影响番茄花粉活力和制种产量的主要因素
摘要:以6种不同的番茄自交系为材料,对贮藏条件和贮藏时间与花粉生活力的关系以及授粉次数对制种产量的影响进行了研究。发现花粉活力对贮存条件和贮存时间的敏感性在基因型间有显著差异,对多数基因型而言,4 ℃干燥器中保存2 d的花粉仍具有50%以上的萌发能力。重复授粉显著提高单果内的种子重量、种子数量和坐果率,对粒质量和果质量没有显著影响。果重对果内的种子重量和数量没有显著影响。
关键词:番茄;花粉生活力;种子产量
中图分类号:S641.2文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.03.029
Main Factors of Influencing Pollen Viability and Seed Production in Tomato
JIA Yan-hong, WANG Shu, LIU Zhong-qi
(Tianjin Agricultural Research Center of Biotechnology, Tianjin 300192, China)
Abstract:Effects of different storage conditions and time on tomato pollen viability as well as relationship between pollination times and hybrid seed yield were studied based on 6 different tomato inbred lines. The results showed that there was significant difference among genotypes in sensitivity of pollen viability on the storage conditions and storage duration. For most genotypes more than 50% pollens could germinate after being kept in desiccators at 4 ℃ for 2 days. Repeated pollination significantly increased seed weight and seed numbers in fruits as well as fruit set percentage, but imposed little effect on seed weight itself and fruit weight. The effect of single fruit weight on seed weight and quantity in fruits was not significant.
Key words: tomato; pollen viability; seed yield
普通番茄(Lycopersicon esculentum Mill)为茄科番茄属中以浆果为产品的一年生蔬菜作物,具有明显的杂种优势,目前使用的番茄品种绝大多数为杂交一代。番茄属自花授粉作物,雌蕊被雄蕊包裹,花粉在花瓣张开时就已成熟,柱头在开花前两天就具备受粉能力。为了保证杂交种子的纯度,一般在花瓣呈小喇叭口状、花药筒呈淡绿色时人工去除母本的花药筒,让母本的柱头继续生长发育1~2 d后,把父本的花粉接种在母本的柱头上。母本的坐果率和果实中的种子数量以及父本的花粉量在基因型间存在很大的差异。从理论上讲,一个花药筒可以释放出数以万计的花粉粒,几十株父本就足以保证几千株母本对花粉的需要。可在生产实践中,为了保证授粉时有充足的花粉,父母本的比例一般为1∶5～8[1]。有些研究认为,花粉在20~25 ℃的常温和干燥条件下,花粉生活力可保持4~5 d[2],但用经过保存的番茄花粉授粉,经常出现果实中杂交种子数量极少或有果无籽的现象,降低了杂交种子的生产效率。为了充分地挖掘父本花粉的利用效率和母本果实中的种子生产潜力,本研究对影响番茄花粉活力和杂交制种产量的关键因素进行了研究。
