全 文 ：银白杨与白榆远缘杂交的研究*
杨成超 1 , 　别婉丽 1 , 　董　雁 1 , 　杨志岩1 , 　王胜东1 , 　胡崇富 2
(1. 辽宁省杨树研究所 ,辽宁 盖州 115200;2. 辽宁省经济林研究所 ,辽宁大连 116031)
摘　要:围绕银白杨 、白榆 、新疆杨以及银榆杨(银白杨 ×白榆 )这四个树种进行了远缘杂交试
验。结果表明:通过花粉蒙导与未成熟胚离体培养技术 ,克服了科间远缘杂交障碍 ,获得了银
白杨 ×白榆杂种苗 。此外 ,银白杨 ×银榆杨 、银白杨 ×新疆杨都得到了种子。银白杨 ×新疆杨
效果较好 ,银白杨 ×银榆杨试验所得的成熟种子比较少 ,只占所得种子总数的 25%,且成熟种
子的发芽率为 66. 7%。由于银白杨 ×银榆杨的杂种苗生长羸弱 ,没能存活下来。这表明银榆
杨花粉可育 ,只是育性差 。形态学标记和 AFLP标记结果表明 ,银榆杨属于偏母本融合型的杂
种。银榆杨雌雄同株 ,且有同花序现象 ,在早花性 、叶背面无毛 、侧枝细弱 ,从这些性状上看 ,白
榆的基因在银榆杨中得到了表达。
关键词:银白杨;白榆;远缘杂交;胚离体培养 形态学标记;AFLP标记
中图分类号:S757. 1　　文献标识码:A　　文章编号:1001-7461(2006)04-0054-04
A S tudy on the D istantHybridization betweenPopulus alba Linn. andU lm us pum ila L inn.
YANG Cheng-chao1 , 　BIEW an-li1 , 　DONG Yan1 , 　YANG Zhi-yan1
WANG Sheng-dong1 , 　HU Chong-fu2
(1. Liaon ing P rovincia l Institute o fPopla r, Ga izhou, Liaon ing 115200;
2. Liaoning Resea rch Institute o fE conom ic Tree, Da lian, Liaon ing 116031, Ch ina )
Abstract:Out crossing experimen t o fPopulus alba Linn. , Ulmus pum ila Linn. , Populus alba var. Pyram ida lis
Bunge, P. ×Y inyu(Popu lus alba Linn. ×U lmus pum ila Linn. )were conducted. The resu lts indicated that:By u-
sing techniques of po llen inducemen t and pue rile ovary cu lture, the ou t crossing barrie r cou ld be conquered and hy-
b rids o fPopulus a lba Linn. ×U lmus pum ila Linn. w ere ibtaubed. In addition, Populus alba Linn. ×(Popu lus alba
Linn. ×U lmus pum ila Linn. ) and Populus a lba Linn. ×Populus bolleana Lauche w ere succeeded. The resu lts o f
Popu lus a lba Linn. ×Populus bolleana Lauchew ere be tter. M a tu re seeds ofPopu lus a lba Linn. ×P. ×Yinyu w ere
a few , which only accounted for 25% of the to tal, germ ination ra te of the mature seeds w as 66. 7%. Seedlings o f
Popu lus a lba Linn. ×P. ×Y inyu died because they w ere too w eak. These indicated that po llens of P. ×Y inyu is
vita l, bu t itw asw eak. The results ofAFLP and pheno type marker indica ted thatP. ×Y inyu w asmo re sim ilar to fe-
ma le paren.t Bu tP. ×Y inyu bloomed early, its tw igs are slim and fragile, no hair on its leaf back , and itwas an-
drogynous, a ll o f them were sim ila r toUlmus pum ila Linn. It is true tha tP. ×Y inyu contains genes o fUlmus pum i-
la Linn.
Key words:Popu lus alba;Ulmus pum ila;out crossing;ovary cu lture;morpho logy marker;AFLP marke r.
