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碧玉兰和独占春正反交及种子无菌萌发研究



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2013(04):64~67
第一作者简介:王亚沉(1985-),女,海南海口人,在读硕士,现主要
从事花卉栽培生理及生物技术等研究工作。E-mail:chenzhi247@
163.com.
责任作者:李枝林(1955-),男,云南宾川人,硕士,教授,硕士生导
师,现主要从事野生花卉遗传资源利用研究工作。E-mail:lzl-yn
@sohu.com.
基金项目:云南省教育厅科学基金资助项目(Z2005-2-65008);云
南省科技基金资助项目(2009BB013);云南省科技攻关资助项目
(2012BB008)。
收稿日期:2012-10-25
碧玉兰和独占春正反交及种子无菌萌发研究
王 亚 沉1,石 镇 源1,王   丹1,张 小 平1,周 慧 恒2,李 枝 林3
(1.云南农业大学 花卉研究所,云南 昆明650201;2.云南农业大学 食品科学技术学院,云南 昆明650201;
3.云南农业大学 花卉研究所和云南农业大学协同创新中心,云南 昆明650201)
  摘 要:以碧玉兰和独占春为亲本,采用正反交杂交法进行杂交育种试验,并在无菌条件下
对其所获得的杂交种子进行培养。结果表明:2种方法杂交兰花的结实率为60%~100%,正反交
对种子的萌发率没有显著影响。种子预处理、培养基激素和培养条件对种子萌发都有一定的影
响,其中,氢氧化钾和次氯酸钠浸泡种子可使兰花种子提早萌发并提高萌发率。光培养和暗培养
对种子萌动的影响差异不明显,但暗培养10周不利于种子后期发育。较优处理为种子在播种前用
0.1mol/L氢氧化钾浸泡8min和10%次氯酸钠浸泡10min。1/2MS+6-BA(1.0~1.5)mg/L+
NAA(1.0~1.5)mg/L,适合于2种兰花杂交种子的无菌萌发。
关键词:碧玉兰;独占春;正反交育种;种子无菌萌发
中图分类号:S 682.31 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)04-0064-04
  兰花是我国家喻户晓的传统名花,其味幽香,花色
淡雅、高洁,素有“花中君子”之称,具有很高的观赏价值。
在兰花产业的形成与发展过程中,新品种的选育起着重
要的作用。针对国内对兰属附生兰研究利用程度比较
低的现状,有必要培育适应性更广、观赏价值更高的新
品种。碧玉兰(Cymbidium lowianum)和独占春(Cymbidi-
um eburneum)是兰属附生兰中2个优良原生种,是蕙兰
中的金童玉女。碧玉兰花期4~6月,花型奇特、花色艳
丽,花朵唇瓣上“V”形红斑明显,株形优美,但花无香味。
独占春花期2~5月,花香,味如丁香,但株形较松散。该
试验以碧玉兰与独占春互为父、母本进行正反交,再以
得到的杂交种子为材料,研究无菌萌发进程,为利用自
有兰属植物资源培育新品种打下基础。目前有关兰花
杂交方面的研究已很多,但碧玉兰和独占春的杂交及杂
交种子无菌萌发的研究还鲜见报道。云南的兰花资源
极为丰富,其中不乏珍品和极品,观赏价值很高,在国际
国内都享有盛誉。兰花种子无菌萌发是杂交育种的关
键技术之一,也是建立兰花繁育体系的一种有效方法。
选用碧玉兰和独占春作为杂交亲本,旨在利用杂种优势
获得色香俱佳、适宜作为大型盆栽或切花的后代。此2
种兰花花期大概一致,杂交易行,该试验在借鉴前人经
验的基础上,利用云南丰富的兰花资源,进一步研究杂
交种子的萌发规律和技术,以期为今后建立更好的兰花
繁育体系提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以碧玉兰和独占春互为父母本作杂交亲本材料,再
以杂交种子作无菌萌发试验材料。
1.2 试验方法
该试验于2011年3月至2012年4月在云南农业大
学花卉研究所资源圃和组培室进行。杂交授粉在2011
年4月10日花期进行。2011年11月,果实由深绿色转
变成淡黄绿色时,挑选尚未开裂的饱满蒴果,于11月13
日进行无菌播种试验。
1.2.1 杂交亲本的选择 该研究旨在培育出色香俱佳、
天资丽质的盆花以及耐瓶插、适合普通民众、高洁的切
花新品种。根据育种目标,从云南农业大学花卉研究所
的兰花资源圃中选择碧玉兰和独占春互为父、母本,进
行正反交杂交育种。
1.2.2 人工授粉 人工授粉在云南农业大学花卉所的
资源圃内进行,资源圃条件为:温度20~25℃,湿度
60%~80%。所选用的杂交方法为正反交杂交法。当
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花朵开放2d后开始授粉,一般选择在晴天进行,授粉前
先把花粉块顶端的药帽去掉(动作要轻,注意不要把花
粉块弄掉),再把母本花粉块用手轻轻取下来,放入干燥
的烧杯中。然后将父本的花粉块置于母本的蕊腔中,可
不用套袋(资源圃内几乎没有传粉的昆虫)。再把母本
