李琛　王海靜　姜濤　邊衛(wèi)東

關(guān)鍵詞：黃金梨；溫室；種子敗育；胚囊；顯微觀察

中圖分類號：S661.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）01-0067-07

黃金梨早期豐產(chǎn)性強，品質(zhì)優(yōu)良，但耐貯藏性較差，冷藏條件下，一般只能貯藏3～4個月。溫室栽培技術(shù)可充分發(fā)揮該品種的兩大優(yōu)勢，延長果實供應(yīng)期，增加果農(nóng)的經(jīng)濟效益。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，溫室栽培條件下黃金梨坐果率低，畸形果發(fā)生率高，在對溫室落果、畸形果進(jìn)行剖切過程中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)果核內(nèi)無種子。種子發(fā)育的任一方面，如胚珠、胚囊、花粉、授粉受精、胚、胚乳等發(fā)育過程受阻都可能引起種子敗育。而種子的前身是胚珠，胚珠是胚囊的攜帶者，胚珠發(fā)育過程中如出現(xiàn)形態(tài)結(jié)構(gòu)異常、大孢子母細(xì)胞發(fā)育不完全或退化，都易導(dǎo)致植物雌性器官育性降低或不育。邊衛(wèi)東等曾對黃金梨的胚珠及花粉發(fā)育過程進(jìn)行了切片觀察，研究發(fā)現(xiàn)黃金梨從萌芽到花蕾期（開花前14 d），胚珠原基已分化出珠被和珠心，小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂后形成的四分體出現(xiàn)率達(dá)73.0%，并有早期花粉粒出現(xiàn)（27%）；到開花前7 d，大孢子母細(xì)胞形成，胚珠分化完全，但早期花粉粒液泡化；到開花期胚囊形成，花藥空囊。可見，黃金梨雖然無花粉或花粉極少，但雌蕊能正常發(fā)育，在栽培生產(chǎn)中如合理配置授粉樹，則能有效解決花粉敗育問題，提高坐果率。在授粉試驗中發(fā)現(xiàn)八月酥、綠寶石、早酥梨均可作為黃金梨的授粉品種。

此外，結(jié)合觀察黃金梨和甜櫻桃的胚珠及花粉發(fā)育過程發(fā)現(xiàn)，二者的胚珠、胚囊發(fā)育過程類似，其胚珠原基均在開花前14 d分化出珠心與珠被，且在開花期胚囊已經(jīng)形成。同時，在觀察甜櫻桃的胚珠與溫度變化相關(guān)性的過程中發(fā)現(xiàn)，甜櫻桃胚囊的發(fā)育是在較低溫度下完成，胚囊形成期平均最高溫度為20.6℃，最低溫度為7.9℃。在溫室促成栽培條件下，溫度的調(diào)控占主導(dǎo)地位，溫度調(diào)控失常容易造成胚珠、胚囊發(fā)育異常，引起種子敗育。為此，筆者從溫室栽培黃金梨胚珠發(fā)育與溫度變化的關(guān)系入手，對比調(diào)查了露地、溫室栽培條件下氣溫變化規(guī)律、黃金梨的坐果率、種子敗育率，以及同一物候期黃金梨的胚珠、胚囊發(fā)育過程，以求探明溫室黃金梨種子敗育率高、坐果率低的原因及其解決方法。

1材料和方法

1.1材料

試材取自河北科技師范學(xué)院園藝實驗站日光溫室梨及露地梨新品種栽培區(qū)。日光溫室跨度7.0m，脊高3.45 m，長62 m，溫室內(nèi)主栽品種為黃金梨，樹齡為8年生，授粉品種有八月酥、綠寶石、早酥梨、黃冠，授粉樹比例為30%。2020年1月1日溫室升溫，開花期為2月5—12日，6月下旬—7月上旬果實成熟。露地梨栽培區(qū)，黃金梨樹齡均為8年生，開花期為4月15—22日，9月上旬果實成熟。

1.2方法

1.2.1溫度觀察 在露地栽培區(qū)，距地面1.5 m高處隨機安裝3個百葉箱，在溫室栽培區(qū)的東、中、西部分別安裝1個百葉箱，箱內(nèi)均放置ZDR-20田間數(shù)據(jù)自動記錄儀，每15 min自動采集1次溫度數(shù)據(jù)，記錄萌芽期至開花期的溫度。

