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‘南水6 號(hào)’水果黃瓜的制種技術(shù)研究和制種純度檢測(cè)

2022-09-03 11:36王克征錢春桃
天津農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年8期
關(guān)鍵詞:種子數(shù)節(jié)位制種

劉 爽,王克征,錢春桃

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,江蘇 南京 210000)

水果黃瓜最早是從歐洲引進(jìn)我國,其品質(zhì)優(yōu)良,口感鮮脆,具有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。近年我國也培育了很多優(yōu)良水果黃瓜品種,如‘ 綠翠’、‘ 綠美一號(hào)’等。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)葫蘆科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室培育的水果黃瓜‘ 南水6 號(hào)’ 外皮呈深綠色,且表皮光滑,果實(shí)呈短棒形,果形較為順直,果肉較厚,口感鮮嫩可口,風(fēng)味獨(dú)特,具有良好的商品性。

與密刺黃瓜相比,水果黃瓜制種存在制種量較低的問題。胡安杰等通過研究‘ 翠綠’高產(chǎn)高效雜交制種技術(shù),每公頃獲得雜交種子448 kg。苗兵兵等通過總結(jié)華南地區(qū)水果黃瓜的制種技術(shù),最終得出水果黃瓜的單瓜籽粒數(shù)量100~200 粒,千粒質(zhì)量16~32 g,產(chǎn)量224~298 kg·hm。莫偉欽等通過制種實(shí)踐總結(jié)得出,‘ 莞綠1 號(hào)’ 水果黃瓜制種成本大約為30 萬元·hm,生產(chǎn)種子30 萬?!m。不同的水果黃瓜新品種需要建立特定的制種技術(shù),以便其品種推廣應(yīng)用。

為了更好地推廣應(yīng)用‘ 南水6 號(hào)’黃瓜新品種,研究相應(yīng)的配套制種技術(shù)顯得十分重要。筆者研究了授粉時(shí)間、留瓜節(jié)位、留瓜數(shù)、瓜齡和后熟時(shí)間等對(duì)雜交種子的產(chǎn)量和質(zhì)量的影響,以確定‘ 南水6 號(hào)’相應(yīng)的制種技術(shù),并利用線粒體引物和田間性狀觀察,對(duì)獲得的雜種進(jìn)行純度鑒定。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2021 年春季在南京市白馬教學(xué)基地網(wǎng)室進(jìn)行(N31°14’~32°36’,E118°22’~119°14’),母本來自歐洲雌性系品種‘ NY-2’,父本為來自‘ 一休小葉’ 的高代自交系‘ NY-m’,雜交種為‘ 南水6號(hào)’。父本提前1 周催芽,播種使用72 孔穴盤,基質(zhì)為草炭蛭石珍珠巖按照3∶1∶1 比例混合而成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

1.2.1 不同授粉時(shí)間處理 選擇開花前1 d 的雌雄花套花,分別在開花當(dāng)天7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00進(jìn)行授粉,3 朵雄花授粉1 朵雌花,授粉過程均由1人完成,以保證授粉效果一致。

1.2.2 不同留瓜數(shù)和留瓜節(jié)位 留瓜數(shù)設(shè)單株留1個(gè)瓜、留2 個(gè)瓜、留3 個(gè)瓜、留4 個(gè)瓜、留5 個(gè)瓜和留6 個(gè)瓜6 個(gè)處理。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn),各處理選取10株進(jìn)行統(tǒng)計(jì),重復(fù)3 次。收瓜后統(tǒng)計(jì)平均單瓜種子數(shù)、單株種子數(shù)和千粒質(zhì)量。留瓜部位分為低節(jié)位(6節(jié)及以下)、中節(jié)位(7~14 節(jié))和高節(jié)位(15 節(jié)及以上)3 個(gè)處理,每株留3 個(gè)種瓜。

1.2.3 不同瓜齡及后熟處理 瓜齡(從授粉開始到采收種瓜的時(shí)間)設(shè)3 個(gè)處理(30,35,40 d),后熟時(shí)間設(shè)4 個(gè)處理(0,5,10,15 d;采瓜齡為40 d 的種瓜)。

1.2.4 苗期線粒體SSR 分子標(biāo)記鑒定 本研究采用改良CTAB 法提取黃瓜DNA:各取父母本2 株,待測(cè)樣品(從種植的F中隨機(jī)選?。?2 株,利用本實(shí)驗(yàn)室研發(fā)引物mtSSR10對(duì)田間栽培的待測(cè)樣品進(jìn)行分子標(biāo)記純度鑒定。以上述提取基因組DNA 為模板進(jìn)行PCR 擴(kuò)增—電泳分離—觀察結(jié)果。參照趙宇優(yōu)化擴(kuò)增程序。將PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物采用1%的瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行分離檢測(cè),電泳儀調(diào)至210 V,電泳1 h 后,使用硝酸銀染色呈像,觀察父母本及測(cè)定樣品的條帶位置,與測(cè)定樣品的編號(hào)進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)行雜種真實(shí)性鑒定。

