全 文 ：百合种间杂交亲和性的研究
王丹菲,赵 珺,雷家军*
(沈阳农业大学 园艺学院,沈阳110161)
摘要:用 6种不同的授粉方法对百合野生种渥丹、毛百合、细叶百合、兰州百合、垂花百合及亚洲百合杂交系品种布鲁拉诺的种间
杂交亲和性进行了研究,杂交亲和性较好的杂交组合有布鲁拉诺×渥丹、毛百合×细叶百合,有胚率分别为 3.05%和 6.50%;杂交亲
和性很差的杂交组合有兰州百合×卷丹,有胚率为0。对于花柱较长且粗的百合种(如布鲁拉诺、毛百合)切割花柱授粉方法大多能
提高蒴果的膨大程度,在切割花柱基础上再重复授粉或提前授粉,更有利于种间杂交的结实;而对于花柱长且细的百合种(如兰州
百合),切割花柱的授粉方法反而降低其蒴果膨大程度;对于花柱较短的百合种(如渥丹),切割花柱与否对其蒴果的膨大程度没有
明显影响。
关键词:百合;种间杂交;亲和性;授粉方法
中图分类号:S682.2 文献标识码:A 文章编号:1000-1700(2006)01-0026-05
StudiesonCross-compatibilityofInterspecificCrossinLilium
WANGDan-fei,ZHAOJun,LEIJia-jun*
(ColegeofHorticulture,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang11016,China)
Abstract: Sixpolinationmethodswereusedtostudythecross-compatibilityofL.concolorSalisb.,L.dauricumKer-Gawl.,L.
pumilumDC.,L.davidiDuchartre.,L.cernuumKomar.,L.lancifoliumThunb.andAsiaticlilycv.Brunelo.Somecombinations
withsuperiorcross-compatibilitywereobtained,suchasBrunelo×L.concolor,L.dahuricum×L.pumilumetc.Thepercentageof
seedswithembryoreached3.05% and6.50% respectively,andsomecombinationswithinferiorcross-compatibilitywerealsoob-
tained,suchasL.davidi×L.lancifoliumetc.Thepercentageofseedswithembryowas0.Theappropriatepolinationmethods
indiferentcombinationsweregiven.FortheLiliumspecies(e.g.Brunelo,L.dahuricumKer-Gawl.)withlongandthickstyles,
cut-stylepolinationcouldobviouslyimprovetheswelingofthecapsules, whichwasbenefitforfruitsetwhencombinedwith
re-polinationandpolinationinadvance.FortheLiliumspecies(e.g.L.davidiDuchartre.)withlongandthinstyles,cut-style
polinationreducedtheswelingofthecapsules.FortheLiliumspecies(e.gL.concolorSalisb.)withshortstyles,cut-stylepol-
linationhadnoobviousefectontheswelingofthecapsules.
Keywords:Lilium;interspecifichybridization;compatibility;polinationmethod
百合是百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)多年生草本球根花卉,是世界名花之一。国外较早开始了百合种
间杂交育种工作,在授粉方法的选择、杂种幼胚的离体培养、杂交不亲和机理等方面都取得了较大进展,但研
究主要集中在少数几个百合杂交系上[1~4]。我国从20世纪80年代开始百合种间杂交育种工作,黄济明(1985)
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”,并在此后进行了多组百合远缘杂交的育种试
