杂交育种是传统遗传改良中最有成效的育种技术之一，因其能创造新的遗传型，获得综合双亲甚至超越亲本的新性状的杂交子代，在林木育种中普遍应用^[1-2]。目前，已有研究对重要树种进行了杂交育种并筛选出部分优良亲本和杂交组合，为后续育种提供材料和依据^[3-8]。

普通油茶(Camellia oleifera Abel.)属山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)植物，是我国南方特有的重要木本油料树种，在南方各省广泛种植^[9]。我国油茶育种工作始于20世纪60年代，选育初期获得的优树为后续杂交育种提供了优质的种质资源^[10]。福建省林业科学研究院^[11-12]、湖南省林业科学院^[13-14]和广西壮族自治区林业科学研究院^[15]在各地进行油茶杂交育种试验，经遗传参数估算^[16-20]，获得了一批优良亲本和杂交组合。杂交育种中，为产生遗传型较好的子代，提高育种效率、科学选配亲本是杂交工作成功的关键^[21]。油茶生产中常存在“花而不实”、坐果率低的现象，影响杂交成功率和油茶产量。有研究表明，普通油茶无性系之间存在杂交不亲和的现象，影响杂交坐果率^[22-24]。普通油茶的栽培目的之一是获得高品质茶油，而茶油品质受果实质量影响^[25]。因此，研究普通油茶杂交果实性状变异、杂交组合可配性、筛选优良杂交组合，不仅能在生产实践中指导亲本的科学选配，提高杂交后代的获得率，亦有助于选育油茶优良品种。

本研究以4个普通油茶优良无性系为材料，采用不完全双列杂交获得12个杂交组合果实，分析杂交组合可配性和杂交果实性状变异，估算亲本配合力效应值，探讨果实性状间的相关性，为普通油茶杂交育种选配亲本提供参考。

1 材料与方法 1.1 试验地概况与试验材料

试验地位于福建省福州市闽侯白沙国有林场(119°14′24″E，26°09′00″N)，该地属亚热带季风气候，雨量充沛，年平均气温19.6 ℃，年降水量1 328.2 mm，相对湿度77%，气候条件适宜油茶生长。试验地坡向为东南，坡度15°，海拔278 m，黄红壤，土质为轻黏土，酸性土壤。

本研究试验材料来源于福建省油茶课题组选育的10个优良无性系，其中‘闽43’‘闽60’是福建省广为推广种植的优良品种，结合分子标记和表型性状的差异，并考虑花期一致情况，选择‘闽43’‘闽50’‘闽54’‘闽60’为亲本进行试验。每个无性系选择生长良好、生长环境相似的3株树作为亲本，于2017年12月下旬进行不完全双列杂交(自交除外)，获得12个杂交组合，每个杂交组合授粉花朵数53~117朵，杂交授粉设计及编号如表 1所示。

1.2 果实性状测定

2018年11月初，油茶果实成熟时采摘杂交果实，每个杂交组合采集8~30个果实，进行果实性状测量，包括：果实纵径、果实横径、果皮厚度、单果鲜重、单果鲜籽重、单果籽粒数，计算果形指数(fruit shape index, I_FS)、单果鲜籽率(fresh seed rate of single fruit, R_S)，相关计算公式如下：

$ {I_{{\rm{FS}}}} = {D_{{\rm{FL}}}}/{D_{\rm{F}}} $

(1)

式中：I_FS为果形指数；D_FL为果实纵径(mm)；D_F为果实横径(mm)。

$ {R_{\rm{S}}}/\% {\rm{ = }}{m_{\rm{S}}}/{m_{\rm{F}}} \times 100 $

(2)

式中：R_S为单果鲜籽率(%)；m_S为单果鲜籽重(g)；m_F为单果鲜重(g)。

每杂交组合取3份种仁样品，参考GB5009.6—2016^[26]的方法，以石油醚为溶剂提取茶油，使用粗脂肪测定仪(SZF-06A，上海洪纪仪器设备有限公司，中国)测定粗脂肪含量，并计算种仁含油率(oil rate of kernel, R_O)。

$ {R_{\rm{O}}}/\% = {m_{\rm{O}}}/{m_{\rm{K}}} \times 100 $

(3)

式中：R_O为种仁含油率(%)；m_O为油的质量(g)；m_K为种仁质量(g)。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2016和SPSS 20软件对果实性状进行变异分析、方差分析、相关性分析，计算坐果率(fruit setting rate, R_FS)、亲和指数(compatibility index, I_C)、一般配合力、特殊配合力。一般配合力采用均值法估算，所有指标均以平均值为最终值。I_C≥1表示杂交亲和，I_C＜1则杂交不亲和^[27]。

相关计算公式如下：

$ {R_{{\rm{FS}}}}/\% = {N_{\rm{K}}}/{N_{\rm{F}}} \times 100 $

(4)

式中：R_FS表示坐果率(%)；N_K表示结实数；N_F表示授粉花数。

$ {C_{\rm{v}}}/\% = {S_{\rm{D}}}/M \times 100 $

(5)

