2个葡萄品种授粉结实特性分析

王 勇,李玉玲,苏来曼·艾则孜,户金鸽,孙 锋,伍国红

(新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所,新疆鄯善 838200)

0 引 言

【研究意义】葡萄是重要果树树种[1],葡萄杂交育种是葡萄新品种选育的重要途径。因葡萄大多数为两性花,杂交育种是在始花期通过人工去除雄蕊,有目的的授予其它品种的花粉,获得杂交种子。新郁具有果粒大、外观美、风味佳、商品性好、适应性强等优点,成熟期介于里扎马特(中熟)和红地球(晚熟)之间,是西北地区重要的中晚熟优质大粒红色品种。绿洲宝石是一个绿色且具有较浓郁玫瑰香味的鲜食、制干、酿酒兼用的品种,新郁和绿洲宝石均是核心育种材料。受自身花器结构、花期长短、环境、气候等因素的影响,杂交去雄授粉存在坐果差、自交比例大等问题,影响了杂交育种的效果。【前人研究进展】在杏树[2-3]、李[4-5]、猕猴桃[6-9]、梨[10-13]、樱桃[15-17]、锥栗[18]等树种上已开展了花粉活性、授粉结实特性、自交亲和性、杂交结实力等方面的研究。闫守伟[19]开展了不同葡萄品种花器官形成、坐果和果实发育的研究,白惠磊等[20]开展巨峰葡萄闭花授粉机理研究。【本研究切入点】目前关于果树植株杂交授粉方面的研究较多,而对葡萄杂交授粉方面的研究较少。关于不同授粉时间和次数对葡萄坐果率影响的研究未见报道,需研究葡萄品种的授粉结实特性。【拟解决的关键问题】以新郁、绿洲宝石2个葡萄品种为试材,采用自然授粉、自花授粉、不同去雄时间、不同授粉方式等处理,研究新郁、绿洲2个葡萄品种授粉结实特性,为葡萄杂交育种提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2022年在吐鲁番市鄯善县新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所园艺场试验基地进行,材料为新郁、绿洲宝石2个葡萄品种,均为6～7年生植株,种植方式为水平棚架独龙干,柱高2 m,株行距为4 m×0.5 m。表1,图1

图1 新郁和绿洲宝石果实

表1 试材基本信息

1.2 方 法

1.2.1 自花授粉与自然授粉处理

选择新郁、绿洲宝石2个葡萄品种稳定结果植株各若干株,花前各选择整齐一致花穗6个,共计12个花穗。吊牌标记,修剪花穗,每个花穗保留基部饱满,大小一致花蕾300粒,待用。在始花期,分别选择3个花穗开展套袋密封(自花处理)、3个花穗不做处理(即自然状态)。处理后30 d,统计果穗坐果率。

1.2.2 不同时间去雄处理

选择新郁、绿洲宝石2个葡萄品种稳定结果植株各若干株,在花前各选择整齐一致花穗12个,共需要24个花穗。使用吊牌标记,并修剪花穗,每个花穗保留基部饱满,大小一致花蕾300粒,待用。分别在花前6 d(5月9日)、4 d(5月11日)、2 d(5月13日)、始花期(5月15日)等时期开展人工去雄-清水喷洗-套袋密封(人工去雄不授粉处理)处理,每个处理3个花穗。处理后30 d统计果穗坐果率。

1.2.3 不同授粉方式处理

选择昆香无核、阳光玫瑰2个葡萄品种稳定结果植株若干株(保证花粉采集量),并使用吊牌对健康整齐的花穗进行标记,在花序有5%盛开时,开始采集花穗,在避强光、干燥的环境下制作花粉,经干燥、净化、研磨后,通过干燥的容器,进行分装、低温贮藏,待用。

选择新郁、绿洲宝石2个葡萄品种稳定结果植株若干株(保证花穗选择量),使用吊牌对花穗进行标记,并修剪花穗,每个花穗保留基部饱满,大小一致花蕾300粒,待用。在花前各选择花穗36个,每个处理3穗,每个品种2个杂交组合,共4个杂交组合,需要花穗共计72个。

待果穗拉长到极限,花蕾含苞待放时开始去雄,并使用足量清水将柱头清洗干净,套袋密封,挂吊牌、做标识待用。授粉处理1:柱头发育变形但未出现粘液时开始授粉,每天授1次,累计授粉3次;授粉处理2:待柱头粘液出现时开始授粉,每天授1次,累计授粉3次;授粉处理3:待柱头粘液出现时授粉1次。将2次授粉时间分为上午、下午(6个处理:上午3个,下午3个),环境温度在25～30℃。处理后30 d,统计果穗坐果率。

1.3 数据处理

通过excel表处理数据和分析数据,通过SPSS进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 2个葡萄品种自然授粉结实能力对比

