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国兰与大花蕙兰杂交育种及无菌播种研究进展



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大花蕙兰又名虎头兰、喜姆比兰,植物分类学上属
兰科(Orchidaceae)兰属多年生草本植物,是兰属内一
些附生兰杂交种的统称,目前已经成为五大盆栽兰花
之一,也是重要的切花兰种类之一[1]。中国是兰属植物
的分布中心之一,世界上兰属植物约有50~60种,中国
已知的兰属植物有31种,占全球的一半以上,主要为地
生兰,如墨兰、春兰、建兰、蕙兰、寒兰、虎头兰等[2]。利
用国兰与大花蕙兰进行杂交可以把两者的优良性状很
好的结合起来,既为大花蕙兰品种培育提供新的思路,
也是国兰发展的一个新途径。美国、日本、新西兰等国
的兰花育种者将大花蕙兰与建兰、纹瓣兰等杂交,已培
育出一些早花、微香、短叶型或垂花型大花蕙兰品种,
很受消费者的欢迎[3]。国兰杂交育种起步较晚,但近
年来也获得了为数不少的杂交种。从长远来看,兰属
内的广泛杂交育种必然会出现[4]。杂交种子主要通过
无菌播种获得后代植株,因而建立种子离体培养技术
体系是兰花杂交育种成功的关键之一。笔者综述国兰
与大花蕙兰杂交选育与无菌播种方面的研究进展,以
期对国兰及大花蕙兰的育种工作提供一定的参考。
1 杂交育种研究进展
1.1 国兰的杂交育种研究
20世纪80年代以来,国内一些研究者开始用杂交
方法培育国兰新品种,四川省农科院生物技术核技术
研究所的吴汉珠、王续衍等于1986年之前进行了兰属
植物种和品种间的杂交育种工作,1989—1993年期间
基金项目:浙江省科技厅项目“兰花杂交新品种选育及工厂化生产关键技术研究”(2009C12087)。
第一作者简介:郑君爽,女,1986年出生,河南南阳人,硕士研究生,研究方向:园林植物应用与效益研究。通信地址:311300浙江省临安市环城北路
88号浙江农林大学318信箱,E-mail:zhengjunshuang@126.com。
通讯作者:范义荣,男,1948年出生,浙江天台人,研究生导师,教授,研究方向:林木育种研究。通信地址:311300浙江省临安市环城北路88号浙江
农林大学园林学院,Tel:0571-63730953,E-mail:yrfan@zjfc.edu.cn。
收稿日期:2010-10-15,修回日期:2010-11-26。
国兰与大花蕙兰杂交育种及无菌播种研究进展
郑君爽,宁惠娟,吕 慧,范义荣
(浙江农林大学园林学院,浙江临安 311300)
摘 要:利用国兰与大花蕙兰杂交进行新品种的选育是兰属的育种趋势。笔者对近年来国兰、大花蕙兰
的杂交育种及无菌播种取得的成果进行总结,并从杂交亲本的选择及核型分析应用2个方面概述国兰
与大花蕙兰种间的杂交育种进展,主要分析基本培养基、激素及有机添加物等对国兰与大花蕙兰无菌播
种的影响。指出其中存在的一些主要问题,并对其育种趋势进行展望。
关键词:国兰;大花蕙兰;杂交育种;无菌播种
中图分类号:S682.31 文献标志码:A 论文编号:2010-2947
Progress on Cross Breeding and Aseptic Seeding of Chinese Orchid and Hybrid Cymbidium
Zheng Junshuang, Ning Huijuan, Lv Hui, Fan Yirong
(Zhengjiang Agriculture and Forestry University, Lin’an Zhejiang 311300)
Abstract: Hybridization between Chinese orchid and hybrid Cymbidium is the breeding trend of Cymbidium
species. Achievements on cross breeding and aseptic seeding of Chinese orchid and hybrid Cymbidium were
summarized in recent years, and the cross breeding between Chinese orchid and hybrid Cymbidium were
overviewed in two aspects the choice of hybrid parents and karyotype analysis applications,mainly analyzed
the influence of the basic medium, growth regulators and organic additives on aseptic seeding. Finally, the
author pointed out some key issues, and discussed the breeding and research directions in the future.
