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蝴蝶兰杂交育种研究进展



全 文 :蝴蝶兰杂交育种研究进展
丁朋松1,2,郭文姣1,孙纪霞1,张京伟1,刘学庆1*
(1.烟台市农业科学研究院,山东烟台 265500;2.青岛农业大学园艺学院,山东青岛 266109)
摘要 系统总结了蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)品种杂交选育的研究进展,从蝴蝶兰杂交育种的起步与发展、杂交育种的主要方向到育种
亲本材料的选择等方面进行论述,并且对育种工作面临的问题与相应的对策进行探讨。
关键词 蝴蝶兰;杂交育种;研究进展
中图分类号 S682. 31 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2014)07 -01954 -03
Research Advance on Cross Breeding of Phalaenopsis spp.
DING Peng-song,LIU Xue-qing et al (Yantai Agricultural Science and Technology Institute,Yantai,Shandong 265500)
Abstract The research advance of cross breeding of Phalaenopsis spp. was reviewed,including the history of cross breeding,the breeding
direction and the choice of hybridization parents. What’s more,the problems and the solution in cross breeding of Phalaenopsis were dis-
cussed.
Key words Phalaenopsis spp.;Hybrid breeding;Research advance
基金项目 山东省良种产业化项目(鲁农良种字[2010]10 号);烟台市
重大课题攻关项目(2012051)。
作者简介 丁朋松(1981 - ),男,山东烟台人,农艺师,硕士,从事花卉
栽培与品种选育研究。* 通讯作者,研究员,博士,从事花
卉栽培与品种选育研究。
收稿日期 2014-02-10
蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)又名蝶兰,为兰科蝴蝶兰属
植物,广义的蝴蝶兰还包括其与朵丽兰(Dorits)杂交而成的
朵丽蝶兰属(Doritaenopsis)植物。目前,全世界蝴蝶兰原生
种约有 70个,而我国台湾现有 51个原生种[1]。
诱变育种、分子育种等育种方式的发展为蝴蝶兰新品种
选育开辟了新的方法与途径。章宁等利用60Coγ射线对 3 个
蝴蝶兰品种进行了诱变育种试验,获得了一系列诱变苗[2]。
同时,RAPD等技术已经逐渐应用于蝴蝶兰遗传多样性方面
的研究分析[3 -4],但蝴蝶兰辐射遗传育种方面少有研究报
道。因此传统的杂交育种仍然是目前最常用、最有效的育种
方式[2,5]。杂交育种是选取亲本杂交以组合不同基因型最基
本的方法,杂交育种可以发生在同一品种内、不同品种间或
不同种及不同属之间[6]。1886年,英国外奇兰园以白花蝴蝶
兰 P. amabilis和桃红蝴蝶兰 P. equestris 杂交,培育出世界上
第 1个以人工杂交方法选育的蝴蝶兰品种 P. harriettiae[7]。
随后,蝴蝶兰杂交组合的数量逐渐增加,并不断在英国皇家园
艺学会(RHS)上登录。截至 2004年,RHS上登录的蝴蝶兰属
杂交种已达 24 128个,其中品种间杂交种约占 83%[8]。
相比品种选育技术较为成熟的欧美国家,我国(不包括
我国台湾)的蝴蝶兰产业起步较晚,而且面临着种质资源匮
乏、相应的研究不够深入、登录的杂交种太少、缺乏具有自主
知识产权的新品种等问题,严重影响了我国蝴蝶兰产业的发
展。因此,从发展历史、亲本选择、育成品种等几方面系统总
结蝴蝶兰杂交育种技术,从父母本组合方面进行合理选配,
对定向选育蝴蝶兰优良性状和促进蝴蝶兰产业的持续健康
发展具有重要意义。
1 杂交育种的历史沿革
目前,蝴蝶兰的生产与研发以我国台湾地区最为领先。
得益于优越的地理、气候环境条件,我国台湾不仅拥有丰富
