湖北省五个主栽油茶品种的授粉品种配置

张 琰,陈凌剑,程一鸣,廖国旺,陈 晓,张 慧, 王 慧,杜克兵,舒常庆*,程军勇

(1.华中农业大学 园艺林学学院，武汉 430070; 2.湖北省林业信息工程技术研究中心(华中农业大学)，武汉 430070; 3.湖北省林业科学研究院，武汉 430075)

油茶(Camelliaoleifera)与油橄榄、油棕、椰子并称为“世界四大木本油料植物”[1-2].油茶种子可榨油(茶油)供食用，茶油味香色清，富含不饱和脂肪酸，含量高达90%以上，其中，油酸约75%～83%，亚油酸约7.4%～13%[2].油茶自交结实率低，开花多，但结果少，产量低.在油茶栽培中，配置授粉品种是提高油茶产量的重要技术手段[3].近些年，国内对于油茶品种授粉配置开展了一些研究，例如，李春林[4]、刘慧敏等[5]、杨亚等[6]、曹永庆等[7]、谢再成等[8]围绕油茶品种的授粉配置，研究油茶主要无性系的开花生物学、可配性、配置模式、授粉方式对坐果率及果实生长的影响、部分系列油茶良种的品种配置，等等.在油茶品种的配置中既要考虑授粉的坐果率，也要考虑果实的经济性状.湖北省主栽的油茶品种以长林系列和鄂油系列为主，对其品种授粉配置尚无研究报道.本研究以湖北省部分主栽油茶品种为对象，研究了这些品种的开花物候期、品种配置的授粉结实性、果实性状、种仁含油率及脂肪酸含量，在此基础上，优选出这几个主栽油茶品种的优良授粉配置组合，以便为这些油茶品种的优质丰产栽培提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在湖北省黄梅县杉木乡的油茶良种示范基地.黄梅县位于湖北省东南部，东经115°43′至116°07′，北纬29°43′至30°18′，亚热带季风气候，冬冷夏热，年降水量1 270 mm，年均气温16.8～17.2 ℃.试验地海拔40 m，立地条件良好，适合油茶生长.试验林始建于2011年，采用嫁接苗种植，定植密度为2 m×3 m，常规抚育管理，长势良好，正常开花结果.

1.2 材料

主要试验材料包括‘长林53号’、‘长林166号’、‘鄂油63号’、‘鄂油81号’及‘鄂油102号’.另有‘长林55号’在本研究中仅作父本，只为‘长林53号’授粉.为了简便起见，在本文下面的表格和图中，各品种均用品种名中的数字代表(详见表1).

表1 授粉组合设计Tab.1 Design of pollination combination

1.3 花期观测

2018-2019年连续两年对实验品种的花期进行定期观测，记录始花期、盛花期、末花期.花期阶段划分参照李春林提出的标准[4]：始花期(全树开花5%～25%)、盛花期(全树开花25%～75%)、末花期(全树开花75%以上).在盛花期进行单花开花历期观测，选取3株生长健壮、长势相近的植株，在每株的4个方位选取大小一致的待开花苞，做好标记，每天早、中、晚定期观测其开放情况，直至花朵萎蔫凋谢.

1.4 授粉实验

设置自然授粉、自交授粉和品种间杂交授粉，授粉组合见表1.其中，‘长林53号’ב长林55号’组合未列入表中；另外，‘鄂油63号’自交、‘鄂油102号’自交、‘鄂油81号’与‘鄂油102号’的正反交在本课题组陈凌剑[9]的研究中已做，本实验未再设置授粉实验.

2018年11月在盛花期进行授粉试验.自然授粉：每个品种选取150朵花，分为3个重复，每重复50朵花，不去雄，不套袋，挂牌标记，任其自然授粉.自交授粉：每个品种选取150朵花，分为3个重复，每重复50朵花，采取同花授粉，不去雄，套袋，挂牌标记.品种间杂交授粉：采取人工控制授粉，每个组合3个重复，每个重复授粉50朵，授粉后挂牌标记.

