齊開杰　張曉斌　郭成寶　孫永平　吳巨友　張虎平　張紹鈴

摘要：梨是典型的配子體自交不親和果樹，自交授粉結(jié)實(shí)率低，生產(chǎn)中須合理配置授粉品種才能獲得理想產(chǎn)量。通過鑒定梨品種的S基因型可為梨園合理配置授粉品種提供依據(jù)；因此，筆者收集、整理現(xiàn)有已鑒定的梨品種S基因型，建立基于S基因型的梨樹授粉品種自動(dòng)配置系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能包括后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)管理，以及基于S基因型、花期、地區(qū)適栽性等因素為用戶提供查詢、對(duì)比梨樹品種授粉親和性的功能，并推薦適宜的授粉品種。該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)端網(wǎng)頁(yè)查詢系統(tǒng)，并創(chuàng)新建立移動(dòng)設(shè)備端入口，應(yīng)用便捷，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。

關(guān)鍵詞：梨；S基因型；授粉品種；自動(dòng)配置系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：S126；S661.204 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002—1302（2016）01—0396—03

梨是我國(guó)乃至全世界的主要水果之一，目前我國(guó)梨樹栽培面積為113.7萬(wàn)hm²，總產(chǎn)量為1 626.6萬(wàn)t，分別占世界梨樹栽培總面積、總產(chǎn)量的70.1%、69.0%（FAO，2012）。生產(chǎn)中合理配置授粉品種對(duì)于提高果實(shí)座果率具有重要意義。梨樹有數(shù)千個(gè)品種，常見的栽培品種也有數(shù)百種，我國(guó)梨樹分布面積廣，各地區(qū)均有其適栽品種。梨樹分屬白梨系統(tǒng)、砂梨系統(tǒng)、秋子梨系統(tǒng)、新疆梨系統(tǒng)、西洋梨系統(tǒng)等，其樹體結(jié)構(gòu)、果實(shí)性狀、栽培管理措施差異性較大。

梨屬于典型的自交不親和性果樹，絕大多數(shù)梨品種自花授粉不結(jié)實(shí)，生產(chǎn)中須合理配置授粉樹或采用人工授粉等輔助措施才能保證坐果。此外，梨屬果樹還存在品種間雜交授粉不親和現(xiàn)象。研究表明，梨自花授粉不結(jié)實(shí)、品種間雜交授粉不結(jié)實(shí)受S基因控制，表現(xiàn)為自花授粉或相同S基因型品種間授粉不結(jié)實(shí)，只有不同S基因型的品種相互授粉才能正常結(jié)實(shí)。S基因型的鑒定及應(yīng)用對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐中合理搭配品種、保證梨樹授粉受精、促使梨果高產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

1 S基因型的研究進(jìn)展

日本最早對(duì)梨S基因型進(jìn)行研究，利用田問雜交試驗(yàn)的坐果率判斷親本的S基因型。坐果率小于30%則2個(gè)品種雜交不親和，品種的S基因型相同；坐果率大于60%為親和，品種的S基因型不同。日本學(xué)者應(yīng)用該方法首先鑒定出S₁～S₇-RNase等7個(gè)S基因。該方法的研究結(jié)果最直接，但田間試驗(yàn)周期長(zhǎng)，且雜交授粉結(jié)實(shí)率受環(huán)境因素影響較大。

張紹鈴等應(yīng)用花柱離體培養(yǎng)法將不同品種異花授粉后切取花柱，經(jīng)過培養(yǎng)，觀察花柱基部是否長(zhǎng)出花粉管來(lái)鑒定S基因型。該方法雖省工、高效，但對(duì)試驗(yàn)條件和操作技能要求較高。

Sassa等通過分離鑒定梨花柱中的可溶性蛋白質(zhì)（IEF-PACE和2D-PACE）來(lái)確定S基因型，但此方法操作復(fù)雜且技術(shù)要求高。

