CN110892864A - 一种无性高产咖啡选育方法 - Google Patents

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Abstract

一种无性高产咖啡选育方法，包括以下步骤：1)选择小粒种、中粒种各五个品种的果实，采用固相微萃取技术通过HS‑SPME以及GC‑MS代谢组学分析挥发性成分；2)选择呋喃类化合物、吡嗪类和醛酮化合物含量高的小粒种、中粒种进行芽接；接芽成活生长2个月后进行二次嫁接，砧木采用直径为0.4～1.4cm的GT1无性系种子实生营养袋育苗，嫁接高度距离地面小于或等于10cm；3)采用专用育苗基质提高根系活力的进行培育8个月；4)8个月之后移栽到田间进行常规的管理并根据咖啡树的需肥特点进行平衡施肥。

Description

一种无性高产咖啡选育方法
技术领域
本发明涉及农业栽培技术领域，具体涉及一种无性高产咖啡选育方法。
背景技术
咖啡种类咖啡为茜草科(Rubiaceae)咖啡属(Coffea)植物,据Chevalier研究认为,该属植物共有4组66种,通常所指的咖啡为真咖啡(Eucof-fea)组小粒种Coffeaarabica)、中粒种(Coffearobus-ta)、大粒种(Coffealiberica)和埃塞尔萨种(Coffeaexcelsa)的植物,其中生产性栽培的主要为小粒种和中粒种,小粒种约占栽培面积的80％,中粒种占20％,其它几个种主要作为种质资源保存和育种材料,没有规模化栽培种植。
咖啡在生长过程中,易受病害、虫害、寒害和干旱等不利因素的影响,选育抗性品种是各咖啡生产国的重要育种目标。咖啡叶锈病是咖啡树的主要病害, 具有暴发流行快,危害严重等特点,因此选育抗锈品种一直是咖啡育种家的目标。葡萄牙咖啡锈病研究中心采用抗锈强的小粒种与中粒种自然杂交种 HibridodeTimor与高产优质的Caturra进行人工杂交,并经多次回交育成抗锈、高产、矮杆和优质的Catimor新品种,解决了困扰咖啡育种界的难题；但其它抗性育种相对滞后,应加强抗虫育种、抗旱育种和抗寒育种的研究工作。
目前常见的育种方法有选择育种、杂交育种、诱变育种(诱变育种又分为物理诱变育种和化学诱变育种)、生物技术育种等，但是这些育种手段不同程度存在以下缺陷：1、育种周期长，从杂交稻育出品种一般需要几年甚至几十年，如徐昭玺从选择、纯化、淘汰和品系比较等，培育出边条人参新品种“边条1号”花费了近20年时间；2、育种成功率低；3、育种可预见性低，育种人往往培育几十甚至上百个杂交组合，但是杂交新品系的综合性能欠佳。因此，寻求一种新的植物育种方法已经亟不可待。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供无性高产咖啡选育方法，使得所述栽培方法能够显著提高咖啡的产量和品种。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无性高产咖啡选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选择小粒种、中粒种各五个品种的果实，采用固相微萃取技术通过 HS-SPME以及GC-MS代谢组学分析挥发性成分；
2)选择呋喃类化合物、吡嗪类和醛酮化合物含量高的小粒种、中粒种进行芽接；接芽成活生长2个月后进行二次嫁接，砧木采用直径为0.4～1.4cm 的GT1无性系种子实生营养袋育苗，嫁接高度距离地面小于或等于10cm；
3)采用专用育苗基质提高根系活力的进行培育8个月；
4)8个月之后移栽到田间进行常规的管理并根据咖啡树的需肥特点进行平衡施肥。
