李 婷，喬 琦，李劍峰，郭幸飛，侯小改

(河南科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/牡丹學(xué)院，河南 洛陽 471023)

牡丹(Paeoniasuffruticosa)系芍藥科芍藥屬多年生落葉灌木[1]，具有極高的觀賞價值、藥用價值和營養(yǎng)價值，特別是近年來，由于發(fā)現(xiàn)其籽油內(nèi)的微量元素、高濃度脂肪酸和牡丹黃酮對人體健康有益，因此被推薦為新型的有發(fā)展前景的木本油料作物[2]，并被廣泛應(yīng)用于保健品、化妝品、飲料和食用油中[3-4]。鳳丹(PaeoniaostiiFengdan)作為油用牡丹的主要品種之一，因其在牡丹籽產(chǎn)量和牡丹籽油出油率等方面優(yōu)于其他牡丹品種，被作為油用牡丹的良種加以推廣種植[5]。前人研究結(jié)果表明，鳳丹屬于自交不親和品種，其果實只能產(chǎn)生很少的種子，產(chǎn)量較低，限制了該新油料作物的發(fā)展和普及[6]。為提高鳳丹的結(jié)實率和產(chǎn)量，立足于洛陽的地域優(yōu)勢，利用不同海拔地區(qū)鳳丹開花物候的差異，選擇早花、中花和晚花等16個較典型的觀賞牡丹和嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)、洛陽東花園、河南科技大學(xué)開元校區(qū)及周山校區(qū)4個不同地點的鳳丹作為父本，通過采集單個品種花粉、混合品種花粉分別與河南科技大學(xué)周山校區(qū)、嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)、洛陽東花園和欒川釣魚臺4個不同地點的鳳丹雜交，篩選適合油用鳳丹的授粉品種，同時由于牡丹各品種花粉萌發(fā)率差異較大且普遍較低[7-8]，花粉管伸長較慢[9]，采用對鳳丹花柱頭噴施促花粉萌發(fā)劑的方法，比較不同促花粉萌發(fā)劑的效果，以提高結(jié)實率和產(chǎn)量，為實際生產(chǎn)中鳳丹的雜交育種及產(chǎn)量提高提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與地點

以河南科技大學(xué)周山校區(qū)(ZSXQ，112°22′ E、34°38′ N,海拔197～215 m)、嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)(KQX，112°7′ E、 34°11′ N,海拔369～371 m)、洛陽東花園(DHY，112°40′ E、34°39′ N,海拔119～121 m)和欒川釣魚臺(DYT，111°55′ E、33°47′ N,海拔703～710 m)4個地點的油用鳳丹(FD)為母本，父本材料包括4個地點的油用鳳丹和16種有代表性的觀賞牡丹，其中，鳳丹來自河南科技大學(xué)開元校區(qū)(KYXQ,112°24′ E、34°36′ N,海拔149～151 m)、周山校區(qū)、嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)和洛陽東花園，觀賞牡丹中的14種選自河南科技大學(xué)開元校區(qū)校園內(nèi)牡丹花圃，另外2種選自洛陽東花園，包括早花品種[景玉(JY)和藍月亮(LYL)]、中花品種[日月錦(RYJ)、洛陽紅(LYH)、銀紅巧對(YHQD)、日本皇冠(RBHG)、圣代(SD)、紫袍金帶(ZPJD)、烏金耀輝(WJYH)、百園紅霞(BYHX)、十八號(SBH)、肉芙蓉(RFR)和二喬(EQ)]、晚花品種[蓮鶴(LH)、五大洲(WDZ)和海黃(HH)]，日本皇冠和紫袍金帶取自洛陽東花園。海黃為美國牡丹品種，日本皇冠、日月錦和圣代為日本牡丹品種，其余均為中原牡丹。

1.2 試驗方法

1.2.1 物候期觀察 2018年3—5月分別在河南科技大學(xué)開元校區(qū)、周山校區(qū)、洛陽東花園、嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)和欒川釣魚臺觀察記錄鳳丹開花物候期，在河南科技大學(xué)開元校區(qū)和洛陽東花園每隔1 d觀察1次供試觀賞牡丹品種的開花情況并記錄，確定2019年適合給各地點鳳丹授粉的父本品種，授粉的花粉均為當(dāng)年花粉。