的蝴蝶兰种质资源,而且拥有大量性状优良的原生种。同
时,我国台湾开展了一系列卓有成效的品种选育工作,育成
国际上 1 /2以上的蝴蝶兰品种。
杨士辉等认为,蝴蝶兰栽培育种研究主要经历了 3个阶
段:①1830 ~1900年,蝴蝶兰室内盆栽阶段。蝴蝶兰被发现
并开始栽培,多是从原产地采集野生蝴蝶兰原生种直接利
用,作为珍贵的室内盆栽植物观赏。②1900 ~ 1960 年,蝴蝶
兰种子繁殖阶段。人为筛选自然变异的蝴蝶兰植株,即从大
量野生植物材料中优选出性状优良的植株加以培育。种子
繁殖技术发展成熟后,杂交育种技术逐渐开始应用。③1960
年至今,蝴蝶兰组培快繁阶段。无菌播种技术的发展促进了
杂交育种的发展,杂交育种成为迄今为止品种选育的最主要
技术手段。同时,蝴蝶兰属与朵丽兰属、唇兰属及万代兰属
等多个近缘属之间具有较好的杂交亲和性,可以进行属间杂
交选育属间杂交种。同时,现代生物学技术及诱变育种、基
因工程育种等其他辅助育种方式逐渐应用于蝴蝶兰新品种
的培育[9]。
我国大陆从 19世纪 90年代开始引进蝴蝶兰进行栽培,
多是我国台湾商人利用实生苗进行商业栽培生产为主。随
着国内市场的发展与成熟,大陆市场对蝴蝶兰品种的要求越
来越高,分生品种逐渐取代实生苗引入国内栽培。由于品种
保护等原因,进入国内市场的分生品种大都是国际市场淘汰
的品种,新品种引进受到一定制约。由于国内蝴蝶兰种质资
源相对匮乏,育种工作起步较晚,所以国内蝴蝶兰产业发展
缓慢。
2 杂交育种的亲本选择 不同蝴蝶兰原生种在观赏价值、
生长习性、分布范围、杂交亲和性等方面存在巨大差异,以其
为亲本在 RHS上登录的杂交组合数存在巨大差异,桃红蝴
蝶兰最多,已达 522个,紫纹蝴蝶兰 508个,居第 2位[10]。我
国台湾糖业研究所从 1988年以来一直从事蝴蝶兰种质资源
的收集工作,至今已收集了 50多个原生种中的 42 种;同时,
选用不同花色和不同花径的蝴蝶兰亲本进行杂交,并从杂交
责任编辑 姜丽 责任校对 况玲玲安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2014,42(7):1954 - 1956
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.07.080
后代中筛选出优良单株作为杂交亲本进行反复杂交,至今已
保存杂交亲本 1 883个[11]。
蝴蝶兰的众多常用杂交亲本主要分为 7大系列,分别是
红花系、黄花系、斑点系、朵丽蝴蝶兰、白花和线条花系、多花
系、珍奇类。
2. 1 红花系蝴蝶兰 红花蝴蝶兰是目前国内市场的主流品
种,符合大多数国人对色彩的要求。原生种 P. schilleriana是
红花系原始亲本的代表种,而 Dtps. Happy Valentine、P. Aben-
drot、P. Lipperose、P. Pinlong Davis和 P. Gaster 等是粉红色大
花蝴蝶兰的常用杂交亲本。深红色大花型蝴蝶兰大部分具
有朵丽蝶兰的遗传成分,代表品种 Dtps. hinacity Glow 是由
Dtps. Coral Gleam与 P. Herbert Hager品种杂交而来。
2. 2 黄花系蝴蝶兰 黄花系蝴蝶兰大多由原生种 P. mannii
杂交选育而成,如 P. Golden Louis 是由 P. doris 与 P. mannii
杂交选育而成。纯黄色杂交种 P. Golden Emperor Sweet是由
P. Snow Daffod与 P. mambo 杂交选育而成;我国台湾选育的
P. Taipei Gold是以 Gladys Reed作为母本与 P. venosa杂交选
育而成[12],并用于第 2、3代黄花系杂交种的亲本。
2. 3 斑点系蝴蝶兰 P. gigantea 和 P. lueddemanniana 是斑
点系蝴蝶兰常见的原生种亲本。P. Paifang’s Queen的优良
个体 Brother,即是由大白花的 P. mouptkaala 与斑点类的 P.
lueddemanniana杂交选育而成的,其形状特点是白底花中布
满大块红色斑块,后来常被用于培育大红斑蝴蝶兰的亲本,
以其作为亲本的杂交种已登录 66个。
2. 4 朵丽蝴蝶兰 朵丽蝴蝶兰是由蝴蝶兰与五唇兰(D.
pulchemma)杂交选育而成。目前流行的深红色多花蝴蝶兰
杂交种“满天红”为朵丽蝶兰原生种 D. pulcherrima 与 P.
