免费文献传递   相关文献

切花百合杂交亲和性研究



全 文 :文章编号:1001 - 4829(2012)02 - 0652 - 05
收稿日期:2011 - 11 - 12
基金项目:科技部“十二五”863“月季、菊花、百合分子育种与品
种创制”(2011AA100208) ;博士点基金资助项目:“百合鳞茎低
温处理及定植后生长模式的研究”(20110014110006) ;国家自
然科学基金资助项目:“东方百合鳞茎源 /库转化中的关键酶及
其调控”(31071815)
作者简介:吴锦娣(1986 -) ,女,福建邵武人,硕士研究生,研究
方向:观赏植物资源与育种,E-mail:judiwu1986@ 163. com,* 为
通讯作者,luyingmin@ bjfu. edu. cn。
切花百合杂交亲和性研究
吴锦娣,焦雪辉,吴沙沙,徐顺超,吕英民*
(北京林业大学园林学院,国家花卉工程技术研究中心,北京 100083)
摘 要:采用常规授粉方法对亚洲百合系,麝香百合系及 OT杂种系共 15 个栽培品种进行自交、系内及系间杂交,共计 26 个组合
780 朵花,针对选定组合的蒴果维系时间、结实率、蒴果的长 /宽,有胚数和有胚率 5 个指标对杂交亲和性进行评价。结果表明:所
选 15 个品种自交均不亲和;亚洲百合系内杂交结实率高但有胚率较低;OT杂种系内各杂交组合的结实率均为 0;系间杂交的各组
合中,麝香百合系品种‘white heaven’更适合作母本。同一品种为母本的杂交组合蒴果的长 /宽与种子的有胚率成反比,因此蒴果
的长 /宽可作为判断杂交亲和性的外观指标。杂交种子的有胚数和有胚率作为亲和性指标更为可靠,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。
关键词:百合;杂交亲和性;判断指标
中图分类号:S681. 9 文献标识码:A
Study on Cross Compatibility of Different Hybrid Group Lily Cultivars
WU Jin-di,JIAO Xue-hui,WU Sha-sha,XU Shun-chao,LV Ying-min*
(College of Landscape Architecture,Beijing Forestry University,China National Floriculture Engineering Research Center,Beijing 100083,
China)
Abstract:The compatibility of self pollination and crossing compatibility between cultivars in the same hybrid group or in different hybrid
groups were studied in this paper,by using the conventional methods of pollination. The five indices of compatibility was evaluated:longevi-
ty of fruit,seed setting rate,length /width,No. of embryo,embryo rate. The results showed that:15 selected varieties are not self-affinity;
Asia hybrids have a high seed setting rate but a low embryo rate;setting rate of OT hybrids is zero;Lilium longiflorum cultivars‘white heav-
en’is more suitable for the female parent between the hybrid combination. The combinations with a same female parent can be found that
length / width in the fruit or ovary can be a useful index of compatibility. However the number of embryos and percentage of embryo as the
affinity index is more reliable,because it proved that it overcame the incompatibility of distant hybridization,there are embryos in the seed.
Key words:Lilium;Cross compatibility;Indices of compatibility
百合(Lilium spp.)是单子叶植物亚纲,百合科
(Liliaceae)百合属(Lilium)所有种类的总称[1 ~ 2]。
目前,全球约有 115 种,我国已发现 55 种,18 个变
种,占世界百合属植物的一半[3]。百合切花是继世
界五大鲜切之后近年发展最快的新秀,育种工作的
快速发展是百合商业市场的重要推动力之一。但我
国育种工作起步晚,发展相对缓慢,目前百合商品品
种主要从荷兰进口[4]。培育性状优良、商品价值高