1.2.2黃金梨坐果率及種子敗育率調(diào)查 在溫室、露地黃金梨萌芽期，分別掛牌選定50個短果枝，記錄每個短果枝上的花朵數(shù)，在開花期統(tǒng)一進(jìn)行人工授粉，并于花后20 d調(diào)查每個短果枝上坐果數(shù)。7月下旬溫室黃金梨成熟后隨機抽取50個果實與露地果實同期觀察。橫切果實，調(diào)查果實中種子敗育情況。1.2.3黃金梨胚珠、胚囊解剖觀察方法分別于溫室、露地黃金梨萌芽期開始采樣，直至開花期，每次隨機選取20個頂花芽。溫室黃金梨采樣日期：1月14日、1月21日、1月28日、2月8日，露地黃金梨采樣日期：3月23日、3月30日、4月6日、4月20日。將花芽取下后在室內(nèi)剝?nèi)[片，用FAA固定液固定，乙醇系列脫水，做成石蠟切片，番紅、固綠對染，制成永久切片，在Olympus DP70顯微鏡下觀察胚珠、胚囊的發(fā)育情況及形態(tài)特征，并用測微尺測量開花期溫室及露地黃金梨的胚珠、胚囊大小。

2結(jié)果與分析

2.1溫室、露地氣溫比較

如圖1所示，溫室夜間平均最低溫度能保持在6.0℃，露地平均最低溫度為7.7℃。從萌芽期至開花期溫室白天平均最高溫度為21.2℃，露地為16.8℃。萌芽期、現(xiàn)蕾期溫室白天各階段平均最高溫度為19.6℃、22.9℃，露地為14.3℃、18.6℃，尤其是在開花前7d，溫室內(nèi)白天平均最高溫度高達(dá)26.0℃，露地僅為19.9℃?？梢?，溫室白天最高氣溫普遍高于露地，且在大孢子母細(xì)胞形成后（即開花前7d）平均白天最高氣溫超過了25℃。

2.2溫室、露地黃金梨種子發(fā)育及坐果情況

梨屬仁果類，正常情況下每個果實有5個心室，每個心室中有2個胚珠，可形成10粒種子。由表1、圖2可知，在露地栽培條件下，黃金梨種子敗育率僅有7%，每個果實中平均有9.3粒發(fā)育正常的種子且5個心室中均有正常種子；溫室栽培條件下黃金梨種子敗育率高達(dá)62%，每個果實平均僅有3.8粒發(fā)育正常的種子，5個心室平均僅有2.7個心室中有正常的種子，其中以3個心室和2個心室有正常種子的果實比例最高，分別為32%、30%。溫室栽培的黃金梨不僅種子敗育率極顯著高于露地栽培的黃金梨，而且其坐果率極顯著地低于露地栽培的黃金梨。

2.3溫室、露地黃金梨胚珠發(fā)育過程及形態(tài)觀察

由表2可知，露地栽培條件下，黃金梨從萌芽到開花需要經(jīng)歷28 d；由于栽培黃金梨的溫室白天溫度高，高溫加快了溫室黃金梨的開花速度，使得從現(xiàn)蕾到開花所需時間比露地縮短了3d。無論是露地還是溫室栽培的黃金梨，胚珠原基于萌芽期出現(xiàn)（圖3-A～B），到現(xiàn)蕾期（萌芽后14 d），胚珠均已分化出珠被與珠心（圖3-E～F）。到開花期，露地栽培黃金梨73.3%的胚囊完成分化（圖3-G），其余處于不同的多核階段（圖3-H），且未檢測出單核、二核及四核胚囊。而溫室栽培黃金梨胚囊還處于大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂中，其中單核胚囊（圖3-1）、二核胚囊（圖3一J）、四核胚囊（圖3-K）所占比例分別為27.8%、22.2%、11.1%。此外，在觀察開花期胚珠、胚囊切片中發(fā)現(xiàn)，溫室栽培黃金梨胚囊長度和寬度均小于露地黃金梨（表3），且變異系數(shù)大。

結(jié)合溫室黃金梨胚珠、胚囊發(fā)育情況及室內(nèi)氣溫發(fā)現(xiàn)，正常情況下，在開花前7d大孢子母細(xì)胞開始減數(shù)分裂，至開花期胚囊形成。而此時溫室內(nèi)白天平均最高溫度高達(dá)26.0℃，再加上室內(nèi)高溫縮短了現(xiàn)蕾期到開花期的時間，因此，使得溫室栽培黃金梨胚囊存在明顯的發(fā)育滯后現(xiàn)象，到開花期胚囊未發(fā)育完全。