其中，作为优选，利用箭型固相微萃取进样针对咖啡豆样品进行 HS-SPME，然后将萃取物用气相色谱-质谱联用仪进行分析，GC-MS色谱条件：DB-5MS毛细管柱，载气为高纯氦气，流速1.0mL/min，进样口的温度为 260℃，进样量1μL，分流进样，分流比6:1，溶剂延迟5min，GC-MS质谱条件：电子轰击离子源，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，电子能量70eV，质量扫描范围m/z为35～550。
其中，作为优选，HS-SPME还包括样品预处理的步骤：取咖啡豆，研磨至粒径为20～50目的咖啡豆粉，称取5g咖啡豆粉于20mL顶空萃取瓶中，加入10mL蒸馏水旋紧瓶盖，密封。
其中，作为优选，所述芽接的具体步骤为：在嫁接位上方0.1～0.2cm处将砧木剪或锯断，将韧皮部从木质部挑开，取咖啡枝条基部削成一个长1.5～2.0cm马耳形长削面，再把对面尖端削成长度小于0.3cm的小切面并与砧木固定；待砧木和芽片的形成层完全愈合后，去除芽片上芽点两侧的捆绑物使芽点露出，同时砧木上保留1-2条最长的一级分枝及其叶片，其余一级分枝全部剪除，待芽点萌发后将全部捆绑物去除，嫁接成活的处于抽芽期和展叶期的芽接苗嫩梢为接穗进行第二次嫁接，嫁接采用室内插皮接法进行。
其中，作为优选，中粒种作砧木，小粒种种作接穗。
其中，作为优选，所述专用育苗基质为按照体积比3:1:1将椰壳、大王棕落叶、草木灰粉碎混合，按总体积添加5％生石灰、10％贝壳粉，充分混匀，自然腐熟，期间翻肥2～3次，腐熟至黑褐色即可作为咖啡种间嫁接苗育苗有机肥。
其中，作为优选，所述平衡施肥的具体步骤为：当年10-12月在咖啡树冠投影处挖环状浅沟，沟深10cm，撒施草木灰，草木灰施用量为0.3-0.5kg，第二年10-12月，采集土壤样品，将土壤样品干燥检测土壤养分，再结合咖啡主产国咖啡植物生长所需要的养分，按质量比N：P2O5：K2O＝1：0.2-1.5：0.2-1.5 的比例计算所需要的氮肥、磷肥、钾肥用量，计算方法是按照上述比例与氮肥、磷肥、钾肥三种肥料中所含N：P2O5：K2O的含量进行计算，最后将这三种肥料充分混匀配制为追肥，每行茶树的两边开沟，第一次施磷钾肥于5 月份每间隔一条沟进行，第二次施磷钾肥于8月份对剩余未施肥的沟进行，第三次、第四次施磷钾肥分别于第二年的3月、6月进行并分别与上述第一次、第二次施磷钾肥的方法相同。
其中，作为优选，平衡施肥还包括叶面追肥：硼肥、锌肥按质量比B:Zn＝1:3 的比例配置浓度为0.30-0.50％的溶液，在每年4月、8月进行叶面喷施。
其中，作为优选，所述中粒种咖啡为24号、24-1号、24-10号、兴27、兴28或兴31中粒种咖啡。
附图说明
图1是气相色谱-质谱分析图；
图2是咖啡树嫁接图；
图3是本申请选育的咖啡树第三年的产量。
具体实施方式
1)选择小粒种、中粒种各五个品种的果实，采用固相微萃取技术通过 HS-SPME以及GC-MS代谢组学分析挥发性成分；
2)选择呋喃类化合物、吡嗪类和醛酮化合物含量高的小粒种、中粒种进行芽接；接芽成活生长2个月后进行二次嫁接，砧木采用直径为0.4～1.4cm 的GT1无性系种子实生营养袋育苗，嫁接高度距离地面小于或等于10cm；
3)采用专用育苗基质提高根系活力的进行培育8个月；
4)8个月之后移栽到田间进行常规的管理并根据咖啡树的需肥特点进行平衡施肥。