1.2.2 花粉收集 2019年，在父本材料盛花期內(nèi)，選擇天氣晴朗時用鑷子收集花粉裝于有硅膠干燥劑的4 mL離心管中，放入-20 ℃冰箱中貯藏備用。

1.2.3 雜交授粉 利用不同海拔地區(qū)鳳丹開花物候的差異，在相應(yīng)地點的鳳丹雄蕊成熟前去雄，分別用早花、中花、晚花品種作為父本給鳳丹授粉，授粉花朵均為30朵，之后套袋(篩孔尺寸為0.180 mm的尼龍網(wǎng)袋，大小為20 cm×20 cm)，人工隨機標(biāo)記自然狀態(tài)下的30朵花作為自然對照(CK)。為檢驗花粉混合授粉是否優(yōu)于單個品種授粉，分別在洛陽東花園和欒川釣魚臺進行混合授粉試驗，隨機選擇不同品種花粉混合授粉，各品種花粉比例為1∶1，授粉花朵均為30朵，并保證所選花朵的牡丹植株生長狀態(tài)一致且健康無病。試驗結(jié)束后統(tǒng)計結(jié)實率、百粒質(zhì)量、共收籽粒數(shù)和平均每朵花產(chǎn)量，結(jié)實率=結(jié)實數(shù)/授粉花朵數(shù)，平均每朵花產(chǎn)量=籽?？傎|(zhì)量/結(jié)實數(shù)。

1.2.4 噴施促花粉萌發(fā)試劑處理 在洛陽東花園、嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)和欒川釣魚臺，于牡丹盛花期選擇生長狀態(tài)一致且健康無病的牡丹植株，對花朵雌蕊進行噴劑處理，分別為蔗糖(150 g/L)、硼酸(0.08 g/L)、蔗糖(150 g/L) +硼酸(0.08 g/L)、蔗糖(150 g/L)+硼酸(0.08 g/L)+PEG-6000(200 g/L)，每處理30朵花，同時，人工隨機標(biāo)記自然狀態(tài)下的30朵花作為對照(CK)，試驗結(jié)束后統(tǒng)計結(jié)實率、百粒質(zhì)量、共收籽粒數(shù)和平均每朵花產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SPSS 20.0處理相關(guān)數(shù)據(jù)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡丹開花物候期比較

由表1可知，各地鳳丹中開花最早的是開元校區(qū)的鳳丹，花期為03-27—04-05；開花最晚的是欒川釣魚臺的鳳丹，花期為04-17—04-29；花期最長的是洛陽東花園的鳳丹，共14 d；鳳丹花期最短為10 d。由表2可知，觀賞牡丹品種中開花最早的是景玉和藍月亮，花期為03-27—04-04；開花最晚的是五大洲和海黃，花期為04-12—04-22；花期最長的是海黃，共11 d；花期最短的是二喬，共6 d。根據(jù)花期確定適合給周山校區(qū)鳳丹授粉的品種有14個，其中包括3個地點的鳳丹、11個觀賞品種；適合給嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)鳳丹授粉的品種有16個，包括3個地點的鳳丹、13個觀賞品種；適合給洛陽東花園鳳丹授粉的品種有19個，包括3個地點的鳳丹、16個其他品種；適合給欒川釣魚臺鳳丹授粉的品種有20個，包括4個地點的鳳丹、16個其他品種。

表1 2018年各試驗地點鳳丹的開花物候期

2.2 不同地點牡丹雜交授粉結(jié)果比較

2.2.1 周山校區(qū) 由圖1A可知，周山校區(qū)，雜交授粉結(jié)實率超過自然對照(CK)且有顯著差異的組合有5個，父本分別是鳳丹(開元校區(qū))、藍月亮、銀紅巧對、烏金耀輝和二喬，其中結(jié)實率最高的雜交組合父本是鳳丹(開元校區(qū))，達96.67%，是自然對照的1.4倍，結(jié)實率最低的雜交組合父本為洛陽紅，達40.00%；共收籽粒數(shù)超過自然對照的雜交組合有1個，父本為鳳丹(開元校區(qū))。由圖1B可知，百粒質(zhì)量顯著超過自然對照的雜交組合也僅有1個，父本是景玉品種，該組合百粒質(zhì)量達35.63 g，父本是洛陽紅的雜交組合百粒質(zhì)量最低，為14.03 g；平均每朵花產(chǎn)量顯著超過自然對照的雜交組合父本有鳳丹(開元校區(qū))和鳳丹(洛陽東花園)，其中父本為鳳丹(開元校區(qū))的雜交組合平均每朵花產(chǎn)量最高，達16.21 g，是自然對照的1.8倍，父本為百園紅霞的雜交組合平均每朵花產(chǎn)量最低，為1.82 g。綜合以上4個指標(biāo)，適合給周山校區(qū)鳳丹授粉的優(yōu)良父本為鳳丹(開元校區(qū))。