1.5 试验结果调查统计与测定分析

授粉后的次年1月至果实成熟的10月，每月定期调查统计各授粉组合各重复的坐果率[(果数÷授粉花朵数)×100%].成熟时，采集各授粉组合各重复的所有果实，测定果实主要性状指标.具体方法如下：① 果实采收2 d内，用游标卡尺测量果实横径、纵径、鲜果皮厚度；用1/100电子天平称量鲜果质量、鲜籽质量，计算鲜果出籽率.② 将果实在通风处放置1个月，待果实自然风干开裂，测量干果皮厚度及质量、干籽粒质量，计算干果质量、鲜果含水率、干果出籽率；将油茶种子置于105 ℃恒温下烘干至恒重，计算干籽出仁率.参考姚小华等[10-12]采用索氏抽提法测定种仁含油率，采用气相色谱法测定油脂的脂肪酸组分含量.应用Excel和SPSS进行数据统计分析，其中百分数进行方差分析时，先进行反正弦转换，多重比较分析采用Duncan检验.

表2 各品种的花期物候Tab.2 Flowering phenology of Camellia oleifera varieties

2 结果与分析

2.1 花期观察结果分析

观察发现各品种在实验地的始花期在10月下旬至11月上旬；‘鄂油81号’、‘鄂油102号’及‘长林166号’盛花期始于11月上旬，其他3个品种盛花期始于11月中旬；‘长林53号’及‘长林55号’末花期始于12月上旬，其他品种的末花期始于11月中下旬.各品种盛花期10～30 d不等，其中‘长林53号’及‘长林55号’的始花期较其他4个品种晚7 d左右，但都主要集中在11月，符合授粉配置要求的盛花期重叠条件.油茶群体花期，有时候受到气候的影响，开花时间会提前或推迟一周左右，其中温度对油茶花期影响较大，温度较高花期提前开放，温度较低则推迟.

油茶单花开放从花朵露白1/3至花瓣脱落、雌蕊枯萎为止.油茶单花花期长短与天气相关.经2018年和2019年观察，在本试验地油茶的单花花期一般在5～10 d.2018年10月下旬至11月中下旬气温较低，雨天较多，单花花期平均8 d.2019年同期天气较晴朗，单花花期平均6 d.

在一天中，油茶花一般在上午8：30～10：00开始开放，中午气温较高，开放花朵数最多；13：00～15：00花朵开放程度最大；在花朵开放初期，花多在晚上会出现花瓣收拢闭合状态，次日继续开放.

2.2 授粉品种对坐果率的影响

分别对5个母本品种所有授粉组合的坐果率进行统计分析.一月的坐果率图1(a)显示：① ‘鄂油63号’为母本的授粉组合坐果率在70%～80%之间，差异不显著.② ‘鄂油81号’为母本的授粉组合坐果率在32.5%～80%之间，其中，‘鄂油63号’授粉及自然授粉的坐果率最高，且极显著高于‘长林166号’授粉及自交授粉.③ ‘鄂油102号’为母本的授粉组合坐果率在54.17%～86.67%之间，其中，‘长林53号’授粉的坐果率最高，且显著高于‘长林166号’授粉及自然授粉，与‘鄂油63号’授粉的差异不显著.④ ‘长林53号’为母本的授粉组合坐果率在18.33%～97.50%之间，其中，‘鄂油81号’授粉的坐果率最高，与‘鄂油63号’授粉的差异不显著，与其他5个组合差异极显著.⑤ ‘长林166号’为母本的授粉组合坐果率在24.17%～84.17%之间，其中，‘鄂油81号’授粉的坐果率最高，与其他组合差异极显著；‘长林53号’授粉的坐果率极显著高于自交授粉，且极显著低于其他异交组合.⑥ 各品种自然授粉的坐果率由高到低为：‘鄂油63号’和‘鄂油81号’(80%)、‘长林166号’(79.17%)、‘长林53号’(68.33%)、‘鄂油102号’(55.83%).⑦ 所有授粉组合中，‘鄂油63号’、‘鄂油81号’及‘长林166号’品种自然授粉坐果率较高，分别为80%、80%、79.17%；自交坐果率最高的为‘鄂油81号’(32.50%)；异交授粉坐果率较高的组合为‘长林53号’ב鄂油81号’(97.50%)、‘鄂油102号’ב长林53号’(86.67%)、‘长林166号’ב鄂油81号’(84.17%)、‘鄂油81号’ב鄂油63号’(80%)、‘鄂油63号’ב鄂油81号’(77.5%).