上取下的花粉块置于父本的蕊腔中(此处的父本是相对
于前面所做的杂交组合而言,其实在该组合中它是作为
母本的)。授粉后挂牌,并在牌子上分别写明杂交时间、
杂交的父母本和被授粉的花朵数(一般用铅笔书写,以
避免浇水后字迹模糊)。授粉后应加强管理并注意观察
杂交果实的生长状况。
1.2.3 杂交种子预处理对比试验 取兰花杂交所得的
约八成熟,尚未裂开的蒴果为试验对象,将蒴果分为Ⅰ、Ⅱ
组,Ⅰ组蒴果直接进行表面消毒处理后接种,具体操作如
下:用自来水冲洗蒴果,以除去尘土等杂物,并在一定程
度上减少污染源。用75%酒精擦净果皮,在超净超净工
作台上用75%的酒精消毒2min,无菌水清洗1次,然后
再用0.1%的升汞消毒25min,无菌水冲洗4次,然后用手
术刀剖开蒴果,将种子取出。把获得的种子分成2个处
理:处理(Ⅰ?1):取出种子用纱布包裹好,用无菌水浸泡
2min,然后再均匀播种到培养基上。处理(Ⅰ?2):取出种
子用纱布包裹好,先用0.1mol/L KOH溶液浸泡8min,
倒出KOH溶液,加入无菌水清洗3次,最后用10%
NaClO处理10min,无菌水洗3次后再均匀播种到培养
基上。将Ⅱ组蒴果置于冰箱(4~6℃)冷藏25d后取出,
按Ⅰ组方法进行处理,得到另外2个处理,即冷藏处理(Ⅱ?
1)、冷藏+KOH+NaClO处理(Ⅱ?2)(表1)。
表1 种子预处理试验设计
  Table 1 Design of seed pre-treatment test
 
温度
编号
无菌水 氢氧化钾+次氯酸钠
常温 Ⅰ?1 Ⅰ?2
冷藏 Ⅱ?1 Ⅱ?2
1.2.4 不同培养基激素组合和培养条件对种子萌发的
影响 以杂交种为试验对象,分别选用6-BA(1.0、1.5、
2.0mg/L)、NAA(0.5、1.0、1.5mg/L)以及二者的组合
共9个处理,具体见表4。基本培养基为1/2MS,所有培
养基均附加30g/L的蔗糖,7.2g/L琼脂粉,1.0g/L活
性炭,pH为5.8。温度(25±2)℃,光培养和完全黑暗培
养2种条件,光照强度1 500~2 000lx。
2 结果与分析
2.1 兰花杂交结果
对2种兰花杂交后的生长和发育进行观察,发现杂
交后2~8d,蕊柱的顶端开始下卷并盖住蕊腔,花瓣开
始萎蔫,整个花朵开始收缩,8d后子房开始膨大。在试
验中还观察到不成功的杂交现象,子房发育到一定大小
后,果实变黄导致脱落。其原因可能是授粉已成功,但
后期的发育受阻。
由表2可知,这2种兰花人工授粉的花朵数相同
(同一天授粉),结实率为60%~100%,碧玉兰与独占春
杂交较易成功。说明这2种兰花的亲缘关系可能较近,
杂交的亲和力较强。
表2  2种兰花杂交结果
  Table 2 The results of crossing between two orchids
杂交组合(♀×♂) 授粉数/个 结实数/个 结实率/%
碧玉兰×独占春 5  3  60
独占春×碧玉兰 5  5  100
2.2 不同预处理对种子萌发的影响
该试验结果表明,药物处理对种子萌发有明显的促
进作用,对萌发数和萌发时间都有影响。
由表3可知,药物处理后,杂交的种子萌发时间均
提前了15d左右,萌发率均提高了约25%。低温处理
对杂交的种子萌发也都有影响。比较常温和低温冷藏
处理,发现低温冷藏的Ⅱ?1萌发时间和萌发率均分别优
于常温处理组Ⅰ?1,Ⅱ?2萌发时间和萌发率均分别优于常
温处理组Ⅰ?2。总体来看,碧玉兰和独占春杂交种子的萌
发率约为70%,母本的选择对杂交种子的萌发率没有明
显影响。
表3  不同的预处理对种子萌发的影响
  Table 3 Efect of diferent pre-treatments on seeds germination
处理
碧玉兰(♀)×独占春(♂) 独占春(♀)×碧玉兰(♂)
G.D/d 萌发率/% G.D/d 萌发率/%
Ⅰ?1  65  50  69  60
Ⅰ?2  50  80  53  80
Ⅱ?1  56  60  60  70
Ⅱ?2  40  90  42  95
  注:G.D(d)为第1粒种子初始萌发天数。
2.3 不同激素组合对种子萌发的影响
相对于国兰而言,该杂交种子的萌发比较容易,在9
种培养基上均能顺利萌发,种子大部分萌动,接种45d左
右开始萌发,该杂交种以原球茎方式萌发,萌发时白色
小圆点,随着原球茎体积的增大,其上长出毛状假根,萌
发后生长较快,15d左右原球茎体转为绿色,但原球茎
不伸长。
由表4可知,从原球茎发育、生长情况看,6号和3
号培养基最好,种子萌发后,小球茎生长又快又大,发育
状况好;其次2号培养基。种胚转绿后,2周左右可由油
菜籽大小长成为小球体,在不转换培养基的情况下,随
着培养时间的延长,在原球茎的顶端出现芽。顶端的
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芽,长大分化出茎和叶。以诱导分化的效果比较,2、3、6
号培养基效果最好,1、4、5号其次,7、8、9号最差。
该试验结果表明,低浓度的细胞分裂素6-BA和高浓
度的生长素NAA有利于原球茎的形成和增长。根据上
述试验结果,可选择1/2MS+6-BA(1.0~1.5)mg/L+
