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开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
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油茶为山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)油用植物资源的总称，常绿灌木或小乔木，雌雄同株，花大且形态美观，兼具生态、经济和社会效益[1-2]，是我国主要的木本食用油料树种之一[3-7]。油茶种子油具有极高的营养和保健价值，与薄壳山核桃类似，不饱和脂肪酸含量超过90%[8-9]，易被人体消化吸收。茶油还含有茶多酚、角鲨烯和其他生物活性物质，长期食用有利于降低心脑血管疾病和降调血液中的胆固醇水平[10]。茶油及其副产品也可用于医药、机械用油、日用化工、制染、造纸、农药等[11-13]。此外，油茶树抗逆性强、适应性广，也适合在低产或荒地等边际性土地造林，在目前耕地保护的新形势下具有不与农争地、不与人争粮、维护国家粮油安全、促进林户增收的独特发展优势[14]。油茶在我国栽培利用历史悠久，主要分布于湖南、江西、广西、浙江和湖北等地。截至2022年，我国油茶种植面积已经达到453.3万hm2 [6, 15-16]，根据产业发展规划，到2025年我国油茶种植面积将达到600万hm2，产值约4 000亿元。
油茶开花多、结果少，甚至只开花不结果的状况严重制约了油茶产业的发展。油茶“千花一果”现象受气候因素、水肥条件和自身生物学特性等多因素的影响[17-18]。在我国，油茶分布于南、中、北3个亚热气候带，水平分布范围广，垂直分布幅度大，光温、降水和土壤等自然条件差异明显[13]。油茶柱头为湿性柱头，为典型的虫媒植物[19]，传粉媒介以昆虫为主，风媒为辅。一方面，油茶品种多数于晚秋、初冬开花，气温急变，影响油茶花育性及传媒媒介的可用性，直接关系到油茶花蕾能否正常开放、传粉和受精。另一方面，受遗传因素的影响，油茶花期分早、中、晚3种类型，不同年度上花期类型的表现极为稳定，仅产生少量相邻间变异，没有跨类型间变异[20]。另外，油茶为后期自交不亲和性树种[21]，多数油茶品种自交结实率低，甚至自交不育。实践表明，自交授粉亲和力不高、品种间花期不遇是影响油茶产量的重要因素。明确油茶的开花、授粉和结实特性，在此基础上合理进行品种配置和利用，是提高油茶产量和品质的关键措施之一。
本研究以高产稳产的国家审定良种普通油茶(Camellia oleifera)‘长林4号’和‘长林53号’为试验材料，通过对两油茶品种的花期特性，自然授粉(CL4半同胞和CL53半同胞)、异花授粉(CL4×CL53和CL53×CL4)和自花授粉(CL4×CL4和CL53×CL53)果实动态发育过程，成熟果实的基本性状和经济性状的观测，探讨花期特性对油茶传粉授粉的影响，以及不同授粉方式对油茶果实发育的影响，旨在为油茶“多花少果”产业瓶颈问题提供解决思路，同时对油茶品种科学配置提供理论指导。
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以浙江省金华市婺城区东方红林场国家油茶油桐良种基地种质资源收集圃内14年生国家审定良种油茶‘长林4号’(CL4)和‘长林53号’(CL53)扦插苗为试验材料，所选试验树生长良好，开花结实正常。
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花期的调查分别于2020年9月至2021年1月进行，选定2个品种形态良好、生长发育正常的树各6株作为试验树，调查期内观察整体的开花状态。
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在盛花期，分别选择长势良好、生长健壮的树各3株，在每株树的东、西、南、北4个方向各选定并标记5个含苞待放的花苞，于每天8：00、13：00、16：30记录花的发育变化情况，直至花凋谢。单花花期的调查基本在盛花期进行，为了方便比较2个品种，记录工作几乎同时进行。
