葡萄人工杂交授粉技术流程优化及不同父本对坐果率的影响研究

本研究系统优化了葡萄（Vitis vinifera L.）人工杂交授粉关键技术，以‘阳光玫瑰’（Shine Muscat）为母本，评估了9个父本的花粉活力及其对杂交坐果率的影响。研究明确了花粉最佳采集时机（信使花初开前1–2天）、超低温（-80°C）存储条件以及柱头黏液分泌后连续3天授粉的操作标准，显著提升坐果率15%–20%。其中‘摩尔多瓦’（Moldova）葡萄表现最优（坐果率达62.3%），并建立了一套可推广的标准化杂交流程，为葡萄育种效率提升和品种创新提供关键技术支撑。

　　

引言

葡萄（Vitis vinifera L.）作为全球重要的果树作物，在中国农业生产中占据关键地位。然而，当前葡萄产业面临鲜食葡萄上市期集中、自主品牌品种缺乏、杂交育种效率低等瓶颈问题，尤其是花期集中（约10天）、花穗结构复杂、去雄授粉技术要求高等因素限制了育种规模与效率。杂交育种是改良葡萄品种抗性、品质与产量的核心手段，但传统方法受制于花粉活力不稳定、杂交亲和性基因型差异大等技术难题。本研究以经济价值高但杂交研究较少的‘阳光玫瑰’（Vitis labrusca × Vitis vinifera）为母本，通过系统评估9个父本的花粉生物学特性及杂交效果，旨在建立高效、标准化的人工杂交授粉技术流程。

材料与方法

试验于2024年4月至2025年5月在河南省新乡市河南科技学院葡萄种质资源圃进行。母本为‘阳光玫瑰’葡萄，父本包括‘金手指’、‘摩尔多瓦’、‘神州红’、‘妮娜皇后’、‘巨玫瑰’、‘和田红’、‘浪漫美人’、‘甜蜜蓝宝石’及‘醉金香’等9个品种。

花粉活力测定采用离体萌发法，培养基成分为200 g·L^-1蔗糖 + 7 g·L^-1琼脂 + 0.08 g·L^-1硼酸。观察不同采集时间（开花前7天至当天）、存储温度（4°C与-80°C）、存储时间（0–7天）及培养时间（1–6小时）对花粉萌发率的影响。杂交授粉操作包括去雄、授粉及后期管理，坐果率计算公式为：坐果率（%）= 坐果数 / 杂交花朵数 × 100%。数据采用GraphPad Prism 10.1.2进行方差分析（ANOVA），显著性水平设定为P < 0.05。

结果

优化杂交授粉准备工作

葡萄开花期集中于4月底至5月上旬，持续7–14天。去雄操作需在信使花开放时进行，保留健壮花穗并去除已开放花朵，避免自花授粉。杂交工具包括硫酸纸、研钵、筛网、离心管、杂交袋、标签等，需严格消毒防止污染。

父本花粉采集与存储技术优化

花粉采集最佳时期为信使花初开前1–2天，此时花穗饱满、花帽黄化，花粉生理成熟度最高。采集后需冰盒保存并迅速送至实验室，剥离花药后于28°C通风环境中干燥24小时，使花粉释放。花粉存储于-80°C超低温条件下可显著维持活力，5天内萌发率下降幅度小于10%。

父本花粉活力的关键影响因素

花粉采集时间显著影响活力，所有父本花粉萌发率在开花前1–2天达到峰值。例如‘摩尔多瓦’花粉在开花前1天采集时萌发率达33.42%，显著高于其他时间点。存储温度与时间同样关键：-80°C存储7天后，‘摩尔多瓦’花粉萌发率仍保持30.26%，而4°C存储3天后多数品种活力显著下降。培养时间以3–5小时为佳，可充分激活花粉代谢活性。

母本去雄操作的精细化管理的

去雄操作需在信使花开放时进行，逐粒去除花帽及花药，避免损伤柱头。操作后立即喷水保湿并套袋隔离，防止外来花粉污染。标签需记录杂交组合及去雄日期，确保数据可追溯。

杂交授粉技术优化

授粉时机选择在柱头分泌黏液（成熟标志）后，于晴朗无风的上午7:00–10:00进行，连续授粉3天可提高坐果率15%–20%。授粉时使用细毛笔蘸取花粉，避免工具交叉污染。授粉后重新套袋并标记父本信息及日期。后期管理包括摘心、营养调控及杂交袋检查，7天后去袋以保证光照。

父本对杂交结果的影响

‘阳光玫瑰’与9个父本的杂交组合坐果率差异显著（27.8%–62.3%），其中‘摩尔多瓦’坐果率最高（62.3%），其花粉活力高、存储稳定性强，且与母本遗传亲和性佳。‘妮娜皇后’（52.2%）和‘醉金香’（48.1%）表现次之，而‘巨玫瑰’坐果率最低（27.8%），与其花粉活力低、存储敏感性高相关。种子数量与坐果率呈正相关，‘摩尔多瓦’组合收获种子72粒，发芽率最高（13.2%），‘巨玫瑰’仅62粒，发芽率1.6%，表明父本特性直接影响胚胎发育与种子质量。

标准化技术流程的应用效果

研究建立了涵盖亲本选配、花粉管理、去雄授粉、数据记录等模块的标准化操作流程（图16）。通过控制花粉采集时间、超低温存储、重复授粉等关键节点，杂交成功率提升40%以上，尤其适用于花期集中、操作强度高的大规模育种场景。

讨论

花粉活力受采集时间与存储条件显著影响，信使花初开前1–2天为最佳采集期，-80°C存储可有效延长花粉使用寿命。去雄与授粉操作的精确时序（如柱头黏液分泌后授粉）及技术细节（如彻底去除花药）是杂交成功的关键。父本基因型差异导致杂交亲和性显著变化，‘摩尔多瓦’等品种因花粉细胞结构稳定、抗逆性强而表现优异，而‘巨玫瑰’等低活力品种需通过父本替换而非仅技术优化突破瓶颈。

结论

本研究通过优化花粉采集（信使花初开期）、存储（-80°C）、授粉（柱头成熟后连续3天操作）及父本选配（如‘摩尔多瓦’）等关键技术，建立了标准化、可推广的葡萄人工杂交授粉流程，解决了花期集中、技术操作难度大、花粉活力不稳定等产业难题，为提升中国葡萄育种效率与品种创新提供了可靠技术方案。