验,取得了一定成果[5,6]。杨利平等(1997,1998)也进行了有关百合远缘杂交的研究,重点放在了抗性育种上[7,8]。
孙晓梅(2001)以亚洲百合不同品种为主要亲本,研究了不同授粉方法对杂交结实的影响,并筛选出了适合百
合幼胚离体培养基[9,10]。国内进行的百合种间杂交育种研究起步较晚,所涉及的种类和数量均有限。本研究旨在
充分利用我国丰富的野生百合资源,探讨百合野生种种间及野生种与栽培种间的杂交亲和性,为开展百合远
缘杂交育种利用提供依据。
1 材料与方法
试验材料来自于沈阳农业大学花卉基地,畦栽株行距离25cm×15cm,露地和温室分别栽植以便调节花期。
试材包括渥丹(L.concolorSalisb.)、毛百合(L.dahuricumKer-Gawl.)、细叶百合(L.pumilumDC.)、兰州百合
沈阳农业大学学报,2006-02,37(1):26-30
JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2006-02,37(1):26-30
收稿日期:2005-04-28
作者简介:王丹菲(1981-),女,沈阳农业大学硕士研究生,从事百合种间杂交育种研究。*通讯作者Corespondingauthor:雷家军(1966-),男,沈阳
农业大学教授,博士,从事观赏植物遗传育种研究。
(L.davidiDuchartre)、垂花百合(L.cernuumKomar.)、卷丹(L.lancifoliumThunb.)和亚洲百合杂交系品种布
鲁拉诺(Asiaticlilycv.Brunelo)。
杂交于2004年4月至2004年9月进行,授粉时间为7:00~10:00,每个杂交组合约30朵花,分别用6种方
法授粉,每种方法约5朵花,以常规授粉作对照。常规授粉(CK):将当天即将开放的花去雄并授粉;切割花柱授
粉(C)[7]:将当天即将开放的花去雄,用刀片切除2/3花柱并授粉;重复授粉(R):开花前 3天去雄,并分别在开
花前3天、开花当天及开花后3天授粉,重复3次授粉;提前授粉(A)[8]:开花前3天去雄并授粉;延迟授粉(D):将
当天即将开放的花去雄并套袋,3天后授粉;生长素处理(N)[11,12]:授粉前用0.1mg·L-1的NAA涂抹柱头后授粉。
授粉后30~50d对杂交所得蒴果进行调查,观察其膨大程度、蒴果大小和有胚率,并记录各级膨大程度的
蒴果数,以半膨大以上蒴果数占总蒴果数的比率(S值)和有胚率作为判断杂交亲和性的指标[13]。
2 结果与分析
2.1 百合种间杂交蒴果的膨大情况
用不同百合野生种及栽培品种进行种间杂交,根据蒴果的膨胀程度,将其分为不膨大、微膨大、半膨大、较
膨大和全膨大共5级(图1)。
1 2 3 4 5
图1百合种间杂交蒴果膨大程度示意图
从左至右:1.全膨大;2.较膨大;3.半膨大;4.微膨大;5.不膨大
Figure1Degreesofcapsulesswelingfrom interspecifichybridizationinLilium
From lefttoright:1.Ful;2.More;3.Half;.4.Slight;5.Nosweling
蒴果膨胀程度可间接反映种间杂交的亲和性(表 1)。从表1中可以看出,以渥丹为母本的 4个杂交组合
中,S值最高的杂交组合是渥丹×卷丹和渥丹×细叶百合,为18.5%;而杂交组合渥丹×布鲁拉诺只得到两个微饱
满的蒴果,其他均为不饱满,S值为 0,说明其杂交亲和性很差;以毛百合为母本的3个杂交组合的 S值相当,
但杂交组合毛百合×渥丹和毛百合×细叶百合均得到了3个全膨大蒴果,蒴果的膨大程度与自然结实的相差无
几,说明这两个杂交组合的杂交亲和性相对毛百合×布鲁拉诺稍好;以兰州百合为母本的3个杂交组合中,兰
州百合×渥丹和兰州百合×布鲁拉诺的 S值较高,而兰州百合与卷丹杂交所得蒴果均不膨大,说明其杂交亲和
性很差;以细叶百合为母本的杂交组合中,细叶百合×垂花百合比细叶百合×布鲁拉诺的 S值稍高,但细叶百
合×垂花百合杂交组合反交的S值很高,达到85.7%,说明反交杂交亲和性比较好;以布鲁拉诺为母本的4组杂
交组合的S值均较高,说明布鲁拉诺与各野生种间均有一定的杂交亲和性。不同杂交组合之间比较可以看出,
以布鲁拉诺为亲本的杂交组合的S值普遍高于野生种种间杂交组合,杂交亲和性较好的组合有:布鲁拉诺×渥
丹、布鲁拉诺×毛百合、布鲁拉诺×兰州百合、布鲁拉诺×细叶百合、毛百合×渥丹、毛百合×细叶百合、垂花百合×
细叶百合。
