全 文 ：西北农业学报　2007 , 16(4):260～ 263
Acta Ag riculturae Boreali-occidentalis S inica
克服百合自交及杂交障碍方法的初步研究＊
罗建让1 ,张延龙1＊ ,张林华2
(1.西北农林科技大学园艺学院 , 陕西杨凌　712100;2.铜川市印台区农业局 ,陕西铜川　727007)
摘　要:以亚洲百合普瑞头(Li lium asitic hybri ds cv.Prato)和麝香百合雪皇后(Li lium longi f lorum cv.
Snow Queen)为材料 , 研究了 23种授粉方法和 4种胚挽救方法对百合自交及杂交障碍的影响。结果表明 , 蕾
期多次授粉和延迟多次授粉对克服百合自交的受精前障碍效果较好;切割花柱授粉(应多次授粉)和离体授粉
对克服百合杂交的受精前障碍具有一定效果;胚珠培养和胚培养对克服百合受精后障碍较为有效;外源激素
可诱导子房的膨大。
关键词:百合;自交不亲和性;杂交;克服方法;胚挽救
中图分类号:S682.2+9　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2007)04-0260-04
The Pilot Study of the Methods to Overcome Self-incompatibility
and Cross- incompatibility in Lily
LUO Jian-rang1 ,ZHANG Yan-long1＊ and ZHANG Lin-hua2
(1.College of H orticulture , No rthw est A &F University , Yangling Sh aanxi　712100 , China;
2.Yintai Zone Bureau of Agriculture of Tongch uan City , Tongchuan Shaanxi　727007 , China)
Abstract:The ef fect on ove rcoming self-incompatibility and specie s-incompat ibility of 23 pollination
methods and 4 embryo rescue methods fo r Prato and Snow Queen lily has been studied.The re sults
show ed that pollina tion befo re blo ssom and pollination af ter f lorescence w ere effective to overcome
self-incompatibility , the cut-style and in vit ro pollination w ere helpful to overcome species-incompati-
bility , the ovule and embryo culture w ere useful to overcome the obstacle af ter fecundation.T he ex te-
rio r ho rmone could induce swel ling of ov ary .
Key words:Lily;Self-incompatibili ty;Cro ssing;Overcoming methods;Embryo rescue
　　百合为百合科(Liliaceae)百合属(Li lium)植
物 ,是重要的球根花卉 ,全世界共有 90余种 ,我国
约有 47种和 18个变种 [ 1 , 2] 。英国皇家园艺学会
和北美百合学会根据百合的各个栽培品种和其原
始亲缘种与杂种的遗传衍生关系将现有的百合分
为 9类[ 2] ,其中亚洲百合 、东方百合和麝香百合是
目前栽培最广泛的类型。丰富的百合种类为百合
育种提供了天然的便利 ,但其不同种类间的杂交
及其同一杂种内的自交常常存在一定障碍[ 3] 。在
国外 ,很多研究者曾采用一些方法试图克服百合
的交配障碍 ,取得了一定成果[ 3 ～ 7] ;而国内对其仅
有零星研究[ 8 , 9] , 且结果各不一致。本试验以亚
洲百合(普瑞头)和麝香百合(雪皇后)为试材 ,主
要从授粉方法和胚挽救方法对克服百合自交及杂
交障碍的影响方面进行研究 ,旨在为我国百合的
育种工作提供一定的方法依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
自交材料为普瑞头(Pra to);杂交组合为普瑞
头(Prato)×雪皇后(Snow Queen)。
＊ 收稿日期:2006-12-21　　修回日期:2007-01-30
基金项目:农业部“ 948”项目(2005-Z39)。
作者简介:罗建让(1978-),男 ,硕士 ,主要从事百合遗传育种研究。
＊通讯作者:张延龙 ,教授 , E-mail:zylnyz@sohu.com
1.2　试验方法
1.2.1　花粉生活力测定　本试验均采用新鲜花
粉 ,生活力测定采用 T TC 法和培养基法(培养基
为 13%蔗糖+0.1 mg/L 硼酸 +0.7%琼脂 , pH