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每试验树分别随机选取15朵花，对2个品种花的单花雄蕊数量、雄蕊高度、雌蕊高度以及花朵盛开时的花瓣直径进行观察、记录。
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参照刘林秀等[22]的方法，采集盛花期的花朵，剪下10个正常生长的花药，25 ℃烘至全部散粉，收集花粉粒于1.5 mL离心管中，向花粉中加入1 mL 1%的纤维素酶，充分混匀后吸取50 μL于凹面载玻片中，镜检并拍照统计单花花粉数(N)。每组重复3次，每次计数5朵花。
式中：n1为载玻片上花粉粒数；n2为单花花药数。
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参照王友保等[23]的方法略加修改，将滴有液体培养基的载玻片放置于铺有湿润滤纸且加盖的培养皿中，然后将等量花粉均匀撒在载玻片上，恒温25 ℃培养2 h，然后在Nikon显微镜下拍照，统计萌发情况。
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对果实性状的观察及测定从2020年7月21日开始，每隔30 d测量1次横径、纵径，直至10月果实采收为止。
① 横径(Transverse diameter，TD)、纵径(Vertical diameter，VD)的测定：使用游标卡尺，分别选择果实果柄与果实接壤点到果实顶端的距离，记为纵径；最大横截面的直径记为横径，数值精确到百分位。②鲜果质量(Fresh fruit quality，FFW)：种子成熟后收集结实超过20个的杂交种子，随机取出20个果子，用百分位电子秤称量并计数；不足20个的，所有果实全部称量计数，取平均值。③鲜籽质量(Fresh seeds quality，FSW)：剥去青皮后称量所有鲜籽总质量，取平均值。④正常籽数(Number of seed，NOS)、败育籽数(Number of abortive seeds，NOAS)：剥去青皮后，统计每个果实所得正常油茶籽数和败育油茶籽数，取20个果实求平均值。⑤出籽率(Seed ratio of Fresh fruit，SOF，以R出籽表示)：见式(2)。⑥出仁率(Fresh kernel rate of dry kernel，FOK，以R出仁表示)：见式(3)。⑦含水率(Water content of fresh kernel，WOK，以R含水表示)：见式(4)。
式中：M鲜籽为鲜籽总质量；M鲜果为鲜果总质量。
式中：M干仁为干仁质量；M鲜仁为鲜仁质量。
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参照姚小华等[24]的方法进行。
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隶属函数(X)的计算公式为：
式中：Xi表示某一具体指标；Xmin表示所测某一指标中的最小值；Xmax表示所测某一指标中的最大值。当所测指标和品质之间呈正相关时，用式(5)计算；当所测指标与品质之间呈负相关时，用式(6)计算。
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采用Excel 2010和SPSS 23.0对数据进行分析。
1.1. 材料
1.2. 方法
1.2.1. 不同品种群体花期调查
1.2.2. 不同品种单花花期的调查
1.2.3. 花部特征观测
1.2.4. 单花花粉量的测定
1.2.5. 花粉萌发及花粉管生长的测定
1.2.6. 果实性状的测定
1.2.7. 种仁含油率的测定
1.2.8. 隶属函数计算
1.3. 数据处理
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由表 1可知，CL4品种花期从09.28-11.16，花期时长为50 d，始花期相对大多数油茶品种早；该时段开花的油茶品种少，传粉昆虫数量不多，CL4异花授粉难度大。在连续晴天、持续高温时，CL4花蕾时期散粉活动已经开始，盛开时已经闭花授粉。CL53品种花期从10.12-11.28，花期时长为48 d；该时段传粉昆虫数量增多，活动增多，异花授粉的机率高。相比CL53，CL4更加有利于自花授粉(图 1)。