NAA(1.0~1.5)mg/L作为种胚萌发培养基。
  表4  不同激素组合对种子萌发的影响
  Table 4 Efect of diferent hormone combinations on seeds germination
编号 6-BA/mg·L-1  NAA/mg·L-1 生长状况(90d)
1  1.0  0.5 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较小,生长一般
2  1.0  1.0 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积很大,表面被白毛,生长健壮
3  1.0  1.5 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较大,表面被白毛,颜色鲜绿,生长健壮
4  1.5  0.5 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较小,部分表面被白毛,生长较好
5  1.5  1.0 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较小,表面被白毛,生长较好
6  1.5  1.5 大部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较大,表面被白毛,颜色鲜绿,生长健壮
7  2.0  0.5 部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较小,少数表面被白毛,生长一般
8  2.0  1.0 部分种子萌动后逐渐形成原球茎,体积较小,生长一般
9  2.0  1.5 部分种子萌动后逐渐形成原球茎,但体积较小,生长一般
2.4 光暗培养对种子萌发的影响
种子暗培养10周后观察发现,形成白色原球体的
百分数和光培养比较,没有明显差别;移到光下经过一
段时间培养后,观察发现,转绿原球茎的数量明显少于
光培养形成的数量,生长状态也差于光培养形成的原球
茎,体积较小,分化也较晚。
该试验结果表明,在光照(光暗周期14h/10h,光照
强度1 500~2 000lx)和完全黑暗条件下,碧玉兰和独占
春杂交种子均可萌发,而且萌发率均可达到较高水平,
但光照能够有效促进原球茎的诱导,在完全黑暗条件
下,形成的原球茎也比较小,移到光下后,经过一段时间
培养后,观察发现,转绿原球茎的数量明显少于光培养
形成的数量。根据上述试验结果,光培养对碧玉兰和独
占春杂交种子萌发较好。
3 讨论与结论
3.1 种子预处理
适当对种子进行预处理也可以提高国兰种子萌发。
对种子预处理的方法比较多,主要有物理方法和化学药
剂法。物理方法有低温处理、超声波处理、剪破种皮等。
化学方法有利用0.1mol/L的NaOH溶液、KOH溶液
或10%的NaC1O溶液浸种,腐蚀种皮[1],同时溶解一些
种皮内含有的酸性抑制物。王菲等[2]的研究结果表明,
用25%的NaC1O浸泡树莓种子1d时,发芽率比对照高
出42%;Jin等[3]利用KOH对玉竹种子进行种皮软化处
理的结果表明,用10%的KOH浸泡种子40min,可显著
提高发芽率。段金玉等[4]通过对兰属10种植物种子萌
发试验发现,有的种子只需剪破种皮,而另一些种子则
用氢氧化钠处理后萌发最快、萌发率最高,说明抑制种
子萌发的主要原因可能是一些能溶于氢氧化钠抑制萌
发的物质的存在。该研究也发现利用氢氧化钾等碱性
溶液能迅速解决中国兰种子的透气性差、透水的问题,
能明显提高种子的萌发率,且萌发时间明显缩短,与以
往研究结果基本一致。
3.2 基本培养基和激素
基本培养基是植物组织培养的重要基质,由于每种
植物的遗传特性、生物学和生态学特性不同,所需的营
养成分也不尽相同,对培养基的成分要求也存在差
异[5-6],因此,要实现国兰的快速繁殖,首先必须对各阶段
培养基进行筛选。一般认为中低浓度无机盐(1/2MS)比
较适合兰花种子的萌发[7]。该试验中,杂交种子在培养
基1/2MS的培养下,都顺利萌发,说明了低盐培养基较
适合兰花种子萌发,支持了此结论。研究者们在兰花种
子无菌培养中激素的应用上进行了一些探索,试验证
明[8],激素能够诱导兰花种子的胚发育成原球茎,它还
可以大大加快其个体发生和形态建成的速度[9],并提高
种子的萌发率[10-11]。此在该杂交种子萌发试验中也得
到了证实。培养基中添加的激素(种类、量、组合)是兰
花组织培养技术的关键环节。常用的植物生长调节剂
有生长素(NAA)、细胞分裂素(6-BA),并常配合使用。
3.3 培养条件
通常种子萌发采用暗培养[12]或光照强度1 000~
1 500lx左右,光照时间10~12或16h/d较宜[13-14]。地
生兰在黑暗的条件下往往比在光照下具有较好的萌发
率和成苗率,而黑暗对附生兰没有太大的影响。该试验
中发现附生兰碧玉兰和独占春在黑暗状态下的萌动率
与光培养条件下的萌动率差异不大,但萌发率差。在该
试验中,不需要专门的诱导苗的培养基,可直接成苗,减
