CN104982279A - 一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法 - Google Patents

一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法，包括下述步骤：1)开花物候期观察：在基地挑选N株植株作为标准株，取每株薄壳山核桃东、南、西、北四个方向，每天上午9点观察记录；2)可授期试验：3)亲和性试验：选择生长健壮、结果良好的薄壳山核桃‘Mahan’品种优树为母树；以自然授粉和套袋不授粉为对照，设置7个授粉组合，每个组合授粉120朵雌花，3个重复；授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率；果实成熟后收获各杂交子代的果实，带回实验室进行果实性状和果实品质测定；4)果实品质测定。本发明可提高薄壳山核桃的产量和质量，推动薄壳山核桃产业的发展。

Description

一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法
技术领域
本发明属于农作物培养领域，尤其涉及一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法。
背景技术
薄壳山核桃(Carya illinoensis(Wangench.)K.Koch)，又名长山核桃、美国山核桃，俗称长寿果、碧根果，是胡桃科(Jugandaceae)山核桃属(Carya Nutt)植物，是一种重要的木本油料树种，又是珍贵的用材、绿化树种。
薄壳山核桃虽属于雌雄同株，但多数品种为雌雄异熟型，在造林过程中品种单一，花期不遇，没有进行品种配置或配置不合理，往往造成落果严重、产量低、果实品质差、大小年明显等问题，已严重制约着这一优良干果树种的推广。薄壳山核桃授粉品种的选择对授粉受精有重要影响，对于避免花期不适宜的传粉条件造成的低产，打破亲本的空间和时间隔离，进行人工授粉和杂交授粉，扩大杂交育种范围，获得新品种等均有重要意义。
目前国内外对薄壳山核桃授粉特性的研究主要集中在新优品种选育和适宜授粉组合的筛选，尚未有杂交授粉亲和性及其结实性状的研究。‘Mahan’作为我国早期筛选的大果型优良品种已经在江、浙、赣、豫等地区发展推广并已进入结果期。‘Mahan’在美国原产地早期丰产性好，但其后期稳产性差，大小年指数高，因而其引种与栽培备受争议。因此，‘Mahan’品种以其特殊性，非常适合作为薄壳山核桃早实丰产的研究对象。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种对杂交授粉的坐果率及其子代的果实性状和果实品质等指标的分析，可提高薄壳山核桃的产量和质量的薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法。
本发明的技术方案：一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实 性状分析方法，包括下述步骤：
1)开花物候期观察：在基地挑选N株营养水平相近、长势基本一致的植株作为标准株，取每株薄壳山核桃东、南、西、北四个方向，每个方向选取10个标准枝进行挂牌，每天上午9点观察记录雌花显蕾期、柱头张角＜45°(I)、柱头张角45°-90°(II)、柱头张角＞90°(III)、柱头变黑(IV)的变化过程；
2)可授期试验：选择生长健壮、正常结果的薄壳山核桃品种优树为母树，以套袋不授粉和自然授粉为对照，设置雌花不同发育状态可授期试验，于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，依薄壳山核桃雌花柱头开裂程度选择张角＜45°(I)、45-90°(II)、＞90°(III)、柱头变黑(IV)四个不同发育阶段进行人工授粉，每个处理授120朵雌花，3个重复；授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率；
3)亲和性试验：选择生长健壮、结果良好的薄壳山核桃‘Mahan’品种优树为母树；以自然授粉和套袋不授粉为对照，设置7个授粉组合，每个组合授粉120朵雌花，3个重复；授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率；果实成熟后收获各杂交子代的果实，带回实验室进行果实性状和果实品质测定；