果实在生长发育过程中会因各种原因而落果，本实验各授粉组合的落果率差异很大，介于9.17%～45%之间.为此，进一步对成熟时的坐果率进行统计分析.图1(b)显示：5个品种的自然授粉坐果率介于30.83%～62.50%之间，‘长林53号’、‘鄂油63号’及‘鄂油81号’的自然授粉坐果率在50%以上.‘长林53号’、‘长林166号’及‘鄂油81号’3个品种的自交授粉坐果率极低，介于1.17%～2.50%之间.不同品种作母本的异交授粉组合的坐果率差异较大，以‘长林53号’为母本的授粉组合坐果率普遍高于其他品种，其中‘长林55号’及‘鄂油81号’授粉的两个组合坐果率最高，达80.83%，其他品种作母本的异交组合坐果率介于28.33%～75.83%；坐果率在50%以上的异交授粉组合有12个，从高到低分别为‘长林53号’ב长林55号’(80.33%)、‘长林53号’ב鄂油81号’(80.33%)、‘长林53号’ב鄂油63号’(79.17%)、‘长林53号’ב长林166号’(77.50%)、‘鄂油102号’ב长林53号’(75.83%)、‘长林166号’ב鄂油81号’(64.17%)、‘鄂油102号’ב鄂油63号’(61.67%)、‘长林53号’ב鄂油102号’(60.01%)、‘长林166号’ב鄂油102号’(59.17%)、‘鄂油81号’ב鄂油63号’(59.17%)、‘鄂油63号’ב长林166号’(58.90%)、‘鄂油63号’ב鄂油81号’(54.17%).由图1(b)还可见，除了‘鄂油63号’为母本的各授粉组合坐果率都较高、差异不显著外，其他4个品种作母本的不同授粉组合的坐果率都差异显著或极显著.这表明，‘鄂油63号’与几个授粉品种的授粉亲和力均较高、差异不明显，而其他4个品种与其不同授粉品种的授粉亲和力存在极显著差异.由此可见，选择合适的授粉品种对油茶良种高产的重要性.

图中误差限为标准误.不同大写字母表示在p=0.01水平差异显著.不同小写字母表示在p=0.05水平差异显著.图1 不同授粉组合的坐果率Fig.1 Fruit setting rate of different pollination combinations

2.3 授粉品种对果实性状的影响

表3表明，父本对果实大小、果重、干果出籽率和干籽出仁率有显著影响.在果实大小方面，以‘鄂油81号’为父本授粉的‘长林53号’、‘长林166号’和‘鄂油63号’，以‘鄂油63号’为父本授粉的‘长林166号’、‘鄂油81号’和‘鄂油102号’，以‘长林53号’为父本授粉的‘鄂油81号’和‘鄂油102号’，以‘长林55号’为父本授粉的‘长林53号’，以‘长林166号’为父本授粉的‘鄂油63号’等10个异交组合的果实较大、单果重相对较重.在鲜果出籽率、干果出籽率和干籽出仁率方面，对于‘长林53号’母本，‘长林55号’及‘鄂油81号’授粉的整体相对较高；对于‘长林166号’母本，‘鄂油63号’及‘鄂油81号’授粉的整体相对较高；对于‘鄂油63号’母本，‘长林166号’及‘鄂油81号’授粉的整体相对较高；对于‘鄂油81号’和‘鄂油102号’母本，‘鄂油63号’及‘长林53号’授粉的整体相对较高.

