全 文 :中国农学通报 2011,27(25):103-107
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
百合(Lilium spp.)是百合属(Lilium)所有种类的
总称,在庭院绿化、盆花、特别是鲜切花等方面被广泛
应用。百合的育种工作多以荷兰、日本、美国为中心,
其中荷兰的育种与繁育中心(CPRO-DLO)在观赏性
状 及 抗 性 育 种 方 面 做 出 重 要 贡 献 ,Flamingo
International公司和Mart Zand公司每年定期推出百合
新品种,推动了荷兰百合的产业化进程。英国的汤普
森·摩根公司和以色列的Revivm Nurseies公司在盆栽
百合育种方面做出了成绩[1-2]。
中国百合育种起步较晚,从20世纪80年代开始也
取得了一定进展。黄济明用麝香百合和兰州百合做亲
本,培育出了百合远缘杂种‘麝兰’;杨利平等[3-6]也进行
了有关百合远缘杂交的研究,重点在抗性育种方面。
百合常规杂交育种过程中,其所选配的许多杂交组合,
或完全不亲和,或虽亲和但胚胎发育不全,这些杂交的
不亲和性给杂交育种带来很大不便。由于对引进品种
缺乏实质性了解,其所选配的许多杂交组合或完全不
亲和,或虽即亲和、但胚胎发育不全,使其杂交不易成
功,直接应用新品种选育的难度和盲目性很大、耗时
长。因而,对百合品种资源,尤其是已引进的优良品种
的收集、特性评价和可育性调查是百合育种工作急需
基金项目:沈阳市农业攻关项目“百合新品种引进、繁育及关键技术研究与推广”(F10-085-3-00);沈阳市科技服务团项目“花卉品种及集约化栽培技
术创新与示范”(1091113-3-00)。
第一作者简介:赵兴华,男,1973年出生,吉林白城人,助理研究员,硕士研究生,主要从事花卉育种及栽培研究。通信地址:110161辽宁省沈阳市沈
河区东陵路84号,辽宁省农业科学院花卉研究所,Tel:024-31025677,E-mail:wuhh1997@yahoo.com.cn。
收稿日期:2011-03-25,修回日期:2011-07-28。
不同百合品种间杂交亲和性研究
赵兴华 1,苏胜举 1,王洪波 2,杨佳明 1,屈连伟 1,吴海红 1
(1辽宁省农业科学院花卉研究所,沈阳 110161;2辽阳市农林科学院,辽宁辽阳 111000)
摘 要:以国外引进的性状优良的7个栽培品种作为亲本进行杂交,摸索不同品种间交配亲和性规律,提
高育种效率。试验结果表明:4种杂种系不同品种百合系内杂交,后代平均有胚率最高的为OO杂种系
(43.63%),其次为AA杂种系(25.35%)。以OO杂种系的‘多顿’、‘蒙特祖玛’为母本,与其他杂种系杂
交,后代平均有胚率高与其他组合,亲和性好。‘多顿’ב穿梭’这个组合的结实率为 50%,有胚率为
50.8%,杂交亲和性最好。
关键词:百合;杂交;亲和性
中图分类号:S682.2 文献标志码:A 论文编号:2011-0818
Studies on Cross-compatibility of Different Varieties in Lilium
Zhao Xinghua1, Su Shengju1, Wang Hongbo2, Yang Jiaming1, Qu Lianwei1, Wu Haihong1
(1Institute of Floriculture, Liaoning Academy of Agriculture Sciences, Shenyang 110161;
2Liaoyang Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Liaoyang Liaoning 111000)
Abstract: In this experiment, the introduction of 7 foreign cultivars traits were as parents for hybridization, and
explored the mating compatibility between different varieties of law, improved breeding efficiency. The results
showed that: 4 different varieties of lily hybrids within the hybrid system, and their offspring an average of the
highest rates for the OO embryo hybrids of 43.63%, followed by the 25.35% AA hybrids. Multi-OO hybrids to
‘Dordogne’,‘Montezuma’as female parent, hybrid and other hybrids, and their offspring an average rate of
embryos and other combinations, good compatibility.‘Dordogne’בTresor’was combination of seed rate of
50%, the embryo was 50.8%, the best cross compatibility.
