獼猴桃雄株選育與利用研究進展
作者：高磊，張蕾，羅軒，白福璽，汪志，葉麗霞，陳慶紅； 湖北省農業(yè)科學院果樹茶葉研究所
摘 要：獼猴桃雌雄異株，授粉雄株在生產中十分重要。統(tǒng)計了國內獼猴桃雄株植物新品種權申請與授權情況，概述了國內外主要雄株品種、獼猴桃雄株性別決定基因、花粉直感效應、倍性、生產園雄株設置與授粉方式等研究進展，指出存在的問題，展望獼猴桃雄株研究與利用方向。
關鍵詞：獼猴桃雄株；花粉直感；倍性；授粉方式；潰瘍病傳播
▲獼猴桃雌花、獼猴桃雄花
Research progress on breeding and utilization of male kiwifruit
Abstract：Kiwifruit is a dioecious fruit tree, pollinated male plants are very important in cultivation and production. The application and authorization of new variety rights of male kiwifruit in China were counted. The research progress of main male kiwifruit varieties at home and abroad, sexdetermining genes of male kiwifruit, pollen xenia, ploidy, male plant setting and pollination methods in production garden were summarized. The existing problems were pointed out, and the research and utilization direction of kiwifruit male plants was prospected.
Key words：male kiwifruit；pollen xenia；ploidy；pollination mode；spread of kiwifruit bacterial canker
▲Picking kiwifruit flowers
獼猴桃隸屬獼猴桃科（Actinidiaceae）獼猴桃屬（Actinidia），是木質藤本植物，原產于中國。獼猴桃雌雄異株，雄性個體具有可育的花藥和退化的心皮，雌性個體具有可育的心皮和形態(tài)正常但功能上不育的花藥。生產中需要授粉雄株，但目前國內對獼猴桃雄株的選育重視度不夠，適宜授粉雄株的選擇與配置還比較粗放，甚至有的獼猴桃園放棄配置雄株，依靠商品花粉進行人工授粉。另外，獼猴桃雄株特性解析研究報道少，限制了育種親本的選擇，也影響了優(yōu)良特異雌株品種的選育。
▲磨山雄1號公樹雄株
1 獼猴桃雄株選育進展
1.1 獼猴桃雄株新品種權申報相對較少，但有增加的趨勢根據農業(yè)農村部科技發(fā)展中心品種保護網站數據分析，2003—2022年共申請獼猴桃植物新品種權266項，其中雄株品種18個，占比6.77%，且基本集中在近 5年，其中 2020—2022年申請數量有逐漸上升的趨勢（圖1）。截至2023年1月共授權了獼猴桃植物新品種權114項，其中雄株品種4個（磨山雄1號、磨山雄2號、磨山雄3號、磨山雄5號），占比約3.51%。另有一個龍山紅曾被報道為獼猴桃兩性花株系。
▲獼猴桃雄株選育與利用研究進展