1.2.5 F植物性狀觀察 對(duì)雜種的鑒定觀察包括對(duì)植株整體性狀的觀察以及對(duì)獲得的F代種子與父母本的對(duì)比觀察。植物的田間性狀觀察采用DUS檢測(cè)方法,基于植物學(xué)性狀對(duì)62 株‘ 南水6 號(hào)’及其父母本進(jìn)行觀察,在相同的栽培條件下,分別從苗期、開花期、結(jié)果期等對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行性狀觀察。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,采用SPSS 進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

本研究獲得了‘ 南水6 號(hào)’F種子,F(xiàn)種子與父本種子在寬度以及千粒質(zhì)量性狀上差異不大,性狀界于雙親之間(表1、圖1)。

表1 F1 和雙親的種子性狀

圖1 F1 和雙親的種子形態(tài)

2.1 授粉時(shí)間對(duì)單瓜種子數(shù)的影響

通過表2 可知,授粉工作在8:00 以后開始,9:00效果最佳,隨后效果逐漸變差,13:00—14:00 效果最差,隨后效果逐漸變好,16:00—17:00 效果接近最好水平。在制種實(shí)踐中,如果工作量大,可延長(zhǎng)至11:00左右或者在16:00 進(jìn)行(表2)。

表2 不同授粉時(shí)間下空氣的溫度、濕度和單瓜種子數(shù)

不同授粉時(shí)間對(duì)種子產(chǎn)量的影響,可能與不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的空氣溫濕度等環(huán)境因子不同有關(guān)。黃瓜的授粉效果受溫濕度影響,7:00 溫度較低,加之濕度高,影響雄花散粉,故授粉效果不好。隨后溫度升高,相對(duì)濕度降低,溫度達(dá)到25 ℃左右授粉效果最好,之后濕度有所下降,授粉效果隨之下降。下午隨著溫度下降,授粉效果有所改善。

2.2 留瓜數(shù)和留瓜節(jié)位對(duì)種子產(chǎn)量影響

由表3 可知,單瓜種子數(shù)隨著單株留瓜數(shù)的增加而減少,單株留1 個(gè)瓜獲得的單瓜種子數(shù)量最多,有271 粒,但是單株種子數(shù)最少。單株留6個(gè)瓜獲得的單瓜種子數(shù)最少,僅有146 粒,單株種子數(shù)最多,但是種子千粒質(zhì)量較低,種子質(zhì)量不好。單株留4 個(gè)瓜得到的單瓜種子數(shù)以及單株獲得的種子數(shù)均較高,而且千粒質(zhì)量與單株留1 個(gè)瓜或2 個(gè)瓜差異不大。單株留5 個(gè)瓜得到的千粒質(zhì)量與單株留1 個(gè)瓜或2 個(gè)瓜差異較大。因此,單株留4 個(gè)瓜是‘ 南水6 號(hào)’最理想的留瓜數(shù)。如果種植區(qū)域營養(yǎng)條件較好,植株長(zhǎng)勢(shì)較旺盛,可以考慮適當(dāng)增加留瓜數(shù)。

表3 不同留瓜數(shù)平均單瓜種子數(shù)、單株種子數(shù)和千粒質(zhì)量比較

由表4 可知,不同節(jié)位留瓜單瓜種子數(shù)和千粒質(zhì)量有所不同。中節(jié)位留瓜單瓜種子數(shù)和種子的千粒質(zhì)量最好,分別為260 粒和27.8 g。雖然高節(jié)位留瓜的單瓜種子數(shù)和千粒質(zhì)量比中節(jié)位低,但是與中節(jié)位差異性不顯著,在黃瓜制種過程中,如果營養(yǎng)狀況良好,高節(jié)位的瓜可以進(jìn)行授粉處理,以增加種子產(chǎn)量。

表4 不同留瓜部位單瓜種子數(shù)和千粒質(zhì)量比較

2.3 瓜齡和后熟對(duì)種子質(zhì)量的影響

由表5 可知,千粒質(zhì)量和發(fā)芽率隨著瓜齡的增加而提高。瓜齡30 d 和瓜齡40 d 差異顯著,瓜齡30 d和瓜齡35 d 差異不顯著,瓜齡30 d 較瓜齡40 d,數(shù)據(jù)較低,差異顯著。因此,適當(dāng)延長(zhǎng)坐瓜時(shí)間可以提高制種產(chǎn)量。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),春季瓜齡不宜過長(zhǎng),否則容易出現(xiàn)瓜內(nèi)發(fā)芽現(xiàn)象。