表2 2018年16種供試觀賞牡丹的開花物候期

同一指標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2.2 嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng) 由圖2A可知，嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)，雜交授粉結(jié)實率超過自然對照且有顯著差異的組合僅有1個，父本為鳳丹(周山校區(qū))，該組合結(jié)實率達60.00%，是自然對照的1.1倍，結(jié)實率最低的雜交組合父本是洛陽紅，為10.00%；共收籽粒數(shù)超過自然對照且有顯著差異的雜交組合有4個，父本分別是鳳丹(洛陽東花園)、圣代、日本黃冠和二喬。由圖2B可知，百粒質(zhì)量顯著超過自然對照的雜交組合有11個，其中最高的組合父本為日本皇冠，達29.75 g，百粒質(zhì)量最低的組合父本為洛陽紅，僅有12.42 g；平均每朵花產(chǎn)量除父本為鳳丹(周山校區(qū))、景玉、 洛陽紅和百園紅霞的組合外，其他品種作為父本的組合均顯著超過自然對照，其中父本為日本皇冠的組合平均每朵花產(chǎn)量最高，達3.47 g，是自然對照的6.1倍，父本為百園紅霞的組合平均每朵花產(chǎn)量最低，為0.41 g。綜合以上4個指標(biāo)，適合給嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)鳳丹授粉的優(yōu)良父本為鳳丹(周山校區(qū))和日本皇冠。

圖2 以嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)鳳丹為母本的授粉結(jié)果

2.2.3 洛陽東花園 由圖3A可知，洛陽東花園內(nèi)，雜交授粉結(jié)實率顯著超過自然對照的組合有4個，父本分別是日月錦、圣代、肉芙蓉和二喬，父本是日月錦的組合結(jié)實率最高，達96.67%，是自然對照的1.5倍，父本為蓮鶴的組合結(jié)實率最低，為40.00%；共收籽粒數(shù)顯著超過自然對照的組合有2個，父本分別是日月錦和肉芙蓉，其中父本為日月錦的組合共收籽粒數(shù)最多。由圖3B可知，百粒質(zhì)量顯著超過自然對照的組合有15個，二喬為父本的組合百粒質(zhì)量最高，達40.71 g，蓮鶴為父本的組合百粒質(zhì)量最低，達18.21 g；平均每朵花產(chǎn)量顯著超過自然對照的組合有5個，父本分別是日月錦、洛陽紅、肉芙蓉、二喬和蓮鶴，其中肉芙蓉為父本的組合最高，達9.01 g，是自然對照的1.5倍，藍月亮為父本的組合最低，為2.25 g。綜合以上4個指標(biāo)，適合給洛陽東花園鳳丹授粉的優(yōu)良父本為日月錦和肉芙蓉。

圖3 以洛陽東花園鳳丹為母本的授粉結(jié)果

2.2.4 欒川釣魚臺 由圖4A可知，欒川釣魚臺內(nèi)，雜交授粉結(jié)實率顯著超過自然對照的組合有3個，父本分別為鳳丹(周山校區(qū))、鳳丹(嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng))和日月錦，其中父本為鳳丹(周山校區(qū))的組合結(jié)實率最高，達100.00%，是自然對照的1.3倍，父本為景玉和十八號的組合結(jié)實率最低，均為40.00%；共收籽粒數(shù)顯著超過自然對照的組合共有2個，父本分別是日月錦和五大洲，其中，父本為日月錦的組合最多。由圖4B可知，百粒質(zhì)量顯著超過自然對照的組合共有17個，父本為日本皇冠的組合最高，達43.12 g，父本為蓮鶴的組合最低，為20.70 g；平均每朵花產(chǎn)量顯著超過自然對照的組合有6個，父本分別是鳳丹(洛陽東花園)、日月錦、日本皇冠、烏金耀輝、百園紅霞和五大洲，父本為日月錦的組合最高，達12.70 g，是自然對照2.7倍，父本為銀紅巧對的組合最低，為1.04 g。綜合以上4個指標(biāo)，適合給欒川釣魚臺鳳丹授粉的優(yōu)良父本為鳳丹(周山校區(qū))和日月錦。