其中，作为优选，利用箭型固相微萃取进样针对咖啡豆样品进行 HS-SPME，然后将萃取物用气相色谱-质谱联用仪进行分析，GC-MS色谱条件：DB-5MS毛细管柱，载气为高纯氦气，流速1.0mL/min，进样口的温度为 260℃，进样量1μL，分流进样，分流比6:1，溶剂延迟5min，GC-MS质谱条件：电子轰击离子源，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，电子能量70eV，质量扫描范围m/z为35～550。
其中，作为优选，HS-SPME还包括样品预处理的步骤：取咖啡豆，研磨至粒径为20～50目的咖啡豆粉，称取5g咖啡豆粉于20mL顶空萃取瓶中，加入10mL蒸馏水旋紧瓶盖，密封。
其中，作为优选，所述芽接的具体步骤为：所述预嫁接的咖啡枝条为7月龄健壮直生枝。在嫁接位上方0.1～0.2cm处将砧木剪或锯断，将韧皮部从木质部挑开，取咖啡枝条基部削成一个长1.5～2.0cm马耳形长削面，再把对面尖端削成长度小于0.3cm的小切面并与砧木固定；待砧木和芽片的形成层完全愈合后，去除芽片上芽点两侧的捆绑物使芽点露出，同时砧木上保留1-2条最长的一级分枝及其叶片，其余一级分枝全部剪除，待芽点萌发后将全部捆绑物去除，嫁接成活的处于抽芽期和展叶期的芽接苗嫩梢为接穗进行第二次嫁接，嫁接采用室内插皮接法进行。
咖啡具有明显的顶端优势，剪砧可以破除顶端优势，促进接穗萌发。而本发明保留部分一级分枝和叶片可以进行光合作用，为接穗提供营养，促进接穗快速生长，提高长势，同时为幼嫩接穗提供荫蔽；最重要的是保持树液流动，减少砧木回枯造成接穗死亡现象，同时改进了剪除砧木的时期，接穗萌发到10-20cm，此时接穗本身具有1-2对一级分枝，3-4对叶片，本身可以进行光合作用，为接穗提供营养，同时保持树液流动，砧木不易发生回枯现象，从而弥补了传统方法芽接萌发率较低以及芽接枝条长势较差的缺陷。本发明芽接咖啡的方法与传统方法相比，在芽接萌发率上较高。同时，在芽接枝条茎粗、茎长、冠幅、一次分株数和叶片数方面的长势也较优。
分两次进行剪砧，在两次剪砧之间选择性的保留一级分枝及其叶片，从而弥补了传统方法一次剪砧芽接萌发率较低以及芽接枝条长势较差的缺陷。
其中，作为优选，中粒种作砧木，小粒种种作接穗。
所述专用育苗基质为按照体积比3:1:1将椰壳、大王棕落叶、草木灰粉碎混合，按总体积添加5％生石灰、10％贝壳粉，充分混匀，自然腐熟，期间翻肥2～3次，腐熟至黑褐色即可作为咖啡种间嫁接苗育苗有机肥。
其中，作为优选，幼龄咖啡植株嫁接后定植前挖植穴，将植穴中挖出的土晾晒，定植前半个月先将表土回穴，再将草木灰与底土混匀回穴，做成比地面高不超过5cm的土堆定植幼龄咖啡植株，以咖啡树冠滴水线处为边界向远离咖啡植株方向挖洞，将挖洞的表土与底土分开堆放，草木灰与底土混匀后回洞，洞表面用表土压实，剩余表土回土至咖啡植株树头。过对施用草木灰的方式进行限定，显著提高了咖啡植株根系活力，利于植株对养分的充分吸收，进而提高了肥料的利用率。提高了咖啡树嫁接之后的成果率。
所述平衡施肥的具体步骤为：当年10-12月在咖啡树冠投影处挖环状浅沟，沟深10cm，撒施草木灰，草木灰施用量为0.3-0.5kg，第二年10-12月，采集土壤样品，将土壤样品干燥检测土壤养分，再结合咖啡主产国咖啡植物生长所需要的养分，按质量比N：P2O5：K2O＝1：0.2-1.5：0.2-1.5的比例计算所需要的氮肥、磷肥、钾肥用量，计算方法是按照上述比例与氮肥、磷肥、钾肥三种肥料中所含N：P2O5：K2O的含量进行计算，最后将这三种肥料充分混匀配制为追肥，每行茶树的两边开沟，第一次施磷钾肥于5月份每间隔一条沟进行，第二次施磷钾肥于8月份对剩余未施肥的沟进行，第三次、第四次施磷钾肥分别于第二年的3月、6月进行并分别与上述第一次、第二次施磷钾肥的方法相同。