2.2 不同授粉方法对百合种间杂交结实的影响
用不同授粉方法对布鲁拉诺×渥丹(表2)、渥丹×卷丹(表3)、兰州百合×布鲁拉诺(表4)3个百合种间杂交组
第1期 王丹菲等:百合种间杂交亲和性的研究 ·27·
合的蒴果膨大程度进行调查。结果表明,布鲁拉诺×渥丹组合中,常规授粉和延迟授粉没有得到半膨大以上的
蒴果,切花柱授粉明显提高了蒴果的膨大程度,得到9个膨大以上的蒴果,提前授粉与重复授粉的效果相当,
生长素NAA的施用也没有明显提高蒴果的膨大程度。因此,以布鲁拉诺为母本进行杂交应采用切花柱的授粉
方法或在切花柱的基础上采用重复授粉或提前授粉方法较好。渥丹×卷丹组合中,提前授粉和生长素处理方法
均得到一定量的膨大蒴果,切花柱的方法反而降低了蒴果的膨大程度。在兰州百合×布鲁拉诺组合中,切花柱
处理及结合切花柱处理的其他授粉方法均未得到膨大程度较高的蒴果,而不切花柱处理却得到较多的半膨大
以上的蒴果。这可能与不同百合种类及其花柱长短有关。对于花柱较长且粗的百合种(如布鲁拉诺、毛百合)切
花柱的授粉方法大多能提高其蒴果的膨大程度,在切花柱的基础上结合其他方法如重复授粉、提前授粉的方
法,更有利于种间杂交的结实;而对于花柱长且细的百合种(如兰州百合),切花柱的授粉方法反而降低其蒴果
膨大程度,不同授粉方法之间差别不大,但延迟授粉法得到了较多半膨大以上蒴果,因此在以兰州百合为母本
时可选用延迟授粉法。对于花柱较短的百合种(如渥丹),是否切花柱对其蒴果的膨大程度没有明显的影响。因
此,本研究表明提前授粉与重复授粉在种间杂交中取得较好的效果,而切花柱和延迟授粉的效果依不同百合
种而不同,施用生长素(NAA)并没有提高百合蒴果膨大程度,可能与施用浓度有一定的关系。
表1 百合种间杂交蒴果的膨大情况
Table1 Swelingofthecapsulesfrom interspecifichybridizationinLilium
不膨大数/个 微膨大数/个 半膨大数/个 较膨大数/个 全膨大数/个
杂交组合 蒴果总数/个 No.ofnosweling No.ofslightNo.ofhalfsweling No.ofmore No.offulsweling
CrosscombinationsNo.ofcapsules capsules swelingcapsules capsules swelingcapsules capsules S值/%
渥丹×卷丹 27 20 2 4 0 1 18.5
L.concolor×L.lancifolium
渥丹×细叶百合 27 20 2 2 1 2 18.5
L.concolor×L.pumilum
渥丹×毛百合 16 14 0 1 1 0 12.5
L.concolor×L.dahuricum
渥丹×布鲁拉诺 23 21 2 0 0 0 0.0
L.concolor×Brunelo
毛百合×渥丹 13 7 0 1 2 3 46.1
L.dahuricum×L.concolor
毛百合×细叶百合 8 4 0 1 0 3 50.0
L.dahuricum×L.pumilum
毛百合×布鲁拉诺 9 3 2 4 0 0 44.4
L.dahuricum×Brunelo
兰州百合×渥丹 42 19 8 14 1 0 35.7
L.davidi×L.concolor
兰州百合×卷丹 50 50 0 0 0 0 0.0
L.davidi×L.lancifolium
兰州百合×布鲁拉诺 46 26 5 4 8 3 32.6
L.davidi×Brunelo
细叶百合×垂花百合 14 3 7 2 2 0 28.5
L.pumilum×L.cernuum
细叶百合×布鲁拉诺 9 7 1 0 1 0 11.1
L.pumilum×Brunelo
垂花百合×细叶百合 7 1 0 4 0 2 85.7
L.cernuum×L.pumilum
布鲁拉诺×渥丹 34 13 4 1 2 14 50.0
Brunelo×L.concolor
布鲁拉诺×毛百合 25 11 0 5 3 6 56.0
Brunelo×L.dahuricum
布鲁拉诺×兰州百合 27 7 1 4 9 6 70.3
Brunelo×L.davidi
布鲁拉诺×细叶百合 30 14 1 1 5 9 50.0
Brunelo×L.pumilum
·28· 沈 阳 农 业 大 学 学 报 第37卷
表2 不同授粉方法对布鲁拉诺×渥丹杂交结实的影响
Table2 EfectsofdiferentpolinationmethodsonfruitsetofBrunelo×L.concolorSalisb.
