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        黃瓜雌性系NW-6誘雄技術(shù)

        2020-03-08 12:53:00高明亮陳瑩瑩張春靜李英尹德興錢春桃
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年21期

        高明亮 陳瑩瑩 張春靜 李英 尹德興 錢春桃

        摘要:為研究不同濃度硫代硫酸銀、硝酸銀和赤霉素對(duì)雌性系的誘雄效果,以雌性系黃瓜NW-6為材料,以雄花數(shù)、第1雄花節(jié)位、雄花節(jié)位數(shù)、花粉活力以及自交種子數(shù)為指標(biāo),采用主成分分析以及隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明,硫代硫酸銀的誘雄效果優(yōu)于硝酸銀和赤霉素。300 mg/L硫代硫酸銀處理雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)較多,對(duì)花粉活力以及自交種子數(shù)影響較小,綜合評(píng)價(jià)值最高,誘雄效果最好。

        關(guān)鍵詞:雌性系;雄花;花粉活力;種子數(shù);主成分分析;隸屬函數(shù)

        中圖分類號(hào):S642.203?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?文章編號(hào):1002-1302(2020)21-0177-04

        目前,市場上優(yōu)良黃瓜品種大多為雜交種,雜交制種方法主要有3種,一是利用雌性系制種,二是利用化學(xué)殺雄制種,三是利用網(wǎng)室隔離人工制種。采用雌性系制種,可以極大地減輕工作量,提高繁種效率。親本雌性系的保持是制種過程中的主要環(huán)節(jié)之一,其繁種需要依靠外界條件作用產(chǎn)生雄花,進(jìn)而自交留種,生產(chǎn)上常用赤霉素或硝酸銀來誘導(dǎo)雌性系產(chǎn)生雄花。雌性系的研究利用一直以來都備受重視,我國在20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行黃瓜雌性系研究[1],而誘雄技術(shù)研究主要采用赤霉素和硝酸銀,近年來也有對(duì)硫代硫酸銀誘雄效果的研究[2-4]。由于不同材料對(duì)誘雄劑的反應(yīng)不同,誘雄效果也不盡一致,不同學(xué)者的觀點(diǎn)也不盡相同。

        主成分分析和隸屬函數(shù)法可以綜合全面地評(píng)價(jià)多個(gè)指標(biāo)。前人對(duì)不同誘雄劑誘雄效果的研究主要以雄花數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),而對(duì)所誘導(dǎo)的雄花花粉活力以及雄花授粉后種子數(shù)未作評(píng)價(jià)。

        參考前人的研究,本試驗(yàn)研究3種誘雄劑赤霉素(GA3)、硝酸銀(AgNO3) 和硫代硫酸銀(Ag2S2O3) 對(duì)雌性系NW-6的誘雄效果,采用主成分分析以及隸屬函數(shù)法從雄花數(shù)、花粉活力和自交種子數(shù)3個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)誘雄效果,旨在篩選出最佳誘雄試劑及其濃度,以期為NW-6的保存與繁種提供實(shí)際可靠的理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        試驗(yàn)于2019年春在南京市蔬菜花卉科學(xué)研究所基地進(jìn)行,試驗(yàn)材料為來自黃瓜品種Wynia的高代自交系NW-6,它是全雌系,單性結(jié)實(shí),歐洲溫室型水果黃瓜。2月27日開始浸種催芽,于28 ℃條件下催芽18 h后,播種于50孔穴盤中,基質(zhì)由草炭、蛭石、珍珠巖按照比例混合而成。

        1.2 誘雄劑與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        采用硫代硫酸銀(Ag2S2O3)、硝酸銀(AgNO3) 和赤霉素(GA3)3種誘雄劑,具體處理為A1:300 mg/L 硫代硫酸銀處理;A2:600 mg/L硫代硫酸銀處理;A3:900 mg/L硫代硫酸銀處理;B1:150 mg/L硝酸銀處理;B2:300 mg/L硝酸銀處理;B3:450 mg/L硝酸銀處理;C1:600 mg/L赤霉素處理;C2:900 mg/L赤霉素處理;C3:1 200 mg/L 赤霉素處理;CK:用清水進(jìn)行處理,共10個(gè)處理。

