在被子植物中,多倍化现象非常普遍,多倍体的发生率在30%~70%之间,并在多个属种中均有出现[1]。相比之下,裸子植物中的多倍化现象却较为罕见,主要集中在刺柏属(Juniperus)[2]和麻黄属(Ephedra)[3],松杉目(Pinales)[4]和银杏目(Ginkgoales)[5]中有少量多倍体单株零星分布。为了培育出抗逆性更强的树木以满足生产的需求,人们已经开发出多种人工诱导多倍体的方法,可归纳为物理、化学和生物三大类。然而,在红豆杉科(Taxaceae)的榧属(Torreya)中,多倍体的相关研究鲜有报道。
榧树(Torreya grandis)起源于中生代侏罗纪,距今约一亿七千万年前,原产于中国[6],属于红豆杉科榧属的常绿乔木[7]。香榧是榧属榧树种中优良品种的统称,具有较高的食用价值和药用价值,主栽品种细榧(Torreya grandis ‘Xifei’)种仁含油量高达50%,可以加工成干果,也可以榨油,具有驱虫、止咳、润肠通便等功效[8]。当前,全国香榧95%以上栽培面积选用的品种为细榧,但值得关注的是,在种质资源开发方面,新品种选育和应用的相关研究鲜见报道[9]。在浙江省磐安县丰富的榧树古树资源中,磐东榧(Torreya grandis ‘Pandongfei’)是通过系统筛选与遗传鉴定而选育的一个三倍体新品种,其种实为特大型,成熟期较早,种仁含油量达到52.7%,属于高含油量的大籽型香榧品种。炒制后种皮易脱落,质地脆,香味浓,商品性能优良。
磐东榧的树冠呈尖塔形,树体高大,树姿开张,树势旺盛(图1)。2012年,在榧树资源调查过程中,浙江省金华市磐安县安文街道发现一株有重要研究价值的榧树,是树龄在300~400 a(年)之间的实生树。该树在盛果期平均单株年产量约100 kg,最高单株年产量达300 kg。种实为特大型,种核和种仁明显大于细榧。成熟期在9月中旬,比周边同海拔栽植的细榧略晚。种仁含油量超过50%,与细榧一样为高含油量品种。自2013年以来,开始采用实生大苗高接技术,扩繁培育子代30多株,现已开始结实。子代在榧蒲形状、成熟期及榧籽风味等关键性状指标上与母树保持高度一致性,表现稳定;子代间性状表现一致、稳定。2019—2020年对其子代开展系统性表型追踪,重点对其种实性状和种仁品质指标进行测定。与同为种实特大型的近似品种玉山果榧[9]相比,磐东榧种核表面榧眼数一般为2个,平均数少于玉山果榧;种仁含油量高于玉山果榧。炒制后较玉山果榧和细榧种皮易脱落,质地脆,香味浓,商品性能优,可作为特色新品种与主栽品种配合种植。2021年10月通过了DUS测试,2022年12月被国家林业和草原局授予了植物新品种权证书,品种权号为20220510。
图1 磐东榧母树
Fig. 1 Mother tree of Pandongfei
在浙江省磐安县海拔300 m处种植的磐东榧,种子成熟期集中在9月中旬,与玉山果榧基本一致,其他物候期也均保持一致。花芽(混合芽)萌动始于3月下旬,叶芽萌发稍迟,在4月上旬。传粉滴分泌高峰期集中出现在4月上中旬,正是胚珠的可授性高峰期,未成功授粉的胚珠于5月启动程序性败育并脱落。落果期集中在第2年5—6月。种子发育主要分四个阶段:上年5月初至当年4月底为缓生期,此时磐东榧种实的干物质积累较慢;当年5月至6月为速生期,种仁的质量和体积快速增加;6月底至9月上旬为充实期,油脂、蛋白质等物质合成;9月中旬为成熟期,含水量降低。虽然磐东榧为三倍体植株,但二倍体榧树雄株花粉与其授粉亲和。在雄榧树分布的区域,依靠自然传粉或者人工授粉均能结实。其自然授粉的实生后代中大多数为二倍体,同时存在三倍体和少量四倍体植株,表明其雌配子有n、2n和3n等多种类型。磐东榧因籽型大,每根结果枝上通常只着生1颗种子,而细榧每根结果枝上可着生2~7颗种子,其产量比细榧低三分之一。