4)果实品质测定：果质量、核质量用电子天平称取，精确到0.01g；果长、果径、核长、核横径、核纵径和壳厚用游标卡尺测量，精确到0.01mm；核型指数＝2×核高/(横径+纵径)；出核率％＝核质量×100/果质量；出仁率％＝果仁质量×100/核质量。粗脂肪含量参照《GB/T5009.6-2003食品中脂肪的测定》；粗蛋白含量参照《GB 14489-2油料粗蛋白质》，K-355凯氏定氮仪(瑞士Buchi公司)：淀粉含量参照《GB/T5514-2008粮油检验粮食、油料中淀粉含 量测定》；采用蒽酮比色法测定可溶性总糖；脂肪酸含量参照《GB/T 21514-2008饲料中脂肪酸含量测定》，Agilent7890A气相色谱仪(美国Agilent)。
优选地，所述步骤3)中7个授粉组合分别为组合1：‘Mahan’×6号，组合2：‘Mahan’×35号，组合3：‘Mahan’×63，组合4：‘Mahan’בcaddo’，组合5：‘Mahan’×实生，组合6：‘Mahan’×山核桃，组合7：Mahan×混合花粉，其中混合花粉为上述6种花粉等比例均匀混合。
优选地，所述步骤3)中授粉亲和性试验于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，雌花柱头基本呈倒八字形，柱头呈现大量突起，有大量分泌物，即雌花柱头张角＞90°时进行人工授粉，授以薄壳山核桃6号、35号、63号、‘caddo’、实生、山核桃和混合花粉。
本发明通过薄壳山核桃‘Mahan’品种雌花开花物候、可授期及其对花粉亲和性的研究，对杂交授粉的坐果率及其子代的果实性状和果实品质等指标的分析，可提高薄壳山核桃的产量和质量，推动薄壳山核桃产业的发展，同时产生巨大的经济效益，为山区农民提供一个新的经济增长点，具有十分重要的实践意义。
附图说明
图1为本发明中薄壳山核桃‘Mahan’品种雌花发育形态；
图2为本发明中薄壳山核桃‘Mahan’品种雌花花期所处发育状态比例。
1.雌花显蕾期(二裂柱头未开)；2.柱头张角＜45°(I)；3.柱头张角45°-90°(II)；4.柱头张角＞90°(III)；5.柱头变黑(IV)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但并 不是对本发明保护范围的限制。
1材料与方法 
1.1试验地概况 
试验地位于浙江省建德市莲花镇齐平村薄壳山核桃早实丰产试验林基地，地处119°18′21″E，29°34′42″N，海拔110m。2013年年平均温16.9℃，无霜期254d，年均日照总时数为1760h，年降雨量1818.8mm1。土壤类型为石灰岩发育形成的石灰性土壤，土壤pH 6.0-6.5，土壤全量N、全量P、全量K分别为1.02g/kg、0.36g/kg、12.16g/kg，碱解N、速效P、速效K分别为101.43mg/kg、5.92mg/kg、102.08mg/kg。供试材料为薄壳山核桃‘Mahan’品种12a生健康植株。
1.2试验方法
1.2.1开花物候期观察方法
调查方法参考《经济林研究法》、《果树研究法》中有关生物学调查部分和山核桃的一些性状调查方法。在基地挑选3株营养水平相近、长势基本一致的植株作为标准株，取每株薄壳山核桃东、南、西、北四个方向，每个方向选取10个标准枝进行挂牌。2013年5月3日-11日每天上午9点观察记录雌花显蕾期、柱头张角＜45°(I)、柱头张角45°-90°(II)、柱头张角＞90°(III)、柱头变黑(IV)的变化过程(划分依据是作者对‘Mahan’开花物候期观察及其雌花发育特性而定)。
1.2.2可授期试验方法
选择生长健壮、正常结果的薄壳山核桃‘Mahan’品种优树为母树。以套袋不授粉和自然授粉为对照，设置雌花不同发育状态可授期试验，于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，2013年4月27日-5月4日之间依薄壳山核桃雌花柱头开裂程度选择张角＜45°(I)、45-90°(II)、＞90°(III)、柱头变黑(IV)四个不同发育阶段进行人工授粉，每个处理授120朵雌花，3个重复。授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率。
1.2.3亲和性试验方法
