于釗妍 劉艷菊 徐玉芬 賈效成

（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所 海南文昌 571339）

油茶（Camelliaspp.）是山茶屬（Camellia）植物中種子含油率較高樹(shù)種的統(tǒng)稱(chēng)，是我國(guó)重要的食用油料樹(shù)種之一，被譽(yù)為“東方油橄欖”，與油棕（Elaeis quineensis）、油橄欖（Olea europaea）、椰子（Cocos nucifera）并稱(chēng)為世界四大木本油料樹(shù)種[1]。我國(guó)現(xiàn)有油茶種植面積7 000萬(wàn)畝（1畝≈667 m2），以普通油茶（Camellia oleiferaAbel.）為主，其余具有一定栽培面積的油茶物種包括：小果油茶（C. meiocarpaHu.）、越南油茶（C.vietnamensisHuang.）、攸縣油茶（C. yuhsienensisHu.）、浙江紅山茶（C. chekiangoleosaHu.）等[2]。

生殖過(guò)程是生物延續(xù)的重要生命現(xiàn)象，與遺傳、進(jìn)化、乃至生命起源等密切關(guān)聯(lián)[3]。油茶具有“抱子懷胎”的特點(diǎn)，落花落果現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)行生殖生物學(xué)研究不僅有利于掌握其開(kāi)花規(guī)律，提高產(chǎn)量，且有利于選擇優(yōu)良的雜交親本，對(duì)新品種選育、品種配置方案制定與品種改良的開(kāi)展產(chǎn)生積極的指導(dǎo)意義[4]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著生殖生物學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)手段的不斷發(fā)展，有關(guān)油茶生殖生物學(xué)的研究在有性生殖過(guò)程、雜交育種以及生殖工程等方面取得了一定的進(jìn)展。本文對(duì)油茶開(kāi)花物候、傳粉、受精、果實(shí)發(fā)育等生殖生物學(xué)特性及油茶雜交育種進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為今后相關(guān)研究工作提供參考。

1 油茶開(kāi)花生物學(xué)研究

1.1 開(kāi)花物候

油茶生命周期長(zhǎng)，從花芽分化至果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育歷時(shí)一年之久，在果實(shí)成熟過(guò)程中落花落果現(xiàn)象嚴(yán)重，因此在生產(chǎn)中一直存在花多果少、坐果率低的現(xiàn)象。油茶這一特性，民間又稱(chēng)為“抱子懷胎”，由于其秋花秋實(shí)，通常果實(shí)成熟不久，下年的花期又到，這是油茶植物異于其它果樹(shù)的一大特征[5]。遺傳因子和氣候因子是影響花期的重要因素，前者主要決定花期的類(lèi)型，后者決定花期“入秋”早遲，進(jìn)而影響次年產(chǎn)量。

普通油茶通常于5—6月初開(kāi)始花芽分化，10月中下旬開(kāi)花，11月為盛花期，花期一般有2～3個(gè)月[6-7]。油茶花期長(zhǎng)短受品種、年份的影響而不同，當(dāng)時(shí)氣溫和空氣濕度也直接影響油茶開(kāi)花周期和長(zhǎng)短，高州油茶5月中旬至10月進(jìn)行花芽分化，11月上旬開(kāi)花；騰沖紅花油茶（C. reticulataLindl.）則在翌年1月進(jìn)入初花期，其中2019年比2018年進(jìn)入初花期的時(shí)間更早[8-9]。氣溫低、空氣濕度高，開(kāi)花時(shí)間延長(zhǎng)；反之則縮短。

1.2 花芽分化

營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)減弱時(shí)，生殖作用才會(huì)發(fā)生，但是也需要一定的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)作為基礎(chǔ)，因此油茶的花芽分化通常發(fā)生在春梢基本結(jié)束生長(zhǎng)后。油茶花芽沒(méi)有固定的著生模式，既存在單花芽，又存在混合花芽，既存在頂花芽，又存在腋花芽。

