嚴(yán) 倩，吳潔芳，姜永華，陳潔珍，蔡長(zhǎng)河，歐良喜

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

【研究意義】荔枝（Litchi chinensisSonn.）屬于無(wú)患子科（Sapindaceae）荔枝屬（Litchi），是我國(guó)南方最重要的亞熱帶經(jīng)濟(jì)水果之一［1］。中國(guó)是荔枝的原產(chǎn)國(guó)，有2 000年以上栽培史［2］，且種質(zhì)資源豐富，目前國(guó)家荔枝種質(zhì)資源圃已收集保存458份荔枝種質(zhì)資源，品種特性多樣，遺傳背景豐富［3］。近10年內(nèi)，我國(guó)種植荔枝面積保持在54萬(wàn)hm2左右［4］，2018產(chǎn)量創(chuàng)歷史新高、達(dá) 288萬(wàn) t［5］，但平均產(chǎn)量?jī)H為 5 333.4 kg/hm2。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)香蕉、蘋果、葡萄、梨、柑桔單位面積產(chǎn)量分別是31 867.5、18 883.8、16 990.2、16 800.0、14 700.0 kg/hm2。與上述果樹相比，荔枝屬于較低產(chǎn)量類果樹。目前提高荔枝產(chǎn)量主要有兩種手段，一種是通過(guò)栽培技術(shù)，另一種是培育新品種，從根本上解決荔枝產(chǎn)量問(wèn)題。因此，對(duì)荔枝產(chǎn)量要素的評(píng)價(jià)和相關(guān)親本材料的篩選是培育高產(chǎn)量荔枝新品種的前提。【前人研究進(jìn)展】影響荔枝產(chǎn)量的因素較多，單穗雌花數(shù)量、雌花受精率和座果率是其中3個(gè)因素。荔枝花多果少，受精率低，素有“愛(ài)花不惜子”之說(shuō)。荔枝花主要有雄花、雌花、兩性花和畸形花等4種類型［6-7］，其中雌花數(shù)量比例與坐果和產(chǎn)量密切相關(guān)［8-10］。國(guó)內(nèi)外關(guān)于荔枝花量的研究報(bào)道主要集中在雌、雄花數(shù)量比例方面，許多研究表明雌、雄花比例在不同荔枝品種間存在明顯差異［11-15］，但未見(jiàn)對(duì)不同荔枝品種單穗雌花數(shù)量和受精率的研究報(bào)道。荔枝的生理落果嚴(yán)重，不同品種存在3～4次落果高峰，導(dǎo)致最終座果率極低［16-17］。我們前期研究表明，不同荔枝品種在果實(shí)不同發(fā)育時(shí)期的落果程度存在差異，其最終座果率也明顯不同。范妍等［18］比較分析了嶺豐糯、糯米糍、懷枝等3個(gè)荔枝品種的累積落果率，發(fā)現(xiàn)它們?cè)诓煌瑫r(shí)期累積落果率差異較大。MITRA等［19］對(duì)Deshi等15個(gè)荔枝品種的落果動(dòng)態(tài)研究表明，不同品種間的落果程度不同，其最終座率也存在差異。以上研究主要集中在不同荔枝品種的落果動(dòng)態(tài)變化方面，而落果過(guò)程中座果率的動(dòng)態(tài)變化卻未見(jiàn)報(bào)道；且前期研究報(bào)道的荔枝品種較少，不足以全面了解和評(píng)價(jià)其他荔枝資源的坐果情況?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究選擇43份荔枝種質(zhì)資源為供試材料，開展荔枝單穗雌花數(shù)量、雌花受精率和果實(shí)發(fā)育過(guò)程中座果率動(dòng)態(tài)變化的研究，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)不同荔枝種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、雌花受精率和座果率生物性狀的遺傳差異?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】明確不同荔枝種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、雌花受精率和果實(shí)發(fā)育過(guò)程中座果率動(dòng)態(tài)變化差異，為荔枝種質(zhì)資源產(chǎn)量相關(guān)因素評(píng)價(jià)及特異資源篩選提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)為荔枝雜交育種優(yōu)良親本的選擇，荔枝受精與坐果機(jī)制的研究提供材料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年3—7月在國(guó)家果樹種質(zhì)資源-廣州荔枝圃進(jìn)行，地理位置113°22′E、23°09′N，海拔20 m，海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫約21℃，年平均降水量1 761.7 mm，果園呈微丘陵地勢(shì)，土肥水管理一致。43份荔枝種質(zhì)資源為25～30年生長(zhǎng)勢(shì)均勻、無(wú)病蟲害、且每年能正常開花結(jié)果的成年樹，原產(chǎn)地見(jiàn)表1所示。