蒴果总数/个 不膨大数/个 微膨大数/个 半膨大数/个 较膨大数/个 全膨大数/个
处理方法 No.of No.ofnosweling No.ofslight No.ofhalfsweling No.ofmore No.offulsweling
Treatment capsules capsules swelingcapsules capsules swelingcapsules capsules
CK 5 3 2 0 0 0
切花柱C 10 0 1 0 2 7
重复+切花柱R+C 6 2 0 1 1 2
提前+切花柱A+C 6 2 0 0 0 4
延迟+切花柱D+C 5 4 1 0 0 0
生长素+切花柱N+C 4 2 0 0 1 1
表3 不同授粉方法对渥丹×卷丹杂交结实的影响
Table3 EfectsofdiferentpolinationmethodsonfruitsetofL.concolorSalisb.×L.lancifoliumThunb.
蒴果总数/个 不膨大数/个 微膨大数/个 半膨大数/个 较膨大数/个 全膨大数/个
处理方法 No.of No.ofnosweling No.ofslight No.ofhalfsweling No.ofmore No.offulsweling
Treatment capsules capsules swelingcapsules capsules swelingcapsules capsules
CK 3 2 0 1 0 0
切花柱C 5 4 1 0 0 0
重复R 5 5 0 0 0 0
提前A 5 3 0 1 0 1
延迟D 5 4 1 0 0 0
生长素N 4 2 0 2 0 0
表4 不同授粉方法对兰州百合×布鲁拉诺杂交结实的影响
Table4 EfectsofdiferentpolinationmethodsonfruitsetofL.davidiDuchartre.×Brunelo
蒴果总数/个 不膨大数/个 微膨大数/个 半膨大数/个 较膨大数/个 全膨大数/个
处理方法 No.of No.ofnosweling No.ofslight No.ofhalfsweling No.ofmore No.offulsweling
Treatment capsules capsules swelingcapsules capsules swelingcapsules capsules
CK 5 0 0 1 3 1
切花柱C 4 3 1 0 0 0
重复R 4 1 1 0 2 0
重复+切花柱R+C 5 5 0 0 0 0
提前A 6 3 2 1 0 0
提前+切花柱A+C 3 3 0 0 0 0
延迟D 5 0 1 1 2 1
延迟+切花柱D+C 5 5 0 0 0 0
生长素N 5 2 0 1 1 1
生长素+切花柱N+C 4 4 0 0 0 0
2.3 不同百合种间杂交蒴果及种子的性状
对不同百合种间杂交种所得蒴果进行采集,调查有胚率、蒴果大小并计算其长宽比,同一母本的不同杂交
组合中,长宽比比值越大,说明膨大程度越小(表5)。从表5中可以看出,以渥丹为母本的杂交组合的有胚率比
较高的是渥丹×卷丹和渥丹×细叶百合;以毛百合为母本的杂交组合中毛百合×细叶百合的有胚率和蒴果长宽
比情况明显好于其他组合,说明两亲本具有较好的正交杂交亲和性;以兰州百合为母本的杂交组合兰州百合×
渥丹的种子有胚率最高,但蒴果的长宽比并没有表现出对应的相关性,这可能与生长环境不适宜导致兰州百
合植株提前枯萎有关,而兰州百合×卷丹的有胚率为0(表中未列出);细叶百合为母本的两个杂交组合的有胚
率较高,蒴果长宽比比值较小的是细叶百合×布鲁拉诺;杂交组合垂花百合×细叶百合的有胚率很高,达到
6.08%;以布鲁拉诺为母本的4组杂交组合中有胚率最高、蒴果长宽比比值最小的为布鲁拉诺×渥丹,布鲁拉诺
自然结实的有胚率约为8.0%,布鲁拉诺×渥丹的有胚率达到了3.05%,如果均采用最适宜的授粉方法有胚率有