Key words: Chinese orchid; hybrid Cymbidium; cross breeding; aseptic seeding
中国农学通报 2011,27(04):81-84
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
已有49个杂交组合的种子萌发,其中包括了兰属内地
生种与地生种之间的杂交,培育出的新品种中有10余
个在历届中国兰花博览会展出,获得金奖4个,这是中
国兰花育种历史上新的起点[5]。李方等[6]获得了台兰×
蕙兰的杂交成功。朱根发等[7-8]获得了2个国兰品种间
和5个墨兰×大花蕙兰种间杂交后代及大花蕙兰×纹瓣
兰、建兰×纹瓣兰种间杂交组合后代。周丽等[9]以兰科
4属8种的兰花为试材,进行了以兰属为主的远缘杂交
育种技术研究,结果表明,属内种间组合较易获得杂
种,结实率大于75%;属间组合较难获得杂交后代,并
且正反交对结实率的影响很大。根据朱根发[10]报道,
利用墨兰作种间杂交,目前已培育出 68个新杂种;利
用建兰作亲本之一,已登录了 45个新杂种;利用春兰
培育了39个新杂种。利用寒兰培育了13个新杂种;利
用蕙兰作亲本杂交,目前只获得了9个登录的杂交种。
1.2 大花蕙兰杂交育种研究
大花蕙兰的杂交育种己有 100多年的历史,至今
已登录的大花蕙兰品种数以万计。它们的亲本主要是
大花的附生兰类,常常要经过多次反复的杂交,才能形
成有价值的品种[5]。一直以来,在大花蕙兰的育种方
面,国内外的育种专家主要还是采取常规育种手段,远
缘杂交是兰花育种的重要方法,在洋兰品种的改良上
获得了巨大成功[11]。大花蕙兰杂交育种,是世界兰花
育种工作的重点之一,现在主要集中在日本、美国、澳
大利亚、台湾等国家和地区[12]。大部分兰属植物的原
生种都用于培育大花蕙兰新品种,包括中国兰如墨兰、
春兰、建兰和纹瓣兰等,已在英国皇家园艺协会(RHS)
上登录了数目不等的杂交种[13]。但世界兰花商品化生
产为大花蕙兰育种提出更多和更高的要求,使用传统
的育种技术已遇到了越来越多的问题。2002年厦门
北大生物园将花期调控基因API转入大花蕙兰。另
外,在花色[14]、花香及抗性等方面的育种工作中,各国
学者也在积极探索尝试用基因工程进行更有效的杂交
育种[5]。
1.3 国兰与大花蕙兰杂交育种研究
1.3.1 杂交亲本的选择 张志胜等[15]以兰属、文心兰属、
蝴蝶兰属的兰花为材料,对中国兰花远缘杂交及其杂
交种子的萌发进行了研究,结果表明,国兰类各种间杂
交易成功,结果率在80%以上;墨兰和大花蕙兰杂交,
结果率和杂交种子数量随品种和正反交不同而异;兰
属和其他属兰花杂交,结果率较低,且产生的杂交种子
量很少。朱根发等[13]进行了大花蕙兰、墨兰、建兰、纹
瓣兰、兔耳兰等兰属植物的种间远缘杂交试验,经胚胎
培养获得了一定的杂交组合,结果显示,以大花蕙兰为
母本与墨兰杂交的成功率明显小于以墨兰为母本与大
花蕙兰杂交的成功率。郑立明 [16]以春兰‘送梅’为母
本,以韩国进口的大花蕙兰‘粉姬’等品种为父本杂交,
杂交种子播种后 2个月就开始大量萌发,萌发率可达
80%以上。
1.3.2 核型分析的应用 大花蕙兰均为杂交种,染色体
的倍性呈多样化,既有二倍体,也有三倍体、四倍体,甚
至六倍体,其中以四倍体为多。在育种中,必须对亲本
的倍性进行了解,才能对杂交后代的倍性,育性有清楚
的掌握,使育种的成功率大大提高[17]。王利民[5]分析不
