53個芒果品種系花粉量的差異與聚類分析

許文天 武紅霞 李麗 梁清志 羅純 姚全勝 王松標(biāo)

摘 要 在離體條件下，以53份芒果品種（系）的花粉量為試材，探討其花粉量的差異及遺傳多樣性，旨在為生產(chǎn)上接穗品種選擇、雜交育種及資源評價等提供依據(jù)。結(jié)果表明：（1）供試品種（系）單?；ㄋ幓ǚ哿坎町惷黠@，變化范圍為76～1 120粒，平均花粉量為495粒，符合正態(tài)分布；（2）應(yīng)用系統(tǒng)聚類分析對供試品種的花粉量進行評價，將花粉量聚類為少、中等、較多和多4類，其中少的品種占13.2%，中等品種占67.9%，較多的品種占17.0%，多的品種占1.9%；（3）供試品種資源花粉量的平均多樣性指數(shù)為1.94，平均變異系數(shù)為0.37，其中引進品種變異系數(shù)較高。

關(guān)鍵詞 芒果 ；花粉量 ；聚類分析 ；遺傳多樣性

中圖分類號 S667.7 文獻標(biāo)識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.10.007

Abstract Pollen grains of 53 mango cultivars were collected and their quantity and genetic diversity in vitro were analyzed in order to provide evidence for scion selection， cross breeding and germplasm resources evaluation. The results showed that these mango cultivars were obviously different in number of pollen grains per anther， with a range of 76 - 1120 grains/anther or an average of 495 grains/anther， which agreed with the Gaussian distribution. The pollen quantity per anther of all the cultivars was analyzed by using cluster analysis. The mango cultivars were clustered into 4 groups with few， medium， more or numerous pollen grains per anther based on the pollen quantity per anther， and the 4 groups accounted for 13.2%， 67.9%， 17.0%， 1.9% of the total mango cultivars， respectively. The average diversity index of the pollen quantity of the tested mango cultivars was 1.94， and the variation coefficient was 0.37， of which the variation coefficient of the introduced cultivars was high.

Keywords mango ； pollen quantity ； cluster analysis ； genetic diversity

芒果屬漆樹科（Anacardiaceae）芒果屬，約有69個種。生產(chǎn)上的栽培品種Mangifera indica L.起源于印度次大陸。在我國海南、廣西、云南、四川等熱區(qū)廣泛栽培[1-2]。芒果多為異花授粉果樹，少數(shù)品種亦能自花結(jié)實[3]，其花粉的數(shù)量是影響座果率和產(chǎn)量的因素之一[4]，同時也是雜交育種中親本選配的重要依據(jù)。在生產(chǎn)中，芒果花期因常常遭遇低溫陰雨天氣，花粉母細胞減數(shù)分裂異常等影響授粉受精而導(dǎo)致落果[5]，加之部分品種具有花藥退化或者無花粉等雄性不育特性[4]，也會導(dǎo)致座果率降低。因此，生產(chǎn)上常需要選擇花粉量多的品種或者花期人工輔助授粉以保證產(chǎn)量。在雜交育種中，花粉是開展芒果種質(zhì)創(chuàng)新的重要材料，對花粉量的測定也是必不可少的基礎(chǔ)性工作。此外，在種質(zhì)資源鑒定評價中，花粉量等數(shù)量性狀亦可作為種質(zhì)資源性狀調(diào)查時的分類指標(biāo)[6]。因此，基于生產(chǎn)及育種等相關(guān)領(lǐng)域工作的需要，系統(tǒng)研究芒果不同品種花粉量成為了人們亟待解決的問題。關(guān)于芒果花粉量的研究，國外已有少量報道[7]，但不同芒果品種花粉量的系統(tǒng)分類研究尚少。

本試驗以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所芒果種質(zhì)資源圃中保存的53個芒果品種（或品系）為材料，通過其花粉量的測定，初步探討不同品種花粉量的差異和不同來源種質(zhì)花粉數(shù)量性狀多樣性分布特點，以期為生產(chǎn)上種植品種選擇、雜交育種及資源評價等相關(guān)領(lǐng)域提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

53份芒果品種（系）的花粉于2017年取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所芒果種植資源圃（表1）。于盛花期（總花量的15%～75%開放）隨機取即將開放的花蕾約150朵，花蕾采集后放入硫酸紙袋，帶回實驗室用于室內(nèi)測定及分析研究。

1.2 方法

1.2.1 花粉量的測定

在參照葉正文等[8]的方法基礎(chǔ)上，稍作改動。隨機取飽滿、未開裂的花藥50枚，放入2 mL的離心管中，重復(fù)3次。在玻璃干燥器中干燥散粉，待花粉完全散出后，加入2 mL 20%的偏磷酸鈉溶液，在渦漩振蕩器上震蕩搖勻成懸浮液，然后再取500 μL懸浮液稀釋至2 mL，搖勻后用微量進樣器吸取5 μL懸浮液滴在載玻片上，在倒置生物顯微鏡下數(shù)出視野中的花粉粒數(shù)。按下列公式計算，每枚花藥的花粉量（花粉粒/花藥）=（每個載玻片上總花粉粒數(shù)×2×2）/（0.5×0.005×50）。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