不同油茶種類(lèi)花芽分化時(shí)間有所不同，且易受到光照和溫度的影響。普通油茶花芽分化從5月上旬至9月中旬，長(zhǎng)瓣短柱油茶（C. yuhsienensisHu.）花芽分化過(guò)程時(shí)間比普通油茶短7 d；廣寧紅花油茶（C. semiserrataChi.）4月下旬開(kāi)始花芽分化，至9月下旬完成；高州油茶分化時(shí)期為5月中旬至10月中旬，花芽含水率經(jīng)歷下降、上升、下降的過(guò)程，養(yǎng)分含量變化較大，觀(guān)察中發(fā)現(xiàn)，高州花芽分化是分批進(jìn)行的，各單株花芽分化時(shí)間有差異[10-12]。袁德義[13]運(yùn)用石蠟切片的方法，觀(guān)察發(fā)現(xiàn)‘湘林1號(hào)’油茶花芽形態(tài)分化可分為前分化期、萼片形成期、花瓣形成期、雌雄蕊形成期、子房與花藥形成期、雌雄蕊成熟期6個(gè)時(shí)期?？梢?jiàn)花芽分化在油茶開(kāi)花過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，直接影響開(kāi)花的數(shù)量和質(zhì)量，而開(kāi)花數(shù)量直接影響坐果率[14-15]。

2 傳粉生物學(xué)研究

2.1 花粉特性

花粉的形態(tài)特征受外界環(huán)境影響較小，主要由基因控制，因此具有很強(qiáng)的遺傳穩(wěn)定性。油茶花粉顏色為黃色或淡黃色，花粉形態(tài)多樣，呈現(xiàn)橢圓形、三裂圓形及圓形等，多數(shù)花粉屬于中等大小。不同油茶品種的花粉量存在一定的差異，不同品種的花粉形狀也有一定的差異，其形狀接近球形，主要有球形、近球形、長(zhǎng)球形或超長(zhǎng)球形等；另外，不同種類(lèi)的油茶花粉外壁紋飾、花粉粒的大小以及赤道面觀(guān)等也呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。普通油茶的花粉形態(tài)為近球形或者橢球形，為3孔溝形，大小中等，符合山茶屬花粉的種屬特征[16-19]。

2.2 花粉活力及柱頭可授性

花粉活力及柱頭可授性是開(kāi)花植物有性生殖的基礎(chǔ)，花粉活力對(duì)植物的坐果率有很大影響，花粉活力高、花粉量大，植物坐果率高。檢測(cè)花粉活力的方法多樣，主要有I-KI法、MTT法、過(guò)氧化氫酶法、TTC法、離體萌發(fā)法、統(tǒng)計(jì)坐果率法等。不同測(cè)定方法對(duì)花粉生活力的測(cè)定結(jié)果也有一定的影響。袁德義等[20]選取7種油茶種花粉為材料，得出花粉生活力的最佳方法為T(mén)TC法、FDA熒光染色法及離體萌發(fā)法，這3種方法也可用于檢測(cè)山茶屬花粉活力。

在雜交中，如果親本花期相差時(shí)間較長(zhǎng)，則需要儲(chǔ)藏花粉以備授粉，要求花粉保持較高的生活力。低溫干燥有利于油茶花粉的貯藏，普通油茶花粉經(jīng)過(guò)烘干脫水后，含水量在15%以下時(shí)，超低溫條件下可保存一年左右，且活力無(wú)顯著降低；短期貯藏可4℃低溫干燥保存[21-22]。