的百合新品种已经成为百合育种工作的重点。杂交
育种能够整合两个亲本的优良特性,是创造新型种
质的重要育种手段[5]。
百合常规杂交育种过程中,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,直接应用新品种选育的难
度和盲目性大、耗时长。因而,对百合品种资源,尤
其是对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解决的问题[6]。本研
究通过对引进的性状优良的百合品种进行杂交试
验,从而确定出不同品种间的杂交亲和性,总结出杂
256
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
2012 年 25 卷 2 期
Vol. 25 No. 2
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2012.02.070
交亲和性的指标,为百合育种提供依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
以荷兰引进品种①亚洲百合系(A) :‘Apticot
Pixels’,‘Antequera’,‘Black Out1106’,‘Cheops’,
‘Detroit’,‘Gironde’,‘Renoir’,‘Navona’ ,
‘Tresor’,‘Vermeer’。②麝香百合系(L) :‘White
Heaven’③OT 系类百合:‘Veronese’,‘Bondini’,
‘Candy Club’,‘Dolcetto’为试材。
供试材料种植于北京林业大学实验基地日光温
室内,选用 60 cm × 40 cm × 25 cm 的标准塑料箱进
行栽培,种植 15 球 /箱,栽培基质为:泥炭 ∶ 0. 5 mm
粗沙(4∶ 1)。为防止基质散漏,用报纸将箱子底部
及四周衬垫,同时在箱子底层铺设 2 cm的基质。并
在鳞茎上面覆盖 8 ~ 10 cm厚的基质。
1. 2 方法
1. 2. 1 杂交授粉 花苞开始开放,花药还未裂开时
采集花药,置于室内通风干燥处 12 h,待花粉自然散
开后,用毛笔收集到小试管中备用。对于花期相近
的品种采取即采即用的方式进行。对选定的母本,
以随机选取的方式,在花朵开放前 1 ~ 2 d 去雄,套
袋,挂牌,并注明亲本、去雄时间。以亚洲系为母本
的品种每个组合授粉 20 朵花,麝香百合及 OT 系为
母本的品种每个组合授粉 40 朵花。花朵开放后,于
8:00 ~ 10:00 am 及时涂上父本的花粉,并立即套
袋,以防其他花粉干扰,同时在标记牌上记录。授粉
2 周后去袋。观察记录子房的生长情况。
1. 2. 2 亲和性评价方法 蒴果成熟时,通过统计蒴
果大小、蒴果的长 /宽、蒴果维系时间、有胚率等指标
来进行亲和性评价。
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%
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:蒴果长与宽的比值
蒴果维系时间:从授粉至蒴果变褐脱落或成熟
的天数(每 10 d统计 1 次)。
1. 2. 3 杂种后代培养 为获得更多的杂交组合和
杂交后代,在授粉后的 6 ~ 8 周关注蒴果的发育状
况,待蒴果开始变黄或变软时进行胚培养[7]。接种
于MS + 0. 6% 琼脂 + 3% 蔗糖(pH 5. 8)同时添加
适当生长激素的培养基上进行培养。培养条件:温
度(25 ± 1)℃,光照强度 1500 lx,光照时间 12 h·
d -1。
2 结果与分析
2. 1 自交
15 个品种自交授粉后子房均未膨大,没有得到
种子(自交结果未列出)。
2. 2 系内杂交
2. 2. 1 亚洲百合系内杂交 表 1 可见,多数杂交组
合果实膨大有胚,但胚的数量不同,如‘Detroit’ ×
‘Antequera’(90 个胚) ,‘Detroit’ בTresor’(119
个胚) ,‘Gironde’ בTresor’(54 个胚) ,‘Ver-
meer’ בTresor’(884 个胚)。这些杂交组合虽然
获得的胚个数相对较多,但有胚率,除‘Vermeer’ ×
‘Tresor’20 %外,其余均低于 10 % ,种子饱和度
低。另一些杂交组合,果实虽膨大,蒴果维系时间也
较长,但却无胚存在,如‘Detroit’ב Cheops’(蒴果
维系时间 70 ~ 80 d) ,‘Detroit’ב Gironde’(蒴果
维系时间 50 ~ 60 d)。还有一些杂交组合子房直接
萎缩不发育,如‘Gironde’ בDetroit’,‘Gironde’
בVermeer’,‘Vermeer’בNavona’。
从亲和性指标间关系可以看出,以‘Detroit’和
‘Vermeer’为母本的杂交组合,蒴果长 /宽的比值越
小(膨大程度越大) ,有胚率越高,蒴果维系时间越
长,结实率也相应较高。并且,以‘Detroit’为母本的
组合,蒴果维系时间 90 d 左右时,能获得成熟的种
子,而以‘Vermeer’为母本的组合,在 70 d 左右时,
就可得到成熟种子。以‘Gironde’为母本的杂交组
合,蒴果长 /宽的比值与有胚率却成正比的关系。综
合各组合可以发现,同一母本的各杂交组合中以
‘Tresor’为父本的杂交组合亲和性均高于其他组
合,说明‘Tresor’的花粉活力大,持续时间较长,适