試驗所得數(shù)據(jù)采用Excel分析統(tǒng)計，計算花粉量及其變異系數(shù)，利用SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件進行聚類和方差等分析。遺傳多樣性評價分析采用 Shannon-Weinner多樣性指數(shù)（H′）表示，根據(jù)花粉量平均值（M）和標(biāo)準(zhǔn)差（s）分為10級，1級

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芒果品種（系）花粉量差異比較

從表2可以看出，不同芒果品種（系）花粉量差異明顯，單個花藥花粉量變幅為76～1 120粒，平均單個花藥花粉量為495粒。大多數(shù)品種（系）花粉量分布在每個花藥300～600粒，占總品種數(shù)的67.9%。經(jīng)Kolmogorov-Smirnov正態(tài)分布測試表明，這53個芒果品種（系）花粉量的分布符合正態(tài)分布規(guī)律。

2.2 不同芒果品種（系）花粉量聚類分析

以花粉量為變量對芒果品種（系）進行聚類分析，采用組間聯(lián)接法進行系統(tǒng)聚類（表3），53個芒果品種（系）可以明顯的分為4個類群：Ⅰ類群包括7個品種，占品種總數(shù)的13.2%，其單花藥花粉量的變幅為75～235粒，為花粉量少的品種，分別是‘齊內(nèi)亞2號、‘紅芒8號、‘Ono、‘四季芒、‘矮芒、‘Ruby、‘古巴3號；Ⅱ類群包括36個品種，占品種總數(shù)的67.9%，花粉量的變幅為309～597粒，為花粉量中等的品種；Ⅲ類群包括9個品種，占品種總數(shù)的17.0%，花粉量的變幅為651～853粒，為花粉量較多的品種；Ⅳ類群包括 1個品種，占品種總數(shù)的1.9%，其單花藥花粉量的測定值為1 120粒，為花粉量多的品種。

2.3 不同芒果種質(zhì)類型花粉量遺傳多樣性分析

將53份芒果種質(zhì)資源按不同種質(zhì)類型分為兩類，即自選或地方品種、引進品種，并對其花粉量進行多樣性分析。結(jié)果（表4）表明，自選或地方品種的多樣性指數(shù)為1.98，略高于國外引進品種，而其變異系數(shù)低于引進品種。

3 討論

花粉量在授粉受精乃至結(jié)實中具有重要的作用[11-13]。對于果樹來說，無論是異花授粉還是自花授粉，系統(tǒng)開展花粉量的研究對于引種栽培、雜交育種等工作都具有重要的意義[14-16]。果樹花藥內(nèi)花粉量的多少主要取決于品種自身遺傳特性，其次與當(dāng)年氣候條件、栽培管理水平、樹體營養(yǎng)及花芽發(fā)育狀況相關(guān)[17-19]。

果樹在長期演變和進化過程中，品種間親緣關(guān)系十分復(fù)雜，花粉數(shù)量存在明顯差異[20-21]。本研究中芒果平均單個花藥花粉量為495粒，單個花藥花粉量因品種（系）不同而差異較大，‘Haden的花粉量最多，為1 120，而‘古巴3號的最少，僅為75。與其它溫帶果樹如梨[22]、桃[9]花粉量相比，作為熱帶、亞熱帶果樹芒果花粉量要低很多。

為了給生產(chǎn)中選擇接穗品種或雜交選育品種提供授粉相關(guān)資料，以花粉量為變量，對53個供試品種（系）進行系統(tǒng)聚類分析。結(jié)果表明：花粉量少、中等、較多和多的類群中品種數(shù)分別為7、36、9和1個。生產(chǎn)中進行高接換冠或種植時，盡可能選擇選擇花粉量較多的類群品種；若種植花粉量少的類群品種，可適當(dāng)選配花粉量多的類群作為授粉樹，保證花期內(nèi)授粉數(shù)量。在開展雜交或?qū)嵣x育工作中，盡量選擇花粉量較多或多的品種作為材料，以保證雜交座果率或結(jié)實率。而在實際中，花粉量多的類群品種‘Haden也常常作為選育種親本，如目前我國生產(chǎn)中廣泛推廣種植品種‘臺農(nóng)1號等，以及引進品種‘Valencia Pride、‘Glenn等，多為‘Haden的雜交或?qū)嵣蟠x育所得。此外，芒果花期持續(xù)低溫陰雨影響花粉的正常發(fā)育（如花粉母細胞減數(shù)分裂異常），進而影響授粉受精和果實的形成，因而對花粉量的研究有利于為選擇花粉量大的品種提供依據(jù)。