表3 不同授粉组合的主要果实性状(均值±标准误)Tab.3 Main fruit characters of different pollination combinations (Mean±SE)

2.4 授粉品种对种仁含油率及脂肪酸含量的影响

由表4可见：① 所有异交组合的种仁含油率介于30.53%～50.57%，‘长林53号’和‘长林166号’为母本的授粉组合果实种仁含油率及鲜果含油率明显低于其他3个品种为母本的授粉组合.② 授粉品种对含油率有一定影响，有的差异很大.例如‘鄂油63号’母本，‘长林53号’、‘长林166号’、‘鄂油81号’及‘鄂油102号’授粉的种仁含油率分别为50.57%、34.03%、42.33%、45.07%，两两间均差异显著，最大差距达16.54%.又如‘长林53号’母本，5个品种授粉的种仁含油率均为30%多，其中‘鄂油81号’授粉的明显低于其他品种，其他4个品种授粉的差异不显著.③ 同一品种对不同品种授粉所结果实的含油率差异显著.例如‘长林166号’作为父本的组合中，‘鄂油102号’作母本的含油率高于其他4个品种作母本的含油率.④ ‘鄂油63号’ב长林53号’、‘鄂油63号’ב鄂油102号’、‘鄂油81号’ב长林53号’、‘鄂油81号’ב鄂油63号’、‘鄂油102号’ב长林53号’、‘鄂油102号’ב长林166号’、‘鄂油102号’ב鄂油63号’等7个异交组合的种仁含油率均在45%以上.

表4同时表明：① 授粉品种对各母本品种的脂肪酸组分含量都有显著影响，但除了‘鄂油63号’为母本的授粉组合间的油酸含量差值(6.07%)及亚油酸含量差值(5.49%)较大外，其他指标的同母本品种授粉组合间差值均较小；② 不同授粉品种对油酸含量的影响程度有差异，例如，以‘长林53号’为母本的授粉组合中，油酸含量介于78.33%～81.17%之间，差异显著，两两比较，‘长林55号’和‘鄂油63号’授粉的差异不显著，‘长林166号’和‘鄂油81号’授粉的差异也不显著，其他两两间均差异显著.又如‘长林166号’为母本的授粉组合中，‘鄂油63号’和‘鄂油102号’授粉的2个组合的油酸含量显著高于其他授粉组合.另外，‘鄂油63号’ב长林166号’的种仁含油率(34.03%)及油酸含量(75.09%)均最低，但亚油酸含量最高(12.3%)；③ 不同父本品种对同一授粉母本的棕榈酸含量的影响差异显著，例如以‘鄂油81号’为母本的授粉组合间，‘长林53号’授粉的含量显著高于其他授粉组合；④ 亚麻酸和硬脂酸的含量在不同授粉组合的表现差异不显著，且在脂肪酸含量中所占的比例较小，此处不进行详细分析.

表4 不同授粉组合果实的含油率及脂肪酸含量(均值±标准误)Tab.4 Fruit oil content and fatty acid content of different pollination combinations (Mean±SE)

2.5 果实性状的主成分分析

由主成分分析结果(表5)列出了前3个主成分的数据，特征值λ1=4.483、λ2=3.641、λ3=1.631，累计方差贡献率为75.042%；第一主成分的贡献率为34.486%，单果重、果实横径、纵径、鲜出籽率、不饱和脂肪酸含量的载荷较高；第二主成分的贡献率为28.007%，干果出籽率、鲜果出籽率、种仁含油率的载荷较高；第三主成分的贡献率为12.549%，种仁含油率、鲜果出籽率的载荷较高.

表5 果实性状的载荷矩阵Tab.5 Component matrix of fruit characters

由表6可知：① 同母本的异交组合中，排名前2个组合分别为：‘长林53号’ב长林55号’、‘长林53号’ב鄂油81号’；‘长林166号’ב鄂油81号’、‘长林166号’ב长林53号’；‘鄂油63号’ב长林166号’、‘鄂油63号’ב鄂油81号’；‘鄂油81号’ב长林53号’、‘鄂油81号’ב鄂油63号’；‘鄂油102号’ב长林53号’、‘鄂油102号’ב长林166号’.② 所有异交组合按照得分高低排序前5为：‘长林53号’ב长林55号’>‘长林53号’ב鄂油81号’>‘鄂油63号’ב长林166号’>‘长林53号’ב鄂油63号’>‘长林53号’ב鄂油102号’.③ 在所有自然授粉中，‘长林53号’综合得分最高，‘长林166号’得分最低.

