43份荔枝种质资源的雌花受精与坐果评价

严 倩，吴洁芳，姜永华，陈洁珍，蔡长河，欧良喜

（广东省农业科学院果树研究所/农业部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】荔枝（Litchi chinensisSonn.）属于无患子科（Sapindaceae）荔枝属（Litchi），是我国南方最重要的亚热带经济水果之一［1］。中国是荔枝的原产国，有2 000年以上栽培史［2］，且种质资源丰富，目前国家荔枝种质资源圃已收集保存458份荔枝种质资源，品种特性多样，遗传背景丰富［3］。近10年内，我国种植荔枝面积保持在54万hm2左右［4］，2018产量创历史新高、达 288万 t［5］，但平均产量仅为 5 333.4 kg/hm2。据国家统计局统计，2016年我国香蕉、苹果、葡萄、梨、柑桔单位面积产量分别是31 867.5、18 883.8、16 990.2、16 800.0、14 700.0 kg/hm2。与上述果树相比，荔枝属于较低产量类果树。目前提高荔枝产量主要有两种手段，一种是通过栽培技术，另一种是培育新品种，从根本上解决荔枝产量问题。因此，对荔枝产量要素的评价和相关亲本材料的筛选是培育高产量荔枝新品种的前提。【前人研究进展】影响荔枝产量的因素较多，单穗雌花数量、雌花受精率和座果率是其中3个因素。荔枝花多果少，受精率低，素有“爱花不惜子”之说。荔枝花主要有雄花、雌花、两性花和畸形花等4种类型［6-7］，其中雌花数量比例与坐果和产量密切相关［8-10］。国内外关于荔枝花量的研究报道主要集中在雌、雄花数量比例方面，许多研究表明雌、雄花比例在不同荔枝品种间存在明显差异［11-15］，但未见对不同荔枝品种单穗雌花数量和受精率的研究报道。荔枝的生理落果严重，不同品种存在3～4次落果高峰，导致最终座果率极低［16-17］。我们前期研究表明，不同荔枝品种在果实不同发育时期的落果程度存在差异，其最终座果率也明显不同。范妍等［18］比较分析了岭丰糯、糯米糍、怀枝等3个荔枝品种的累积落果率，发现它们在不同时期累积落果率差异较大。MITRA等［19］对Deshi等15个荔枝品种的落果动态研究表明，不同品种间的落果程度不同，其最终座率也存在差异。以上研究主要集中在不同荔枝品种的落果动态变化方面，而落果过程中座果率的动态变化却未见报道；且前期研究报道的荔枝品种较少，不足以全面了解和评价其他荔枝资源的坐果情况。【本研究切入点】本研究选择43份荔枝种质资源为供试材料，开展荔枝单穗雌花数量、雌花受精率和果实发育过程中座果率动态变化的研究，准确评价不同荔枝种质资源的单穗雌花数量、雌花受精率和座果率生物性状的遗传差异。【拟解决的关键问题】明确不同荔枝种质资源的单穗雌花数量、雌花受精率和果实发育过程中座果率动态变化差异，为荔枝种质资源产量相关因素评价及特异资源筛选提供科学依据；同时为荔枝杂交育种优良亲本的选择，荔枝受精与坐果机制的研究提供材料基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年3—7月在国家果树种质资源-广州荔枝圃进行，地理位置113°22′E、23°09′N，海拔20 m，海洋性亚热带季风气候，年平均气温约21℃，年平均降水量1 761.7 mm，果园呈微丘陵地势，土肥水管理一致。43份荔枝种质资源为25～30年生长势均匀、无病虫害、且每年能正常开花结果的成年树，原产地见表1所示。

表1 43个供试荔枝种质的来源和名称Table1 The origin and name of 43 germplasms used in the experiment

1.2 试验方法

1.2.1 雌花受精率调查 2018年3月1日开始，被调查资源于雌花全部开放结束、第2轮雄花还未开放时挂牌，每个资源选取荔枝树上东、南、西、北不同位置中雌花数量最多、花穗最大且生长状态最好的3个花穗，记录雌花总数，每隔7 d调查1次，直至子房发育到“并粒”期（受精完成）。

雌花受精率（%）=（坐果数/总雌花数）×100

1.2.2 座果率调查 上述资源受精完成后，子房发育到“并粒”期时挂牌，每个资源选取荔枝树上东、南、西、北不同位置中小果数量最多、果穗最大且生长状态最好的5个果穗，记录小果总数，每隔7 d调查1次，直至花后63 d（种子发育完全）。