柱頭可授性也是開(kāi)花植物有性生殖過(guò)程的研究基礎(chǔ)，在生殖過(guò)程中常常會(huì)由于親本生殖發(fā)育最佳時(shí)期難相遇而影響雜交。通過(guò)全面了解親本之間的物候規(guī)律，掌握好最佳授粉時(shí)間，從而提高授粉坐果率。長(zhǎng)林53號(hào)油茶柱頭的可授期共有6 d，為開(kāi)花前3 d至開(kāi)花后3 d；其中開(kāi)花前2 d和開(kāi)花后2 d為最佳可授期[23]。普通油茶和小果油茶開(kāi)花時(shí)，花粉就具活力，活力最高時(shí)為花后1 h；花后1～4 d是最佳傳粉期，此時(shí)花粉能保持較高活力。開(kāi)花前2 h，柱頭就具可授性，開(kāi)花后3～4 h可授性達(dá)最高，花后4 d開(kāi)始下降，至6 d柱頭枯萎，與兩者開(kāi)花進(jìn)程相同。2種油茶柱頭從開(kāi)花至枯萎一般需5～6 d，其中柱頭可授性最強(qiáng)的時(shí)間在開(kāi)花后的2 d之內(nèi)，隨后開(kāi)始柱萎[24]。

3 有性生殖過(guò)程研究

3.1 小孢子和雄配子體的發(fā)生與發(fā)育

油茶花粉壁從外至里分別為表皮層、纖維層、中層和絨氈層4層，絨氈層分泌胼胝質(zhì)酶使小孢子分離，合成識(shí)別蛋白并釋放到花粉外壁。絨氈層在小孢子形成時(shí)開(kāi)始解體，花粉粒成熟時(shí)只剩殘跡[14]。

即使同一立地條件下的同一油茶植株，其不同花之間進(jìn)入減數(shù)分裂的時(shí)間差可達(dá)45 d[25]。不同花之間，同一花的不同花藥之間，發(fā)育也不同步，母細(xì)胞處于減數(shù)分裂時(shí)，花藥為乳白略帶淡黃；花粉進(jìn)入四分體時(shí)期時(shí)，花藥呈黃色。四分體解體后釋放單個(gè)的小孢子，油茶小孢子經(jīng)過(guò)2次有絲分裂，形成花粉[26-28]。

3.2 大孢子和雌配子體的發(fā)生與發(fā)育

油茶雌蕊由3～5心皮組成，子房3～5室，每室著生倒生胚珠3～10枚，一般為5～6枚。油茶胚珠珠柄極短，由于胚珠在生長(zhǎng)過(guò)程中形狀各有不同，因此在子房中的位置也不同[29]。

大孢子母細(xì)胞由孢原細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，經(jīng)減數(shù)分裂形成二分體，二分體先后經(jīng)過(guò)3次連續(xù)分裂，最后形成成熟的八核胚囊，即雌配子體[30]。

3.3 油茶授粉受精過(guò)程研究

油茶花粉粒傳到柱頭上后，被柱頭液粘附，花粉粒吸收柱頭液而膨脹，幾個(gè)小時(shí)便能從萌發(fā)孔處萌發(fā)出花粉管，穿入柱頭通向子房[26]?；ǚ酃苓M(jìn)入子房，從胚珠穿入胚囊，一個(gè)精細(xì)胞與卵細(xì)胞結(jié)合，形成合子，后發(fā)育成胚；另一個(gè)精細(xì)胞與次生核受精，形成胚乳，完成受精全過(guò)程，油茶受精最適宜溫度為20℃。油茶胚囊在發(fā)育過(guò)程中，有少數(shù)形成多卵，多個(gè)卵細(xì)胞受精后，單粒種子中不止一個(gè)胚，稱(chēng)為多胚現(xiàn)象[31]。

3.4 果實(shí)與種子發(fā)育

未受精的子房在花后一周內(nèi)脫落，受精的子房翌年發(fā)育為果皮，胚珠形成種子，每個(gè)子房室最終只有1～6個(gè)胚珠形成種子[30]。油茶受精卵的分化多在翌年3—5月進(jìn)行，3月初以前子房開(kāi)始膨大，形成幼果；自3月起至8月下旬，果實(shí)生長(zhǎng)迅速，8月后體積不再增加，油脂開(kāi)始積累。8—9月，子葉吸收所有的胚乳，種子內(nèi)部再無(wú)游離胚乳存在，外種皮變?yōu)辄S褐色，10月份外種皮轉(zhuǎn)為黑褐色，子葉脆硬，幼胚具發(fā)芽能力，果實(shí)成熟。