5.8)。
1.2.2　去雄 、授粉及套袋　每种处理在花苞开放
前均要去掉雄蕊 ,每天每种处理的花朵数相同 ,以
保证每种授粉方法处于相同的环境下。每种处理
的花朵数均为 30朵 ,分别在开花当日 、次日 、第三
日各授粉一次 ,共授粉 3 次。授完粉的花朵立即
套袋 ,并挂以标签标明授粉方法及授粉时间。10
d后去袋 ,观察子房生长情况。
1.2.3　授粉方法　常规柱头授粉　1-1:开花前
2 ～ 3 d授粉;1-2:开花次日授粉;1-3:开花后 7 d
授粉 。花柱及子房切割授粉(花柱或子房横切面
纵切成“ +”后授粉 ,并用保鲜膜覆在横切面上以
保持湿度)　2-1:切除子房顶部 0.2 cm 授粉;2-
2:切除全部花柱授粉;2-3:切留 0.5 cm 花柱授
粉;2-4:切留 1 cm 花柱授粉;2-5:切留 2 cm 花柱
授粉;2-6:切留 3 cm 花柱授粉;2-7:切留 4 cm 花
柱授粉;2-8:切留 5 cm 花柱授粉;2-9:仅将柱头
表面物质刮掉授粉。加外源物质后授粉(花柱横
切面纵切成“ +” ,涂抹外源物质后授粉 ,并用保鲜
膜覆在横切面上以保持湿度)　3-1:切除全部花
柱+13%蔗糖+0.01%硼酸;3-2:切除全部花柱
+子房上涂抹 0.1%NAA ;3-3:切除全部花柱+
子房上涂抹 0.1% IBA;3-4:子房上涂抹 0.1%
NAA(不授粉);3-5:子房上涂抹 0.1% IBA(不授
粉)。子房及花柱内授粉(将花粉做成悬浮液用注
射器直接注入子房及花柱内)　4-1:子房内注射
授粉;4-2:花柱内注射授粉。离体授粉　采集未
开放的花苞进行表面消毒(70%酒精擦洗)后于超
净工作台上取出花药放在已灭过菌的培养皿内待
其开裂。采集开放当日花朵的子房消毒(70%酒
精浸泡 20 s ,升汞浸泡 7 min)后于超净工作台上
进行以下操作　5-1:切除子房顶部 0.2 cm ;5-2:
切除全部花柱;5-3:切留 0.5 cm 花柱;5-4:留全
部花柱和柱头。各处理再授以干净的花粉后接种
于培养基(MS+0.01 mg/ L NAA +3%蔗糖+
0.7%琼脂 ,pH5.8)。
1.2.4　胚挽救试验　对授粉后 30 d以内开始萎
缩的蒴果分别进行子房和子房切片培养 。培养基
为:MS+0.01 mg/L NAA +6%蔗糖+0.7%琼
脂 ,pH 5.8。对授粉后 31 d以后开始萎缩的蒴果
分别进行胚珠培养和胚培养。培养基为:MS+0.01
mg/ L NAA+6%蔗糖+0.7%琼脂 ,pH5.8。
2　结果与分析
2.1　花粉生活力
杂种百合的花粉败育时常发生 ,要保证授粉
受精的正常进行 ,必须在授粉前测定父本的花粉
生活力。
表 1　各组合父本花粉生活力
Table 1　The viability of male parent pollen
of every cross combination
材料
Materials
花粉生活力 / %
Viabilit y of pollen
TT C法
S tained b y TTC
培养基法
Culture
普瑞头 Prato 41.2 33.2
雪皇后 Snow Queen 54.5 38.4
　　由表 1 可以看出 ,2 种方法的测定结果基本
一致:普瑞头和雪皇后的花粉均具有较高的生活
力 ,完全可以保证本次授粉试验的正常进行。
2.2　不同授粉方法对普瑞头自交结实的影响
普瑞头同一品种内授粉不结实 ,即存在自交
障碍 。为了克服普瑞头的自交障碍 ,我们采用了
多种授粉方法 ,授粉和结实情况见表 2。
表2表明 ,开花前 2 ～ 3 d授粉 、开花后 7 d授
粉对克服普瑞头自交障碍效果较好 ,最终得到了
一定量的有胚种子(开花前 2 ～ 3 d 授粉的 ,种子
未完全成熟)。通过切割花柱(切留 0 ～ 1 cm)和
离体授粉虽未得到发育成熟的蒴果 ,但却使一部
分子房膨大 ,说明其对克服普瑞头自交的受精前
障碍具有一定效果。涂抹 NAA 、IBA的子房无论
其授粉与否均会有一定程度的膨大 ,说明外源激
素对子房的膨大有刺激作用。
2.3　不同授粉方法对普瑞头×雪皇后结实的影响
普瑞头×雪皇后为杂种系间杂交 ,相当于种
间远缘杂交 ,具有明显的交配不亲和性 。为此我
们采用了多种授粉方法来克服其不亲和性 ,授粉
和结实情况见表 3。
从表 3可以看出 ,切割花柱授粉(包括切割花
柱+蔗糖和硼酸)、离体授粉可使普瑞头×雪皇后
的子房有一定程度的膨大 ,说明它们对克服受精
前障碍具有一定效果 。涂抹NAA 、IBA 的子房虽
也有一定程度的膨大 ,但结合普瑞头自交试验 ,笔
者推测 ,子房的膨大是由于外源激素的刺激 ,而非
受精作用 。这种推测已被随后的解剖试验所证实
(解剖后未发现有胚胚珠)。
·261·4 期　　　　　　　　　　罗建让等:克服百合自交及杂交障碍方法的初步研究
表 2　不同授粉方法对普瑞头自交结实的影响
Table 2　The effect of different pollination methods on self-hybridization burliness of prato
授粉方法
Pollinat ion
methods
子房膨大数/个
No.of sw elling