式中：C_v表示变异系数(%)；S_D表示标准差；M表示平均值。

$ {I_{\rm{C}}} = {N_{\rm{S}}}/{N_{\rm{F}}} $

(6)

式中：I_C表示亲和指数；N_S表示结种数；N_F表示授粉花数。

$ {g_{i.}} = {\overline X _{i.}} - \overline X .. $

(7)

式中：g_i.表示亲本P_i.的一般配合力；$ {\overline X _{i.}}$表示亲本P_i.子代的平均值；$\overline X .. $表示总平均值。

$ {g_{.j}} = {\overrightarrow X _.}_j - \overline X .. $

(8)

式中：g_.j表示亲本P_.j的一般配合力；$ {\overline X _{.j}}$表示亲本P_.j子代的平均值。

$ {S_{ij}}{\rm{ = }}{\overline X _{ij}}\overline X .. - {g_{i.}} - {g_{.j}} $

(9)

式中：S_ij表示该组合的特殊配合力；$ {\overline X _{ij}}$表示亲本P_i.和P_.j杂交组合的值。

2 结果与分析 2.1 杂交可配性分析

杂交组合的坐果情况如表 2所示，12个杂交组合均可孕，其坐果率和亲和指数具有一定差异。12个杂交组合坐果率为14.10%~77.61%，平均坐果率为49.53%。其中，11号组合(‘闽60’ב闽50’)坐果率最高，其次是12号组合(‘闽60’ב闽54’)，8号组合(‘闽54’ב闽50’)坐果率最低。12个杂交组合的亲和指数为0.24~5.65，平均亲和指数为2.70。除4号(‘闽50’ב闽43’)、6号(‘闽50’ב闽60’)、8号(‘闽54’ב闽50’)和9号(‘闽54’ב闽60’)组合的亲和指数低于1外(0.24~0.64)，其他8个杂交组合的亲和指数均大于1(1.36~5.65)，母本为‘闽43’和‘闽60’的杂交组合平均亲和指数较高，分别为5.50和3.81；父本为‘闽50’和‘闽54’的杂交组合平均亲和指数较高，分别为3.70和3.78。

2.2 杂交果实性状变异分析

杂交果实性状变异如表 3所示，12个杂交组合果实性状存在不同程度的变异。在单果鲜重、单果鲜籽重和单果籽粒数方面，母本为‘闽43’和‘闽60’的杂交组合(1号~3号，10号~12号)表现较佳。在单果鲜籽率方面，1号(‘闽43’ב闽50’)、2号(‘闽43’ב闽54’)、3号(‘闽43’ב闽60’)、7号(‘闽54’ב闽43’)、8号(‘闽54’ב闽50’)、12号(‘闽60’ב闽54’)组合表现较佳。在种仁含油率方面，4号(‘闽50’ב闽43’)、5号(‘闽50’ב闽54’)、6号(‘闽50’ב闽60’)、7号(‘闽54’ב闽43’)、9号(‘闽54’ב闽60’)、12号(‘闽60’ב闽54’)组合表现较佳，种仁含油率(45.63%~49.35%)均在平均值44.71%以上。杂交果实性状的变异系数范围为7.00%~59.58%。

2.3 杂交果实性状的方差分析和配合力估算

对12个杂交组合的果实性状进行方差分析，结果如表 4所示。12个杂交组合间的果实纵径、果实横径、果皮厚度、单果鲜重、单果鲜籽重、单果籽粒数、果形指数、单果鲜籽率、种仁含油率均存在极显著差异(P＜0.01)。

12个杂交组合果实性状的一般配合力效应值如表 5所示。母本‘闽43’和母本‘闽60’、父本‘闽50’和父本‘闽54’在果实纵径、果实横径、单果鲜重、单果鲜籽重和单果籽粒数方面，均表现出较高的一般配合力。种仁含油率方面，‘闽43’和‘闽60’为父本时，一般配合力较高。

12个杂交组合果实性状的特殊配合力效应值如表 6所示。单果鲜重和单果鲜籽重方面，6号组合(‘闽50’ב闽60’)的特殊配合力均最高，分别为18.16和5.21。种仁含油率方面，1号(‘闽43’ב闽50’)、12号(‘闽60’ב闽54’)、2号(‘闽43’ב闽54’)、11号组合(‘闽60’ב闽50’)特殊配合力较高，分别为0.05、0.05、0.04和0.03。各杂交组合中，4号(‘闽50’ב闽43’)、6号(‘闽50’ב闽60’)、7号组合(‘闽54’ב闽43’)在果实纵径、果实横径、单果鲜重、单果鲜籽重、单果籽粒数、果形指数、单果鲜籽率中的特殊配合力均较高，但果皮厚度和种仁含油率的特殊配合力较低。

2.4 杂交果实性状相关性分析

杂交果实性状的相关性分析结果如表 7所示，12个杂交组合果实中，除种仁含油率与其他8个性状之间不存在显著相关性外，各性状之间都存在不同程度的相关性。其中，单果鲜籽重与果实纵径、果实横径、单果鲜重、单果籽粒数、单果鲜籽率均呈极显著正相关(P＜0.01)；单果鲜籽率与果实纵径、果实横径、单果鲜重、单果鲜籽重、单果籽粒数、果形指数均呈极显著正相关(P＜0.01)。

