低的组合配置栽植，会影响母本接收其他无性系的花粉，整体表现出授粉不良、座果率低，从而影响产量。如开花量稳定且开花量大的长林4号不适宜在栽培组合中占主导地位，自交不亲和会导致长林4号低产。结合成果率、亲和指数、花期和开花量等数据，本研究确定了6个表现优良的油茶无性系配置栽培组合，即赣70、赣68、赣石84-8、长林4号(用量低于1/3，不占主导地位)分别与长林53号配置栽培，赣70、赣无2和长林40号配置栽培。长林18号与赣无2虽杂交亲和力高，但两者花期重叠时间短，不推荐配置。建议栽植时多应用几种配置模式，防止亲和力降低。

已有油茶良种选育的标准更多集中在含油率、出籽率、产量等经济性状上，对良种的授粉树配置多未提及。本研究表明，杂交亲和力对油茶产量影响显著。因此，开展油茶选育时，不仅要比较经济性状差异，也要明确良种的授粉树配置。

3.3 对普通油茶低产林改造的建议

本研究表明，杂交亲和力研究对于普通油茶低产林更新改造具有一定意义。长林53号作为母本与其他无性系的亲和力较高，适用于多数油茶无性系低产林改造；对已大量种植的赣无2油茶无性系，可选用长林40号配置栽种；对已大量种植的长林4号油茶无性系，推荐选用长林53号、赣70配置栽种。