磐东榧成年树的树姿开张,树势旺盛,树冠呈尖塔形。叶为线状披针形,叶面背腹面颜色差异明显,上表皮深绿色,下表皮淡绿色,叶长均值为2.43 cm,叶宽0.32 cm,叶片厚度0.07 cm,叶尖刺较长。雌花芽属于混合芽,通常由结果母枝的顶芽及侧芽分化而成。在种实发育阶段,核果状种子被肉质假种皮包被。当假种皮颜色由绿色逐渐变为淡黄绿色时,可作为判断种实生理成熟的关键形态指标。其枝叶性状与玉山果榧相近,种实同样为特大型。
与细榧相比,磐东榧的种实为特大型(表1、图2)。而与同样为特大型的近似品种玉山果榧相比,两者主要区别是磐东榧种核表面榧眼数一般为2只,而玉山果榧为2~5只,3只眼以上种核的比例为41.9%;磐东榧种形指数和核形指数均比玉山果榧高;磐东榧种仁含油率为52.7%,比玉山果榧含油率(48.1%)高;但种实出核率、种核出仁率均比玉山果榧低。
表1 磐东榧、玉山果榧和细榧种实主要性状比较
Table 1 Comparison of seed characters between Pandongfei ,Yushanguofei and Xifei
品种Cultivar种实、种核大小Size of seed/nut磐东榧 Pandongfei玉山果榧 Yushanguofei细榧 Xifei种形指数Index of seed 1.69 1.56 1.46核形指数Index of nut 2.58 2.14 2.26特大Extra large特大Extra large中Medium假种皮厚Peel thickness/cm 0.57 0.50 0.38鲜单实质量Single mass of fresh seed/g 17.4 17.6 9.4鲜单核质量Single mass of fresh nut/g 4.8 5.5 3.2鲜出核率Ratio of fresh kernel and nut/%27.91 31.40 34.38干核出仁率Ratio of dry kernel and nut/%54.07 59.66 67.62含油率Oil content of dry kernel/%52.7 48.1 52.5
图2 磐东榧(左)与细榧(右)鲜种实和种核
Fig. 2 Comparison of seed characters between Pandongfei and Xifei
磐东榧的种实纵径4.26 cm,横径2.53 cm,种形指数1.69,平均鲜单实质量17.4 g,呈长椭圆形,属于特大型(表1),假种皮平均厚0.57 cm,鲜出核率27.91%。种核纵径3.83 cm,横径1.49 cm,核形指数2.58,平均鲜单核质量4.8 g,干单核质量3.3 g,核壳厚0.12 cm,干核出仁率54.07%,种核同样为长椭圆形。种仁平均干单仁质量1.8 g,长椭圆形,含油率52.7%,可溶性糖含量1.29%,蛋白质含量12.1%。其脂肪酸构成丰富多样,包含油酸39.4%、亚油酸38.5%、金松酸7.49%、棕榈酸6.62%、硬脂酸3.62%及其他成分4.37%。经过炒制处理后种皮易脱落,香味浓,口感酥脆爽口,商品性能优。磐东榧的籽型既大且长,炒制时间比细榧略长。炒制过程类似长籽形品种磐安长榧,因其籽形长,两头略尖,在即将炒熟、由大火改为小火时比炒制细榧时的降温时间要提前,否则两头容易炒焦。
2.4.1 抗寒性 磐东榧对气候和土壤等环境条件的要求与细榧基本一致,具有良好的抗寒能力。在调查中未发现磐东榧母株及嫁接子代有受冻害现象,在野生榧树分布区均能安全越冬。
2.4.2 抗高温干旱性 磐东榧在幼树期喜阴湿环境,不适宜在低海拔强光照地区生长,在200 m以下的低海拔地区育苗时需要覆盖遮阳网。进入结实期后,则需要充足的光照来维持生长和结实。