3討論

胚囊是雌性器官的主要組成部分，胚囊發(fā)育不完全或退化容易造成雌性器官不孕。蔡雪等發(fā)現(xiàn)花椒胚囊從大孢子母細(xì)胞發(fā)生到胚囊形成的各個階段均可發(fā)生退化解體，且主要集中在大孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂中期。姚家琳等在研究李胚胎發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)，在胚囊發(fā)育過程中存在著明顯的發(fā)育滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致胚囊形成期結(jié)構(gòu)異常（異性胚囊占比高達(dá)67%），珠心珠被提早解體退化，影響授粉受精，從而使得胚胎發(fā)育受阻；董軍等在杧果胚敗育研究中發(fā)現(xiàn)，杧果幼胚敗育是胚囊在七細(xì)胞八核時期助細(xì)胞與反足細(xì)胞等營養(yǎng)細(xì)胞退化，導(dǎo)致授粉受精不良；王近衛(wèi)等發(fā)現(xiàn)珠被、珠孔和胚囊組織形態(tài)上的異常是無核白葡萄種子敗育的主要原因。筆者通過解剖觀察發(fā)現(xiàn)，溫室栽培黃金梨的胚囊開花期仍有50%處于單核或二核胚囊階段，11.1%處于四核胚囊階段，且胚囊的長度和寬度均小于露地。胚囊的發(fā)育進(jìn)度及大小表明，溫室栽培黃金梨的胚囊存在明顯的發(fā)育滯后現(xiàn)象，且滯后比例高達(dá)61.1%。擁有發(fā)育完全的胚囊是授粉的第一步，溫室栽培黃金梨雌性器官不孕是開花期胚囊發(fā)育不完全所造成的。

邊衛(wèi)東等和李琛等在對溫室甜櫻桃坐果率極低的研究中發(fā)現(xiàn)，開花前不適宜的高溫處理會導(dǎo)致甜櫻桃胚珠發(fā)育畸形，胚囊敗育，這與本試驗結(jié)果略有不同。由于黃金梨的胚囊發(fā)育主要集中在開花前7d，在結(jié)合黃金梨的胚珠發(fā)育與溫度相關(guān)性中發(fā)現(xiàn)，開花前的高溫處理并不會導(dǎo)致黃金梨胚珠畸形、胚囊敗育，而是胚珠正常發(fā)育，胚囊發(fā)育滯后。關(guān)于高溫對果樹性器官發(fā)育不利的影響前人已有多次報道。職倩倩等㈣發(fā)現(xiàn)高溫會抑制胚珠多糖水解，在加快花芽發(fā)育過程中，糖類物質(zhì)不能滿足胚珠、胚囊的快速發(fā)育，從而導(dǎo)致胚囊敗育。Beppu等研究發(fā)現(xiàn)25℃以上高溫會妨礙白鳳桃生殖器官的發(fā)育，尤其是胚囊的發(fā)育，表現(xiàn)為胚囊發(fā)育滯后，坐果率低。在甜櫻桃引種試栽及保護(hù)地栽培中發(fā)現(xiàn)，花前25℃以上的高溫條件會加速胚珠衰老，抑制胚囊發(fā)育，表現(xiàn)為甜櫻桃的胚囊停留在未發(fā)育階段，并且花后2d很快退化；姜建福在研究溫度對甜櫻桃花芽分化的影響過程中，也進(jìn)一步證實了花期高溫會導(dǎo)致甜櫻桃胚珠、胚囊敗育，從而降低坐果率。

4結(jié)論

綜上所述，溫室黃金梨坐果率低、畸形果發(fā)生率高的原因應(yīng)該是開花前不適宜的高溫處理縮短了萌芽期到開花期的時間，使得胚囊發(fā)育滯后，雌性器官不孕，從而引起種子敗育。因此在梨樹保護(hù)地生產(chǎn)中，為了保證胚囊正常發(fā)育，防止種子敗育及過多地落果，應(yīng)適當(dāng)控制開花前及開花期的溫度，盡量使室內(nèi)溫度變化規(guī)律接近自然條件下的溫度變化規(guī)律。