少了换瓶工序,有利于在生产中节约成本。
该研究结果表明,种皮对于大多数地生兰种子萌发
都存在着一定的影响,也许是种皮的机械阻碍作用,也
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许是由于种皮内含有抑制物,也许是兼而有之。这些预
处理效果的生理机制还待进一步深入研究。合适的处
理(处理液种类、植物生长调节剂、环境条件)能加快萌发
及生长速度,而不合适的处理会造成种子的死亡。总的来
说,该研究探索了一条比较适合碧玉兰和独占春杂交种子
萌发的方法,那就是采用授粉后第24周的杂交兰种子作
为材料,先用0.1mol/L氢氧化钾溶液浸泡8min,再用
10%NaClO处理10min,在温度(25±2)℃、光照强度
1 500~2 000lx、光照时间14h/d的条件下,较适宜种子
萌发的培养基为1/2MS+6-BA(1.0~1.5)mg/L+NAA
(1.0~1.5)mg/L。
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Study on Cross Breeding Between Cymbidium lowianumand Cymbidium eburneum
and Aseptic Germination of Their Seeds
WANG Ya-chen1,SHI Zhen-yuan1,WANG Dan1,ZHANG Xiao-ping1,ZHOU Hui-heng2,LI Zhi-lin1
(1.Institute of Floral Research,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201;2.Colege of Food Science and Technology of
Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201;3.Co Innovate Center of Flower Institute of Yunnan Agricultural University and
Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201)
Abstract:Taking Cymbidium lowianumand Cymbidium eburneumas the parents,using the method of reciprocal crosses,
hybrid experiments of this two orchid species were carried out;the seeds of hybrid were cultured under aseptic condition.
The results showed that the ratio of fruit-setting varied between 60%and 100%.There was no significant diference in
the ratio of seed germination between direct crossing and reciprocal crossing.The seed pre-treatment,the hormone
combination and culture conditions had efects on seedgermination,pre-treatment with NaClO and KOH made the seed
germinate earlier and improved the germination rate.Seed germination rate had no significant diference when seeds were
sowed in light or dark,but 10-weeks culture in dark had a negtive efect on developing seedlings after seed germination.
The preferred pre-treatment method was that the seeds were soaked in the solution of 0.1mol/L KOH sowing 8min and
10%NaClO for 10min before sowing in the medium.1/2MS+6-BA 1.0~1.5mg/L+NAA 1.0~1.5mg/L was
suitable for the original culture of seeds.
Key words:Cymbidium lowianum;Cymbidium eburneum;reciprocal cross;aseptic seed germination
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