猕猴桃雄株选育与利用研究进展
作者：高磊，张蕾，罗轩，白福玺，汪志，叶丽霞，陈庆红； 湖北省农业科学院果树茶叶研究所
摘 要：猕猴桃雌雄异株，授粉雄株在生产中十分重要。统计了国内猕猴桃雄株植物新品种权申请与授权情况，概述了国内外主要雄株品种、猕猴桃雄株性别决定基因、花粉直感效应、倍性、生产园雄株设置与授粉方式等研究进展，指出存在的问题，展望猕猴桃雄株研究与利用方向。
关键词：猕猴桃雄株；花粉直感；倍性；授粉方式；溃疡病传播
▲猕猴桃雌花、猕猴桃雄花
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
猕猴桃隶属猕猴桃科（Actinidiaceae）猕猴桃属（Actinidia），是木质藤本植物，原产于中国。猕猴桃雌雄异株，雄性个体具有可育的花药和退化的心皮，雌性个体具有可育的心皮和形态正常但功能上不育的花药。生产中需要授粉雄株，但目前国内对猕猴桃雄株的选育重视度不够，适宜授粉雄株的选择与配置还比较粗放，甚至有的猕猴桃园放弃配置雄株，依靠商品花粉进行人工授粉。另外，猕猴桃雄株特性解析研究报道少，限制了育种亲本的选择，也影响了优良特异雌株品种的选育。
▲磨山雄1号公树雄株
1 猕猴桃雄株选育进展
1.1 猕猴桃雄株新品种权申报相对较少，但有增加的趋势根据农业农村部科技发展中心品种保护网站数据分析，2003—2022年共申请猕猴桃植物新品种权266项，其中雄株品种18个，占比6.77%，且基本集中在近 5年，其中 2020—2022年申请数量有逐渐上升的趋势（图1）。截至2023年1月共授权了猕猴桃植物新品种权114项，其中雄株品种4个（磨山雄1号、磨山雄2号、磨山雄3号、磨山雄5号），占比约3.51%。另有一个龙山红曾被报道为猕猴桃两性花株系。
▲猕猴桃雄株选育与利用研究进展
1.2 国内猕猴桃授粉雄株品种以通用型为主我国猕猴桃主栽品种多样化，猕猴桃授粉雄株品种基本以通用型为主。20 世纪七八十年代，前人在猕猴桃资源普查基础上选育出不少性状优良的雌性品种（株系），同时也有少量研究者关注到雄株以及雌雄组合搭配，选育出一些授粉雄株。湖南省园艺研究所从收集的20 多个雄性株系中筛选出花期不同的雄株，解决了当时早、中、晚熟雌性品种的授粉雄株适配问题。中国科学院武汉植物园选育出磨山雄系列品种，磨山雄2号为实生选育出的二倍体中华猕猴桃授粉品种，适配早熟中华猕猴桃品种，可促进二倍体红心猕猴桃品种果实红色加深。磨山雄4号与磨山雄5号均为四倍体中华猕猴桃，主要适配中晚花的雌性品种。磨山雄3号是六倍体美味猕猴桃雄株品种，花大，适配晚花雌性品种，授粉坐果率高。
▲磨山三号雄株公树
1.3 新西兰猕猴桃雄株品种相对固定
新西兰猕猴桃主栽品种单一，适配雄株也较为确定。如为绿肉猕猴桃品种海沃德（Hayward）先后选育了系列授粉品种马吐阿（Matua）、陶木里（Tomuri）、Chieftain，均为六倍体美味猕猴桃品种。后续还有一些改良系M51、M52及M56等。其中马吐阿、陶木里也曾随海沃德引入国内作为晚熟猕猴桃品种的授粉树。Bruce是为黄肉品种 Hort16A选育的专用授粉品种，Meteor和Sparkler也被用作Hort16A授粉品种，均为二倍体中华猕猴桃品种。而现在主推的新一代黄肉品种Gold3（G3）的授粉树多用M91或M33，其中四倍体中华猕猴桃雄株M91更优；种植者也使用贮藏的Chieftain或M56花粉进行人工授粉。
▲国内培育的优质猕猴桃雄花
2 猕猴桃雄株利用研究进展
2.1 猕猴桃雄株性别决定基因猕猴桃雌雄异株，性别受到异型雄配子系统的控制。有研究者将猕猴桃花发育划分为7个阶段，在第3阶段雌雄花的组织分化开始明显偏离，此阶段雄花缺乏心皮分生组织发育，无胚珠原基形成。Akagi等通过全基因组测序和转录组分析，鉴定到一个位于Y染色体上决定性别的C型细胞分裂素响应因子，该抑雌因子被命名为害羞女孩（Shy Girl，SyGl），会抑制雄花中雌蕊的发育，进而导致雄性花的产生。进一步研究发现了促雄因子，并将其命名为友好男孩（Friendly boy，FrBy），该基因维持雄蕊发育，将该基因转入雌性猕猴桃中，产生了两性花猕猴桃。猕猴桃雄性花决定基因解析让人工创造两性花成为可能，也促进了猕猴桃性别鉴定研究与应用。