圖4 以欒川釣魚臺鳳丹為母本的授粉結(jié)果

2.3 牡丹混合授粉結(jié)果

由表3可知，在洛陽東花園，父本花粉為鳳丹(洛陽東花園)+烏金耀輝+肉芙蓉的混合授粉組合結(jié)實率最高，達80.00%，是自然對照(圖3A)的1.2倍；父本花粉為洛陽紅+蓮鶴的混合授粉組合結(jié)實率最低，僅有30.01%。父本花粉為鳳丹(洛陽東花園)+烏金耀輝+肉芙蓉的混合授粉組合百粒質(zhì)量最高，達30.49 g；父本花粉為鳳丹(洛陽東花園)+洛陽紅+日月錦的混合授粉組合百粒質(zhì)量最低，僅有17.04 g。平均每朵花產(chǎn)量最高的混合授粉組合父本是烏金耀輝+日月錦+洛陽紅+鳳丹(洛陽東花園)，為17.02 g，是自然對照(圖3B)的2.8倍；最低的混合授粉組合父本為洛陽紅+蓮鶴，僅有5.77 g。

在欒川釣魚臺，結(jié)實率最高的混合授粉組合父本為洛陽紅+鳳丹(欒川釣魚臺)+鳳丹(洛陽東花園)，達70.00%，結(jié)實率最低的混合授粉組合父本為蓮鶴+鳳丹(開元校區(qū))，僅有20.00%；百粒質(zhì)量最高的混合授粉組合父本為洛陽紅+鳳丹(欒川釣魚臺),達39.78 g；平均每朵花產(chǎn)量最高的混合授粉組合父本為洛陽紅+鳳丹(欒川釣魚臺)+鳳丹(洛陽東花園)，為12.54 g。

表3 東花園和欒川釣魚臺的牡丹混合授粉結(jié)果

2.4 不同促花粉萌發(fā)劑對鳳丹結(jié)實的影響

由圖5A可知，不同地點的鳳丹結(jié)實率差異顯著，洛陽東花園和欒川釣魚臺均以硼酸處理結(jié)實率最高，其他處理均低于自然對照,嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)以自然對照結(jié)實率最高；由圖5B可知，洛陽東花園以硼酸處理共收籽粒數(shù)最高，嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)共收籽粒數(shù)硼酸處理和蔗糖+硼酸+PEG-6000組合處理較高，欒川釣魚臺共收籽粒數(shù)以硼酸處理和蔗糖+硼酸處理最高；由圖5C可知，洛陽東花園以蔗糖+硼酸+PEG-6000組合處理百粒質(zhì)量最高，與自然對照無顯著差異，嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)以噴硼酸處理百粒質(zhì)量最高，欒川釣魚臺以硼酸處理百粒質(zhì)量最高，但與自然對照沒有顯著差異；由圖5D可知，洛陽東花園以硼酸和蔗糖+硼酸+PEG-6000組合處理平均每朵花產(chǎn)量最高，嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)以蔗糖+硼酸+PEG-6000組合處理平均每朵花產(chǎn)量最高，但與硼酸處理和蔗糖+硼酸處理沒有顯著差異，欒川釣魚臺以蔗糖處理平均每朵花產(chǎn)量最高，其余處理均與自然對照沒有顯著差異。綜合以上各種指標(biāo)，適合作為盛花期促花粉萌發(fā)劑的是硼酸和蔗糖+硼酸+PEG-6000組合，可以提高結(jié)實率及產(chǎn)量。

不同小寫字母表示同一地點不同處理差異顯著(P<0.05)