其中，作为优选，平衡施肥还包括叶面追肥：硼肥、锌肥按质量比B:Zn＝1:3 的比例配置浓度为0.30-0.50％的溶液，在每年4月、8月进行叶面喷施。
与传统施肥方法相比，本发明根据咖啡所需肥料特点，分别在不同时期进行施肥，提高肥料的有效性，并补充微量元素，为咖啡植物生长提供良好的营养，为高产稳产提供保障，产量可以在原来的基础上增产15-18％。
该方法结合地表施用大量元素以及叶面喷施微量元素，满足咖啡对不同元素的需求，大大提高肥料的有效性，能明显提高咖啡产量，减少肥料流失，节约生产成本。
咖啡的管理还包括修剪：在嫁接后的第二年5月份对亲本园进行第一次修剪，先对所有咖啡树进行修边，然后任意选择一行，将一端的2～6咖啡树距离地面60～70cm处的枝叶剪除，形成一束矮树枞，再将同行相邻的2～6 咖啡树蓬面2～3层叶片层处的枝叶剪除，形成一束高树枞，以此类推，矮树枞与高树枞交替设置，相邻列的咖啡树处理方式则相反，即先将前端的2～6 树蓬面2～3层叶片层处的枝叶剪除，形成一束高树枞，再将同行相邻的2～6 树距离地面60～70cm处的枝叶剪除，形成一束矮树枞，以此类推，高树枞与矮树枞交替设置；10月份进行第二次修剪，所述第二次修剪的高度是在上述第一次修剪的剪口上提高15～20cm，其余处理方式与上述第一次修剪相同。
实施例2
按照本申请所述的方法分别测定咖啡树的根系、产量和品质，取相同上涨时间的咖啡树以及嫁接后咖啡树地上部干重和根干重分别增加127.47％和 122.48％，植株中等矮，生长表现一致，树势生长旺盛，树型紧凑，分枝多，果节短，植株顶芽嫩叶浅绿，整株叶色浓绿，投产时树形近圆柱形，3年生平均株高132cm，离地15cm处的主干直径3.65em，一级分枝30对，平均冠幅146cm，最长一级分枝长71cm，最长一分枝节数21节，一分枝角度47度。成熟叶片革质，宽大厚实椭圆形，平均长16.72cm，宽6.8cm，厚0.04cm，叶形指数2.37。成熟鲜果红色，果粒较大，椭圆形，果长16em，果宽13cm，果形指数1.23，3年平均产量3150kg/hm2，且商品豆质量较好。
海南大丰咖啡产业集团试验地2017年定植1.56hm2，无荫蔽、无水灌溉，施肥水平、管理水平中等，2017-2018年度平均产量1290kg/hm2，LS288高 40％。观和感官特性：外观标准要求颜色为浅蓝色或浅绿色，感官标准要求气味清新、品味和口感较好、无异味，该品种外观和感官特性都为一级。物理特性：粒度(cm)标准要求>0.65(一级)，缺限豆(％)标准要求≤6(一级)，外来杂质(％)标准要求≤0.1，测试结果该品种粒度0.7，缺限豆3.0外来杂质0.02。化学特性：标准要求水分(％)≤12.0，灰分(％)≤5.1，咖啡因(％)≥0.8，测试结果该品种水分含量9.9，灰分3.4，咖啡因0.9。卫生指标：砷(P2As 计)mg/kg<～0.5，铅(以Pb计)mg/kg～<0.5，铜(以Cu计)mg/kg～<15.0，六六六mg/kg～<0.2，滴滴涕mg/kg≤0.2，测试结果该品种砷未检出，铅0.42，铜11.61，六六六和滴滴涕未检出。

Claims (9)

1.一种无性高产咖啡选育方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选择小粒种、中粒种各五个品种的果实，采用固相微萃取技术通过HS-SPME以及GC-MS代谢组学分析挥发性成分；
2)选择呋喃类化合物、吡嗪类和醛酮化合物含量高的小粒种、中粒种进行芽接；接芽成活生长2个月后进行二次嫁接，砧木采用直径为0.4～1.4cm的GT1无性系种子实生营养袋育苗，嫁接高度距离地面小于或等于10cm；