        1.3 方法

        試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),兩邊設(shè)保護(hù)行,每個(gè)處理10株,3次重復(fù)。當(dāng)幼苗生長至2葉1心時(shí)定植到設(shè)施大棚內(nèi),分別于3葉1心和5葉1心時(shí)噴施誘雄劑,將誘雄劑噴于生長點(diǎn)及葉片上,以布滿液滴為止,噴施時(shí)間為17:00左右。

        待有雄花開放時(shí),每天統(tǒng)計(jì)雄花數(shù)、第1雄花節(jié)位和雄花節(jié)位數(shù)。雄花開放盛期采取新鮮雄花,采用花粉離體培養(yǎng)萌發(fā)法進(jìn)行花粉活力測定。用各處理產(chǎn)生的雄花進(jìn)行套袋自交,并掛牌記錄,成熟后統(tǒng)計(jì)飽滿種子數(shù),計(jì)算單瓜平均種子數(shù)。

        隸屬函數(shù)法[5]計(jì)算公式為

        式中:Yij為i處理j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Xij為i處理j指標(biāo)的均值;Xjmax為各處理j指標(biāo)的最大值;Xjmin為各處理j指標(biāo)的最小值;若j指標(biāo)與誘雄效果呈負(fù)相關(guān),則公式為

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,利用SPSS進(jìn)行方差分析和主成分分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同誘雄劑對(duì)雌性系作用產(chǎn)生雄花的影響

        雄花指標(biāo)可以直接反映誘雄效果好壞。從表1可以看出,與對(duì)照相比,硫代硫酸銀具有很好的誘雄效果。其中900 mg/L硫代硫酸銀處理效果最好,雄花數(shù)可達(dá)74朵,第1雄花節(jié)位較低,且雄花節(jié)位數(shù)最多。而600 mg/L的硫代硫酸銀處理效果較差,雄花數(shù)較少且第1雄花節(jié)位高,與對(duì)照差異顯著。

        硝酸銀也有較好的誘雄效果。與對(duì)照相比,濃度為450 mg/L的硝酸銀處理效果最好,雄花數(shù)50朵左右,雄花節(jié)位數(shù)12節(jié),第1雄花節(jié)位相對(duì)較低,與對(duì)照差異顯著。300 mg/L硝酸銀處理效果次之,而150 mg/L硝酸銀處理效果較差,雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)都較少。

        赤霉素也可以誘導(dǎo)雌性系親本產(chǎn)生雄花,但效果較差。與對(duì)照相比,濃度為1 200 mg/L的赤霉素處理雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)較高,第1雄花節(jié)位較低,誘雄效果最好,且與對(duì)照差異顯著;而濃度為 600 mg/L 和 900 mg/L的赤霉素處理效果較差。

        從雄花誘導(dǎo)效果來看,3種誘雄劑都有顯著的誘雄效果。硫代硫酸銀效果最好,硝酸銀次之,赤霉素效果最差,其中900 mg/L硫代硫酸銀處理誘導(dǎo)雄花效果最好。

        2.2 不同誘雄劑對(duì)雌性系產(chǎn)生雄花花粉活力的影響

        花粉活力高低反映雄花質(zhì)量的好壞,影響授粉受精效果。從圖1可以看出,高濃度的硫代硫酸銀處理會(huì)導(dǎo)致花粉活力的下降。與對(duì)照相比,900 mg/L硫代硫酸銀處理組花粉活力僅為57.3%,與對(duì)照差異顯著;而300、600 mg/L硫代硫酸銀處理對(duì)花粉活力影響不顯著,誘雄效果較好。在一定范圍內(nèi),花粉活力隨硝酸銀濃度升高而上升。450 mg/L硝酸銀處理效果最好,花粉活力為70.4%,與對(duì)照比差異不顯著;150 mg/L硝酸銀處理效果較差,花粉活力為62.7%,與對(duì)照差異顯著。而赤霉素處理對(duì)花粉活力影響較大,顯著降低花粉活力,誘雄效果較差。