选择生长健壮、结果良好的薄壳山核桃‘Mahan’品种优树为母树。以自然授粉和套袋不授粉为对照，设置7个授粉组合：‘Mahan’×6号(组合1)、‘Mahan’×35号(组合2)、‘Mahan’×63(组合3)、‘Mahan’בcaddo’ (组合4)、‘Mahan’×实生(组合5)、‘Mahan’×山核桃(组合6)和Mahan×混合花粉(组合7，混合花粉为上述6种花粉等比例均匀混合)，每个组合授粉120朵雌花，3个重复。授粉亲和性试验于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，雌花柱头基本呈倒八字形，柱头呈现大量突起，有大量分泌物(即雌花柱头张角＞90°)时进行人工授粉，授以薄壳山核桃6号、35号、63号、‘caddo’、实生、山核桃和混合花粉。授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率。果实成熟后收获各杂交子代的果实，带回实验室进行果实性状和果实品质测定。
1.2.4果实品质测定 
果质量、核质量用电子天平称取，精确到0.01g；果长、果径、核长、核横径、核纵径和壳厚用游标卡尺测量，精确到0.01mm；核型指数＝2×核高/(横径+纵径)；出核率％＝核质量×100/果质量；出仁率％＝果仁质量×100/核质量。
粗脂肪含量参照《GB/T 5009.6-2003食品中脂肪的测定》；粗蛋白含量参照《GB 14489-2油料粗蛋白质》，K-355凯氏定氮仪(瑞士Buchi公司)；淀粉含量参照《GB/T 5514-2008粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》；采用蒽酮比色法测定可溶性总糖；脂肪酸含量参照《GB/T21514-2008饲料中脂肪酸含量测定》，Agilent7890A气相色谱仪(美国Agilent)。
1.3数据处理方法 
试验数据采用Excel 2007计算和分析，对百分率数据进行反正弦平方根转换，其独立样本t检验和方差分析处理均采用SPSS18.0版统计软件进行统计学分析处理，多重比较采用Duncan修复极差法分析。
2结果与分析 
2.1雌蕊开花特性 
薄壳山核桃‘Mahan’为典型雌花先熟型品种，混合芽于3月下旬萌动后抽生结果枝，4月底于结果枝顶端发育成具6-8朵小花的穗状花序。在雌花显蕾初期，二裂柱头合拢，此时无授粉受精能力，经5-8天后，子房逐渐膨大，柱头开始向两侧张开，此为始花期。当呈倒“八”字形张开时，柱头正面呈现突出且分泌物增多，此为盛花期。若未授粉，2-3天后柱头表面分泌物干涸，逐渐反转，柱头变黑、枯萎，此时为末花期。
‘Mahan’雌花经过显蕾期、柱头张角＜45°(I)、柱头张角45°-90° (II)、柱头张角＞90°(III)、柱头变黑(IV)的变化过程(见图1)。
如图2所示，5月3日显蕾期雌花占总数的70.25％，此后进入授粉期雌花比例迅速增加。2013年5月3日-7日，柱头I状态先增加后减少，呈明显正态分布，在5月4日达到最大值54.90％；5月4日-9日柱头II状态呈明显正态分布，在5月6日达到最大值56.97％；5月6日-10日柱头III状态呈明显正态分布，在5月8日达到最大值80.88％；5月8日柱头IV状态已有少量出现，占总数的9.52％，此后柱头变黑状态比例逐渐增高，如未能接触花粉，柱头表面将变黑、枯萎，至5月11日该比例达100％。说明雌花花期一般维持6-9天，且发育进程不一致。
2.2雌花可授期 
薄壳山核桃雌花发育进程不一，花期雌花在柱头张角I、II、III、IV四个状态均有分布。如表1所示，自然授粉最终坐果率为7.30％，雌花柱头4种状态下的授粉试验显示柱头在四种状态下授粉均有坐果，且均大于对照组套袋不授粉，套袋不授粉最终坐果率为0。其中柱头III状态下坐果率最高，达18.08％；柱头II坐果率次之，为13.14％；柱头I坐果率与自然授粉的坐果率相当，为8.59％；柱头IV状态下授粉坐果率最低，仅为2.98％，显著低于自然授粉坐果率。方差分析表明：不同柱头状态下授粉坐果率差异显著。多重比较分析可以看出：2013年6月1日和7月2日坐果率数据显示，自然授粉、套袋不授粉和四个不同状态坐果率差异不显著，7月31日四个状态下坐果率差异呈显著变化，套袋不授粉坐果率为0％，自然授粉坐果率为8.51％，柱头III坐果率最高，为23.47％，柱头变黑状态坐果率仅为5.56％。9月29日最终坐果率显示，柱头III和柱头II状态下坐果率差异不显著，但显著高于柱头变黑状态下的坐果率，柱头张角I和自然授粉状态下坐果率差异也不显著。说明雌花柱头张角III状态为最佳可授期，柱头变黑授粉效果最差。
表1薄壳山核桃‘Mahan’品种雌花柱头不同状态下授粉坐果率方差分析(2013年)
注：表中同列不同字母表示差异达显著性水平(P＜0.05)，下同。
2.3不同授粉品种对‘Mahan’结实率及果实品质的影响