同似近系数的品种作为亲本杂交的结果,发现随两亲
本的似近系数增高,杂交成功率和坐果率都有增高的
趋势。成功的杂交组合亲本似近系数多在 0.950~
0.980。核型似近系数可以为亲本选配提据,减少育种
的盲目性。
2 无菌播种研究
2.1 国兰无菌播种
2.1.1 种子预处理及基本培养基的选择 国兰种子自然
条件下很难萌发,除了种胚发育不全,几乎无胚乳之
外,种皮的机械阻力也是影响因素之一。0.1 mol/L的
NaOH及KOH溶液和 5%的NaClO[18]溶液常被用来对
种子进行预处理,处理时间 10~30 min,时间过长种子
可能完全失去活力[19]。基本培养基如花宝、1/2MS、KC
皆有应用,关于其差异性和适应性目前尚无系统的研
究。李丽等[18]研究表明,改良的 1/2MS基本培养基有
利于春兰种子的萌发。周丽等[9]研究认为KC培养基
为好。也有研究指出,液体培养基更加适用于国兰的
无菌播种。陈银龙 [20]液体培养基对国兰进行无菌播
种,具有萌发率高、操作简便和生产成本低等优点。
2.1.2 添加物影响 研究表明在高比值的生长素/细胞
分裂素条件下促进根状茎的增殖,而低比值的生长素/
细胞分裂素则促进根状茎的分化[21-24]。李方等[6]认为
兰花种子生长可能受多种植物激素平衡的调控,ABA
对种子生长起抑制作用,IAA有利于种子的生长发
育。曾宋军等[25]认为NAA和 6-BA浓度高于 0.5 mg/L
时对墨兰种子的萌发有抑制作用。钟雨薇[26]对春兰种
子进行无菌播种培养,发现6-BA能在一定程度上减轻
抑制物质对春兰种子的抑制作用,解除种子休眠。香
蕉泥、椰子汁、红薯汁、马铃薯汁、玉米汁等都能够促进
墨兰生根[27]。
2.2 大花蕙兰无菌播种
2.2.1 基本培养基选择 与国兰相比大花蕙兰无菌播种
基本培养基方面的研究更为系统和深入。王利民[28]在
28个大花蕙兰品种基础上研究表明多数的杂交组合
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郑君爽等:国兰与大花蕙兰杂交育种及无菌播种研究进展
适用 1/2MS培养基,萌发后的原球茎在 1/2MS培养基
上生长最佳,其次为MS和KC,VW培养基不适宜原
球茎的继续生长。姚丽娟等[29]研究表明大花蕙兰种子
的萌发和原球茎的增殖可采用 1/2MS为基本培养基,
原球茎的分化效果和幼苗的生长状况则以MS培养基
更佳。
2.2.2 添加物影响 胡恒康等[30]研究得出BA 1.5 mg/L+
KT 0.1 mg/L+NAA 0.05 mg/L较适宜大花蕙兰原球茎
诱导。姚丽娟等[29]认为 6-BA 0.l mg/L+NAA 0.2 mg/L
较适宜大花蕙兰种子的萌发。王利民[28]研究表明大花
蕙兰的种子在添加植物生长调节剂的培养基中,其萌
发受到严重的抑制,大花蕙兰的非共生萌发不需要添
加植物生长调节物质。刘晓青等[31]指出椰乳对大花蕙
兰的生长有明显的促进作用。在培养基中加入0.2% ~
0.5%活性炭可以有效防止试管苗因褐变而导致死亡[32]。
2.3 国兰与大花蕙兰杂交种子无菌播种
2.3.1 萌发特点及基本培养基选择 当大花蕙兰和地生
兰杂交后,种子的萌发对植物生长调节物质的要求具
有了地生兰的一些特点,添加一定量的生长调节物质
有促进作用[33]。朱根发等用[13,17]墨兰与大花蕙兰杂交,
发现不论以哪种为母本,均以原球茎方式进行植株萌
发,对建兰与纹瓣兰种间杂种胚培养进行研究并指出,
杂种胚的萌发方式可能处于根状茎萌发和原球茎萌发