2.4.3 抗病虫性 磐东榧抗病虫性好。据调查,其幼苗和大树发生病虫害的概率较小,在规范管理下一般无病害发生。
以细榧叶片为对照,参考徐天予等[10]的方法,利用流式细胞仪(flow cytometry,FCM)对磐东榧叶片进行DNA含量测定(图3)。固定流式细胞仪电压后,先将两个样品分别上样,此时细榧出现一个峰,相对荧光强度为34。磐东榧也只出现一个峰,相对荧光强度为51。然后,将两个品种的样品混合后同时上样,在相对荧光强度34和51的位置出现了两个明显的主峰,峰1为细榧,峰2为磐东榧。磐东榧叶片的DNA含量为细榧的1.5倍,细榧为二倍体,判定磐东榧为三倍体。
图3 磐东榧倍性分析
Fig. 3 Ploidy analysis of Pandongfei
基于张敏等[11]的研究,本文采用21对SSR引物分别对磐东榧、玉山果榧、细榧开展遗传鉴定。结果显示,其中6对引物在磐东榧和细榧中扩增的图谱有区别。以引物ZAFU-25为例,从图4中可以看出该引物在磐东榧(图4-A)、玉山果榧(图4-B)和细榧(图4-C)3个品种中呈现多态性。磐东榧和玉山果榧在该位点均拥有3个等位基因,但有一个等位基因的片段长度存在差异,该引物能将两者区分开。
图4 基于引物ZAFU-25标记的3种榧树的扩增图谱
Fig. 4 Amplification profile of three Torreya cultivar based on SSR marker ZAFU-25
磐东榧在浙江省海拔200~800 m的山地中栽培最佳。在其营养繁殖树的生命周期中,处于营养生长期的磐东榧偏好阴凉潮湿的环境,对高温、干旱和强光照较为敏感;进入结果期后,则更适宜在光照充足的环境中生长。磐东榧适于在土层厚度60 cm及以上、土质疏松肥沃、富含有机质和中微量元素的山地黄壤上种植。土壤的pH值应在5.2~6.8之间,微酸性至中性的土壤更有利于磐东榧的生长和种实品质的提升。
建园前,需先设计规划种植的行距和株距,一般设置为5 m×4 m或4 m×4 m,每666.7 m2可种植33~34株。建园以秋季栽植为宜,最佳时间为11月至翌年3月中旬,但需避开冰冻天气。一种方法是选用“2+3”的苗木,即2年生的榧树实生苗嫁接该品种后培育3 a的苗木,选择带有土球的苗木或容器苗进行造林;另一种方法是先种植大的实生苗,待成活后再采集该品种的穗条进行嫁接。
种植的早期阶段,为防止幼苗因过度暴晒而影响生长,于7—9月,在苗木四周用竹片搭建框架,在顶部覆盖50%遮光度的遮阳网,可以防止枝叶被灼伤。及时清除深根性杂草,保留其他杂草,可有效提高夏季园地湿度,降低地表温度,提高幼树成活率。注意根腐病、鼠害和红蜘蛛等病虫害的预防与控制。嫁接苗幼树整形以自然开心形为宜,大实生苗截主枝,进行高接换种的幼树可选择主干形。
当进入结果期后,可采用生草法进行成年榧园的管理,并需对磐东榧进行适当的修剪管理,以促进丰产优质。整形修剪时,自然开心形的树形在冬春季节选择分布方位好的3~5根枝条作为延长头,回缩竞争枝,去除病弱枝和过密枝。通过拉枝、回缩等方法,抑制顶端优势,促进花芽分化,促使其增加开花结实量。此外,还需密切关注根腐、茎腐、白蚁、介壳虫、木蠹蛾等病虫害的预防工作。
经嫁接繁殖后,磐东榧在浙江省栽培已有一定规模的子代群体,遗传性状表现稳定,少部分已开始挂果。磐东榧的特点是种实特大,种仁含油率高,炒制后种皮易脱落,质松脆,品质优,可作为特色品种与主栽品种进行搭配种植。
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Breeding report of a new Torreya grandis cultivar Pandongfei