為了解不同來源種質(zhì)類型花粉數(shù)量性狀多樣性，將53個供試品種（系）分為自選或地方品種、引進品種兩類進行平均變異系數(shù)和平均遺傳多樣性指數(shù)分析，結(jié)果表明：自選或地方品種平均多樣性指數(shù)略高，說明國內(nèi)品種遺傳多樣性豐度較高；引進品種平均變異系數(shù)較高，可能與國外引進品種中有花粉量最高的‘Haden和花粉量最低的‘古巴3號有關(guān)，說明國外引進品種花粉特性選擇潛力較大。

參考文獻

[1] Litz R E. The Mango：Botany， Production and Uses[M]. Wallingford， U K： CAB International， 2009： 5-7.

[2] 李桂生. 芒果栽培技術(shù)[M]. 廣東： 科技出版社，1993： 1-43.

[3] Fernando R，Thomas L D. Mango （ Mangifera indica L.） pollination： A review[J]. Scientia Horticulturae，2016， 203： 158-168.

[4] 范眸天，李樹云，李 云. 芒果雄性不育現(xiàn)象及花粉萌發(fā)研究初報[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996，11（1）：25-27.

[5] Huang J H， Ma W H， Guo L L， et al. Effects of low temperatures on sexual reproduction of‘Tainong 1mango （Mangifera indica）[J]. Scientia Horticulturae， 2010， 126（2）： 109-119.

[6] 朱更瑞，龔方成，左覃元，等. 桃花粉量的測定與分析[J]. 果樹科學(xué)，1998， 15（4）：360-363.

[7] Gehrke-Vélez M R， Castillo-Vera A， Ruiz-Bello C， et al. Viabilidady germinación del polen en mango （Mangifera indica L.） cv. Ataúlfo[J]. Inretciancia， 2011， 36（5）： 378-385.

[8] 葉正文，杜紀(jì)紅，蘇明申，等. 桃92個品種的花粉量及其萌發(fā)特性的差異[J]. 園藝學(xué)報，2010，37（4）：525-531.

[9] 石勝友，武紅霞，王松標(biāo)，等. 杧果種質(zhì)果實品質(zhì)性狀多樣性分析[J]. 園藝學(xué)報，2011，38（5）：840-848.

[10] 范 凈，陳啟亮，楊曉平，等. 砂梨種質(zhì)資源花粉量及花粉萌發(fā)率的遺傳多樣性分析[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，35（4）：20-24.

[11] 張君圻，陳良珠，張樂人，等. 不同柑桔品種花粉量及花粉萌發(fā)能力比較[J]. 中國柑桔，1989，18（4）：14-15.

[12] 齊秀娟，徐善坤，鐘云鵬. 不同來源獼猴桃雄株花粉特性遺傳差異及聚類分析[J]. 果樹學(xué)報，2016，33（10）：1 194-1 205.

[13] 單 琨，劉布春，李茂松，等. 基于花粉量的作物產(chǎn)量預(yù)測模型研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2010，31（2）：282-287.

[14] 周之珞，黃桂香，周彩霞，等. 建陽桔柚花粉育性、授粉受精和胚胎早期發(fā)育的觀察[J]. 中國南方果樹， 2018，47（3）：34-40.

[15] 魏雅君，徐業(yè)勇，馮貝貝，等. 杏李品種授粉親和性研究[J]. 果樹學(xué)報，2017，34（2）：204-214.

[16] 朱江華，呂芳德，王 森，等. 6個藍莓品種花粉特性和花粉育性的比較[J]. 經(jīng)濟林研究，2016，34（2）：101-108.

[17] 曾 輝，楊為海，林文秋. 花粉活力對澳洲堅果初始坐果率的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報，2018，39（1）： 72-76.

[18] Sukhvibul N， Whiley A W， Smith M K， et al. Effect of temperature on inflorescence and floral development in four mango （Mangifera indica L.） cultivars[J]. Scientia Horticulturae， 1999， 82： 67-84.

[19] Sedgley M， Griffin A R. Sexual reproduction of tree crops[M]. London： Academic Press， 1989： 529-540.

[20] 孫偉生，孫光明，劉勝輝，等. 8個菠蘿品種的花粉特性及其離體萌發(fā)[J]. 熱帶作物學(xué)報，2016，37（7）：1 278-1 283.

[21] Mazzeo A， Palasciano M， Gallotta A， et al. Amount and quality of pollen grains in four olive （Olea europaea L.） cultivars as affected by ‘onand‘ofyears[J]. Scientia Horticuhurae，2014，170：89-93.

[22] 李芳芳，張紹鈴，張虎平，等. 不同梨品種花粉量及花粉萌發(fā)率差異研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，36（5）：27-32.