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CL4和CL53的单花花期如图 2和图 3。CL4的单花花期为10.30—11.05，花蕾松动到散粉，持续7 d，日平均气温为18.4 ℃，天气持续晴朗。开花第1 d，盛开的花瓣重新合拢，之后不再合拢，开花当天平均温度22 ℃，平均湿度41.33%，中午开始散粉，第2 d下午花粉干瘪微微发黑，不再适合授粉，之后雄蕊陆续向周围松散开，花瓣开始松动脱落，第5 d雌蕊顶端柱头开始变黑，第7 d柱头完全变黑。CL53单花花期时间为10.29—11.04，花期时长7 d，第1 d松蕾，第2 d开放，同时花药开裂，开始散粉，散粉当天花粉形态良好，颜色鲜亮，开花第3 d中午花粉量明显减少，同时花丝萎蔫。CL53的花丝和花瓣萎蔫之后是堆叠聚集到一起的，花瓣并没有脱落而是缩聚成团。天气晴朗时花朵会大量开放，晴天散粉时间也会提前，花朵凋谢的进程更快，阴雨天气花药成熟、花粉成熟的进程缓慢，形态健康花粉数量也随之减少。
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花器官的不同表型差异直接影响着其授粉受精状况、产量及果实性状[25]。2个品种花特征基本一致，花瓣5~8枚，白色，倒卵形，每瓣都有一个凹口，相互离生(图 4a和4c)。花无柄，雌雄同花，雌蕊被雄蕊包被，雄蕊高于雌蕊(图 4b和4d)。雌蕊的花柱直立生长，而雄蕊的花丝则是向着雌蕊的方向弯曲生长，内外侧高低不一致，数量较多，子房外有绒毛层覆盖。花药一般为黄色，但部分CL4的花药特化为花瓣，形成重瓣花(图 4a中箭头所示)。
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由表 2可知，CL53单花雄蕊数、单花花粉粒数小于CL4，CL53雌、雄蕊的相对高度差(9.47 mm)大于CL4 (2.82 mm)。花粉萌发率CL53(54.90%)大于CL4(41.10%)，花粉萌发2.5 h时，花粉管平均长度CL53(310.91 μm)大于CL4(259.35 μm)。此外，花粉管的长度变异系数最大。综上比较，CL4的特点更加有利于自花授粉。
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由图 5可知，7-10月横径均值分别为27.600 mm、31.400 mm、36.670 mm、37.670 mm，整体保持上升趋势，但不同杂交组合在9-10月存在差异，CL4×CL53持续增加，其余组合保持不变或略有下降，而CL53×CL53在7-10月分别为22.294 mm、25.859 mm、34.680 mm和30.819 mm，除9月高于CL4×CL53(31.551 mm)外，其余月份均小于平均值。7-10月纵径均值为35.335 mm、38.165 mm、35.557 mm、30.750 mm，整体表现为先增长后降低的趋势，其中CL53×CL53在7-10月纵径分别为27.057 mm、32.999 mm、26.650 mm、25.509 mm，不仅在每个月中最小，同时变化也最小。CL53×CL53果实发育最为迟缓，与其他组合相比差异有统计学意义，推测与自花授粉不良有关；而CL4×CL4横径、纵径数据与异花授粉果实数据相比差异无统计学意义，甚至生长还要比异花授粉更加优良，表明CL4对于自花授粉和异花授粉并不会影响其果实的大小。
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由表 3可知，CL53×CL53鲜果质量12.25 g、横径30.82 mm、纵径25.51 mm，与其他几种杂交组合相比差异有统计学意义(p＜0.05)，与CL53为母本的异花授粉组合相比，差异也有统计学意义。CL4×CL4鲜果质量23.83 g、横径40.99 mm、纵径31.85 mm、鲜籽质量11.21 g、正常籽数4.25粒，与CL4为母本的异花授粉组合相比差异无统计学意义，而与CL53×CL53、CL53×CL4鲜果质量、纵径、正常籽数相比差异有统计学意义。结果表明CL53自花授粉虽然也会结实，但与自然授粉以及异花授粉果实存在明显差异，而不同的授粉方式对CL4的果实形状并没有产生非常大的影响。