表1 43個(gè)供試?yán)笾ΨN質(zhì)的來(lái)源和名稱Table1 The origin and name of 43 germplasms used in the experiment

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 雌花受精率調(diào)查 2018年3月1日開始，被調(diào)查資源于雌花全部開放結(jié)束、第2輪雄花還未開放時(shí)掛牌，每個(gè)資源選取荔枝樹上東、南、西、北不同位置中雌花數(shù)量最多、花穗最大且生長(zhǎng)狀態(tài)最好的3個(gè)花穗，記錄雌花總數(shù)，每隔7 d調(diào)查1次，直至子房發(fā)育到“并粒”期（受精完成）。

雌花受精率（%）=（坐果數(shù)/總雌花數(shù)）×100

1.2.2 座果率調(diào)查 上述資源受精完成后，子房發(fā)育到“并粒”期時(shí)掛牌，每個(gè)資源選取荔枝樹上東、南、西、北不同位置中小果數(shù)量最多、果穗最大且生長(zhǎng)狀態(tài)最好的5個(gè)果穗，記錄小果總數(shù)，每隔7 d調(diào)查1次，直至花后63 d（種子發(fā)育完全）。

每周座果率（%）=（當(dāng)前座果數(shù)/并粒期小果總數(shù)）×100

最終座果率（%）=（最終座果數(shù)/并粒小果總數(shù)）×100

采用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使用SPSS 21.0軟件計(jì)算相關(guān)系數(shù)、聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 43份荔枝種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率分析

2.1.1 單穗雌花數(shù)量 荔枝單穗雌花數(shù)量與受精、坐果密切相關(guān)。表2對(duì)43份種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率的調(diào)查結(jié)果，表2顯示，以上3個(gè)性狀在不同荔枝品種中存在明顯差異，單穗雌花數(shù)量介于69.00～449.33朵/穗。單穗雌花數(shù)最多的品種是妃子笑（449.33朵/穗）、明顯高于其他品種；其次是雪懷子、新興香荔，分別是362.00、319.00朵/穗。單穗雌花數(shù)最少的品種是翠香荔（69.00朵/穗）；其次是海南紅荔和雞嘴荔，分別是102.67、109.33朵/穗。其余37個(gè)品種介于133.33～309.33朵 /穗之間。

2.1.2 雌花受精率 雌花受精率在11.63%～60.20%之間變動(dòng)，其中雌花受精率最高的品種是陳紫（60.20%），其次是懷枝和野生荔枝9號(hào)、分別為59.75%和51.59%。雌花受精率最低的品種是妃子笑（11.63%），其次是三月紅和無(wú)核荔、分別是12.57%和16.37%，其余37個(gè)品種介于17%～50%之間。

2.1.3 最終座果率 為明確不同荔枝品種的坐果情況，受精完成后，繼續(xù)跟蹤調(diào)查果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的坐果狀況。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，43份資源的最終座果率范圍是1.03%～26.06%，其中最高的品種是增埗早黑葉（26.06%），其次是妃子笑和四川妃子笑、分別為25.19%和25.1%；最低的品種是紫娘喜（1.03%），其次是白皮荔和鵝蛋荔、分別是1.71%和2.03%，其余荔枝種質(zhì)資源的最終座果率介于2.75%～25.0%之間。

2.1.4 相關(guān)性分析 以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，單穗雌花數(shù)高的荔枝品種，其受精率反而較低。為明確單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率的關(guān)系，進(jìn)一步對(duì)43個(gè)品種的單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率進(jìn)行相關(guān)性分析（表3）。結(jié)果表明單穗雌花數(shù)量與受精率呈顯著負(fù)相關(guān)（P=0.013＜0.05）。這與田間觀察結(jié)果相似，即單穗雌花數(shù)量過(guò)多、密度太大，其最終受精率較低。而不同荔枝品種的最終座果率與單穗雌花數(shù)量和受精率無(wú)明顯相關(guān)性。

表2 43份荔枝種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率Table 2 The number of female flower per panicle, fertilization rate, fruit setting rate of 43 litchi germplasms.