研究表明,新郁在自然条件下坐果率为23.41%～46.75%,平均值为34.32%。绿洲宝石在自然条件下坐果率为19.50%～31.74%,平均值为24.21%。2个葡萄品种的授粉结实能力较弱,且新郁高于绿洲宝石。表2

表2 新郁与绿洲宝石在自然 条件下授粉结实对比

2.2 2个葡萄品种套袋不去雄处理下的授粉结实对比

研究表明,新郁在套袋不去雄处理下坐果率为24.90%～35.33%,平均值为30.79%。绿洲宝石在自花条件下的坐果率为12.40%～24.86%,平均值为18.67%。2个葡萄品种的自花授粉结实能力较弱,新郁高于绿洲宝石。表3

表3 新郁与绿洲宝石在套袋不去雄处理下 的授粉结实对比

2.3 2个葡萄品种去雄套袋处理下的授粉结实

研究表明,在不同时间去雄套袋处理下,花前6和4 d处理新郁坐果率均为0;花前2 d处理的坐果率为1.29%～5.00%,平均值为3.51%;有少量花序盛开时处理的坐果率为15.44%～21.43%,平均值为19.08%。在不同时间去雄套袋处理下,花前6和4 d处理的绿洲宝石坐果率也均为0;花前2 d处理的坐果率在2.11%～8.22%,平均值为5.22%;有少量花序盛开时处理的坐果率为21.26%～29.69%,平均值为24.39%。新郁和绿洲宝石在花前2 d已经开始自花授粉,在始花期自花授粉已经达到较高的比例,且绿洲宝石的闭花授粉能力高于新郁。表4

表4 新郁与绿洲宝石在去雄套袋处理下授粉结实对比

2.4 不同授粉方式处理对2个葡萄品种授粉结实的影响

研究表明,新郁×昆香无核、新郁×阳光玫瑰、绿洲宝石×昆香无核、绿洲宝石×阳光玫瑰组合中,早上授粉处理的平均坐果率均高于傍晚授粉处理的,其中在新郁×昆香无核组合中的差异显著,绿洲宝石×昆香无核组合中的差异不显著。新郁×阳光玫瑰和绿洲宝石×阳光玫瑰2个组合的坐果率高于新郁×昆香无核和绿洲宝石×昆香无核。6个处理中,处理2早上授粉的平均坐果率最高,为11.13%,处理3傍晚授粉的平均坐果率最低,为4.44%。在早上授粉的3个处理中,平均坐果率为处理2>处理1>处理3;在傍晚授粉的3个处理中,平均坐果率为处理1>处理2>处理3。但在每个组合中平均坐果率存在差异,新郁×昆香无核和绿洲宝石×昆香无核的早上处理1高于早上处理2,新郁×阳光玫瑰和绿洲宝石×阳光玫瑰组合早上处理2高于早上处理1;新郁×昆香无核傍晚授粉处理2高于早上处理1,其他3个组合傍晚授粉处理1高于早上处理2。所有处理3的坐果率均为最低。 表5

表5 新郁与绿洲宝石在不同授粉方式处理下的授粉结实对比

3 讨 论

3.1葡萄属于圆锥状花序,绝大多数品种为两性花,通过自花授粉和异花授粉完成授粉受精发育成果实。京秀、香妃、巨峰、黑奥林等4个品种在自然条件下坐果率为71.3%、76.9%、3.6%、21.9%[19]。研究发现,新郁和绿洲宝石在吐鲁番市自然条件下平均坐果率分别为34.32%、24.21%,套袋密封条件下,自花授粉的平均坐果率分别为30.79%、18.67%。吐鲁番市5月上中旬多风、气温较高且空气湿度低可能是影响葡萄坐果率的主要原因。但新郁葡萄果粒较大,绿洲宝石果穗中等,较低的坐果率并不影响穗形和产量,反而减少了修剪果穗的劳动量。

葡萄属于被子植物,存在开花受精和闭花受精两种类型,但因品种的花器结构、生理及环境条件的差异,自然条件下一般通过1种或2种同时兼有的方式完成授粉受精[21],白惠磊等[20]研究认为巨峰葡萄具有闭花授粉和自花授粉2种方式,闭花授粉坐果率可达33%。雄配子体在花前4～5 d已发育成熟并且花粉具有了一定的发芽率,雌配子体在花前2 d发育成熟,在花前3 d人工授粉可获得一定的坐果率。檀英霞等[22]研究发现葡萄品种巨峰、巨玫、四玫自然条件下在花前3d柱头上均未发现有散落的花粉粒。巨峰和巨玫在花前2 d柱头上有散落的花粉粒,巨峰在花前1 d散落的花粉粒最多达54.0%。四玫和巨玫均在始花日达最大散落量。研究发现,新郁在开花期前2 d已有3.51%花蕾完成了闭花授粉,绿洲宝石已有5.22%花蕾完成了闭花授粉,新郁和绿洲宝石2个葡萄品种均存在闭花授粉现象,且绿洲宝石的闭花授粉程度高于新郁。