望提高,充分说明此杂交组合的正交杂交亲和性比较高。对于大多数杂交组合,蒴果长宽比比值和有胚率所表
示的结论基本一致,进一步说明了蒴果的膨大程度可以作为判断杂交亲和性的外观指标。
第1期 王丹菲等:百合种间杂交亲和性的研究 ·29·
表5 百合种间杂交蒴果及种子的性状
Table5 Charactersofcapsulesandseedsfrom interspecifichybridizationinLilium
杂交组合 蒴果长/cm 蒴果宽/cm 蒴果长/宽 种子有胚率/%
Cross Lengthof Widthof Length/width Percentageofseeds
combinations capsules capsules ofcapsules withembryo
渥丹×卷丹L.concolor×L.lancifolium 3.58±1.08 1.54±0.39 2.32 2.61
渥丹×细叶百合L.concolor×L.pumilum 3.82±0.71 1.68±0.27 2.27 2.30
渥丹×毛百合L.concolor×L.dahuricum 3.40±0.65 1.50±0.20 2.27 0.48
渥丹×布鲁拉诺L.concolor×Brunelo 3.54±0.79 1.58±0.66 2.24 0.29
毛百合×渥丹L.dahuricum×L.concolor 4.11±0.31 2.23±0.45 1.84 1.30
毛百合×细叶百合L.dahuricum×L.pumilum 5.05±0.43 2.65±0.61 1.91 6.50
毛百合×布鲁拉诺L.dahuricum×Brunelo 3.15±0.86 1.28±0.37 2.46 0.63
兰州百合×渥丹L.davidi×L.concolor 3.45±0.26 1.15±0.07 3.00 2.23
兰州百合×布鲁拉诺L.davidi×Brunelo 3.65±0.35 1.39±0.27 2.63 1.10
细叶百合×垂花百合L.pumilum×L.cernuum 2.76±0.37 1.10±0.74 2.51 0.11
细叶百合×布鲁拉诺L.pumilum×Brunelo 2.90±0.32 1.70±0.18 1.71 0.59
垂花百合×细叶百合L.cernuum×L.pumilum 2.13±0.18 1.13±0.35 1.88 6.08
布鲁拉诺×渥丹Brunelo×L.concolor 3.63±0.27 2.46±0.18 1.48 3.05
布鲁拉诺×毛百合Brunelo×L.dahuricum 3.51±0.47 2.32±0.35 1.51 0.41
布鲁拉诺×兰州百合Brunelo×L.davidi 4.47±0.33 2.22±0.22 2.01 0.05
布鲁拉诺×细叶百合Brunelo×L.pumilum 3.73±0.53 2.27±0.10 1.64 0.09
3 讨论
本试验采用了蒴果膨大程度和有胚率作为种间杂交亲和性的判定指标。百合果实为蒴果,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。例如本度验中毛百合×细叶百合得到的蒴果膨大程
度最大,其种子有胚率相对同一母本的其他组合也是最高。相对蒴果膨大程度而言,用杂交种子的有胚率作为
判断杂交亲和性的依据更为可靠,花粉能完成从柱头萌发,形成足够长度的花粉管进入子房,最后到达胚囊,
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,
能得到有胚的种子。本试验还发现,杂交得到的饱满种子中,部分只有胚乳而无完整的胚或胚败育,通过胚培
养,能诱导出愈伤组织,进而分化成杂种苗。
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[责任编辑 于洪飞]
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