3 結(jié)論與討論

雜交授粉是綜合作物優(yōu)質(zhì)性狀、培育新品種常用的手段之一[10-12]。雖然關(guān)于牡丹雜交的研究很多，但大多集中在雜交育種上，對于近年來興起的油用鳳丹，其雜交豐產(chǎn)的研究較少，且選擇品種時存在一定的盲目性[13]。鳳丹作為一種極具發(fā)展前景的新型油料作物，因其產(chǎn)量較低，市場供不應(yīng)求，亟待提高結(jié)實率[6]。本研究利用美國、日本的牡丹品種與中國的鳳丹遠緣雜交，同時采用不同地點的鳳丹和洛陽有代表性的觀賞牡丹與鳳丹近緣雜交，以期提高油用鳳丹的結(jié)實率和產(chǎn)量。結(jié)果表明，能有效提高結(jié)實率和產(chǎn)量的授粉品種包含有不同地點來源的鳳丹以及日月錦、肉芙蓉和日本皇冠等品種，這些品種的共同特征是瓣化程度較低、雄蕊數(shù)目較多且花期相遇，其中肉芙蓉屬于中原牡丹品種，日月錦和日本皇冠屬于日本牡丹品種[14-15]，整體上中原牡丹品種的結(jié)果優(yōu)于其他國家的牡丹品種，這是因為中原品種的基因型更為復(fù)雜多樣，抗逆性更好[16]。此外，本試驗中大多數(shù)百粒質(zhì)量高的品種，籽粒數(shù)卻較低，百粒質(zhì)量與籽粒數(shù)之間呈負相關(guān)關(guān)系，反映出植物生殖對策中數(shù)量和質(zhì)量的權(quán)衡關(guān)系。同時，不同地點由于海拔和栽培環(huán)境存在較大差異，各項指標(biāo)也有較大區(qū)別。其中周山鳳丹為父本、欒川釣魚臺鳳丹為母本的組合結(jié)實率最高，達100.00%；欒川釣魚臺鳳丹為母本、日本皇冠為父本的組合百粒質(zhì)量最高，為43.12 g；而以嵩縣庫區(qū)鄉(xiāng)鳳丹為母本的雜交組合結(jié)實率和平均每朵花產(chǎn)量都較低，其原因是雜草太多且疏于管理，說明油用鳳丹與其他油料作物一樣，也需要精細化栽培管理。

在已知的其他作物品種報道中，混合授粉可以更快地培育出新品種，對結(jié)實率和產(chǎn)量也有提高作用[17]。本研究中，結(jié)實率最高的混合授粉組合父本為鳳丹(洛陽東花園) +烏金耀輝+肉芙蓉，可達80.00%，平均每朵花產(chǎn)量最高的的混合授粉組合父本是烏金耀輝+日月錦+洛陽紅+鳳丹(洛陽東花園)，達17.02 g，兩者均顯著高于自然對照?？梢?，混合授粉在牡丹雜交授粉中同樣適用，可提高其結(jié)實率和產(chǎn)量。

噴施不同促花粉萌發(fā)劑對鳳丹結(jié)實具有明顯影響，本試驗中，噴施的促花粉萌發(fā)劑均為適合花粉萌發(fā)液體培養(yǎng)基的必要成分，目的是通過促進花粉萌發(fā)進而提高結(jié)實率以及產(chǎn)量[18]。蔗糖是花粉萌發(fā)的主要營養(yǎng)物質(zhì)和滲透壓調(diào)節(jié)劑[7]；硼酸的作用是參與果膠質(zhì)的合成、糖分的吸收轉(zhuǎn)運和代謝等過程，從而促進花粉萌發(fā)[19]；PEG-6000溶于水、甲醇等，其與疏水性分子結(jié)合后的產(chǎn)物可用作非離子表面活性劑，前人試驗證明其對花粉管伸長有一定促進作用[11]。牡丹花粉萌發(fā)率差異較大且普遍較低，花粉管的伸長較慢，噴施促花粉萌發(fā)劑有效提高了花粉萌發(fā)率，促進了結(jié)實率的提高。結(jié)合本研究3個地點的試驗結(jié)果，噴施硼酸(0.08 g/L)和噴施蔗糖(150 g/L)+硼酸(0.08 g/L)+PEG-6000(200 g/L)可明顯提高鳳丹結(jié)實率和產(chǎn)量。

本研究表明，具有瓣化程度較低、雄蕊數(shù)目較多且花期相遇等特征的牡丹品種適合作為鳳丹豐產(chǎn)的雜交父本，此外，混合授粉和盛花期噴施硼酸(0.08 g/L)或蔗糖(150 g/L)+硼酸(0.08 g/L)+PEG-6000(200 g/L)等促花粉萌發(fā)劑可提高鳳丹的結(jié)實率和產(chǎn)量。