表5 不同瓜齡的種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率比較

由表6 可知,后熟可以提高種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽勢(shì)以及發(fā)芽率,后熟5 d 及以上的種子千粒質(zhì)量都在27 g 以上,而發(fā)芽率都超過81%。其中以后熟10 d處理種子質(zhì)量為最好,千粒質(zhì)量達(dá)30.4 g,發(fā)芽勢(shì)為95.2%,發(fā)芽率可達(dá)90.0%,而未后熟種子千粒質(zhì)量?jī)H為25.2 g,發(fā)芽勢(shì)為79.3%,發(fā)芽率僅為86.7%,兩者差異達(dá)顯著水平。后熟15 d 處理的種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽勢(shì)以及發(fā)芽率均較后熟10 d 低,有下降趨勢(shì),但千粒質(zhì)量差異不顯著。

表6 不同后熟天數(shù)的種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)比較

2.4 純度鑒定

2.4.1 苗期線粒體SSR 分子標(biāo)記鑒定 利用引物mtSSR10 對(duì)田間栽培的待測(cè)樣品進(jìn)行分子標(biāo)記純度鑒定,擴(kuò)增電泳結(jié)果如圖2 所示,61 個(gè)檢測(cè)樣品中,有個(gè)1 樣品電泳條帶與母本一致,60 個(gè)樣品電泳條帶與父本一致,表明60 粒種子為真雜種F‘ 南水6 號(hào)’,1 粒種子可能為母本自交種(假雜種)。拔除該單株后,剩余60 株繼續(xù)進(jìn)行田間性狀觀察鑒定。

圖2 引物mtSSR10 對(duì)‘南水6 號(hào)’純度檢測(cè)

2.4.2 F植物性狀觀察 從兩葉一心時(shí)期開始對(duì)父母本以及F進(jìn)行性狀觀察(表7)。統(tǒng)計(jì)對(duì)比后發(fā)現(xiàn),‘ 南水6 號(hào)’ 與其母本第一分枝節(jié)位、分枝性、葉毛數(shù)量以及果實(shí)性狀等方面存在差異,利用具有多態(tài)性的性狀進(jìn)行田間鑒定,鑒定結(jié)果為100 %。

表7 黃瓜植株差異性狀田間調(diào)查結(jié)果

3 結(jié)論與討論

‘ 南水6 號(hào)’最佳授粉時(shí)間為9:00 前后,其次是16:00 左右,留瓜節(jié)位以中部節(jié)位(7~14 節(jié))為宜,單株留瓜數(shù)為4 個(gè)?!?南水6 號(hào)’種瓜采收時(shí)間為花后40 d,后熟時(shí)間以10 d 為宜。

利用mtSSR10 檢測(cè)種子純度以及全生育期采用差異性狀進(jìn)行田間種子純度鑒定,鑒定出本次‘ 南水6 號(hào)’制種純度為98.4%。

3.1 授粉時(shí)間對(duì)種子產(chǎn)量的影響

黃瓜雜交過程中,授粉的質(zhì)量直接影響種子的產(chǎn)量和質(zhì)量。授粉質(zhì)量除了受自身因素影響,如柱頭生長(zhǎng)狀況、雄花的花粉質(zhì)量等,還受外界環(huán)境的影響,其中溫度和濕度是主要的影響因素。受精能力受溫濕度的影響較大。授粉時(shí),應(yīng)盡量在最佳授粉溫度內(nèi)進(jìn)行授粉工作,以達(dá)到最佳的授粉效果。最佳授粉時(shí)間為9:00—11:00。陳正武等從試驗(yàn)中得出,人工授粉時(shí),最佳授粉時(shí)間是8:00—11:00,其中9:00 左右授粉,獲得的種子產(chǎn)量和質(zhì)量最高,此時(shí)溫度是25°C 左右,黃瓜雌蕊雄蕊的開花散粉狀態(tài)較好,花粉活力高,萌發(fā)力強(qiáng)。而11:00 以后,隨著溫度的升高,花粉、柱頭活力減弱,授粉效果不佳。本研究發(fā)現(xiàn),16:00 時(shí)授粉也可以獲得理想的授粉效果。