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果实的各经济性状之间存在着复杂的联系，单一因素对油茶品质的好坏无法准确地描述，因此需要对多个因素进行综合分析。对6个杂交组合的4个经济性状做隶属函数处理分析，首先计算出每个品种的各个指标的隶属函数值，再计算出多个指标的平均隶属函数值，每个品种做相同处理，隶属函数值越大，表明综合品质越好。
由表 4可知，6种授粉组合综合排名由大到小依次为CL4×CL4、CL53×CL4、CL4×CL53、CL53半同胞、CL4半同胞、CL53×CL53。结果显示CL4×CL4经济性状隶属函数值排名第1，CL53×CL53经济性状隶属函数值排名第6，两者之间差异明显，说明CL4×CL4自花授粉果实品质比CL53×CL53更具有经济价值。
2.1. 供试油茶花期特征
2.1.1. 供试油茶品种群体花期特征
2.1.2. 供试油茶品种单花花期特征
2.2. 供试油茶品种花的基本特征及花粉特性
2.2.1. 花部特征
2.2.2. 单花特性差异
2.3. 不同授粉方式对油茶果实发育的影响
2.4. 不同授粉方式对油茶果实基本性状的影响
2.5. 不同授粉方式对油茶果实经济性状的影响
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植物开花物候是研究植物繁殖生物学的重要内容，开花物候除了受遗传因素影响还受到环境因子包括光照、温度以及水分等因素的影响。油茶的生殖生物学[26-28]作为重要的产量影响评价指标，本研究对CL4和CL53的开花生物学特性进行了评价分析，显示CL4花期在9月下旬到11月中上旬，为早花品种，CL53花期在10月中旬到11月下旬，为中花品种，此时段油茶开花品种繁多，昆虫活动频繁。单花特性分析表明，2品种单花花期均为7 d，高温晴朗天气，花期提前，散粉进程加快，阴雨天造成大量落花，坐果率和产量受到影响，这与韦红莉[29]研究结果一致。此外，CL53雌、雄蕊相对高度差为9.47 mm，差异明显，不利于自花授粉，而CL4雌、雄蕊相对高度差为2.82 mm，有利于自花授粉。
授粉组合亲本不同，授粉品种不同，果实的性状之间也会存在差异。以CL53为母本，自花授粉和异花授粉以及自然授粉相比，果实的鲜果质量、横径、纵径之间差异明显。不同授粉方式也会对果实性状产生影响，这在黄冠梨[30]、油橄榄[31]中已经得到了证明。在本研究中，CL53自花授粉与自然授粉和异花授粉相比，鲜籽质量下降了4.46 g和12.87 g，果实的正常籽数下降了0.88和6.18，横径下降了5.21 mm和9.34 mm，纵径下降了5.30 mm和12.74 mm，表明CL53异花授粉优势明显。这与在羽叶报春[32]、梨[33]和苹果[34]中的研究结果一致。出现这种现象的主要原因是授粉受精不良[35]，直接导致种子数减少[36]。种子中促进果实发育的激素(赤霉素、生长素和细胞激动素等)含量降低，导致单果质量下降[37]。CL4自花授粉与自然授粉和异花授粉相比，鲜果质量、横径、纵径、鲜籽质量、正常籽数均增加。以CL4和CL53互为父母本异花授粉，果实正常籽数和鲜籽质量、横径、纵径均要高于CL53×CL53，而与CL4×CL4差异不大，表明CL4自花授粉没有对油茶的果实性状产生不良影响。
油茶果实性状与经济产量密切相关，是进行育种、品种推广的重要参考依据[38]。为了进一步对不同授粉处理的油茶进行比较，本研究借助隶属函数对油茶的经济性状包括出籽率、含水率、出仁率、含油率进行了综合分析。结果表明，综合经济性状排名第1、2、3的分别为CL4×CL4、CL53×CL4、CL4×CL53。综合考虑油茶果实性状和经济性状，CL4自花授粉、CL4和CL53两个品种互为父母本异花授粉，果实性状优良，在提高果实品质方面具有很大的潜在推广价值。