        從花粉活力來看,硫代硫酸銀誘雄效果較好,硝酸銀效果次之,赤霉素效果較差,其中300 mg/L硫代硫酸銀處理效果最好。

        2.3 不同誘雄劑誘導(dǎo)的雄花授粉種子數(shù)的影響

        種子數(shù)是誘雄效果的最終評(píng)價(jià)指標(biāo)。從圖2可以看出,與對(duì)照相比,900 mg/L硫代硫酸銀處理會(huì)使種子數(shù)顯著減少;300、600 mg/L硫代硫酸銀處理對(duì)種子數(shù)影響不顯著。較高和較低濃度的硝酸銀處理都會(huì)影響自交種子數(shù),其中300 mg/L硝酸銀處理效果較好,種子數(shù)與對(duì)照相比差異不顯著。高濃度的赤霉素處理也會(huì)降低種子數(shù),對(duì)誘雄效果產(chǎn)生負(fù)面影響。600、900 mg/L赤霉素處理對(duì)種子數(shù)影響較小,與對(duì)照差異不顯著。

        從自交種子數(shù)來看,低濃度的硫代硫酸銀和赤霉素誘雄效果較好,其中900 mg/L赤霉素處理對(duì)種子數(shù)影響最小,誘雄效果最好。

        2.4 采用主成分分析和隸屬函數(shù)值評(píng)價(jià)誘雄效果

        單一指標(biāo)無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)誘雄效果,王來平等利用主成分及隸屬函數(shù)綜合分析方法,對(duì)誘雄效果各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,得到3個(gè)主成分,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)94.94%[6]。從表2可以看出,前3個(gè)主成分就可以解釋94.94%的方差,符合累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的原則?因此可以這3個(gè)主成分作為誘雄效果評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。根據(jù)各主成分貢獻(xiàn)率的占比?計(jì)算各主成分權(quán)重,結(jié)果見表2。表3列出了各成分得分系數(shù)矩陣,在各成分中系數(shù)絕對(duì)值最大的指標(biāo)為該成分的主要指標(biāo),第1主成分中雄花數(shù)為其主要指標(biāo),第2主成分的主要指標(biāo)為花粉活力,第3主成分的主要指標(biāo)為第1雄花節(jié)位。由于雄花數(shù)和花粉活力與誘雄效果呈正相關(guān),計(jì)算主成分1和主成分2的隸屬值時(shí)采用正隸屬函數(shù),而第1雄花節(jié)位與誘雄效果呈負(fù)相關(guān),故計(jì)算主成分3隸屬值時(shí)采用反隸屬函數(shù)。

        各主成分的得分值見表4,主成分的得分是相應(yīng)因子得分乘以相應(yīng)方差的算數(shù)平方根,因子得分通過SPSS分析計(jì)算得出。利用該值可計(jì)算出各主成分隸屬函數(shù)值,再根據(jù)各主成分權(quán)重計(jì)算出加權(quán)隸屬函數(shù)值,即綜合評(píng)價(jià)值。綜合評(píng)價(jià)值越高,表示誘雄效果越好,300 mg/L硫代硫酸銀處理綜合評(píng)價(jià)值最高,誘雄效果最好。

        3 討論與結(jié)論

        從誘雄產(chǎn)生雄花數(shù)角度來看,本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,3種誘雄劑對(duì)雌性系親本都有一定的誘雄作用,硫代硫酸銀效果最佳,赤霉素效果最差。其中900 mg/L硫代硫酸銀效果最好,雄花數(shù)和雄花節(jié)位數(shù)最多且第1雄花節(jié)位低;鄧強(qiáng)等研究認(rèn)為,600 mg/L 硫代硫酸銀處理黃瓜可達(dá)最佳誘雄效果,這可能是由于不同材料對(duì)不同濃度的硫代硫酸銀敏感程度不同,達(dá)到的效果也不盡一致[7]。本試驗(yàn)所用材料對(duì)高濃度硫代硫酸銀較為敏感,顧興芳等采用1 000 mg/L硫代硫酸銀處理黃瓜雌性系時(shí)得到較多雄花數(shù),但會(huì)導(dǎo)致植株死亡[8],而本試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)死株現(xiàn)象。