Key words: Lilium; hybridization; compatibility
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解决的问题。国内关于百合品种交配亲和性的系统研
究很少[7-8],本试验通过引进国外性状优良的栽培品种,
以其为亲本进行杂交,摸索不同品种交配亲和性规律,
提高育种效率,更快地选育出百合新品种。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
研究田间试验于 2010年 7—8月在辽宁省农业科
学院花卉研究所内日光温室进行,室内试验在花卉研
究所办公室进行。
1.2 试验材料
试验材料均为来自荷兰的品种。(1)LA杂种系:
‘信使’(Courier)、‘皮兰德娄’(Pirandello);(2)OO杂
种系:‘多顿’(Dordogne)、‘蒙特祖玛’(Montezuma);
(3)AA杂种系:‘穿梭’(Tresor)、‘瓦迪所’(Val di
Sole);(4)OT杂种系:‘美少女’(Nymph)。
供应材料种植于辽宁省农业科学院花卉研究所内
日光温室,试验采用完全随机区组排列,栽培株行距为
10 cm×20 cm,每个品种栽植 3行,每行 10个种球,每
小区30个种球,3次重复。
1.3 试验方法
1.3.1 花粉采集 在花苞刚刚开放花药还未裂时采集花
药,放在室内通风干燥12 h后,花粉自然散开,用毛笔
收集到小试管中,即可用于授粉。对于花期相近的品
种采取即采即用的方式进行。
1.3.2 去雄授粉 杂交于 2010年 7月进行,采用常规杂
交授粉,随机选取试验用花,对选定的母本在花朵开放
前的1~2天去雄。对去雄的柱头进行套袋,并挂牌,牌
上注明亲本、去雄时期。待柱头分泌粘液而发亮时,在
柱头上授以预设的新鲜花粉,母本每个处理授粉10朵
花。同时用 70%的酒精喷洒手或镊子,以防其他花粉
干扰。授粉后立即套袋,并在标记牌上记录。授粉 2
周后去袋。观察记录子房的生长情况。蒴果成熟时,
统计座果数及有胚种子率。
1.3.3 亲和性评价方法 以结实率、蒴果大小、蒴果的
长/宽、有胚率来评价亲和性。蒴果长取膨大果实长度
平均值;蒴果宽取膨大果实最宽部位的平均值;蒴果
长/宽为蒴果长与宽的比值。
结实率=(果实膨大数/授粉花朵总数)×100%
有胚率=(有胚种子/总的种子数)×100%
2 结果与分析
2.1 百合自交
百合果实为蒴果,是短圆形,果实内部有数百粒种
子,蒴果膨大程度间接反映了内部种子的发育情况。
在观察所得杂交蒴果时发现,果实外观形态与杂种形
成有一定关系,通常杂种存在部位明显凸起,显示为果
实的不规则膨大。同一母本的不同杂交组合中,蒴果
的长宽比比值越大,说明膨大程度越小。而杂种的有
胚率反映了杂交的亲和性,花粉从柱头萌发,形成足够
长度的花粉管进入子房,最后达到胚囊,释放精子并分
别与卵细胞及极核结合形成完整的胚及胚乳的过程,
证明其已经克服了远缘杂交的不亲和性,能够得到有
胚的种子[7]。有胚率高,说明获得的有胚的种子占总
的种子数的比率高,杂交亲和性好,有胚率低,杂交亲
和性差。
自交是同一朵花内,自花花粉落在柱头上的过
程。自交不亲和在百合属内是一个常见的现象,如L.
