在全球范围内，气候变化 、授粉媒介种群下降以及对授粉服务需求的增加预计将对蓝莓等依赖授粉媒介的作物的产量产生负面影响。
为了缓解这些问题，正在探索一种称为孤雌 果实的现象，即无籽果实是在没有施肥的情况下产生的，以减少对授粉的依赖。
孤雌草已被记录在几个物种中，包括蓝莓、番茄、柑橘、葡萄 和黄瓜。虽然这种特性通常用于生产无籽果实并提高果酱和酱汁等加工产品的效率，但它也被证明有利于在没有授粉的情况下确保产量，特别是在受控农业系统和坐果率低的作物中。
除了通过激素应用诱导孤雌果外，一些蓝莓基因型自然表现出兼性孤雌果，允许同一株植物根据受精的发生同时产生无籽和有籽果实。
然而，尽管孤雌果具有潜在的经济优势，但人们对其对坐果、发育和质量的影响知之甚少，所有这些都决定了水果的适销性。只有一项研究证实，与异花授粉的水果相比，天然无授粉的蓝莓更小，需要更多的时间才能成熟。
其他重要的果实品质参数未被评估。此外，这些性状在南部高丛蓝莓基因型之间的变异性仍未得到探索。本研究旨在比较孤雌雄果蓝莓的发育、产量和果实品质性状，这些性状是由传粉媒介排除产生的，与开放授粉的浆果。
此外，我们试图从南部高丛蓝莓育种计划中探索这些性状在基因型中的孤雌潜力和变异性。该实验的结果将有助于确定孤雌雄藐的市场潜力，并将进一步促进该性状的遗传改良，以改善与授粉相关的产量损失。
1.材料与方法
1.1. 植物材料及实验设计
在 2018 年 6 月蓝莓季节结束时，在佛罗里达州沃尔多的佛罗里达大学育种项目的后期选择中进行了初步筛选，以评估晚熟果实的种子水平。该评估是在预计授粉活动减少时从田间移除蜂箱 之后进行的。
在每年的这个时候，共有 73 个高级阶段的选择仍然有浆果。评估了每个基因型约20个浆果，并将基因型分类为孤雌果、种子或混合。此外，还评估了这些水果的硬度和大小。
选择具有良好果实品质性状的孤雌果 皮潜力的对比基因型，并通过茎插 繁殖。其中，13种基因型具有足够的生根成功率进行复制，并用于下述实验设计。
2019 年秋季，将每种基因型的 6 个分株移植到含有珍珠岩 与椰壳纤维比例为 1：1 的 7 加仑盆中，并移入佛罗里达州沃尔多的施肥 高隧道集装箱化生产系统。
试验设计采用分田布置和随机完全区组设计，以授粉处理为主地块因子。治疗包括：开放授粉，其中植物暴露于蜂蜜、大黄蜂和其他天然传粉媒介 ;和传粉媒介排除，其中植物被封闭在一个19×2.5米的笼子里，笼子由PVC管和网状防虫网构成。
基因型在亚图水平上随机化，并在三个区块中复制。该实验连续两年重复进行，包括 2021 年和 2022 年的春季生长季节 。
1.2. 坐果率、产量和发育性状
选择每个灌木的两个分支，每周跟踪坐果和发育。在开花期间，对每枝上新开的花朵进行计数，并用红色油漆标记，以防止在随后的措施中重复计数。随着果实的发育，成熟的果实被计数并从每个树枝上收获。
坐果率计算为成熟果实总数除以每枝开花数。然后对两个树枝进行平均，以表示每个灌木的坐果率。果实发育期计算为每株植物从开花 高峰到收获高峰之间的周数。
为了测量产量，每周从每个灌木丛中收获所有成熟的果实，并记录成熟果实的数量和收获的果实总重量。峰值产量 周被记录为每年植物收获最重的一周。此外，在2021年和2022年春季生长季节，每天记录2 m的平均温度和累积生长期度日 ，以及随后对南方高丛蓝莓的计算。
1.3. 水果品质评估
测定了6个果实品质性状，包括种子度、果实直径、硬度、pH值、可溶性固形物含量和可滴定酸度。还计算了SSC与TTA的比率，因为它是消费者接受度的重要参数。
每当能够收获十多个成熟浆果时，都会从每个灌木丛中采集果实质量样本。每个样品最多含有 26 个浆果。使用FruitFirm 1000测量果实硬度和果实直径数据。
然后，对浆果进行切片以确定是否存在种子结实 。使用数字袖珍折光仪从 300 μL 果汁中测量 SSC，分别使用梅特勒-托利多 G10S 滴定仪和 pH 计测量 TTA 和 pH 值。