metor的杂交种。另外,蝴蝶兰品种“彩云”(Dorits‘color
clouds’)等也是典型的抗冷朵丽蝴蝶兰品种[13]。
2. 5 白花和线条花系蝴蝶兰 白花蝴蝶兰的原生种主要有
3个,即大白花蝴蝶兰(P. ambilis)、爱神蝴蝶兰(P. aphrodite)
和大白花变种(P. ambilis var. formosana)[14]。另外,还有白
花红唇的原生种母本 P. Equestris,白底线条的亲本 P. Ella
Freed、P. Chiaii Stripe、P. Cindy Danseuse等,红底线条花亲本
Dtps. Taisuco Firebed‘Sogo’和 Dtps. Taisuco Candy Stripe
等[15]。
2. 6 多花系蝴蝶兰 多花蝴蝶兰的原生种主要有 P. eques-
tris、P. Lindenii与 P. stuatiana等,其中以变种 P. equestris var.
rosea作母本的杂交种已登录了 60 个,作父本的杂交种已登
录了 387个。由 P. equestris 与 P. stuatiana 杂交选育而成的
初代杂交种 P. cassandra,用作母本已选育登录了 94 个杂交
种,用作父本已选育了 102个登录杂交种[16]。
2. 7 珍奇类蝴蝶兰 珍奇类蝴蝶兰多为小花类原生种的
初代杂交种或多代杂交种,主要原生种有 P. amboinensis、P.
violacea、P. gigantea、P. lueddemanniana 和 P. stuartiana 等,其
中 P. violacea等品种具有芳香气味[9]。
3 杂交育种的主攻方向
近年来,蝴蝶兰杂交组合的数量迅速增加,每年在 RHS
上登录的蝴蝶兰杂交组合约有 700 个,至 2010 年 12 月 31
日,已登录的蝴蝶兰属杂交组合(包括朵丽蝴蝶兰)达到
29 531个,占整个兰科植物杂交组合(145 284)的 1 /5 左右,
数量上仅次于卡特兰的 35 546个[10]。
蝴蝶兰育种主要集中于抗性育种、花型育种与花色育种
3个方向。除传统的杂交育种外,还可以辅助以种子无菌萌
发技术、组织培养技术等生物技术,以缩短育种周期,提高育
种效率。
3. 1 抗性育种 抗性育种是指定向选育抗干旱、耐寒、抗病
的蝴蝶兰新品种。这对于降低栽培管理成本、实现规模化种
植具有重大意义。分布在我国的蝴蝶兰品种 P. willsonii 具
有较强的抗旱性和耐寒性,可以用于抗干旱和耐寒蝴蝶兰品
种的选育亲本,此外,其他蝴蝶兰品种如“彩云”(D.‘color
clouds’)、“火鸟”(Dtps. Sogo Beach)等也是抗寒性较强的蝴
蝶兰品种[13]。
3. 2 花型育种 花型育种主要是选育花型奇特的蝴蝶兰品
种,如大花型或小型花蝴蝶兰的育种,其中大花型蝴蝶兰是
目前蝴蝶兰品种选育的主流方向,目前成功选育并规模化种
植的蝴蝶兰品种大都是大花型,如红天鹅系列品种 P. Red
Swan是目前流行的大花蝴蝶兰品种。小花型蝴蝶兰市场需
求逐年增长,桃红蝴蝶兰是目前小型花育种的主要亲本。广
东省汕头农业科学研究所与山东省烟台市农业科学研究院
等研究院所杂交选育了 10余个新品种并通过了省林木品种
审定。其中汕头农业科学研究所偏重于中小轮、蜡质蝴蝶兰
品种的杂交选育,而烟台市农业科学院则定向选育大花型红
色蝴蝶兰。
3. 3 花色育种 培育不同花色的蝴蝶兰品种,以满足不同
喜好、不同层次的消费者需求是蝴蝶兰育种的一个主攻方
向。目前,选育成功并市场流行的黄色品种主要包括“富乐
夕阳”(P. Fuller’s Sunset)、“兄弟女孩”(P. Brother Girl)等。
红花蝴蝶兰在国内市场上的占有率在 80%以上且品种
繁多,但“巨宝红玫瑰”(Dtps. Jubao Red Rose)、“红龙”(Dtps.
Ben Yu Star‘Red Dragon’)、“v31”等老品种已逐步退出主流
市场。近年来兴起的红花品种有“大辣椒”(P. Big Chili)、
“新红龙”(Dtps. Ben Yu Star‘new red dragon’)、“内山姑娘”
(Dtps. Nei Shan Gu Niang)和“光芒四射”等。烟台市农业科
学院选育的‘彩霞’(Dorits.‘Cai Xia’)、“红霞”(Dorits.