1.2 國內獼猴桃授粉雄株品種以通用型為主我國獼猴桃主栽品種多樣化，獼猴桃授粉雄株品種基本以通用型為主。20 世紀七八十年代，前人在獼猴桃資源普查基礎上選育出不少性狀優(yōu)良的雌性品種（株系），同時也有少量研究者關注到雄株以及雌雄組合搭配，選育出一些授粉雄株。湖南省園藝研究所從收集的20 多個雄性株系中篩選出花期不同的雄株，解決了當時早、中、晚熟雌性品種的授粉雄株適配問題。中國科學院武漢植物園選育出磨山雄系列品種，磨山雄2號為實生選育出的二倍體中華獼猴桃授粉品種，適配早熟中華獼猴桃品種，可促進二倍體紅心獼猴桃品種果實紅色加深。磨山雄4號與磨山雄5號均為四倍體中華獼猴桃，主要適配中晚花的雌性品種。磨山雄3號是六倍體美味獼猴桃雄株品種，花大，適配晚花雌性品種，授粉坐果率高。
▲磨山三號雄株公樹
1.3 新西蘭獼猴桃雄株品種相對固定
新西蘭獼猴桃主栽品種單一，適配雄株也較為確定。如為綠肉獼猴桃品種海沃德（Hayward）先后選育了系列授粉品種馬吐阿（Matua）、陶木里（Tomuri）、Chieftain，均為六倍體美味獼猴桃品種。后續(xù)還有一些改良系M51、M52及M56等。其中馬吐阿、陶木里也曾隨海沃德引入國內作為晚熟獼猴桃品種的授粉樹。Bruce是為黃肉品種 Hort16A選育的專用授粉品種，Meteor和Sparkler也被用作Hort16A授粉品種，均為二倍體中華獼猴桃品種。而現(xiàn)在主推的新一代黃肉品種Gold3（G3）的授粉樹多用M91或M33，其中四倍體中華獼猴桃雄株M91更優(yōu)；種植者也使用貯藏的Chieftain或M56花粉進行人工授粉。
▲國內培育的優(yōu)質獼猴桃雄花
2 獼猴桃雄株利用研究進展
2.1 獼猴桃雄株性別決定基因獼猴桃雌雄異株，性別受到異型雄配子系統(tǒng)的控制。有研究者將獼猴桃花發(fā)育劃分為7個階段，在第3階段雌雄花的組織分化開始明顯偏離，此階段雄花缺乏心皮分生組織發(fā)育，無胚珠原基形成。Akagi等通過全基因組測序和轉錄組分析，鑒定到一個位于Y染色體上決定性別的C型細胞分裂素響應因子，該抑雌因子被命名為害羞女孩（Shy Girl，SyGl），會抑制雄花中雌蕊的發(fā)育，進而導致雄性花的產生。進一步研究發(fā)現(xiàn)了促雄因子，并將其命名為友好男孩（Friendly boy，F(xiàn)rBy），該基因維持雄蕊發(fā)育，將該基因轉入雌性獼猴桃中，產生了兩性花獼猴桃。獼猴桃雄性花決定基因解析讓人工創(chuàng)造兩性花成為可能，也促進了獼猴桃性別鑒定研究與應用。
▲國內培育的優(yōu)質獼猴桃雄花
2.2 獼猴桃具有花粉直感效應
早期授粉雄株的篩選多以“花期長，花粉量多，花期相遇”等感官原則為主。研究表明，獼猴桃具有花粉直感效應。陳慶紅等篩選研究了美味獼猴桃優(yōu)良品種金魁的授粉雄株，發(fā)現(xiàn)金魁獼猴桃果實外觀棱線受到不同授粉雄株的影響，另外花粉直感也影響到果實內在品質與貯藏性。啞特、徐香、秦美3個美味獼猴桃品種的授粉試驗顯示，不同花粉授粉對果實的形狀、可溶性固形物含量、平均單果重均有顯著影響。軟棗獼猴桃授粉試驗結果表明，在坐果率、果實外觀數量性狀（單果重、果實縱徑、果實橫徑、果實側徑、果形指數）、果實內溶物（可溶性固形物、總酸、維生素 C）含量上均存在花粉直感效應。紅陽、貴長、海沃德等主栽品種的花粉直感效應研究也有相似結果。由于存在花粉直感效應，且影響不全是正向的，因此在生產中應配置適宜的授粉品種，可對獼猴桃果實外觀與內在品質起到改善或提高作用。
▲Photo of red kiwi fruit pollination
2.3 授粉雄株倍性選擇