longiflorum、L. speciosum等的一些品种是自交不亲和
的 [9]。LA杂种系的‘信使’和‘皮兰德娄’自交未结
实。OO杂种系的‘多顿’和‘蒙特祖玛’结实率低于
AA杂种系的‘穿梭’和‘瓦迪所’,但‘蒙特祖玛’的有
胚率为 40.5%,高于‘穿梭’的 30.6%和‘瓦迪所’的
20.1%,OT杂种系的‘美少女’自交结实率和有胚率都
比较低(见表1)。
2.2 百合品种间杂交
通过试验发现,杂交后代的结实率的高低与种子
有胚率高低无关(表 2),不能仅依靠结实率高低来判
品种
信使
皮兰德娄
多顿
蒙特祖玛
穿梭
瓦迪所
美少女
结实率/%
0
0
30
40
60
50
30
蒴果长
/cm
-
-
5
6.2
5.3
5.5
3.1
蒴果宽
/cm
-
-
2.6
2.7
2.3
2.8
1.5
蒴果的
长/宽
-
-
1.92
2.30
2.30
1.96
2.07
有胚率/%
-
-
8.3
40.5
30.6
20.1
1.7
表1 不同百合品种自交表
·· 104
赵兴华等:不同百合品种间杂交亲和性研究
个
表2 百合种间杂交蒴果及种子的性状
杂交组合
信使×皮兰德娄
信使×多顿
信使×蒙特祖玛
信使×穿梭
信使×瓦迪所
信使×美少女
皮兰德娄×信使
皮兰德娄×多顿
皮兰德娄×蒙特祖玛
皮兰德娄×穿梭
皮兰德娄×瓦迪所
皮兰德娄×美少女
多顿×信使
多顿×皮兰德娄
多顿×蒙特祖玛
多顿×穿梭
多顿×瓦迪所
多顿×美少女
蒙特祖玛×信使
蒙特祖玛×皮兰德娄
蒙特祖玛×多顿
蒙特祖玛×穿梭
蒙特祖玛×瓦迪所
蒙特祖玛×美少女
穿梭×信使
穿梭×皮兰德娄
穿梭×多顿
穿梭×蒙特祖玛
穿梭×瓦迪所
穿梭×美少女
瓦迪所×信使
瓦迪所×皮兰德娄
瓦迪所×多顿
瓦迪所×蒙特祖玛
瓦迪所×穿梭
瓦迪所×美少女
美少女×信使
美少女×皮兰德娄
美少女×多顿
美少女×蒙特祖玛
美少女×穿梭
美少女×瓦迪所
结实率/%
20
0
10
0
10
0
0
0
0
30
0
0
20
10
50
50
0
30
10
0
20
40
60
40
10
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
0
30
20
40
20
10
10
蒴果长/cm
5
-
5
-
5.1
-
-
-
-
3.4
-
-
5
5
6
5.5
-
6.5
4
-
6
5.4
5.3
4
2.7
-
-
-
-
-
-
-
3.4
-
-
-
4.3
4
4
4
3
3.7
蒴果宽/cm
1.7
-
1.9
-
2.1
-
-
-
-
2.1
-
-
2.8
1.8
2.8
2.8
-
3
1.5
-
2.3
2.9
2.8
2.6
1.4
-
-
-
-
-
-
-
1.5
-
-
-
1.3
2
2
1.7
1.7
1.5
蒴果的长/宽
2.94
-
2.63
-
2.43
-
-
-
-
1.62
-
-
1.79
2.78
2.14
1.96
-
2.17
1.93
-
1.65
1.86
1.89
1.54
1.93
-
-
-
-
-
-
-
2.27
-
-
-
1.75
2
2
2.35
1.75
2.47
有胚率/%
1.1
-
0
-
4.3
-
-
-
-
10.2
-
-
14.0
1.7
40.6
50.8
-
30.2
1.5
-
10.4
20.3
30.7
30.8
2.8
-
-
-
-
-
-
-
5.7
-
-
-
0
5.4
30.5
5.3
1.6
2.4
·· 105
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%
断亲和性。以‘信使’为母本与其他品种杂交,除‘皮兰
德娄’、‘瓦迪所’外,均未获得杂交后代。以‘皮兰德娄’
为母本,只与‘穿梭’获得杂交后代,有胚率为 10.2%。
以‘多顿’为母本,除‘瓦迪所’外,均获得杂交后代,其
中与‘蒙特祖玛’、‘穿梭’杂交后代结实率分别为50%、
50%,有胚率为40.6%、50.8%。以‘蒙特祖玛’为母本,
除‘皮兰德娄’外,均获得杂交后代,与‘信使’杂交的有
胚率为1.5%,与‘瓦迪所’和‘美少女’杂交的有胚率分
别为 30.7%、30.2%。以‘穿梭’为母本,仅与‘信使’获
得了杂交后代,结实率为10%,有胚率为2.8%。以‘瓦
迪所’为母本,与‘多顿’获得了杂交后代,结实率为
10%,有胚率为 5.7%。以‘美少女’为母本,与‘信使’
杂交未获得有胚种子,与其他品种杂交都获得了杂交