表3 43個(gè)荔枝品種的單穗雌花數(shù)、受精率和最終座果率的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis on the number of female flower per panicle, fertilization rate, fruit settingrate of 43 litchi germplas

2.2 43份荔枝種質(zhì)資源果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中座果率的動(dòng)態(tài)變化分析

前期研究表明，荔枝的生理落果開始于花后7～12 d（并粒期），持續(xù)至授粉后55 d左右［11］。為明確不同荔枝品種在生理落果期的坐果動(dòng)態(tài)變化特征，利用SPSS 19.0對(duì)43份參試?yán)笾ΨN質(zhì)資源生理落果期的座果率進(jìn)行聚類分析，以歐氏距離為遺傳距離，聚類方法采用Ward法，在遺傳距離為9.5處將以上資源聚為3大類（圖1）。

圖1 43個(gè)荔枝品種果實(shí)發(fā)育不同時(shí)期座果率的系統(tǒng)聚類結(jié)果Fig. 1 Cluster analysis of fruit setting rate at different fruit development stages of 43 litchi germplasms

2.2.1 第Ⅰ類群 第Ⅰ類群包含7份資源，分別是增埗早黑葉、紅繡球、吳俊2號(hào)、妃子笑、嶺腰1號(hào)、四川妃子笑、黑葉。這類資源在整個(gè)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期存在落果現(xiàn)象，但累積座果率呈緩慢降低趨勢(shì)（圖2、表4），坐果相對(duì)穩(wěn)定，花后35 d所有品種的座果率都保持在40%以上，且最終座果率較高（≥18%）。這類資源均為高產(chǎn)或穩(wěn)產(chǎn)類資源［1］。

2.2.2 第Ⅱ類群 第Ⅱ類群包含10份資源，分別是紅荔、野生荔枝9號(hào)、鵝蛋荔、新球蜜荔、雞嘴荔、白皮荔、野生荔枝10號(hào)、紅珍珠、糯米糍和紫娘喜。這類資源的落果期主要集中在花后14～35 d，尤其是花后14～28 d落果最為嚴(yán)重，花后35 d所有荔枝品種的座果率降至20%以下，且最終座果率都低于8%。但花后42 d以后坐果較穩(wěn)定，幾乎不再落果（圖3、表4）。這類種質(zhì)資源多為大果型、焦核型或受精率較低的荔枝品種，屬于低產(chǎn)或不穩(wěn)產(chǎn)類資源［1］。

圖2 第Ⅰ類（最終座果率≥18%）荔枝資源代表品種果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中的座果率Fig. 2 The fruit setting rate（≥18%） at fruit development stage of representative germplasms of ClusterⅠ

表4 43份荔枝種質(zhì)資源果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中的座果率Table 4 The fruit setting rate at fruit developmentstage of 43 Litchi germplasm resources

圖3 第Ⅱ類（最終座果率≤8%）荔枝資源代表品種果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中的座果率Fig. 3 The fruit setting rate（≤8%）at fruit development stage of representative germplasms of ClusterⅡ

2.2.3 第Ⅲ類群 第Ⅲ類群包含26份資源，分別是桂味、新興香荔、無(wú)核荔、圓端荔、草莓荔、白粉2號(hào)、雪懷子、昌文等。這類資源的落果主要集中在花后14～42 d，花后28 d落果最嚴(yán)重?；ê?5 d座果率保持在14%～34%，直至花后56 d座果率仍呈降低趨勢(shì)，最終座果率在4.87%～19%（圖4、表4）。這類資源的大部分品種產(chǎn)量特性多介于第Ⅰ類和第Ⅱ類之間［1］。

圖4 第Ⅲ類（最終座果率8%＜X＜18%）荔枝資源代表品種果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中的座果率Fig. 4 The fruit setting rate（8%＜X＜18%） at fruit development stage ofrepresentative germplasms of Cluster Ⅲ