3.2温度影响葡萄花粉的萌发。贺普超[23]认为葡萄花粉萌发的最适宜温度为26～28℃,在28℃温度下16～18 h后能很好地萌发。温度过低,影响花药开裂;温度过高,降低花粉发芽率,甚至导致花粉损伤、失活。万怡震等[24]研究认为葡萄花粉在室温下存放半月后,仅有7.3%～13.9%的花粉具有活性。张瑛等[25]研究认为野生毛葡萄雄株花粉在晴天、阴天的萌发率具有很大差异,分别为70.9%、18.8%。南珍珠花粉采集当天的萌发率为82.4%,南珍珠和毛葡萄雄株的花粉分别在不同温度下培养后,花粉的萌发率由高到低依次为30、35、25、20℃,2种花粉的萌发率随着温度的升高而升高,当恒温为30℃时花粉萌发率最高,南珍珠为82.4%,毛葡萄为70.8%。研究发现,早上授粉处理的平均坐果率均高于傍晚授粉处理的,与温度有关。研究的实施地在吐鲁番市鄯善县,该地2022年5月13日至17日夜间最低温在15～17℃,白天最高温在28～30℃。早上授粉适宜花粉萌发的时间较长,利用花粉萌发,傍晚授粉因低温度时间过长,影响花药开裂,降低花粉活性。

3.3番茄上,李红波等[26]研究认为开花前1 d去雄,开花当天上午授粉1次,第2 d上午再补授粉1次(2d 2次授粉)和开花当天上午授粉1次,第3 d上午再补授粉1次(3 d 2次授粉)的坐果率最高。番茄杂交制种受外部环境温度、湿度等影响,如去雄后短时间内对柱头2次授粉,可能会加大对柱头的损伤,影响坐果率等。研究发现,在6个处理中,早上授粉处理2(待柱头粘液出现时开始授粉,每天授1次,累计授粉3次)的平均坐果率最高,早上授粉和傍晚授粉处理3(待柱头粘液出现时授粉1次)的平均坐果率均低。葡萄花蕾间的花期存在一定差异性,有些雌配子发育成熟早,有些雌配子发育成熟较晚,柱头产生粘液的时间具有连续性,一次授粉不能实现所有柱头的花粉需要,在柱头粘液出现时开始授粉,每天授1次,累计授粉3次可以实现最佳的坐果效果。

授粉方式上,安晓芹等[3]发现品种和授粉方式影响杏树授粉亲和性,自然授粉坐果率不高,自交多数不亲和,轮台白杏与其他品种间正反交坐果差异较大。赵纪伟等[14]认为梨品种杂交坐果率很高,多数在80%以上,自交结实率不高。韩立群等[17]发现樱桃供试各品种自花结实率低,多为自花不结实类型,供试各品种自然结实率较高,大多品种坐果率在20%以上,最高为35%,杂交组合坐果率均在25%以上。杨龙等[18]发现锥栗自花授粉结实率很低,自然授粉相对较高;杂交组合的坐果率存在差异,花粉直感效应在杂交坐果率上表现明显;父母本及杂交授粉组合对锥栗杂交坐果率起决定性作用。研究发现,葡萄自然授粉、自花授粉、人工去雄授粉对葡萄坐果率的影响具有显著差异,自然授粉的平均坐果率最高,自花授粉次之,人工去雄授粉平均坐果率最低。葡萄花蕾较小,去雄时容易碰伤柱头,而且雄性花粉从采集、制作、保存及授粉过程对花粉均具有一定的损伤,降低了活性,影响了坐果率。父本阳光玫瑰、昆香无核对组合的坐果率具有较大影响,以阳光玫瑰为父本的2个组合的坐果率明显高于以昆香无核为父本的2个组合。

4 结 论

新郁葡萄在自然条件下平均坐果率为34.32%,自花授粉的平均坐果率为30.79%。绿洲宝石在自然条件下平均坐果率为24.21%,自花授粉的平均坐果率为18.67%。新郁和绿洲宝石2个葡萄品种均存在闭花授粉现象,且绿洲宝石的闭花授粉程度高于新郁,在始花期前2 d新郁有约3.51%花蕾完成了闭花授粉,绿洲宝石有约5.22%花蕾完成了闭花授粉。吐鲁番市新郁和绿洲宝石葡萄的最佳去雄时间应在始花期的前3～4 d,最佳授粉方式应是待柱头粘液出现时开始授粉,每天授1次,累计授粉3次。