宜在杂交育种中作父本;而其他的品种可能是由于
杂合度较高,花粉活性较低,因而不宜被选为父本提
供花粉。由此可见父母本的选定,对于杂交影响很
大,父本花粉活力和母本雌蕊的正常生长发育是保
证授粉成功的前提。
2. 2. 2 OT系系内杂交 表 2 可见,OT系内杂交组
合均未得到膨大的果实,表明 OT 系内杂交不亲和。
这可能是由于 OT系(东方百合 ×喇叭百合)是高度
杂合的品系,彼此之间的亲缘关系较远,生殖隔离程
度大,因此 OT 系在系内存在不亲和现象的概率大
大增加。因此,初步判定常规杂交授粉方式不适宜
OT系内杂交育种,可采用其他辅助授粉方式进行育
种。
3562 期 吴锦娣等:切花百合杂交亲和性研究
表 1 亚洲百合系内杂交亲和性结果
Table 1 Direct cross of Asiatic hybrids
母本
Female parent
父本
Male parent
蒴果维系时间(d)
Longevity of
fruit
结实率(%)
Seed setting
rate
蒴果长 /宽
Length /Width
有胚数
No. of embryo
有胚率(%)
Embryo rate
Detroit Antequera 90 ~ 100 70 1. 657 90 3. 2
Cheops 70 ~ 80 30 1. 767 0 0
Gironde 50 ~ 60 30 1. 957 0 0
Navona 30 ~ 40 15 2. 897 0 0
Tresor 100 ~ 110 90 1. 596 119 3. 3
Gironde Cheops - - - - -
Detroit - - - - -
Renoir 80 ~ 90 15 1. 972 69 9. 8
Tresor 80 ~ 90 25 1. 871 54 5
Vermeer - - - - -
Vermeer Black Out1106 70 ~ 80 50 2. 305 12 0. 6
Tresor 90 ~ 100 80 1. 7 884 20
Navona - - - - -
表 2 OT系内杂交亲和性结果
Table 2 Direct cross of OT
母本
Female parent
父本
Male parent
蒴果维系时间(d)
Longevity of
fruit
结实率(%)
Seed setting
rate
蒴果长 /宽
Length /Width
有胚数
No. of embryo
有胚率(%)
Embryo rate
Dolcetto Bondini - - - - -
Bondini Candy club - - - - -
Dolcetto - - - - -
Candy Club Bondini - - - - -
Dolcetto - - - - -
2. 3 系间杂交
表 3 可见,以‘White Heaven’为母本的杂交组
合亲和性较好,6 个杂交组合中,有 4 个组合获得了
有胚种子,以‘White Heaven’ בAntequera’尤为突
出,结实率达 82. 5 %,获得有胚种子 162 个。
‘White Heaven’与亚洲百合(‘Antequera’,‘Apricot
Pixels’,‘Gironde’)杂交组合蒴果维系时间 80 ~ 90
d,结实率 65 %以上,且呈现出蒴果长 /宽的比值越
小有胚率越高的规律。但‘White Heaven’与 OT 系
(‘Bondini’,‘Candy Club’,‘Veronese’)杂交亲和
表 3 百合系间杂交亲和性结果
Table 3 Direct cross of hybridization between lily cultivars
母本
Female parent
父本
Male parent
蒴果维系时间(d)
Longevity of
fruit
结实率(%)
Seed setting
rate
蒴果长 /宽
Length /Width
有胚数
No. of embryo
有胚率(%)
Embryo rate
White Heaven Antequera 80 ~ 90 82. 5 2. 576 162 2. 45
Apricot pixels 80 ~ 90 65 2. 607 99 1. 908
Gironde 80 ~ 90 80 2. 659 18 0. 281
Bondini - - - - -
Candy club 30 ~ 40 80 4. 192 0 0
Veronese 80 ~ 90 5 2. 537 18 4. 5
Dolcetto White Heaven - - - - -
Candy club White Heaven - - - - -
456 西 南 农 业 学 报 25 卷
图 1 不同杂交组合蒴果膨大情况
Fig. 1 The hybrid fruits
性明显低,甚至完全不亲和。在与‘Veronese’的组
合中,有胚率虽达到 4. 5 %,但结实率并不高,得到
的有胚种子数少。以‘White Heaven’为父本的两个
组合均不亲和。
2. 4 蒴果外观与有胚率的关系
图 2 可见,蒴果表面均呈现不规则的凹凸状,其
中‘Gironde’ב Renoir’表现最为明显。结合表 1
和表 2 中四者的有胚率,果实外形越不规则,有胚率
越高(‘Gironde’ב Renoir’9. 8 %,‘Detroit’ב
Tresor’3. 3 %,‘White Heaven’ב Antequera’2.