表6 综合主成分值Tab.6 Comprehensive principal component values

3 结论与讨论

花期是影响油茶产量的关键物候期，所种品种的盛花期重叠程度越高，来年产量越高.刘慧敏等[5]将盛花期作为授粉品种配置模式选择的主要依据之一.观察表明本实验所用6个品种的盛花期在本试验地都在11月上旬—12月上旬，在11月的重叠期长，一致性高，符合花期一致的要求.

在本研究中，5个品种的自然授粉坐果率差异明显，其中‘鄂油102号’最低(30.83%)，‘鄂油81号’最高(62.50%).2018年10月下旬—11月中旬，实验地多阴雨天气，气温较低，可能是导致其自然授粉坐果率较低的主要原因，这与周良骝等[13]、黎章矩等[14]的研究结果一致.周良骝等[13]认为在开花期间，若阴雨天气多、温度较低，对自然坐果率将会产生一定的影响.

油茶不同授粉组合的亲和性存在差异[5,7,15].本实验研究的授粉组合的坐果率差异显著，表明这几个油茶品种的授粉亲和性高低不同，栽培中应该据此选择恰当授粉品种进行搭配.另外，本实验的3个自交授粉组合的坐果率很低，同时，根据本课题组陈凌剑[9]2017-2018年的实验数据，‘鄂油81号’的自交坐果率为0，而‘鄂油102号’早期的自交坐果率达68.9%，成熟时仍然高达48.83%，杨小胡等[15]也发现‘湘林5’的自交坐果率高达68.0%，可见油茶并非完全自交不亲和，不同品种的自交授粉亲和力差异较大.廖婷等[16]、郑碧娟等[17]等通过荧光显微观察研究表明，不同授粉组合的坐果率差异与授粉后的花粉管在花柱中的生长发育差异相关.后期我们将对自交坐果率高的‘鄂油102号’做进一步的实验研究.

本研究表明，同母本的不同授粉组合，在单果重、干果出籽率及干籽出仁率方面存在一定差异，这与曹永庆等[18]的研究结果类似，在棉花[19]和葡萄[20]中也有类似的研究结果.此外，本实验发现，果实种仁含油率在一定程度上也受父本的影响，但不饱和脂肪酸含量受父本的影响不明显，这与曹永庆等[7]研究结果一致.值得一提的是，曹永庆等[7]从‘长林3号’、‘长林4号’、‘长林23号’、‘长林27号’、‘长林40号’及‘长林166号’中筛选出‘长林40号’为‘长林53号’的最佳授粉品种，其坐果率为53.21%，单果重为30.24 g，鲜出籽率为51.58%，种仁含油率为38.67%，油酸含量为79.9%.本研究从所用的5个品种中筛选出‘长林53号’的最佳授粉品种‘长林55号’，其坐果率为80.33%，单果重为33.60 g，鲜出籽率为55.32%，种仁含油率为34.10%，油酸含量为80.13%.两者比较，后者除了种仁含油率稍低外，其他指标均较前者高，尤其是坐果率高出27.12%，尽管不同实验没有完全的可比性，但仍然可见‘长林55号’作为‘长林53号’的授粉品种的优势.多年的种植表明，‘长林53号’是在湖北省表现优良的主栽品种，因此，在生产中可以优先考虑采用‘长林55号’作为授粉品种.

综合花期、坐果率和果实品质三方面指标，结合主成分分析，筛选出5个主栽品种的坐果率高、果实品质优良的授粉组合各1～2个，共8个，分别是‘长林53号’ב长林55号’、‘长林53号’ב鄂油81号’、‘长林166号’ב鄂油81号’、‘鄂油63号’ב长林166号’、‘鄂油63号’ב鄂油81号’、‘鄂油81号’ב鄂油63号’、‘鄂油102号’ב长林53号’、‘鄂油102号’ב鄂油63号’.