3 讨论与结论

12个杂交组合的坐果率和亲和指数具有差异，以‘闽43’‘闽60’为母本的杂交组合与‘闽50’‘闽54’为父本的杂交组合的平均亲和指数较高；4号(‘闽50’ב闽43’)、6号(‘闽50’ב闽60’)、8号(‘闽54’ב闽50’)、9号(‘闽54’ב闽60’)杂交组合坐果率为14.10%~18.42%，且亲和指数均小于1，表明这些组合间存在杂交不亲和现象。熊年康^[12]通过开展油茶10个优良无性系的控制授粉试验，分别获得3对正反交6个最佳组合和3对正反交6个较好组合，其中‘闽43’ב闽54’为6个较好组合之一。本研究结果与熊年康^[12]的结果部分相似，其原因可能是试验选择的杂交个体有差异，以及试验年份的天气也会影响坐果率和成果率。油茶生长周期长，果实性状受树龄、土壤、气候等因素影响较大，在不同年份研究无性系间杂交果实性状的变异，对杂交育种和授粉树配置具有一定的参考价值。普通油茶无性系之间存在杂交不亲和的现象^[23-24]，杂交组合间的亲和力与亲本的亲缘关系远近有关，亲缘关系相对远的亲本更容易表现为杂交亲和^[23]，并且不同无性系间性状变异丰富，通过杂交可获得具有杂种优势的子代^[28]。对油茶杂交花朵的子房进行解剖后发现，杂交不亲和的原因与受精前花粉管行为异常和双受精过程雌雄配子体无法顺利完成受精作用有关^[29]。

12个杂交组合果实性状存在不同程度的变异，变异幅度为7.00%~59.58%，其中，单果籽粒数、单果鲜籽重和单果鲜重的变异系数较大，分别为59.58%、48.10%、39.03%，果形指数和种仁含油率的变异系数较小，分别为9.19%和7.00%。徐嘉娟等^[30]对贵州小果油茶进行表型多样性研究发现，5个居群的小果油茶果形指数变异系数较小(11.54%)，单果籽粒数、单果质量、鲜籽质量变异系数较高，分别为42.25%、37.33%、36.62%。张应中等^[31]对高州油茶果实性状进行变异分析，结果表明，鲜果质量、单果籽粒数、鲜籽质量的变异系数分别为44.33%、45.79%、49.74%，变异系数较高，而种仁含油率的变异系数较低，为12.98%。本研究结果与徐嘉娟等^[30]和张应中等^[31]的研究结果基本相似。综合12个杂交组合在单果鲜籽重、单果鲜籽率和种仁含油率这3个性状中的表现可知，12号组合(‘闽60’ב闽54’)在这3个方面均表现较佳。

综合12个杂交组合的杂交可配性、果实性状差异和配合力，以‘闽43’‘闽60’作为母本和‘闽50’‘闽54’作为父本的杂交组合亲和指数较高，且4个亲本在除种仁含油率外的果实性状的一般配合力均较高；1号、2号、11号、12号杂交组合种仁含油率的特殊配合力较高。因此，‘闽43’‘闽60’适合作为杂交母本，‘闽50’‘闽54’适宜作为杂交父本。在营建优质油茶林时，为提升坐果率和果实品质，可考虑使用‘闽43’‘闽60’作为主栽品种，‘闽50’‘闽54’作为授粉树。一般情况下，亲本的一般配合力和特殊配合力是经子代测定获得，因普通油茶果实性状易于描述，本研究尝试使用杂交果实估算亲本配合力，在一定程度上亦能较为准确地估算亲本配合力。为进一步确定亲本的一般配合力和特殊配合力，后续仍需对4个亲本的杂交后代进行子代测定。

果实性状相关性分析结果表明，除种仁含油率外，12个杂交组合果实性状之间有不同程度的相关性。单果鲜籽重、单果鲜籽率均与果实纵径、果实横径、单果鲜重、单果籽粒数呈极显著正相关(P＜0.01)。彭邵锋等^[32]对29个普通油茶标准株果实的经济性状进行相关性分析，结果表明，鲜出籽率与其他果实经济性状的相关性不具备显著性，而鲜果质量与果径、果高和籽数呈极显著正相关(P＜0.01)。本研究与彭邵锋等^[32]的研究结果部分相似，可能是与所选材料和地理环境的差异有关。

本研究仅对4个普通油茶优良无性系12个杂交组合的有性杂交果实1 a的果实性状数据进行分析，为更准确地了解4个亲本的可配性和配合力，需在后续试验中增加杂交授粉花数，结合树体生长、产量数据对优良亲本和杂交组合进行多年观测和综合分析。本课题组已建立福建省普通油茶10个优良无性系测定林，并通过有性杂交获得10个无性系的F₁子代，在F₁子代林中选出的5个优良单株通过不完全双列杂交获得的子代也已建立子代测定林，后续将对福建省普通油茶多世代群体进行遗传分析。