每周座果率（%）=（当前座果数/并粒期小果总数）×100

最终座果率（%）=（最终座果数/并粒小果总数）×100

采用Excel 2007对数据进行处理，使用SPSS 21.0软件计算相关系数、聚类分析。

2 结果与分析

2.1 43份荔枝种质资源的单穗雌花数量、受精率和最终座果率分析

2.1.1 单穗雌花数量 荔枝单穗雌花数量与受精、坐果密切相关。表2对43份种质资源的单穗雌花数量、受精率和最终座果率的调查结果，表2显示，以上3个性状在不同荔枝品种中存在明显差异，单穗雌花数量介于69.00～449.33朵/穗。单穗雌花数最多的品种是妃子笑（449.33朵/穗）、明显高于其他品种；其次是雪怀子、新兴香荔，分别是362.00、319.00朵/穗。单穗雌花数最少的品种是翠香荔（69.00朵/穗）；其次是海南红荔和鸡嘴荔，分别是102.67、109.33朵/穗。其余37个品种介于133.33～309.33朵 /穗之间。

2.1.2 雌花受精率 雌花受精率在11.63%～60.20%之间变动，其中雌花受精率最高的品种是陈紫（60.20%），其次是怀枝和野生荔枝9号、分别为59.75%和51.59%。雌花受精率最低的品种是妃子笑（11.63%），其次是三月红和无核荔、分别是12.57%和16.37%，其余37个品种介于17%～50%之间。

2.1.3 最终座果率 为明确不同荔枝品种的坐果情况，受精完成后，继续跟踪调查果实发育过程中的坐果状况。统计结果表明，43份资源的最终座果率范围是1.03%～26.06%，其中最高的品种是增埗早黑叶（26.06%），其次是妃子笑和四川妃子笑、分别为25.19%和25.1%；最低的品种是紫娘喜（1.03%），其次是白皮荔和鹅蛋荔、分别是1.71%和2.03%，其余荔枝种质资源的最终座果率介于2.75%～25.0%之间。

2.1.4 相关性分析 以上统计结果表明，单穗雌花数高的荔枝品种，其受精率反而较低。为明确单穗雌花数量、受精率和最终座果率的关系，进一步对43个品种的单穗雌花数量、受精率和最终座果率进行相关性分析（表3）。结果表明单穗雌花数量与受精率呈显著负相关（P=0.013＜0.05）。这与田间观察结果相似，即单穗雌花数量过多、密度太大，其最终受精率较低。而不同荔枝品种的最终座果率与单穗雌花数量和受精率无明显相关性。

表2 43份荔枝种质资源的单穗雌花数量、受精率和最终座果率Table 2 The number of female flower per panicle, fertilization rate, fruit setting rate of 43 litchi germplasms.

表3 43个荔枝品种的单穗雌花数、受精率和最终座果率的相关性分析Table 3 Correlation analysis on the number of female flower per panicle, fertilization rate, fruit settingrate of 43 litchi germplas

2.2 43份荔枝种质资源果实发育进程中座果率的动态变化分析

前期研究表明，荔枝的生理落果开始于花后7～12 d（并粒期），持续至授粉后55 d左右［11］。为明确不同荔枝品种在生理落果期的坐果动态变化特征，利用SPSS 19.0对43份参试荔枝种质资源生理落果期的座果率进行聚类分析，以欧氏距离为遗传距离，聚类方法采用Ward法，在遗传距离为9.5处将以上资源聚为3大类（图1）。

图1 43个荔枝品种果实发育不同时期座果率的系统聚类结果Fig. 1 Cluster analysis of fruit setting rate at different fruit development stages of 43 litchi germplasms

2.2.1 第Ⅰ类群 第Ⅰ类群包含7份资源，分别是增埗早黑叶、红绣球、吴俊2号、妃子笑、岭腰1号、四川妃子笑、黑叶。这类资源在整个果实生长发育期存在落果现象，但累积座果率呈缓慢降低趋势（图2、表4），坐果相对稳定，花后35 d所有品种的座果率都保持在40%以上，且最终座果率较高（≥18%）。这类资源均为高产或稳产类资源［1］。

2.2.2 第Ⅱ类群 第Ⅱ类群包含10份资源，分别是红荔、野生荔枝9号、鹅蛋荔、新球蜜荔、鸡嘴荔、白皮荔、野生荔枝10号、红珍珠、糯米糍和紫娘喜。这类资源的落果期主要集中在花后14～35 d，尤其是花后14～28 d落果最为严重，花后35 d所有荔枝品种的座果率降至20%以下，且最终座果率都低于8%。但花后42 d以后坐果较稳定，几乎不再落果（图3、表4）。这类种质资源多为大果型、焦核型或受精率较低的荔枝品种，属于低产或不稳产类资源［1］。