通過比較分析日本梨S₁～S₇基因HV區(qū)、內(nèi)含子序列的差異，建立S基因DNA水平的PCR-RFLP檢測(cè)體系。以此方法分離的S基因可直接確定其屬于S₁～S₉中的哪個(gè)類型，而無(wú)法檢測(cè)S₁～S₇以外的S基因類型。

江南等利用基因芯片技術(shù)對(duì)品種豐富的梨進(jìn)行S基因型鑒定，但該方法過程復(fù)雜、費(fèi)用較高。

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用S基因兩端保守區(qū)DNA序列的差異特性設(shè)計(jì)特異性引物，直接對(duì)S基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增。采用該方法已成功鑒定出白梨、砂梨、秋子梨、新疆梨、西洋梨系統(tǒng)部分生物型梨品種的S基因型。該方法技術(shù)簡(jiǎn)便易行，但分離出的S基因片斷需在Genebank中進(jìn)行序列比對(duì)以確定S基因類型；若找不到與之同源性較高的已知S基因，則須進(jìn)行目的基因mRNA反轉(zhuǎn)錄試驗(yàn)，克隆出S基因的全長(zhǎng)序列。該方法確定S基因類型的準(zhǔn)確率很高，但試驗(yàn)過程復(fù)雜、費(fèi)用較高。

我國(guó)有近3000個(gè)梨品種，目前僅少數(shù)品種的S基因型被確定，但其準(zhǔn)確性尚有待驗(yàn)證，且缺少統(tǒng)一整理和規(guī)劃。部分主栽品種特別是近年來(lái)新鑒定或?qū)彾ㄆ贩N的S基因型仍然未知。目前S基因型鑒定主要以發(fā)表科研論文為公開手段，使用或了解的主要為科研人員，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用有限。

2基于S基因型的梨樹授粉品種自動(dòng)配置系統(tǒng)

授粉品種的合理配置首先取決于主栽品種的S基因型，而授粉品種與主栽品種的花期是否重疊，以及對(duì)栽培地區(qū)的適應(yīng)性等因素同樣決定授粉品種合理與否。鑒于以上因素，通過收集整理現(xiàn)有S基因型鑒定成果，建立一套較為完整的基于S基因型的梨樹授粉品種自動(dòng)配置系統(tǒng)，并將不斷完善。該系統(tǒng)根據(jù)主栽品種的S基因型、花期、栽培地區(qū)自動(dòng)篩選適宜的授粉品種，為當(dāng)前梨樹生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.1平臺(tái)注冊(cè) 建設(shè)專業(yè)網(wǎng)站頁(yè)面，用于該系統(tǒng)的用戶注冊(cè)、登錄、使用，網(wǎng)站地址為http：∥yz2.livefarm.cn/Default.aspx。本系統(tǒng)屬于公益性開發(fā)與應(yīng)用，面向梨樹栽培及研究相關(guān)的企業(yè)、科研單位、果農(nóng)、技術(shù)員、推廣人員等，并免費(fèi)提供用戶注冊(cè)、查詢、使用，以期改善我國(guó)梨樹栽培現(xiàn)狀，提高從業(yè)人員的栽培技術(shù)水平。

2.1.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì) 通過收集、整理現(xiàn)有品種的S基因型鑒定結(jié)果，在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)基地調(diào)查各品種梨樹的盛花期，結(jié)合現(xiàn)有品種對(duì)不同地區(qū)的適應(yīng)性，進(jìn)行適宜授粉品種的對(duì)比、篩選、推薦?；赟基因型的梨樹授粉品種自動(dòng)配置系統(tǒng)總體框架見圖1。

2.2功能介紹

2.2.1梨授粉品種配置庫(kù)的建立 梨樹授粉品種的配置主要取決于主栽品種與授粉品種的S基因型、花期相遇性、地區(qū)栽培適應(yīng)性。該系統(tǒng)將各品種特征表示為一組集合，包括梨品種名稱、S基因型、盛花期時(shí)間、適栽地區(qū)、是否存在花粉敗育、是否優(yōu)先推薦等，并通過Excel軟件建立梨授粉品種配置庫(kù)（圖2），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