3 討論

植物開花數(shù)量大小是其傳粉機(jī)制和進(jìn)化特征的重要反映［20］。前期研究表明荔枝花量大小嚴(yán)重影響其坐果和產(chǎn)量［8-10］，且荔枝雌花比例在不同品種、樹齡和栽培區(qū)域上存在明顯差異［11-15］。本研究通過(guò)對(duì)43份荔枝種質(zhì)資源的雌花數(shù)量進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明單穗雌花數(shù)量最多的品種是妃子笑、為449.33朵，翠香荔單穗雌花數(shù)最少、為69朵。可見(jiàn)，荔枝不同品種的單穗雌花數(shù)量存在較大差異。蔡長(zhǎng)河等［21］通過(guò)3個(gè)荔枝品種每天雌花開放數(shù)量統(tǒng)計(jì)表明，妃子笑、桂味和糯米糍的單穗雌花數(shù)量存在明顯差異，這與我們的研究結(jié)果一致。

雌花受精和坐果是果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育的前提，直接關(guān)系到最終產(chǎn)量的高低。荔枝是雙受精植物，在雌花開放后10～12 d，正常受精的幼果出現(xiàn)“并?！爆F(xiàn)象，此時(shí)未成功受精的幼果便會(huì)脫落［22］。荔枝幼果“并?！爆F(xiàn)象的出現(xiàn)是雌花成功受精的標(biāo)志，也是合子開始分裂、原胚開始形成的外在表現(xiàn)［22，24］。本研究以不同荔枝品種的“并粒”現(xiàn)象為界限，對(duì)43份荔枝種質(zhì)資源的受精率和座果率進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明不同荔枝品種間的雌花受精率和座果率存在較大差異，其中以妃子笑的受精率最低、僅11.63%，陳紫的受精率最高、為60.2%，且單穗雌花數(shù)量與受精率呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性。胡福初等［10］通過(guò)3種疏花方式對(duì)A4無(wú)核荔的花穗處理表明，留花量最少的重度疏花處理，其雌花比例、坐果量及單株產(chǎn)量均最高，與我們的研究結(jié)果相一致。本研究結(jié)果為荔枝“愛(ài)花不惜子”和“十花一子”之說(shuō)提供了一定的科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。前期眾多研究表明，不同荔枝品種間落果程度存在差異［17-18，24］，我們也得到相似的研究結(jié)果，通過(guò)對(duì)43個(gè)荔枝品種的坐果動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)比較發(fā)現(xiàn)，增埗早黑葉的落果最輕、最終座果率為26.06%，紫娘喜落果最嚴(yán)重、最終座果率僅1.03%。以上研究結(jié)果表明，不同荔枝品種在單穗雌花數(shù)量、受精率和最終座果率方面均存在明顯差異，同時(shí)也說(shuō)明不同品種的基因型或基因表達(dá)差異才是導(dǎo)致其最終性狀差異的根本原因。

荔枝果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期的座果率動(dòng)態(tài)變化與最終產(chǎn)量密切相關(guān)。荔枝果實(shí)發(fā)育進(jìn)程中的座果率聚類結(jié)果表明，43份資源明顯聚為3類（只有個(gè)別品種存在差異）。第Ⅰ類（高座果率）資源與第Ⅱ類（低座果率）資源的動(dòng)態(tài)座果率變化差異主要表現(xiàn)在受精后至花后35 d期間，第Ⅰ類資源座果率累計(jì)降低至40%以上，而第Ⅱ類資源在此期間的座果率累計(jì)降低至20%以下。這些結(jié)果表明，荔枝花后1個(gè)月內(nèi)的落果程度對(duì)其最終座果率的影響最大，此時(shí)期是荔枝落果防控的最佳時(shí)期，也是提高荔枝產(chǎn)量的重要時(shí)期。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)43份荔枝種質(zhì)資源的單穗雌花數(shù)量、受精率、座果率3個(gè)產(chǎn)量要素進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，同一要素在不同種質(zhì)資源中均存在明顯差異，荔枝單穗雌花數(shù)量與受精率呈顯著負(fù)相關(guān)性。座果率動(dòng)態(tài)觀察結(jié)果表明，荔枝花后1個(gè)月的累積落果程度對(duì)最終座果率影響最大，此時(shí)期是荔枝落果防控的最佳時(shí)期。以上研究為荔枝花果管理和雜交育種親本選擇提供了可靠依據(jù)。