ovary
子房膨大率/ %
Percentage of
swellin g ovary
坐果数/个
No.of
set ting f ruit
坐果率/ %
Percentage of
sett ing f ruit
蒴果维系时间/ d
Longevity
of f rui t
有胚种子数/个 No.of
embryo seed
1-1 20 66 8 26.7 45～ 55 192
1-2 0 - - - - -
1-3 12 40 12 40 成熟 334
2-1 0 - - - - -
2-2 6 20 0 - 22～ 26 -
2-3 6 20 0 - 23～ 26 -
2-4 2 6.7 0 - 26 -
2-5 0 - - - - -
2-6 0 - - - - -
2-7 0 - - - - -
2-8 0 - - - - -
2-9 0 - - - - -
3-1 8 26.7 0 - 23～ 27 -
3-2 14 46.7 0 - 23～ 28 -
3-3 12 40 0 - 25～ 28 -
3-4 12 40 0 - - -
3-5 12 33.3 0 - - -
4-1 0 - - - - -
4-2 0 - - - - -
5-1 0 - - - - -
5-2 8 26.7 0 - 27～ 32 -
5-3 8 26.7 0 - 27～ 32 -
5-4 0 - - - - -
注:蒴果维系时间指从授粉到子房开始枯萎的天数。
Note:Longevity of capsule mean s th e tim e w hich is f rom pollination to ovary wi lt.
表 3　不同授粉方法对普瑞头×雪皇后结实的影响
Table 3　The effect of different pollination methods on hybridization burliness of Prato×Snow Queen
授粉方法
Pollinat ion
methods
子房膨大数/个
No.of sw elling
ovary
子房膨大率/ %
Percentage of
swellin g ovary
坐果数/个
No.of
set ting f ruit
坐果率/ %
Percentage of
sett ing f ruit
蒴果维系时间/ d
Longevity
of f rui t
有胚种子数/个 No.of
embryo seed
1-1 0 - - - - -
1-2 0 - - - - -
1-3 0 - - - - -
2-1 0 - - - - -
2-2 4 13.3 0 - 20～ 23 -
2-3 4 13.3 0 - 20～ 24 -
2-4 1 3.3 - - 19 -
2-5 0 - - - - -
2-6 0 - - - - -
2-7 0 - - - - -
2-8 0 - - - - -
2-9 0 - - - - -
3-1 8 26.7 0 - 21～ 24 -
3-2 14 46.7 0 - 23～ 27 -
3-3 6 40 0 - 25～ 28 -
4-1 0 - - - - -
4-2 0 - - - - -
5-1 0 - - - - -
5-2 6 26.7 0 - 28～ 30 -
5-3 6 26.7 0 - 28～ 31 -
5-4 0 - - - - -
表 4　不同胚挽救方法对普瑞头
自交受精后障碍的影响
Table 4　The effect of various embryo rescue
methods on self-incompatibility of prato
胚挽救方法
Emb ryo rescue
meth ods
接种数/个
No.of
in oculation
成活数/个 No.of
su rvival
成活率/ %
Survival rate
子房培养 Ovary cu lture 20 0 0
子房切片培养 Ovary slice
culture
20 1 5
胚珠培养 Ovule culture 40 6 15
胚培养 Em bryo culture 20 6 30
表 5　不同胚挽救方法对普瑞头×
雪皇后受精后障碍的影响
Table 5　 The effect of various embryo rescue methods on
species- incompatibility between prato and snow queen
胚挽救方法
Emb ry o rescue
meth ods
接种数/个
No.of
in oculation
成活数/个 No.of
su rvival
成活率/ %
Survival rate
子房培养 Ovary cul tu re 20 0 0
子房切片培养 Ovary slice
culture
20 1 5
胚珠培养 Emb ry o cul tu re 30 3 10
注:本试验中未能剥离出完整的幼胚 ,故未进行胚培养。
Note:The yong em bryo w as n ot peeled off in the experim ent , so
emb ry o cu ltu re w asnt done.