2.2.2品種間授粉親和性鑒定 由用戶根據(jù)意愿篩選任意2個(gè)梨樹品種，分別填人對(duì)應(yīng)欄目中，并選擇擬定植的?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）。系統(tǒng)后臺(tái)將自動(dòng)對(duì)比2個(gè)品種的S基因型、盛花期相遇天數(shù)、本?。ㄊ?、自治區(qū)）的適栽性，并在頁(yè)面下方分別顯示對(duì)比意見（圖3）。

授粉親和性：S基因型有1個(gè)或1個(gè)以上不同的為“親和”，S基因型完全相同的為“不親和”。地區(qū)適栽性：2個(gè)品種均適宜該地區(qū)栽培為“適宜”，否則為“不適宜”?；ㄆ谕叫裕?個(gè)品種的盛花期重疊3 d（或以上）為“適宜”，否則為“不適宜”。備注：若其中1個(gè)品種花粉不育或花粉量少，則以紅色字體提示“某某品種花粉不育，不能作為授粉樹，定植時(shí)請(qǐng)注意！”。

2.2.3授粉品種推薦 由用戶根據(jù)意愿篩選任意1個(gè)主栽梨樹品種（以下稱為選定品種），填人對(duì)應(yīng)欄目中，并選擇擬定植的省（市、自治區(qū)）。系統(tǒng)后臺(tái)將自動(dòng)對(duì)比，篩選并推薦該品種適宜的授粉品種，在頁(yè)面下方分別顯示推薦意見（圖4）。

授粉親和性的品種：首先篩選出具有1個(gè)或1個(gè)以上與選定品種S基因型不同的其他品種；其次，在所選品種群中篩選與選定品種盛花期相遇3 d（或以上）的品種；最后，在所選品種群中篩選后臺(tái)標(biāo)記為“優(yōu)先推薦”的品種（多為國(guó)內(nèi)外主栽品種），并將品種名列出備選。栽培地區(qū)適栽品種：在所選品種群中篩選出適宜該地區(qū)栽培的品種（由于各品種地區(qū)適栽性難以統(tǒng)一界定，此項(xiàng)單獨(dú)列出，僅為用戶提供意見）。備注：若選定品種或篩選出的某一品種花粉不育或花粉量少，則以紅色字體提示“某某品種花粉不育，不能作為授粉樹，定植時(shí)請(qǐng)注意！”。

2.2.4授粉樹定植方案推薦 提出幾項(xiàng)生產(chǎn)實(shí)踐中常用的主栽品種樹與授粉樹定植方案供用戶參考，最大程度保證主栽品種與授粉品種之間的傳粉（圖5）。

3結(jié)語(yǔ)

基于S基因型的梨樹授粉品種自動(dòng)配置系統(tǒng)可根據(jù)不同梨品種的S基因型、花期、地區(qū)適栽性等主要因素自動(dòng)配置或推薦適宜的梨主栽及授粉品種，系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單易懂，初步接觸梨樹種植的人員也能輕松掌握本系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)的梨樹品種S基因型是在收集整理大量文獻(xiàn)、書籍等專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的基礎(chǔ)上建立的，并根據(jù)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心的最新研究成果進(jìn)行補(bǔ)充完善，保證了系統(tǒng)對(duì)比結(jié)論的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)內(nèi)各梨樹品種的S基因型多來(lái)自現(xiàn)有文獻(xiàn)和書籍，對(duì)目前主栽品種和適栽地區(qū)較為系統(tǒng)的鑒定和調(diào)查尚未形成，在今后的系統(tǒng)完善過程中將優(yōu)先補(bǔ)充現(xiàn)有主栽品種的相關(guān)信息。