图2 第Ⅰ类（最终座果率≥18%）荔枝资源代表品种果实发育进程中的座果率Fig. 2 The fruit setting rate（≥18%） at fruit development stage of representative germplasms of ClusterⅠ

表4 43份荔枝种质资源果实发育进程中的座果率Table 4 The fruit setting rate at fruit developmentstage of 43 Litchi germplasm resources

图3 第Ⅱ类（最终座果率≤8%）荔枝资源代表品种果实发育进程中的座果率Fig. 3 The fruit setting rate（≤8%）at fruit development stage of representative germplasms of ClusterⅡ

2.2.3 第Ⅲ类群 第Ⅲ类群包含26份资源，分别是桂味、新兴香荔、无核荔、圆端荔、草莓荔、白粉2号、雪怀子、昌文等。这类资源的落果主要集中在花后14～42 d，花后28 d落果最严重。花后35 d座果率保持在14%～34%，直至花后56 d座果率仍呈降低趋势，最终座果率在4.87%～19%（图4、表4）。这类资源的大部分品种产量特性多介于第Ⅰ类和第Ⅱ类之间［1］。

图4 第Ⅲ类（最终座果率8%＜X＜18%）荔枝资源代表品种果实发育进程中的座果率Fig. 4 The fruit setting rate（8%＜X＜18%） at fruit development stage ofrepresentative germplasms of Cluster Ⅲ

3 讨论

植物开花数量大小是其传粉机制和进化特征的重要反映［20］。前期研究表明荔枝花量大小严重影响其坐果和产量［8-10］，且荔枝雌花比例在不同品种、树龄和栽培区域上存在明显差异［11-15］。本研究通过对43份荔枝种质资源的雌花数量进行调查统计，结果表明单穗雌花数量最多的品种是妃子笑、为449.33朵，翠香荔单穗雌花数最少、为69朵。可见，荔枝不同品种的单穗雌花数量存在较大差异。蔡长河等［21］通过3个荔枝品种每天雌花开放数量统计表明，妃子笑、桂味和糯米糍的单穗雌花数量存在明显差异，这与我们的研究结果一致。

雌花受精和坐果是果实生长发育的前提，直接关系到最终产量的高低。荔枝是双受精植物，在雌花开放后10～12 d，正常受精的幼果出现“并粒”现象，此时未成功受精的幼果便会脱落［22］。荔枝幼果“并粒”现象的出现是雌花成功受精的标志，也是合子开始分裂、原胚开始形成的外在表现［22，24］。本研究以不同荔枝品种的“并粒”现象为界限，对43份荔枝种质资源的受精率和座果率进行评价，结果表明不同荔枝品种间的雌花受精率和座果率存在较大差异，其中以妃子笑的受精率最低、仅11.63%，陈紫的受精率最高、为60.2%，且单穗雌花数量与受精率呈现明显的负相关性。胡福初等［10］通过3种疏花方式对A4无核荔的花穗处理表明，留花量最少的重度疏花处理，其雌花比例、坐果量及单株产量均最高，与我们的研究结果相一致。本研究结果为荔枝“爱花不惜子”和“十花一子”之说提供了一定的科学依据和数据支撑。前期众多研究表明，不同荔枝品种间落果程度存在差异［17-18，24］，我们也得到相似的研究结果，通过对43个荔枝品种的坐果动态统计比较发现，增埗早黑叶的落果最轻、最终座果率为26.06%，紫娘喜落果最严重、最终座果率仅1.03%。以上研究结果表明，不同荔枝品种在单穗雌花数量、受精率和最终座果率方面均存在明显差异，同时也说明不同品种的基因型或基因表达差异才是导致其最终性状差异的根本原因。

荔枝果实生长发育期的座果率动态变化与最终产量密切相关。荔枝果实发育进程中的座果率聚类结果表明，43份资源明显聚为3类（只有个别品种存在差异）。第Ⅰ类（高座果率）资源与第Ⅱ类（低座果率）资源的动态座果率变化差异主要表现在受精后至花后35 d期间，第Ⅰ类资源座果率累计降低至40%以上，而第Ⅱ类资源在此期间的座果率累计降低至20%以下。这些结果表明，荔枝花后1个月内的落果程度对其最终座果率的影响最大，此时期是荔枝落果防控的最佳时期，也是提高荔枝产量的重要时期。

4 结论

本研究通过对43份荔枝种质资源的单穗雌花数量、受精率、座果率3个产量要素进行评价，结果表明，同一要素在不同种质资源中均存在明显差异，荔枝单穗雌花数量与受精率呈显著负相关性。座果率动态观察结果表明，荔枝花后1个月的累积落果程度对最终座果率影响最大，此时期是荔枝落果防控的最佳时期。以上研究为荔枝花果管理和杂交育种亲本选择提供了可靠依据。