2.3.1不同授粉品种对‘Mahan’坐果率的影响
不同组合控制授粉结果显示：套袋不授粉最终坐果率为0％，自然授粉最终坐果率为7.30％，其他授粉组合均有坐果，且高于自然授粉。如表2所示，组合2坐果率最高，为25.71％。组合1和组合3坐果率次之，分别为19.64％和18.31％；组合5和组合6坐果率最低，分别为9.81％和10.82％；组合7坐果率为16.59％。方差分析表明：不同柱头状态下授粉坐果率差异显著。多重比较分析可以看出：6月1日和7月2日坐果率数据显示，自然授粉、套袋不授粉和四个不同状态坐果率差异不显著，7月31日各授粉组合坐果率差异显著。套袋不授粉坐果率已经为0，组合2坐果率最高，为32.94％，组合5和组合6坐果率仅为12.23％和14.27％。7月31日之后，坐果率趋于稳定。9月29日最终坐果率显示，组合2坐果率显著高于其他授粉组合。说明35号花粉对‘Mahan’亲和性最高，适合作为‘Mahan’的授粉品种。
表2不同品种花粉对薄壳山核桃‘Mahan’坐果率影响方差分析
2.3.2不同授粉品种对‘Mahan’果实、果核性状的影响
不同薄壳山核桃品种花粉授粉对母树‘Mahan’收获果实的单果重、果长、果径和出籽率影响不显著，但是以山核桃为父本授粉，母树‘Mahan’收获果实的果重、果长、果径和出籽率显著低于其他授粉组合(表3)。单果重结果显示组合4最高达到36.33g，组合6最低为28.91g；果长结果显示组合4最高达到68.31mm，组合6最低为57.76mm；果径结果显示组合3最高为33.74mm，组合6最低为31.34mm；出籽率结果分析，组合2最高为32.65％，组合6显著较低，仅为29.78％。
不同授粉品种对‘Mahan’果核性状的影响较为显著(表4)。单籽重结果显示，组合4和组合3质量较大，分别为11.66g和11.33g，其次是组合1、组合2、组合5、组合6和组合7质量较小，仅为9.15g和9.11g；核长结果显示，组合6显著较低，其他组合差异不显著；从核横径和核纵径来看，各组合的种子差异不显著；果壳厚度方面，组合5、组合6和组合7显著低于组合3；核型指数结果显示，各授粉组合的种子差异不显著。
表3不同授粉品种对‘Mahan’果实性状的影响
表4不同授粉品种对‘Mahan’果核性状的影响
2.3.3不同授粉品种对‘Mahan’果仁品质的影响
不同授粉品种对‘Mahan’果仁品质测定分析结果显示(如表5)，7个授粉组合收获种子的出仁率差异不显著；含油率结果显示差异显著，组合4含油率显著高于其他组合，达到76.39％，组合6含油率最低，仅为71.55％；粗蛋白结果显示，组合6、组合3和组合7含量显著较高，达到130.43mg/g、124.47mg/g和118.97mg/g；可溶性总糖含量结果显示，含量显著高于其他组合，达到36.83mg/g，组合含量最低，仅为29.06mg/g；淀粉含量结果显示各组间差异显著，组合5含量最高，达到66.31mg/g，组合2含量最低，仅为38.42mg/g。
对7个授粉组合的油脂成分进行测定分析(如表6)，共检测到8种脂肪酸成分，且均以油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸为主。7授粉组合收获种子的种仁中不饱和脂肪酸占脂肪酸总量分别为92.39％、91.45％、92.14％、91.46％、92.76％、92.08％、92.02％。
表5不同授粉品种对‘Mahan’果仁品质的影响
表6不同授粉品种对‘Mahan’果仁脂肪酸组分相对含量的影响
薄壳山核桃单一品种栽培很难获得优质高产，生产上必须配置适宜的授粉树[11，12]。有效可授期和花粉亲和性的研究可以指导栽培中品种搭配选择，以及确定果树授粉的最佳时期，从而提高坐果率[13-16]。本研究发现，薄壳山核桃‘Mahan’从雌花显蕾期开始，经过柱头张角＜45°(I)、柱头张角45°-90°(II)、柱头张角＞90°(III)、柱头变黑(IV)的变化过程，有7-9d的等待授粉期。雌花柱头4种状态下的授粉试验显示均有坐果，且最终坐果率III＞II＞I＞自然授粉＞IV，套袋不授粉最终坐果率为0％，从而确定雌花状态III为最佳可授期。