1材料和方法
1.1材料
番茄自交系T4、MF6001、MFg、MC1、 Ta-BD、RomaVFP。MFg为自封顶品种,其余为无限生长型。
1.2方法
1.2.1番茄父母本田间育苗及栽培共设6个组合(父本×母本):T4×MF6001;MF6001×T4;MFg×MC1;MC1×MFg; Ta-BD×RomaVFP;RomaVFP×Ta-BD。每个品种120株。2009年2月1日播种,3月30日定植于冷棚,株距×行距为30 cm×40 cm;5月中旬杂交,6月底收获。日常管理与大田生产相同。
1.2.2去雄和授粉选择发育正常、处于小喇叭期的花蕾去雄,此时花药的颜色偏绿。分单次授粉和重复授粉2个处理,授粉时间在上午9—11时,重复授粉在第2天上午进行。授粉时撕去两枚萼片作标记,以左手拇指和食指持花,以右手拇指和食指持授粉器。将当天取的花粉授于柱头上。选择低花序和接近花序基部的花。随机选30个果进行统计分析,3次重复。
1.2.3花药干燥和检验生活力的方法(1)自然干燥,在室内将花药摊放在光滑干净的纸上,置于通风干燥处晾干,室温25℃左右;(2)接在无风的日光下晒4 h,20 h室温阴干;(3)硅胶低温干燥,在密闭的干燥器内放上硅胶,铺一层纸,花药摊放在上面,4 ℃下保存24 h。
采用离体萌发检验法检验花粉生活力,花粉粒萌发培养基为0.001%硼酸+10%蔗糖,25 ℃暗培养3 h。3次重复。0.03%中性红或卡宝染色观察。
1.2.4清洗种子方法[2]收获杂交的果实,后熟1~2 d后,掏籽,装在非金属容器内发酵1~2 d(不加水),当种子与果胶物质和中壁分离时停止发酵,并把沉底的的种子用清水漂洗干净,清除瘪籽。对没有完全洗净果胶物质的种子,用1%稀盐酸溶液浸泡10~15 min后沥出,再用清水漂洗干净。
1.2.5数据分析方法用SPSS软件通过LSD单因素方差分析。
2结果与分析
2.1不同贮存条件下花粉萌发率的变化
番茄花药呈绿色和白色时花粉粒没有萌发能力,花药发育成熟呈黄色,花粉粒具有萌发能力。成熟的番茄花粉有3个萌发孔,花粉萌发后在花粉管里形成2个精子(图1)为二核花粉粒。
不同贮存条件的F=516.98,P﹤0.01,不同基因型的F=18.406,P﹤0.01,贮存条件和不同基因型互作的F=9.729,P﹤0.01;表明贮存条件、不同基因型及其互作对花粉的萌发率均有极显著的影响。因此,对不同贮存条件和不同基因型间进行多重比较分析。阳光暴晒使花粉粒严重失活,所有基因型的花粉萌发率都在10%以下。通风凉干使绝大多数基因型的花粉粒活力大幅度下降,只有RomaVFP的花粉粒保持了75%以上的萌发率。4 ℃保存条件对花粉活力的影响取决于基因型的敏感性,Ta-BD和T4的花粉粒显然对低温贮存不敏感,所以花粉粒的萌发率与对照没有显著差异,而其它4个自交系的花粉活力都显著低于对照(表1)。由此可见,保存花粉最好的方法是在4 ℃条件下阴干,其次遮阴通风晾干,阳光暴晒最不可取。
2.2不同基因型番茄离体花粉萌发率的变化
一般认为,在20~25 ℃的常温和干燥条件下,花粉生活力可保持4~5 d[1]。通过对室温遮阴和4℃干燥器条件下,保存7 d的花粉粒萌发率的变化进行统计发现,随着时间的延长,6种基因型的花粉萌发率急剧下降。室温条件下,第2天只有2种基因型花粉萌发率高于50%,3 d后花粉萌发率都低于50%,5 d后没有萌发能力。在4 ℃干燥器中保存,第2天各基因型的花粉萌发率均高于或接近50%,4 d后萌发率全部低于50%,7 d后除Ta-BD外,萌发率都降低到20%以下。从图2可以看出,MF6001、MC1和MFg花粉萌发率降低较快,T4、Ta-BD和RomaVFP花粉萌发率降低相对较慢,说明花粉活力对贮存时间的敏感性在基因型间有显著差异。