2. 统计分析
对于所有果实品质和发育性状，进行方差分析，将基因型、处理、年份及其各自的相互作用视为固定效应。在适当的情况下，对数据进行对数变换，以满足方差和正态性的同质性假设。
通过 Tukey 事后检验比较均值，考虑 α = 0.05 的最小显著性水平。对于坐果，即使在转换后，方差分析的假设也未得到满足。因此，采用非参数统计方法Wilcoxon秩和检验来比较两种授粉处理。所有统计分析均在 R 版本 4.2.1 中进行。
3. 结果
3.1. 授粉对果实品质的影响
排除传粉媒介的处理模拟了没有昆虫传粉媒介的环境。因此，在这些条件下观察到的无籽果实被认为是孤雌果的。
在果实质量处理之前，对所有收获的浆果进行横截面并检查种子的存在，以确保在排除传粉媒介的处理中没有发生污染物授粉。虽然在排除传粉媒介的条件下没有发现成熟的种子，但不同基因型的孤雌果实在内部浆果结构上存在差异。
一些基因型在房腔内有空隙。相比之下，其他人用中果皮 组织填充了这个空间，而开放授粉处理的所有样品在每个果实中都显示出完全成熟的种子。
3.2. 授粉对生产相关性状的影响
两个季节之间的生长期日数或平均温度没有显著差异。关于授粉对生产相关性状的影响，所有基因型的果实发育期和峰值产量周均受到影响。
在排除传粉媒介的条件下，孤雌茎浆果的FDP稍长，峰值产量窗口延迟。多年来，FDP也存在显着差异。2021 年，FDP 的平均持续时间比 2022 年缩短了三周。
4. 讨论
单子果皮，无论是天然的还是诱导的，都可以在商业生产中没有授粉的情况下产生更高的坐果率。然而，孤雌果对授粉依赖性作物物种的果实品质和生产相关性状的影响尚不清楚，特别是考虑到不同基因型的潜力。
因此，在这项研究中，我们报告了天然存在的孤雌草对各种南方高丛蓝莓基因型的果实质量、产量和发育的影响。
我们使用传粉媒介排除网来观察不同基因型的孤雌果皮潜力。虽然在这种条件下，发育的浆果中没有发现成熟的种子，但不同基因型的孤雌果实在内部浆果结构上存在差异。
应进行进一步的研究，以了解这些差异是否可能是由于不同的遗传机制赋予了种群孤雌果，以及它们是否意味着消费者感知到的质地变化。
在排除传粉媒介的情况下，可溶性固形物含量显著且略有增加。在其他作物中也报告了类似的结果。与野生型相比，番茄中天然存在的孤雌生殖突变体显示SSC增加。
在露天试验中，转基因孤雌生殖品系也比商业F1番茄杂交种更甜。一些研究表明，糖作为能量来源或信号分子，可以增强未受精卵巢的代谢活动，并作为孤雌果实形成的驱动因素。
我们还研究了糖和酸的平衡，这被认为对消费者对蓝莓水果的接受度影响更大。尽管 SSC 显着增加，但酸度增加虽然没有统计学意义，但导致 SSC 与 TTA 比率保持不变。这些结果表明，孤雌果实可能获得与授粉果实相似的质量水平和消费者接受度。
在所有研究的性状中，产量和坐果率仍然是受传粉媒介排除影响最大的。在整个实验中观察到低坐果率，排除传粉媒介的坐果率为22%±2%，开放授粉的坐果率为38±3%。
在该实验中也观察到了相同的变异，其中特定的高性能基因型在传粉媒介排除条件下的坐果率高于开放授粉 的平均值。
对于希望通过开发具有孤雌果能力的品种进行遗传改良的育种者来说，该实验中观察到的基因型之间的差异是有希望的，该品种对授粉的依赖程度较低，无法获得足够的坐果。
5. 结论
由于开花期间可能出现的许多环境因素，孤雌草可以补充授粉不足。尽管排除传粉媒介的孤雌雄藜往往比种子蓝莓的果实更小、更不坚硬，但大多数基因型的果实质量仍然高于市场和消费者接受阈值。
虽然在排除传粉媒介的条件下产量和坐果率显着降低，但这项研究的结果表明，某些基因型可能产生与开放授粉果实相当的产量。
本研究中观察到的性能基因型差异强调了植物育种 在开发高质量和高产的孤雌草蓝莓品种中的重要性。孤雌栽培品种开发可以作为遇到授粉问题和支持未来气候变化适应的生产者的潜在解决方案。