8—9月是油茶果實(shí)中油脂的形成與積累期，9月下旬至采收前，油脂含量大量增加，因此過(guò)早采收會(huì)大大降低果實(shí)含油量。油茶油脂形成的過(guò)程，也受多種外界因素的影響，溫度和濕度尤為重要，可制訂合理技術(shù)措施提高種子產(chǎn)量和產(chǎn)油量。

3.5 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)油茶生殖生長(zhǎng)的調(diào)控

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以有效調(diào)節(jié)林木的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)、增強(qiáng)抗逆性、提高品質(zhì)的目的，在油茶中多用于花器官?lài)娛?。有學(xué)者認(rèn)為，CTK促進(jìn)油茶開(kāi)花，高水平IAA、GAs、ABA促進(jìn)花的凋落，ABA/CTK、ABA/GAs有利于花芽的形態(tài)建成，噴施復(fù)硝酚鈉可以提高普通油茶花芽中的ZR、IAA、GA3，從而提高坐果率[32-33]。隨后，通過(guò)對(duì)不同品種油茶花器官發(fā)育的調(diào)控研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的赤霉素、多效唑有助于油茶成花，赤霉素和細(xì)胞分裂素的交互作用是促進(jìn)油茶提前開(kāi)花的關(guān)鍵因子；同時(shí)，花芽分化期噴施赤霉素能顯著提高油茶果實(shí)品質(zhì)[34-37]。劉林秀等[38]發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的6-BA、GA、ABA可促進(jìn)油茶花粉管生長(zhǎng)。胡瀟[39]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源乙烯是導(dǎo)致油茶落果的重要激素，其中ACS1、ACO1、ACO2等7個(gè)基因可能是油茶落果過(guò)程中的關(guān)鍵基因[40]。

4 油茶的雜交育種研究

4.1 自交不親和性研究

自交不親和是植物在受精過(guò)程中發(fā)生真的識(shí)別和拒絕自交花粉的機(jī)制[41]。80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)油茶品種間雜交親和性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：影響雜交親和性的因素有很多，如參與雜交的父本與母本親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近、花粉與柱頭的識(shí)別、花粉的質(zhì)量、花粉母細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的配對(duì)行為、花粉在柱頭及子房中的萌發(fā)行為等[42-43]。

高超等[41]以‘華碩’為試材，通過(guò)解剖學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自交花粉管生長(zhǎng)速度明顯低于異交花粉管，且大部分未到達(dá)子房就生長(zhǎng)停滯，明確油茶為自交不親和性植物。廖婷等[44]發(fā)現(xiàn)，油茶異交授粉座果率、果實(shí)品質(zhì)等均優(yōu)于自交和自然條件授粉，屬后期自交不親和。

油茶自交結(jié)實(shí)率低，實(shí)際生產(chǎn)中，選擇親和性較高的油茶為主栽品種，加之品種配置種植，配栽品種通常為5～10個(gè)。楊小胡等[45]以‘華金’為試材，發(fā)現(xiàn)人工輔助授粉坐果率明顯高于自然授粉；在高產(chǎn)良種中，篩選出品種配置的良好組合為：湘林5作為父本，湘林67、湘林3號(hào)作為母本。在此基礎(chǔ)上，劉慧敏等[46]通過(guò)調(diào)查60個(gè)湘林系列無(wú)性系品種，建立了湘林系列油茶栽培的品種配置模式。長(zhǎng)林系列油茶品種配置試驗(yàn)表明，父本對(duì)子代的坐果率和種子含油率具顯著影響[47]。贛州油茶品種配置時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮花期一致、花粉活力強(qiáng)、親和性高的品種[48]。