花粉萌发时花粉管长短也反映了花粉粒的生活力。从图3可以看出,新鲜花粉粒的萌发率较高,花粉管较长;放置一定时间后萌发率降低,花粉管短。不同品种可以保存的时间不同,有的品种放置较长时间后花粉粒干瘪,如番茄RomVFP。
2.3不同基因型组合和授粉方式的杂交种子产量
单果质量的F=13.159,P﹤0.01,单果结籽量F=15.197,P﹤0.01,种子/果的F=15.031,P﹤0.01 , 千粒质量F=86.304,P﹤0.01;座果率F=36.974, P﹤0.01,表明不同基因型组合之间单果质量、单果结籽量、单果种子数、千粒质量和座果率差异极显著,因此,分别对其进行多重比较分析。
从表2可以看出,重复授粉明显比单次授粉单果结籽量、单果种子数多,除MFg和MC1组合差异不显著外,其余组合差异均极显著。MC1×MFg的千粒质量是否重复授粉差异不显著,其余组合重复授粉比单次授粉高。重复授粉显著提高坐果率,对果质量没有影响,各组合正反交果质量差异不显著。
单果质量对单果内的种子重量和数量没有显著影响。从表2可以看出,6个组合的杂交果分别属于大果和小果2种类型,T4×MF6001、MFg×MC1和RomaVFP×Ta-BD杂交果属于小果;MF6001×T4、MC1×MFg和Ta-BD×RomaVFP杂交果属于大果。但小果和大果的单果结籽量和单果种子数差异不显著,说明果重对果内的种子重量和数量没有显著影响,其中MF6001×T4组合单果种子数最高。
3讨论
花粉生活力是花粉具有存活、生长、 萌发或发育的能力。番茄花药生活力的检测方法多种多样,大多数检测方法结果比实际值偏高[3-6]。在农业生产中,因为一些不确定的自然因素,花粉粒越早萌发授粉的机率越大,用花粉离体萌发检验法检验花粉粒在3 h内的萌发率,不仅较准确的反映了花粉的生活力,也客观地体现了实际生产中授粉的因素。
3.1贮存条件和贮藏时间对花粉活力的影响
花粉活力对贮存条件和贮存时间的敏感性在基因型间有显著差异。不同贮存条件对花粉萌发影响不同。对照、4 ℃、室温保存和阳光晒后花粉萌发率差异极显著,4 ℃低温、室温干燥和阳光晒干都使花粉萌发率降低,4 ℃低温干燥萌发率降低最少,阳光晒后萌发率降低最多,花粉只有0~10%的萌发率。因此,在农业生产中可以在4 ℃低温干燥器中保存花粉,阳光晒干的花粉没有利用价值。不同基因型番茄花粉受贮存环境影响不同。T4、Ta-BD和RomaVFP在4℃条件下还有较高的萌发率,在生产上可以优先作为父本;而MF6001、MFg和 MC1下降了近50%,不利于作为父本。
花粉粒的萌发率和花粉管的长短可以反映花粉粒的生活力,生活力强的容易授粉成功。有人认为,花粉在20~25 ℃的常温和干燥条件下,花粉生活力可保持4~5 d[2]。而我们的研究证明,随着离体时间的延长,花粉的萌发率急剧下降,室温条件下2 d只有2种基因型花粉萌发率高于50%,3 d后都低于50%,5 d后完全丧失萌发能力;在4℃干燥器中,2 d花粉萌发率高于或接近50%,4 d后萌发率也都低于50%。因此,生产上可以用室温下当天的花粉,4 ℃干燥器贮存2 d的花粉进行授粉。这与王吉庆等[3]的研究结果类似。花粉粒离体后只能存活一段时间,Firas Bou等[7]对冷冻的拟南芥花粉通过增加钙离子提高了它的萌发率,为我们今后增加营养提高花粉生活力提供了依据。
3.2基因型和授粉方式对种子产量的影响
不同基因组合杂交重复授粉的单果籽粒质量明显比单次授粉高,单果籽粒质量增加4.46%~62.86%,单果种子数增加6.03%~75.13%。与杨德江等[8]认为授粉后2 d进行重复授粉,单果种子数可比一次授粉增加9%~51%的结论类似。不同基因型组合之间单果质量、单果结籽量、单果种子数、千粒质量和座果率差异极显著。果质量对单果种子重量和数量没有显著影响,这与在生产上一般选择大果型作母本,认为大果生产种子多的结论不同。
参考文献:
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