▲国内培育的优质猕猴桃雄花
2.2 猕猴桃具有花粉直感效应
早期授粉雄株的筛选多以“花期长，花粉量多，花期相遇”等感官原则为主。研究表明，猕猴桃具有花粉直感效应。陈庆红等筛选研究了美味猕猴桃优良品种金魁的授粉雄株，发现金魁猕猴桃果实外观棱线受到不同授粉雄株的影响，另外花粉直感也影响到果实内在品质与贮藏性。哑特、徐香、秦美3个美味猕猴桃品种的授粉试验显示，不同花粉授粉对果实的形状、可溶性固形物含量、平均单果重均有显著影响。软枣猕猴桃授粉试验结果表明，在坐果率、果实外观数量性状（单果重、果实纵径、果实横径、果实侧径、果形指数）、果实内溶物（可溶性固形物、总酸、维生素 C）含量上均存在花粉直感效应。红阳、贵长、海沃德等主栽品种的花粉直感效应研究也有相似结果。由于存在花粉直感效应，且影响不全是正向的，因此在生产中应配置适宜的授粉品种，可对猕猴桃果实外观与内在品质起到改善或提高作用。
▲Photo of red kiwi fruit pollination
2.3 授粉雄株倍性选择
人工授粉试验显示，用四倍体中华猕猴桃雄株与六倍体美味猕猴桃雄株为G3授粉，果实比用二倍体中华猕猴桃雄株授粉的大很多，而四倍体与六倍体雄株授粉的果实大小、干物质含量没有显著差异。不过后续也有报道，使用六倍体美味猕猴桃雄株M43授粉的G3果实重量显著小于用四倍体中华猕猴桃雄株M91和 M33授粉的果实，但果实成分依然无显著差异。用四倍体雄株给同源四倍体（使用秋水仙素加倍）红肉中华猕猴桃雌株授粉，果实比用二倍体雄株授粉的平均大25%～30%。不同倍性的中华猕猴桃和美味猕猴桃雄株与四倍体软枣猕猴桃种间杂交试验结果显示，当双亲染色体倍性不同时，雄株倍性高时坐果率相对更高，同时果实也更大。但有研究显示，用六倍体美味猕猴桃雄株为二倍体中华猕猴桃雌株授粉效果差，减少果实鲜重和干物质含量，尤其是会影响红肉品种的着色，可能与受精胚珠显著减少有关，这在Chen等的研究中也得到证实。因此生产中需谨慎使用六倍体美味猕猴桃雄株为二倍体中华猕猴桃品种如红阳授粉。不过Hort16A作为二倍体中华猕猴桃，可能存在基因型变异特殊性，与美味猕猴桃花粉的亲和性更高，高倍性美味猕猴桃花粉授粉反而表现出有益效果。
▲一株种植在蒲江佳沃果园猕猴桃公树
猕猴桃雄株倍性与花期长短和花粉萌发率无显著相关性，与植株始花期、盛花期、花药数均存在显著正相关。倍性相同，花期具有一定同步性，因此从各研究结果与生产实际综合来说，在保障坐果率的情况下，宜选用与雌株相同倍性或者高一个倍性的授粉雄株，可以保障果实大小与品质。在不考虑混合花粉的情况下，笔者根据各研究报道总结了生产中不同倍性的猕猴桃授粉雄株选择推荐，如图2所示。
▲猕猴桃雄株选育与利用研究进展
2.4 猕猴桃园雄株配置比例与授粉方式选择
2.4.1 雄株配置比例与方式
研究者通过试验计算出，1hm2猕猴桃园需要均匀分布118株雄株才能保障授粉需求，以国内猕猴桃园常用行株距4m×3m计算，雌雄株比例为6∶1。为了提高授粉效果，国外种植者会提高雄株比例，按5∶1甚至 3∶1设置，但会缩减雄株树冠大小，给雌株让出更多结果空间。近年，新西兰猕猴桃园采用隔行定植雄株的栽培方式，雌雄株比约5∶1，雄株在花后回缩修剪，可让雌株树冠面积占到总面积的90%。国内猕猴桃园建园时雌雄株比例多推荐按8∶1 或6∶1设置，点状分布。但根据笔者实际调研，很多生产园实际的雄株数量普遍少，雌雄株比到10∶1甚至20∶1。有的商业猕猴桃园甚至不定植雄株，依赖采集花粉或者商业花粉进行人工授粉，生产风险大，需要慎重选择。
▲Picking kiwifruit flowers
2.4.2 授粉方式