4.2 雜交育種方法和親本選擇

在現(xiàn)階段油茶育種方式主要為雜交育種，包括種內(nèi)、種間雜交育種[49-50]。油茶雜交育種能否取得成功的關(guān)鍵之一，是正確地選擇雜交親本。選擇的父母本都要具有較多的優(yōu)點(diǎn)，且沒(méi)有突出的缺點(diǎn)，其中一方對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件應(yīng)有良好的適應(yīng)性，花期要一致等。一般情況下，父、母本的開(kāi)花期至少要有1/2～1/3重疊。在油茶雜交育種中，通常選擇開(kāi)花量較大的母本，在盛花期，花蕾全白含苞欲放時(shí)進(jìn)行去雄，去雄后1～2 d內(nèi)，柱頭上分泌出黏液時(shí)，是授粉最適宜時(shí)間。用毛筆蘸取花粉，涂在柱頭上，授粉完畢后立即套袋掛牌標(biāo)記。授粉后7～10 d，觀(guān)察到花瓣凋謝，柱頭干枯時(shí)，即可去袋[14]。

陳雅等[50]用攸縣油茶與‘華碩’進(jìn)行種間雜交，子代育性良好，回交結(jié)實(shí)率高。陳永忠等[51]通過(guò)雜交育種選育的子代，產(chǎn)量大幅升高。不同品種間雜交親和性不同導(dǎo)致油茶花粉管的生長(zhǎng)速度不同[52]。江西省林業(yè)科學(xué)院進(jìn)行油茶遠(yuǎn)緣雜交育種試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雜交后代均表現(xiàn)出果大、皮薄、出籽率高、含油率高的特點(diǎn)[53-54]。

5 展望

2022年中央一號(hào)文件《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于做好2022年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見(jiàn)》提出“支持?jǐn)U大油茶種植面積，改造提升低產(chǎn)林”，2022年海南省一號(hào)文件《中共海南省委海南省人民政府關(guān)于做好2022年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的實(shí)施意見(jiàn)》（瓊發(fā)〔2022〕1號(hào)）提出“推廣種植油茶、沉香、花梨、特色花卉”和“擴(kuò)大椰子、油茶、沉香、咖啡等種植規(guī)?！薄０l(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)已上升為國(guó)家和海南省的戰(zhàn)略性部署，種植油茶已成為農(nóng)民脫貧致富和鄉(xiāng)村振興的重要途徑。擴(kuò)大油茶種植面積以及提高單位面積產(chǎn)量，將油茶培育成為食用油的重要來(lái)源，潛力巨大。

我國(guó)具有豐富的油茶實(shí)生資源和品種資源，為適應(yīng)油茶育種工作的需要，在開(kāi)花生物學(xué)、花粉儲(chǔ)藏和胚胎學(xué)等方面都進(jìn)行了大量研究，并取得不少有價(jià)值的材料，但研究方法還比較傳統(tǒng)，油茶落花落果問(wèn)題長(zhǎng)期未得到解決，有性生殖尚未形成系統(tǒng)的理論體系。自然條件下，油茶各品種的自交不親和程度差異巨大，今后的研究方向中，油茶自交不親和的機(jī)制、各品種間不親和強(qiáng)度差異的原因及如何克服自交不親和性或?qū)⒊蔀橹匾獌?nèi)容[26,55]。

目前，油茶基因組已經(jīng)破譯，實(shí)現(xiàn)了油茶從傳統(tǒng)育種向基因組育種的跨越，也為開(kāi)花調(diào)控、果實(shí)發(fā)育等相關(guān)機(jī)制解析，關(guān)鍵功能基因的挖掘奠定了良好基礎(chǔ)。油茶育種年限長(zhǎng)，新品種選育緩慢，選育速度無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，嚴(yán)重阻礙了油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過(guò)分子輔助育種，開(kāi)展重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子標(biāo)記輔助精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，有望縮短油茶育種周期，提高油茶育種效率[56]。