后代,除与‘多顿’杂交获得种子的有胚率为30.5%,其
他组合种子有胚率均较低。从表2中看出,蒴果长/宽
的比值大小与有胚率大小之间无必然联系。说明蒴果
的膨大与有胚率存在差异,这种差异可能是由于杂种
胚发育到一定阶段受到抑制而没有达到成熟,导致二
者存在很大的差异,说明有的膨大子房里种子的成熟
度不是很高,这可能是发生了受精后的障碍而导致种
子不能发育完全。不同杂种系百合品种间进行杂交,
由于存在受精障碍,通过常规杂交育种不易得到杂交
后代。
表 3为不同类型百合杂交获得后代的统计,其中
以LA杂种系为母本,授粉组合14个,有3个组合得到
了后代;以OO杂种系为母本,授粉组合数14个,12个
组合得到了后代;以AA杂种系为母本,授粉组合数14
个,4个组合得到了后代;以OT杂种系为母本,授粉组
合7个,6个组合得到了后代。
以LA杂种系为父本,授粉组合数 14个,6个组合
得到了后代;以OO杂种系为父本,授粉组合数14个,7
个组合得到后代;以AA杂种系为父本,授粉组合数14
个,9个组合得到了后代;以OT杂种系为父本,授粉组
合数7个,3个组合得到后代。
从表4中可以看出,4种杂种系不同品种百合系内
杂交,后代平均有胚率最高的为OO杂种系,其次为
AA杂种系。以OO杂种系的‘多顿’、‘蒙特祖玛’为母
本,与其他杂种系杂交,后代平均有胚率高,亲和性好。
♂♀
LA
OO
AA
OT
合计
LA
授粉
组合数
4
4
4
2
14
得到杂种
组合数
1
3
1
1
6
OO
授粉
组合数
4
4
4
2
14
得到杂种
组合数
0
4
1
2
7
AA
授粉
组合数
4
4
4
2
14
得到杂种
组合数
2
3
2
2
9
OT
授粉
组合数
2
2
2
1
7
得到杂种
组合数
0
2
0
1
3
合计
授粉
组合数
14
14
14
7
49
得到杂种
组合数
3
12
4
6
25
表3 不同杂种类型百合杂交获得后代的统计
表4 不同杂种类型百合杂交后代有胚率
类型
LA×LA
LA×OO
LA×AA
LA×OT
后代平均有胚率
0.55
0
7.25
0
类型
OO×OO
OO×LA
OO×AA
OO×OT
后代平均有胚率
43.63
5.73
33.93
30.5
类型
AA×AA
AA×LA
AA×OO
AA×OT
后代平均有胚率
25.35
2.8
5.7
0
类型
OT×OT
OT×LA
OT×OO
OT×AA
后代平均有胚率
1.7
5.4
17.9
2
3 结论
(1)本试验中,4种杂种系不同品种百合系内杂
交,后代平均有胚率最高的为OO杂种系(43.63%),其
次为AA杂种系(25.35%)。以OO杂种系的‘多顿’、
‘蒙特祖玛’为母本,与其他杂种系杂交,后代平均有胚
率高与其他组合,亲和性好。‘多顿’ב穿梭’这个组合
的结实率为50%,有胚率为50.8%,杂交亲和性最好。
(2)杂交亲和性判断指标是胚的形成与否,从受精
到发育成成熟种子的过程很长,可划分为不同的阶段,
不同的阶段显示了亲和性的强弱或杂交的成功程度。
胚发育过程中,很难使用直接指标进行检测,只能采用
间接指标对亲和性进行判断[8]。试验采用了结实率、
蒴果长宽比、有胚率作为杂交亲和性的判断指标,结实
率、蒴果长/宽只能在田间对杂交亲和性进行初步的判
断,而蒴果长/宽的大小与有胚率大小之间无必然联
系,亲和性需要通过有胚率大小的调查。
·· 106
赵兴华等:不同百合品种间杂交亲和性研究
4 讨论
(1)在百合育种工作中,为了获得更多性状优良、
适应性强的品种,育种学家们通常靠远缘杂交育种方
法。由亲缘关系较远的品种/野生种杂交而来的组间
杂种新品种(如LA、OT)在商业上取得巨大成功[8],它
们不仅是远缘杂种而且是多倍体,综合了不同杂种系
来源亲本的优良性状。但是不同种的植物基因型的差
异和生理上的不协调,使它们在相互传粉和受精方面
存在障碍,导致不能产生有生活力的杂种后代[9-10]。一
般来说,同种内易杂交,种间较困难,不同种之间甚至
不同种与栽培品种之间存在着明显的杂交不育障碍。
(2)本试验结果显示只有部分杂交组合可以成功
得到杂种后代,说明选择合适的亲本进行种间杂交可
以提高远缘杂交的成功率;正反交也会影响远缘杂交,
这可能是杂交材料在雌雄育性上存在较大差异引起;
对于亲和性差的组合,可以采用柱头切割、胚抢救[11-12]、
子房培养[13]、子房切片培养[14-15]和胚珠培养[16]等一系列
成熟的技术来获得杂种后代。
参考文献