的中间类型,即先形成原球胚,再形成具极高成苗率的
根状茎,转分化培养中均可成苗。基本培养基选用较
多的是1/2MS和花宝。陈瑶瑶[34]以大花蕙兰和墨兰杂
交育成的品种‘韩国桃花’为母本,再与蕙兰进行种间
远缘杂交,种子在 1/2MS培养基上的萌发效果优于花
宝,萌发的种子可以通过原球茎和根状茎 2条途径增
殖。庞惠仙[35]采用1/2MS为基本培养基对‘粉绿红唇’
大花蕙兰与‘奇花’虎头兰杂交种子进行萌发试验,结
果表明该杂交组合种子萌发比较容易,在设计的 3种
培养基上均能顺利萌发。
2.3.2 添加物影响 杂种胚诱导阶段 NAA浓度高于
6-BA较有利,添加活性炭可促进萌发,提高成活率,壮苗
培养基中加入香蕉汁和2,4-D效果明显[36]。陈进勇等[33]
指出NAA对杂交种子原球茎的增殖影响不大,而王丰
妍等[37]研究表明,6-BA对原球茎的增殖影响不大,NAA
对增殖影响较明显,当浓度为0.2 mg/L原球茎增殖效果
最好。郑立明[38]指出6-BA 1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L对原
球茎的增殖及芽分化都有极显著的促进作用,对芽的
生长以及根的分化与生长都有抑制作用。椰子汁对原
球茎及根状茎的增殖都有促进作用,1.0 mg/L的活性
炭有利于根状茎的增殖[39]。
3 存在问题与展望
3.1 国兰作为杂交亲本的利用
国内在兰属植物的选育上,主要通过野生资源的
驯化或从自然突变中筛选,杂交育种工作报道不多,中
国花卉协会兰花分会上登录的 180多个兰花新品种,
多是由自然突变体或由野生兰花中筛选而来,这说明
国兰的杂交育种仍相当落后[10],国兰作为杂交亲本利
用较少。国兰与大花蕙兰的杂交育种目前还未广泛的
开展,报道的有建兰和墨兰及春兰而且也只是极少品
种。利用国兰与大花蕙兰的杂交是一项很有意义的工
作,把两者的优良性状结合起来可以创造出新的有价
值的品种。同时,它也需要育种工作者持之以恒,多次
反复地杂交回交,这样才可能获得符合育种目标的新
品种。
3.2 花期不遇与花粉离体保存
大花蕙兰主要在春节前后开花,蕙兰的花期是春
夏之际,建兰是夏季开花,所以花期不遇也是进行杂交
的障碍之一。而花粉保存及其保持生活力是远缘杂交
的物质保证[40],目前关于兰花花粉的保存方法及生活
力的测定,前人所做的研究较少。
3.3 国兰种子无菌萌发
有些地生兰无菌播种很难萌发或完全不能萌发,
有的即使萌发也非常缓慢,需要几个月或 1年多才能
发育为原球茎[41],这也是阻碍国兰产业化发展的因素
之一,研究更适合国兰种子萌发的培养基,缩短其萌发
时间,对其共生萌发的真菌进行研究都是今后的努力
方向。
另外杂交兰的无菌播种研究也较少,缺乏系统性,
无菌萌发特征倾向于国兰还是大花蕙兰,对不同激素
的选择性和敏感程度,不同杂交组合对同一培养基的
适用程度,以及对大多数杂交组合都较适合的培养基
的筛选等需要进一步的研究。长远来看,国兰与大花
蕙兰杂交可以满足大花蕙兰育种方向多极化的发展要
求,对其花型、花色、叶型、叶姿、株型及香味的等性状
进行改良,培育出更多的更适合东方人审美情趣的新
品种;同时利用国兰与大花蕙兰杂交也是国兰发展的
新契机。国兰不能只停留在小众文化里,产业化发展
才是其出路,国兰线艺等的优良性状的遗传和种子无
菌萌发的研究是其产业化发展的技术支持。
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