不同品种花粉与柱头的亲和性强弱，反映了完成受精、胚形成及果实发育的情况[17-19]。大量研究表明落果的原因是由雌花发育不全、营养竞争、受精不良或胚败育导致[20，21]。Ray E.Worley研究发现薄壳山核桃不同栽培品种在6月份出现落果但落果差异较大[22，23]。本试验发现，6月1日和7月2日坐果率数据显示，自然授粉、套袋不授粉和7个不同品种花粉对‘Mahan’坐果率均明显下降，但差异不显著，说明在6月份的落果与不同花粉品种的亲和性无关。MichaelＷ.Smith等［24］认为是树体负载过量果实，他通过机械疏果来提高果实产量和品质。 在7月31日各授粉组合坐果率呈显著性差异，作者认为这很可能是不同品种花粉对‘Mahan’亲和性强弱的表现。
同时大量研究表明，父本花粉在当年内除直接影响果实种子性状、大小、颜色等性状外，有时还影响果实成熟期、风味及内在成分含量[25-29]。作者研究发现，7个授粉品种对‘Mahan’果实性状和品质的影响存在一定差异，反映出其与‘Mahan’亲和性的不同。不同薄壳山核桃品种花粉(种内花粉)授粉对母树‘Mahan’收获果实的单果重、果长、果宽和出籽率影响不显著，但是以山核桃(种间)为父本授粉，母树‘Mahan’收获果实的果重、果长、果宽和出籽率显著低于其他授粉组合；不同品种花粉对结实的单籽重和核长影响差异显著，核横径、核纵径、壳厚差异不显著；对收获种子品质测定分析，7个授粉组合收获种子的出仁率差异不显著，但出油率差异显著，‘Mahan’בcaddo’含油率显著高于其他组合，达到76.39％，其中‘Mahan’×山核桃含油率最低，仅为71.55％，粗蛋白、可溶性糖和淀粉含量差异也较为显著。
在生产实践中，薄壳山核桃散粉期极短，仅2-3d，而雌花发育进程不一，有6-9d的等待授粉期，短期内不能充分授粉。所以生产中可利用薄壳山核桃雌雄异熟的特点，合理配置多个授粉品种，同时结合薄壳山核桃雌花等待授粉的习性，采集早期花粉进行人工多次授粉。科学合理的选配栽培品种和人工辅助授粉是获得薄壳山核桃优质丰产的有效途径。

Claims (3)

1.一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法，其特征在于：其包括下述步骤：
1)开花物候期观察：在基地挑选N株营养水平相近、长势基本一致的植株作为标准株，取每株薄壳山核桃东、南、西、北四个方向，每个方向选取10个标准枝进行挂牌，每天上午9点观察记录雌花显蕾期、柱头张角＜45°(I)、柱头张角45°-90°(II)、柱头张角＞90°(III)、柱头变黑(IV)的变化过程；
2)可授期试验：选择生长健壮、正常结果的薄壳山核桃品种优树为母树，以套袋不授粉和自然授粉为对照，设置雌花不同发育状态可授期试验，于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，依薄壳山核桃雌花柱头开裂程度选择张角＜45°(I)、45-90°(II)、＞90°(III)、柱头变黑(IV)四个不同发育阶段进行人工授粉，每个处理授120朵雌花，3个重复；授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率；
3)亲和性试验：选择生长健壮、结果良好的薄壳山核桃‘Mahan’品种优树为母树；以自然授粉和套袋不授粉为对照，设置7个授粉组合，每个组合授粉120朵雌花，3个重复；授粉后待雌花柱头均枯萎时去除纸袋，常规栽培管理，每个月调查一次坐果率；果实成熟后收获各杂交子代的果实，带回实验室进行果实性状和果实品质测定；
4)果实品质测定：果质量、核质量用电子天平称取，精确到0.01g；果长、果径、核长、核横径、核纵径和壳厚用游标卡尺测量，精确到0.01mm；核型指数＝2×核高/(横径+纵径)；出核率％＝核质量×100/果质量；出仁率％＝果仁质量×100/核质量。
2.根据权利要求1所述的一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法，其特征在于：所述步骤3)中7个授粉组合分别为组合1：‘Mahan’×6号，组合2：‘Mahan’×35号，组合3：‘Mahan’×63，组合4：‘Mahan’בcaddo’，组合5：‘Mahan’×实生，组合6：‘Mahan’×山核桃，组合7：Mahan×混合花粉，其中混合花粉为上述6种花粉等比例均匀混合。
3.根据权利要求2所述的一种薄壳山核桃品种授粉品种选择及其结实性状分析方法，其特征在于：所述步骤3)中授粉亲和性试验于薄壳山核桃雌花二裂柱头微开时进行套袋处理，雌花柱头基本呈倒八字形，柱头呈现大量突起，有大量分泌物，即雌花柱头张角＞90°时进行人工授粉，授以薄壳山核桃6号、35号、63号、‘caddo’、实生、山核桃和混合花粉。
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