初步的观察研究指出，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与雌株同步或者早 1～2 d，盛花期吻合，且花期计算以顶花为准。在 G3 上的研究显示，较小的果实往往具有较多的酸、较少的糖和较低的干物质含量，充分授粉是保障果实大小的基础。适宜的辅助授粉可以提高授粉效果，有研究比较了人工和蜜蜂对猕猴桃授粉效果，蜜蜂授粉的果实产量更高，果实更重、更均匀，优于机械授粉系统。四倍体品种 G3 完全授粉比六倍体品种海沃德需要的花粉粒少，且人工授粉也可以利用晚上时间，不影响坐果。在国内，随着劳动力成本增加，选择蜜蜂授粉的猕猴桃种植者增多，但目前仍缺乏对商业化蜜蜂的认知以及便利的获取渠道。随着科技的进步，自动化、智慧化果园管理是未来发展趋势，其中已开发自动为单个猕猴桃花授粉的智能机器人，但机械授粉系统的效率、效果等仍在不断改进中。生产中仍应配置适宜的雄株以自然授粉为主，可利用蜜蜂传粉、必要时搭配人工辅助授粉应对不良天气影响，提高授粉效果。
▲Kiwi pollination by honey bee
2.5 猕猴桃花粉可传播溃疡病
猕猴桃细菌性溃疡病由 Pseudomonas syringaepv. actinidiae（Psa）引起，在全球广泛传播。猕猴桃花粉中可以检测到 Psa，授粉试验显示 Psa可以通过受污染的花粉传播到猕猴桃植株中。借助表达绿色荧光蛋白的Psa 能更直观地观察到Psa可以定殖在花药和花粉粒中，用带菌花粉授粉，Psa最初定殖在雌花柱头上，然后到整个花组织，经由花柄侵染植株整体，1朵花接种 4个月后，Psa可在所有组织（茎、嫁接点、砧木、根）中被发现。韩国研究者从新西兰进口花粉中检测到 Psa，测序结果显示，传播至韩国的 Psa3 流行毒株涉及新西兰进口花粉途径。在阿根廷、中国猕猴桃花粉中也检测到 Psa。
因此，若使用商业花粉，花粉灭菌处理十分重要。就目前研究来看，臭氧处理、ClO2溶液处理、60Co-γ辐照是相对较好的可杀灭 Psa 同时对花粉活力以及坐果等影响较小的杀菌方式，但各技术的适用性、便利性等还需进一步研究改进。
▲Picking kiwifruit flowers
3 研究展望
3.1 加强猕猴桃雄株品种选育与性状解析
（1）抗溃疡病雄株的选育。一般猕猴桃雄株较雌株更易发生溃疡病，可能原因是雄株伤流期早、开花早，病原菌在其体内的活动期也相应提前和延长。另外，生产园中雄株数量相对雌株少很多，溃疡病导致的雄株树体死亡会直接影响猕猴桃园的授粉。抗溃疡病已经成为猕猴桃雌性品种选育必须重点考虑的因素，而抗溃疡病的猕猴桃雄株品种选育也应引起重视，对保障猕猴桃优质安全生产也至关重要。以 Matua 为代表的六倍体美味猕猴桃雄株品种多表现为中高抗性。目前中华黄肉猕猴桃、红心猕猴桃受市场欢迎，但对溃疡病的抗性普遍弱，相似类型的授粉雄株的抗病性亦存在较大风险。仲伟敏等从198 份野生黄肉猕猴桃实生后代中初步筛选出 10株抗溃疡病较强的雄株，但主要关注点还是雌株抗性与果实品质。
▲中科院武汉植物所八十年代猕猴桃研究团队
（2）专用授粉品种的选育与推广。国内猕猴桃品种繁多，各产区主栽品种有差异，所选用的授粉雄株不同，多以花期适宜为主。在苗木的流通过程中，专用雄株品种很少，所配授粉雄株不确定性大，会对果实品质的一致性产生不利影响。因此，主栽品种专用授粉品种的选育、评价等还需要深入的研究，提升标准化。
▲猕猴桃公花采收
（3）深入解析猕猴桃雄株性状。在杂交试验中，猕猴桃雄株像一个“黑盒子”，父本的选择盲目性很大。深入解析猕猴桃雄株性状，如影响果实大小、果形、果肉颜色，糖、酸、维生素 C 含量等品质特性，实现性状精准鉴定，可更好地指导杂交组合选配或者生物育种亲本材料选择，有目的地创造群体材料，提高基础研究与品种选育水平。
3.2 提高猕猴桃商业花粉监管与灭菌技术商业花粉广为流通已成事实，在溃疡病国内普遍发生的情况下，携带 Psa 的花粉是溃疡病远距离传播的重要原因之一。未来一是加强商业花粉的监管，除了花粉质量监督，还要增加对 Psa 的检测与监管；二是研发推广可操作性强的花粉杀菌方式，增加商业花粉安全保障措施，形成行业标准，通过技术创新大幅降低 Psa 随花粉传播风险。
▲早花猕猴桃雄性新品种‘磨山雄2号’的选育
▲Electric kiwi pollen pollination equipment that has been widely used in recent years
▲testing pollen
▲雄株雌株合理搭配的猕猴桃果园