人工授粉試驗顯示，用四倍體中華獼猴桃雄株與六倍體美味獼猴桃雄株為G3授粉，果實比用二倍體中華獼猴桃雄株授粉的大很多，而四倍體與六倍體雄株授粉的果實大小、干物質含量沒有顯著差異。不過后續(xù)也有報道，使用六倍體美味獼猴桃雄株M43授粉的G3果實重量顯著小于用四倍體中華獼猴桃雄株M91和 M33授粉的果實，但果實成分依然無顯著差異。用四倍體雄株給同源四倍體（使用秋水仙素加倍）紅肉中華獼猴桃雌株授粉，果實比用二倍體雄株授粉的平均大25%～30%。不同倍性的中華獼猴桃和美味獼猴桃雄株與四倍體軟棗獼猴桃種間雜交試驗結果顯示，當雙親染色體倍性不同時，雄株倍性高時坐果率相對更高，同時果實也更大。但有研究顯示，用六倍體美味獼猴桃雄株為二倍體中華獼猴桃雌株授粉效果差，減少果實鮮重和干物質含量，尤其是會影響紅肉品種的著色，可能與受精胚珠顯著減少有關，這在Chen等的研究中也得到證實。因此生產中需謹慎使用六倍體美味獼猴桃雄株為二倍體中華獼猴桃品種如紅陽授粉。不過Hort16A作為二倍體中華獼猴桃，可能存在基因型變異特殊性，與美味獼猴桃花粉的親和性更高，高倍性美味獼猴桃花粉授粉反而表現(xiàn)出有益效果。
▲一株種植在蒲江佳沃果園獼猴桃公樹
獼猴桃雄株倍性與花期長短和花粉萌發(fā)率無顯著相關性，與植株始花期、盛花期、花藥數均存在顯著正相關。倍性相同，花期具有一定同步性，因此從各研究結果與生產實際綜合來說，在保障坐果率的情況下，宜選用與雌株相同倍性或者高一個倍性的授粉雄株，可以保障果實大小與品質。在不考慮混合花粉的情況下，筆者根據各研究報道總結了生產中不同倍性的獼猴桃授粉雄株選擇推薦，如圖2所示。
▲獼猴桃雄株選育與利用研究進展
2.4 獼猴桃園雄株配置比例與授粉方式選擇
2.4.1 雄株配置比例與方式
研究者通過試驗計算出，1hm2獼猴桃園需要均勻分布118株雄株才能保障授粉需求，以國內獼猴桃園常用行株距4m×3m計算，雌雄株比例為6∶1。為了提高授粉效果，國外種植者會提高雄株比例，按5∶1甚至 3∶1設置，但會縮減雄株樹冠大小，給雌株讓出更多結果空間。近年，新西蘭獼猴桃園采用隔行定植雄株的栽培方式，雌雄株比約5∶1，雄株在花后回縮修剪，可讓雌株樹冠面積占到總面積的90%。國內獼猴桃園建園時雌雄株比例多推薦按8∶1 或6∶1設置，點狀分布。但根據筆者實際調研，很多生產園實際的雄株數量普遍少，雌雄株比到10∶1甚至20∶1。有的商業(yè)獼猴桃園甚至不定植雄株，依賴采集花粉或者商業(yè)花粉進行人工授粉，生產風險大，需要慎重選擇。
▲Picking kiwifruit flowers
2.4.2 授粉方式
初步的觀察研究指出，1 朵雄花的有效花期一般只有 3 d，自然授粉雄株的始花期要與雌株同步或者早 1～2 d，盛花期吻合，且花期計算以頂花為準。在 G3 上的研究顯示，較小的果實往往具有較多的酸、較少的糖和較低的干物質含量，充分授粉是保障果實大小的基礎。適宜的輔助授粉可以提高授粉效果，有研究比較了人工和蜜蜂對獼猴桃授粉效果，蜜蜂授粉的果實產量更高，果實更重、更均勻，優(yōu)于機械授粉系統(tǒng)。四倍體品種 G3 完全授粉比六倍體品種海沃德需要的花粉粒少，且人工授粉也可以利用晚上時間，不影響坐果。在國內，隨著勞動力成本增加，選擇蜜蜂授粉的獼猴桃種植者增多，但目前仍缺乏對商業(yè)化蜜蜂的認知以及便利的獲取渠道。隨著科技的進步，自動化、智慧化果園管理是未來發(fā)展趨勢，其中已開發(fā)自動為單個獼猴桃花授粉的智能機器人，但機械授粉系統(tǒng)的效率、效果等仍在不斷改進中。生產中仍應配置適宜的雄株以自然授粉為主，可利用蜜蜂傳粉、必要時搭配人工輔助授粉應對不良天氣影響，提高授粉效果。
▲Kiwi pollination by honey bee
2.5 獼猴桃花粉可傳播潰瘍病