[1] Jaap M van Tuyl, Hein C M van Holsteijn. Lily breeding research
in the Netherlands[J]. Acta Horticulturate,1996, 414:35-43.
[2] 龙雅宜,张金正,张兰年.百合——球根花卉之王[M].北京:金盾出
版社,1999:34-35.
[3] 黄济明,赵晓艺.玫红百合为亲本育成百合种间杂种[J].园艺学报,
1990,17(2):153-159.
[4] 黄济明.百合远缘杂种“麝兰”的育成[J].上海农业学报,1985,1(1):
84-87.
[5] 黄济明.王百合×大卫百合种间远缘杂种的育成[J].园艺学报,1982
(3):51-54.
[6] 杨利平,马宪红,丁冰,等.百合花卉种间杂交种的培育[J].东北林业
大学学报,1997(1):29-32.
[7] 王丹菲,赵珺,雷家军.百合种间杂交亲和性的研究[J].沈阳农业大
学学报,2006,37(1):26-30.
[8] 周厚高,张西丽.百合品种交配亲和性研究[J].广西农业生物科学,
2000,19(4):223-227,232.
[9] Lim K B, Barba-Gonzalez R, Zhou S, et al. Inter specific
hybridization in Lily: Taxonomic and commercial aspects of using
species hybrids in breeding[M]. Global Science Book,2008:
146-155.
[10] 孙晓梅,罗凤霞,王萍,等.百合属植物的种间杂交研究进展[J].辽宁
农业科学,2002,14(2):20-24.
[11] North. C, Wilis A B. Interspecific hybrids of Lilium lankongense
Franchet produced by embryo culture[J]. Euphytica, 1969, 18(3):
430-434.
[12] Okazaki K, Asano Y, Oosawa K. Interspecific hybrids between
Lilium‘Oriental’hybrid and L.‘Asiatic’hybrid produced by
embryo culture with revised media[J]. Breeding Science, 1994, 44:
59-64.
[13] Van Tuyl J M, Van Diёn M P, Van Creij M G M, et al. Application
of in vitro pollination, ovary culture, ovule culture and embryo
rescue for overcoming incongruity barriers in interspecific Lilium
crosses[J]. Plant Science, 1991,74(1):115-126.
[14] Ferndez A M, Nakazaki T, Tanisaka T. Development of diploid and
triploid interspecific hybrids between Lilium longiflorum and L.
Concolor by ovary slice culture[J]. Plant Breeding, 1996, 115(3):
167-171.
[15] Arzate-Fernandez A M, Tanisaka T, Nakazaki Tetsuya, et al.
Efficient hybridization between Lilium elegance and L. longiflorum
through in vitro ovary slice culture[J]. Breed Sci, 1998, 48:71-75.
[16] Niimi Y, NakanoM, Maki K. Production of interspecific hybrids
between Lilium regale and L. rubellum via ovule culture[J].
Euphytica, 1996, 167(1):45-55.
·· 107