        不同材料對(duì)硝酸銀的反應(yīng)也不同?張春平等認(rèn)為,在黃瓜2葉期噴施2次濃度為300 mg/L的硝酸銀溶液,誘雄效果最好[9]。于曉瑩等認(rèn)為,900 mg/L硝酸銀處理誘雄效果最好[10]。顧興芳等研究表明,在2葉1心和4葉1心時(shí)采用400 mg/L硝酸銀處理,雄花數(shù)較多,第1雄花節(jié)位低且死株率低[8],該結(jié)果與本研究結(jié)果相近,本研究結(jié)果顯示,450 mg/L硝酸銀處理誘雄效果較好。

        赤霉素對(duì)本研究材料雖有一定的誘雄效果,但效果較差。鄧強(qiáng)等認(rèn)為,800~900 mg/L的赤霉素對(duì)黃瓜有較好的誘雄效果[7,11]。丁小濤認(rèn)為,500 mg/L 赤霉素對(duì)黃瓜雌性系的誘雄效果最好,對(duì)植株影響較小[12-13]。本試驗(yàn)誘雄效果最佳的赤霉素濃度為1 200 mg/L,但與硫代硫酸銀和硝酸銀相比效果較差。赤霉素處理會(huì)導(dǎo)致本材料第1雄花節(jié)位較高,前期無花芽分化的現(xiàn)象,可能是由于赤霉素對(duì)研究本材料植株影響較大,處理時(shí)會(huì)阻礙花芽原基分化和形態(tài)建成,導(dǎo)致發(fā)生空節(jié),也可能與處理苗齡有關(guān)。

        從雄花花粉活力以及雄花授粉后種子數(shù)的角度來看,本研究結(jié)果表明,300 mg/L硫代硫酸銀對(duì)雄花數(shù)和自交種子數(shù)影響較小,誘雄效果較好。高濃度的硫代硫酸銀和赤霉素對(duì)黃瓜雌性系的誘雄效果較差,900 mg/L硫代硫酸銀和1 200 mg/L赤霉素處理導(dǎo)致花粉活力較低和種子數(shù)較少。高濃度硫代硫酸銀和赤霉素處理會(huì)影響植株長勢,甚至導(dǎo)致植株死亡,這可能也會(huì)影響所誘導(dǎo)雄花的發(fā)育,導(dǎo)致花粉活力降低,進(jìn)而導(dǎo)致種子數(shù)減少。劉思宇等研究發(fā)現(xiàn),一定濃度的有機(jī)硅助劑可緩解誘雄劑的傷害作用[14],但還要進(jìn)一步研究。

        雄花性狀可直觀反映誘雄效果,花粉活力可反映雄花的質(zhì)量,誘雄的最終目的是得到種子。相關(guān)研究只通過雄花指標(biāo)評(píng)價(jià)誘雄效果,而未考慮花粉活力以及自交種子數(shù),利用單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映誘雄效果。由于反映誘雄效果的指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性,使得信息發(fā)生重疊,因此采用主成分分析可以在不損失或很少損失原有信息的基礎(chǔ)上,把錯(cuò)綜復(fù)雜的單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成彼此不相關(guān)的綜合指標(biāo),再利用隸屬函數(shù)的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),這樣使得研究結(jié)果具有科學(xué)性和可靠性[6]。

        本研究通過單一因素來評(píng)價(jià)誘雄效果時(shí)得出的最佳誘雄劑不盡一致,因此對(duì)誘雄效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過對(duì)雄花數(shù)、雄花節(jié)位數(shù)、第1雄花節(jié)位、花粉活力和自交種子數(shù)進(jìn)行主成分分析,利用隸屬函數(shù)和權(quán)重計(jì)算求得綜合評(píng)價(jià)值,以此來進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),研究結(jié)果表明,300 mg/L硫代硫酸銀處理綜合評(píng)價(jià)值最高,誘雄效果最好。主成分分析及隸屬函數(shù)法常用來評(píng)價(jià)種質(zhì)資源抗性[15-18],本研究首次采用該方法評(píng)價(jià)了3種誘雄劑對(duì)黃瓜的雌性系的誘雄效果,篩選出300 mg/L硫代硫酸銀為雌性系 NW-6 的最佳誘雄劑。

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