3)采用专用育苗基质提高根系活力的进行培育8个月；
4)8个月之后移栽到田间进行常规的管理并根据咖啡树的需肥特点进行平衡施肥。
2.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，利用箭型固相微萃取进样针对咖啡豆样品进行HS-SPME，然后将萃取物用气相色谱-质谱联用仪进行分析，GC-MS色谱条件：DB-5MS毛细管柱，载气为高纯氦气，流速1.0mL/min，进样口的温度为260℃，进样量1μL，分流进样，分流比6:1，溶剂延迟5min，GC-MS质谱条件：电子轰击离子源，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，电子能量70eV，质量扫描范围m/z为35～550。
3.根据权利要求2所述的选育方法，其特征在于，HS-SPME还包括样品预处理的步骤：取咖啡豆，研磨至粒径为20～50目的咖啡豆粉，称取5g咖啡豆粉于20mL顶空萃取瓶中，加入10mL蒸馏水旋紧瓶盖，密封。
4.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述芽接的具体步骤为：在嫁接位上方0.1～0.2cm处将砧木剪或锯断，将韧皮部从木质部挑开，取咖啡枝条基部削成一个长1.5～2.0cm马耳形长削面，再把对面尖端削成长度小于0.3cm的小切面并与砧木固定；待砧木和芽片的形成层完全愈合后，去除芽片上芽点两侧的捆绑物使芽点露出，同时砧木上保留1-2条最长的一级分枝及其叶片，其余一级分枝全部剪除，待芽点萌发后将全部捆绑物去除，嫁接成活的处于抽芽期和展叶期的芽接苗嫩梢为接穗进行第二次嫁接，嫁接采用室内插皮接法进行。
5.根据权利要求4所述的选育方法，其特征在于，中粒种作砧木，小粒种种作接穗。
6.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述专用育苗基质为按照体积比3:1:1将椰壳、大王棕落叶、草木灰粉碎混合，按总体积添加5％生石灰、10％贝壳粉，充分混匀，自然腐熟，期间翻肥2～3次，腐熟至黑褐色即可作为咖啡种间嫁接苗育苗有机肥。
7.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述平衡施肥的具体步骤为：当年10-12月在咖啡树冠投影处挖环状浅沟，沟深10cm，撒施草木灰，草木灰施用量为0.3-0.5kg，第二年10-12月，采集土壤样品，将土壤样品干燥检测土壤养分，再结合咖啡主产国咖啡植物生长所需要的养分，按质量比N：P2O5：K2O＝1：0.2-1.5：0.2-1.5的比例计算所需要的氮肥、磷肥、钾肥用量，计算方法是按照上述比例与氮肥、磷肥、钾肥三种肥料中所含N：P2O5：K2O的含量进行计算，最后将这三种肥料充分混匀配制为追肥，每行茶树的两边开沟，第一次施磷钾肥于5月份每间隔一条沟进行，第二次施磷钾肥于8月份对剩余未施肥的沟进行，第三次、第四次施磷钾肥分别于第二年的3月、6月进行并分别与上述第一次、第二次施磷钾肥的方法相同。
8.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，平衡施肥还包括叶面追肥：硼肥、锌肥按质量比B:Zn＝1:3的比例配置浓度为0.30-0.50％的溶液，在每年4月、8月进行叶面喷施。
9.根据权利要求1所述的选育方法，其特征在于，所述中粒种咖啡为24号、24-1号、24-10号、兴27、兴28或兴31中粒种咖啡。
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