·262· 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
2.4　不同胚挽救方法对受精后障碍的影响
在普瑞头自交及普瑞头×雪皇后过程中 ,有
不少处理的蒴果在发育中途萎缩 ,对于这些蒴果
在其败育前进行了子房培养 、子房切片培养 、胚珠
培养 、胚培养 ,其结果见表 4和表 5。
　　由表 4 、表 5可以看出 ,胚培养的成活率>胚
珠培养的成活率>子房切片培养的成活率>子房
培养的成活率。分析其原因为:①胚的剥离有利于
其成活;②胚珠和胚培养中 ,胚龄较大 ,易于培养;③
本试验中的培养基更适合胚培养或胚珠培养。
3　结论与讨论
百合不亲和的机制主要由花柱控制 ,切割花
柱后便可以消除不亲和的障碍[ 8] 。在以往的报道
中 ,有些研究者采用此方法克服了百合的不亲和
性[ 6 , 8 , 10 , 11] ,而另外一些研究者采用此方法未能取
得成功[ 9] ,分析其原因除材料不同外 ,主要为其他
影响因素控制差异 。根据前人的研究检测 ,百合
受精前障碍的程度可分为:花柱上部抑制和下部
抑制两种情况。前者在授粉 12 ～ 24 h 后出现 ,花
粉只形成很短的花粉管;后者则出现在授粉 3 ～ 4
d后 ,花粉只能到达母体植株花柱内的一半 ,即花
粉粒形成原有花粉管长的一半[ 12] 。因此 ,无论是
花柱上部抑制还是花柱下部抑制 ,从花柱基部切
除花柱来克服百合的受精前障碍在理论上是有效
的。但对于其切割部位未见有人研究 ,从本试验
的结果看 ,在花柱基部 0 ～ 1 cm 处切割具有较好
的效果;在花柱基部 1 cm 以上切割效果不明显。
其原因可能与花柱的抑制作用有关 。此外 ,采用
花柱切割方法授粉时的影响因素较多 ,其中任何
一个因素控制不好 ,都有可能导致结果失败。笔
者认为 ,在采用此方法时应重点控制好以下几方
面:花粉生活力(花粉应具有较高的生活力)、花柱
切割高度(花柱基部 0 ～ 1 cm)、授粉量(由于花柱
细小 ,承载的花粉较少 ,应想办法尽可能的增加授
粉量)、残留花柱对花粉的粘附程度及花粉萌发所
需吸收的营养和授粉后的保湿措施(涂抹糖液+
硼酸 、覆盖保鲜膜等)。
离体授粉(in vi t ro po llinat ion)是比较有发展
前途的一种授粉方法[ 3 , 12] ,它可以绕过雌蕊的主
要抑制区-柱头和花柱 ,使花粉直接与胚珠接触
达到受精 ,且是在可控制的环境条件下进行的。
因此 ,离体授粉在理论上是最有效的克服百合受
精前障碍的技术 。在本试验中 ,离体授粉未与胚
挽救方法结合 ,今后拟将这两种方法相结合 ,有望
得到更好的结果 。
胚挽救方法主要包括子房培养(OPC)、子房
切片培养(OSC)、胚珠培养(YOC)和胚培养
(ESR)。近年来有研究表明[ 14 , 15] ,胚的剥离有利
于胚的进一步发育 ,与本试验的结果一致。然而 ,
由于现有离体胚培养技术的限制 ,处于完全异养
状态的幼胚不易培养。因此 ,在具体的操作中应
视不可发育胚(主要为败育胚)的生长阶段选择不
同的培养方法。OPC 、OSC 和 YOC 一般用于早
期不可发育胚的挽救 , ESR一般用于晚期不可发
育胚的挽救。
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·263·4 期　　　　　　　　　　罗建让等:克服百合自交及杂交障碍方法的初步研究