45 %,‘White Heaven’בGironde’0. 218 %)。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,表现在外观上是果实不规则膨大。
这是因为百合杂交过程中,受精成功的胚珠逐步增
厚发育成饱满的种子,而杂交失败的种子只有一层
轻薄的膜质种皮,皱瘪枯黄,表现在外观上是蒴果形
状均一平滑[8]。
3 结论与讨论
3. 1 百合的自交亲和性
自交不亲和在百合属中为常见现象。本试验
中,无论是亚洲系、麝香系,还是 OT 系自交均不亲
和。已有的报道中,Ascher [9]对于麝香百合不亲和
性机理进行研究,而其他品系内及系间不亲和性机
理仍有待进一步研究。
3. 2 百合杂交亲和性
亚洲百合系内品种间杂交,属于近缘杂交,大都
表现亲和。本试验用常规杂交方法共进行了 13 组
亚洲百合系内杂交,大部分杂交组合亲和性较高,蒴
果膨大,并最终获得有胚可育种子。可能是由于近
百年的人工选育过程中,基因间相互渗透与交流,降
低生殖隔离程度。虽然一些组合得到膨大的蒴果,
但果实内无有胚种子,这可能是因为选择的胚培养
时间较晚,胚已经败育。因此要想得到更多的杂种
后代,需进一步探索最佳胚挽救时间。
采用常规授粉进行百合系间杂交不易成功,杂
种后代也往往表现为败育,亲缘关系较远的系间杂
交更是如此[10]。但借助杂交和胚拯救技术的改进,
系间杂交已成功获得了多个杂交新品系,如 LA,
LO,OA 等[11]。此外,正确选择亲本并予以合理组
配也是杂交育种成功的关键之一[5]。本试验中,麝
香百合‘White Heaven’与亚洲百合系间杂交亲和性
相对较高,6 个杂交组合中,有 5 个组合获得膨大的
蒴果,最终有 4 个组合获得了有胚种子。虽然各组
合的有胚率极低,仅有个别蒴果中存在可育种子,但
如果能正确选取胚拯救时间进行培养,效果也许更
佳。
3. 3 亲和性指标的判断
多数亚洲百合系内杂交组合中,蒴果长 /宽的比
值与有胚率、蒴果维系时间、结实率成反比关系,表
明蒴果的膨大程度可以作为早期判断杂交亲和性的
外观指标。这与王丹菲等[12]研究结果相同。果实
(子房)的大小和在花托上生存时间(维系时间)的
长短与受精作用和胚(种子)的发育是相关的[10],
因此蒴果长 /宽的比值与蒴果维系时间是一对相关
性状,蒴果维系时间同样可以作为亲和性的间接指
标。此外,蒴果外形在一定程度上也可作为亲和性
判断的间接指标。相对间接性判断指标而言,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,花粉能完受精及受精后发育的过程,证明其已经
克服了杂交的不亲和性,能得到有胚的种子。
参考文献:
[1]陈俊愉,程绪坷.中国花经[M].上海:上海文化出版社,1989.
[2]赵祥云,王树栋,陈新霞. 百合[M]. 北京:中国农业出版社,
2000.
[3]刘 妍,郑思乡,关文灵,等. L × OT 和 OT × L 的新型百合离体
授粉杂交研究初报[J]. 西部林业科学,2009,38(1) :105 -
108.
[4]李 雨,关婧竹,沈向群,等. 野百合自交和杂交亲和性研究
[J]. 辽宁林业科技,2008(2) :40 - 42.
[5]于 晖,赵 泓,王力超,等. 百合杂交后代的亲本基因型鉴定
[J]. 西南大学学报(自然科学版) ,2010,32 (6) :59 - 63.
[6]李 悦,李艳菊,穆 鼎. 3 个东方百合品种生物学特性观察及
杂交亲和性研究[J]. 西北林学院学报,2008,23(3) :105 -
109.
[7]Van Tuyl J M,Van Dien M P,et al. Application of in vitro pollina-
tion,Ovary Culture,ovule culture and embryo rescue for Overcoming
congriuity barriers in Interspesific Lilium Crosses[J]. Plant Science,
1991,74(1) :115 - 126.
[8]刘文娟.切花百合品种间杂交及杂种后代培育的研究[D].北京
5562 期 吴锦娣等:切花百合杂交亲和性研究
林业大学,2008.
[9]A Scher P D. Special stylar property required for compatible pollen
tube in Lilium longiflorum Thunb[J]. Bot Gaz,1975,136:317 -
321.
[10]周厚高,张西丽,周 焱,等.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.
[11]Asano Y,Hiro shi Myodo. Studies on Croddes Between Distantly
Related Species of LiliesⅡ. The Culture of Immature Hybrid Embry-
os[J]. Japan Soc Hort Sci,1977,46(2) :267 - 273.
[12]王丹菲,赵 珺,雷 家.百合种间杂交亲和性的研究[J]. 沈
阳农业大学学报,2006,37(4) :26 - 30.
(责任编辑 李 洁)
656 西 南 农 业 学 报 25 卷