3.2 留瓜節(jié)位和留瓜數(shù)對(duì)種子產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)表明,留瓜節(jié)位和留瓜數(shù)與‘ 南水6 號(hào)’制種產(chǎn)量和質(zhì)量有關(guān)??蹈邚?qiáng)等研究表明,中部節(jié)位的種瓜質(zhì)量和種子數(shù)最高,低節(jié)位或高節(jié)位制種,種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、千粒質(zhì)量等較差。楊森等通過對(duì)黃瓜單瓜種子數(shù)及千粒質(zhì)量的分析總結(jié)出,種子數(shù)和千粒質(zhì)量最高的來自中部節(jié)位的瓜,且種子變異指數(shù)較??;種子數(shù)和千粒質(zhì)量最小的來自低節(jié)位的瓜,變異指數(shù)較大;高節(jié)位留瓜的變異指數(shù)最大。黃瓜中部節(jié)位的種瓜,發(fā)育時(shí)溫度可能最適宜。種子數(shù)隨著留瓜數(shù)的增加而增加,但是隨著留瓜數(shù)的數(shù)量增加,種子的千粒質(zhì)量有所下降;單株留1 個(gè)瓜雖然千粒質(zhì)量較高,但是種子產(chǎn)量較低,制種成本高。通過本試驗(yàn)可知,單株留4 個(gè)種瓜可以收獲理想的制種產(chǎn)量和質(zhì)量;如果留瓜過多,植株的營養(yǎng)消耗大,種瓜營養(yǎng)供給不充分,種子產(chǎn)量和質(zhì)量反而會(huì)下降。

3.3 種瓜瓜齡和后熟對(duì)種子質(zhì)量的影響

潘耀平等研究認(rèn)為,種子成熟度表現(xiàn)在種子千粒質(zhì)量及種子質(zhì)量方面。若種子完全成熟,表現(xiàn)為種子千粒質(zhì)量高、種子大小一致、飽滿,種子質(zhì)量高。成俊蘭等認(rèn)為,未完全成熟的種子風(fēng)干后,雖然種子外觀各項(xiàng)指標(biāo)與成熟種子相比并無明顯差異,但種子內(nèi)部中空,在后期發(fā)芽率試驗(yàn)中表明種子質(zhì)量較差。本試驗(yàn)結(jié)果證明,‘ 南水6 號(hào)’瓜齡在40 d 后采摘,可以獲得最理想的種子產(chǎn)量和質(zhì)量?!?南水6號(hào)’在50 d 左右采摘的種瓜內(nèi)部出現(xiàn)了瓜內(nèi)發(fā)芽的現(xiàn)象,這可能與春季制種后期溫度升高有關(guān)。

通過后熟種子可以吸收種瓜內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)種子發(fā)育,改善種子質(zhì)量,也可以解決因惡劣天氣或栽培因素導(dǎo)致的種瓜過早采摘和種子未成熟的問題。聶小蘭等發(fā)現(xiàn),后熟10 d 左右可提高種子的千粒質(zhì)量、發(fā)芽率,以及發(fā)芽勢(shì),種子質(zhì)量最好,本研究的結(jié)果與之一致。龐金安等也認(rèn)為,后熟時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)降低種子質(zhì)量,本研究也得到類似的結(jié)果,即后熟時(shí)間多于10 d 時(shí),種子千粒質(zhì)量和發(fā)芽率有下降趨勢(shì),甚至出現(xiàn)種子在果實(shí)內(nèi)發(fā)芽的現(xiàn)象。

3.4 種子純度分析

‘ 南水6 號(hào)’的種子生產(chǎn)過程中,其假雜種主要來自于母本自交種,假雜種的電泳條帶應(yīng)該與母本一致,而F真雜種嚴(yán)格遵循線粒體父系遺傳特性,其條帶應(yīng)與父本一致。通過本試驗(yàn)驗(yàn)證,1 粒種子可能為母本自交種(假雜種),原因可能是制種的母本在生長(zhǎng)前期受環(huán)境等因素影響出現(xiàn)雄花,沒有及時(shí)去除。

田間性狀觀察對(duì)黃瓜種子純度有良好的鑒定作用。研究結(jié)果可以看出,‘ 南水6 號(hào)’與其母本第一分枝節(jié)位、分枝性、葉毛數(shù)量、果實(shí)性狀等方面存在差異,種子性狀處于父母本中間型。研究還發(fā)現(xiàn),春季母本植株偶爾出現(xiàn)雄花,秋季母本出現(xiàn)較多雄花。這可能與高溫容易誘導(dǎo)黃瓜出現(xiàn)雄性花原基分化有關(guān)。制種過程中出現(xiàn)雄花會(huì)對(duì)制種質(zhì)量產(chǎn)生影響,因此,‘ 南水6 號(hào)’制種最好在春季進(jìn)行。

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