獼猴桃細菌性潰瘍病由 Pseudomonas syringaepv. actinidiae（Psa）引起，在全球廣泛傳播。獼猴桃花粉中可以檢測到 Psa，授粉試驗顯示 Psa可以通過受污染的花粉傳播到獼猴桃植株中。借助表達綠色熒光蛋白的Psa 能更直觀地觀察到Psa可以定殖在花藥和花粉粒中，用帶菌花粉授粉，Psa最初定殖在雌花柱頭上，然后到整個花組織，經由花柄侵染植株整體，1朵花接種 4個月后，Psa可在所有組織（莖、嫁接點、砧木、根）中被發(fā)現(xiàn)。韓國研究者從新西蘭進口花粉中檢測到 Psa，測序結果顯示，傳播至韓國的 Psa3 流行毒株涉及新西蘭進口花粉途徑。在阿根廷、中國獼猴桃花粉中也檢測到 Psa。
因此，若使用商業(yè)花粉，花粉滅菌處理十分重要。就目前研究來看，臭氧處理、ClO2溶液處理、60Co-γ輻照是相對較好的可殺滅 Psa 同時對花粉活力以及坐果等影響較小的殺菌方式，但各技術的適用性、便利性等還需進一步研究改進。
▲Picking kiwifruit flowers
3 研究展望
3.1 加強獼猴桃雄株品種選育與性狀解析
（1）抗?jié)儾⌒壑甑倪x育。一般獼猴桃雄株較雌株更易發(fā)生潰瘍病，可能原因是雄株傷流期早、開花早，病原菌在其體內的活動期也相應提前和延長。另外，生產園中雄株數量相對雌株少很多，潰瘍病導致的雄株樹體死亡會直接影響獼猴桃園的授粉?？?jié)儾∫呀洺蔀楂J猴桃雌性品種選育必須重點考慮的因素，而抗?jié)儾〉墨J猴桃雄株品種選育也應引起重視，對保障獼猴桃優(yōu)質安全生產也至關重要。以 Matua 為代表的六倍體美味獼猴桃雄株品種多表現(xiàn)為中高抗性。目前中華黃肉獼猴桃、紅心獼猴桃受市場歡迎，但對潰瘍病的抗性普遍弱，相似類型的授粉雄株的抗病性亦存在較大風險。仲偉敏等從198 份野生黃肉獼猴桃實生后代中初步篩選出 10株抗?jié)儾≥^強的雄株，但主要關注點還是雌株抗性與果實品質。
▲中科院武漢植物所八十年代獼猴桃研究團隊
（2）專用授粉品種的選育與推廣。國內獼猴桃品種繁多，各產區(qū)主栽品種有差異，所選用的授粉雄株不同，多以花期適宜為主。在苗木的流通過程中，專用雄株品種很少，所配授粉雄株不確定性大，會對果實品質的一致性產生不利影響。因此，主栽品種專用授粉品種的選育、評價等還需要深入的研究，提升標準化。
▲獼猴桃公花采收
（3）深入解析獼猴桃雄株性狀。在雜交試驗中，獼猴桃雄株像一個“黑盒子”，父本的選擇盲目性很大。深入解析獼猴桃雄株性狀，如影響果實大小、果形、果肉顏色，糖、酸、維生素 C 含量等品質特性，實現(xiàn)性狀精準鑒定，可更好地指導雜交組合選配或者生物育種親本材料選擇，有目的地創(chuàng)造群體材料，提高基礎研究與品種選育水平。
3.2 提高獼猴桃商業(yè)花粉監(jiān)管與滅菌技術商業(yè)花粉廣為流通已成事實，在潰瘍病國內普遍發(fā)生的情況下，攜帶 Psa 的花粉是潰瘍病遠距離傳播的重要原因之一。未來一是加強商業(yè)花粉的監(jiān)管，除了花粉質量監(jiān)督，還要增加對 Psa 的檢測與監(jiān)管；二是研發(fā)推廣可操作性強的花粉殺菌方式，增加商業(yè)花粉安全保障措施，形成行業(yè)標準，通過技術創(chuàng)新大幅降低 Psa 隨花粉傳播風險。
▲早花獼猴桃雄性新品種‘磨山雄2號’的選育
▲Electric kiwi pollen pollination equipment that has been widely used in recent years
▲testing pollen
▲雄株雌株合理搭配的獼猴桃果園
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