‘Hong Xia’)等逐渐成为行业新贵。同时,将准备引进的“火
凤凰”、“中国红”和“仙女”等最新的深红色蝴蝶兰品种作为
繁育最新品种的杂交亲本。
4 存在的主要问题
作为国内市场上重要的年宵花卉,蝴蝶兰盆花的市场需
求量及销量逐年增长。蝴蝶兰新品种的选育成为国内蝴蝶
兰产业发展亟待解决的主要问题。
4. 1 种质资源收集不均衡 种质资源的收集是育种的基础
与前提,英国邱园等早已成功引种栽培了世界上大部分的蝴
蝶兰原生种,而我国台湾地区也已处于世界先进水平,但我
国(不包括我国台湾)在种质资源的收集方面与其存在较大
559142 卷 7 期 丁朋松等 蝴蝶兰杂交育种研究进展
差距,且各地发展严重不均衡。广东省农业科学院已经系统
收集了 424份蝴蝶兰种质资源[17]。烟台市农业科学院收集
的大花型红色种质资源数量已达到 100余份。因此,有必要
继续加强种质资源的收集、整理与评价工作,加强遗传学等
方面的基础研究,为杂交育种提供充足的基因储备和技术
保障。
4. 2 杂交育种研究水平不均衡 蝴蝶兰的育种与行业发
展密切相关。近几年来,蝴蝶兰产业膨胀式发展,所以需要
大量新优的品种推陈出新。但蝴蝶兰的育种周期较长,一个
优良品种的选育往往要经过多代选择,需要几年、甚至十几
年时间。而国内部分公司仅仅从事特定品种的扩增生产与
批量繁殖,蝴蝶兰育种工作处于起步阶段。大部分蝴蝶兰新
优品种需要从外国进口。对此,笔者认为需要加强科技支撑
体系建设及专业人才队伍建设,建立稳定的科研经费支持渠
道,整合国内高校、科研院所和企业等不同系统、不同体制、
不同性质的技术力量,以有效协作创建创新团队和新型工作
机制,以新型机制构建产业技术体系,推动花卉科技资源的
纵横合理配置,促进花卉科技创新团队的培育、发展,加强基
础性、前瞻性和应急性相关技术工作,努力研发产业关键技
术,建设覆盖产前、产中、产后各环节和相关专业领域的产业
技术体系,实现花卉优势科技资源的整合联动和高效运转,
全面提升科技创新能力和花卉产业竞争能力,为快速推进产
业发展提供有力技术支撑。根据市场需要开展产业协作,有
计划、有目的地进行蝴蝶兰育种研究和产业研发,尽快培育
适应市场需求的新优品种并提供应用。
4. 3 香味蝴蝶兰品种选育相对薄弱 花大色艳、观赏期长
是蝴蝶兰备受欢迎并成为年宵花卉的主要原因。但与月季、
百合等花卉相比,蝴蝶兰具有香味的品种相对较少,只有“萨
拉黄金”(P.‘Sara Gold’)、“香帝”等部分品种具有淡淡的香
气,香味蝴蝶兰的选育一直是蝴蝶兰品种育种的难题。现已
发现一些具有香味的原生种和淡色品种,可作为培育香味蝴
蝶兰的亲本。
4. 4 染色体倍性多样化 种间和属间杂交育种是培育蝴
蝶兰新品种的重要手段。RHS上登陆的蝴蝶兰品种(种)间
杂交种占总杂交种的 83%,属间杂种约占 17%[18]。亲本的
种间、属间杂交时,由于双亲的异源染色体缺乏同源性,减数
分裂时导致染色体分裂过程紊乱,后代出现染色体分配不均
衡,导致染色体数目不恒定,且变化范围较大,从而造成杂种
后代染色体数目的异常与复杂化[19]。刘芳等采用压片法对
85份蝴蝶兰种质的倍性进行了鉴定,结果发现,二倍体为 3
个,占 3. 5%,三倍体为 9 个,占 10. 6%,四倍体为 73 个,占
85. 9%[20]。不同倍性的蝴蝶兰亲本进行杂交,可能出现杂交
不亲和或不结实现象,因此,即使双亲性状优良且差异明显
也可能不会有杂交后代产生。
4. 5 蝴蝶兰品种混乱 由于蝴蝶兰具有很高的观赏价值和
经济价值,且以无性繁殖方式为主。因此,不同地域之间经
常相互引种栽培,会出现许多同物异名或同名异物的现象,
品种命名和品种分类十分混乱。而传统的形态学和生理生
化鉴定分类方法,容易受到环境及发育时期的影响[21]。因
此,对现有蝴蝶兰品种准确的鉴定就显得十分重要。同时,
参与新品种选育的科研单位、企业要具有新品种保护意识,
努力开发具有我国自主知识产权的新品种的同时注重新品
种保护权的申请和保护工作,杜绝以假乱真、以次充好、盲目
繁殖的现象发生,实现产业健康发展。
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