　　银白杨 (Popu lus alba Linn. )是杨柳科 (Sa li-
caceae)杨属(Popu lus Linn)白杨派 (Sec.t Leuce Du-
by)的树种 。白榆(Ulmus pum ila Linn. )是榆科 (U l-
maceae)榆属 (U lmus Linn)的树种 。一般来说 ,银白
杨和黑杨派 (Sec.t A igeiro s Duby)、胡杨派 (Sec.t
Turanga Bunge)等派的树种杂交会发生杂交不亲和
现象 ,与青杨派 (Sec.t Tacam ahaca Spach)杂交具有
可配性 ,而银白杨和白榆杂交属于科间远缘杂交 ,成
功几率非常小 。 1978至 1979年 ,别婉丽用蒙导技
术做了银白杨 ×(白榆 +新疆杨死花粉 )的科间杂
西北林学院学报　2006, 21(4):54 ～ 57
Journa l of Nor thw est Fore stry University
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
* 收稿日期:2005-11-28　修回日期:2006-03-02
基金项目:辽宁省 “十五 ”科技攻关项目:杨树良种选育及某培技术研究。
作者简介:杨成超(1975-),男 ,辽宁黑山人 ,硕士 ,从事杨树良种选育及栽培模式研究。
交试验 ,并通过杂种胚的离体培养获得了 “杂种 ”幼
苗 。通过形态观察 ,银 ×榆 (暂称银榆杨)被认为是
好的绿化树种[ 1] 。银白杨和白榆杂交的成功 ,突破
了科间远缘杂交障碍 ,在植物远缘杂交历史取得重
大突破 。但由于条件所限 ,很长一段时间都没有做
杂种鉴别研究。直到 2004年 ,杨成超重复了银白杨
与白榆远缘杂交的相关试验 ,并做了银榆杨的亲子
鉴定及子代利用研究 [ 2] 。
1　试验材料与方法
1. 1　远缘杂交
1. 1. 1　杂交组合选配及材料来源　银白杨 ×白榆 、
银白杨 ×(白榆 +新疆杨死花粉 )、银白杨 ×(银 ×
榆 )、银白杨 ×新疆杨。其中银白杨 ×新疆杨为对
照 。
银白杨和新疆杨的杂交属于派内杂交 ,杂交可
配性较好 ,用其为对照可以检验杂交试验是否有技
术失误 。用新疆杨死花粉做混合花粉可以起到蒙导
作用。
试验用的银白杨和白榆的花枝都采自辽宁省熊
岳树木园 ,新疆杨花枝采自辽宁省杨树研究所院内 ,
银榆杨花枝采自辽宁省杨树研究所盖州苗圃。花枝
位于的树冠中下部 ,发育良好 、花芽饱满 、无病虫害 。
1. 1. 2　远缘杂交障碍的克服方法
蒙导杂交　花枝用水培法进行培养 ,雄花枝先
入室 ,收粉前 3 d左右雌花枝入室。水培时 ,温室温
度白天控制在 12 ～ 18℃,夜间不低于 10℃,杂交时
室内温度控制在 12 ～ 15℃,相对湿度控制在 60% ～
80%。花枝要培养在通气性良好的不上釉的瓦罐
中 ,每天用皮囊球补充氧气二次 ,每次 5m in,并及时
用刀削减发黄或者腐烂的花枝基部 。依水清洁程
度 ,每隔 3 ～ 5 d换水一次 。白榆和银榆杨的花粉采
收干燥后 ,放在 0 ～ 4℃冰箱中备用 。常规杂交组合
直接授粉即可。蒙导杂交步骤如下:(1)新疆杨花
粉致死:把新鲜花粉放置在三角瓶中 ,再把三角瓶放
在 100℃水中水浴 20 m in,把花粉放在阳光下照射 2
～ 4 h,然后保存备用;(2)花粉混合:杂交前把新鲜
白榆花粉和新疆杨死花粉按照 1∶1的比例混合 ,马
上进行杂交试验;(3)授粉:授粉时间在上午 10:00
左右 ,当天 14:00再授粉一次。蒴果成熟前要套袋
收集种子 ,记录得到种子的数量 ,成熟种子的个数 。
成熟种子播种后 ,计算它的发芽率。
未成熟胚的离体培养　授粉后的一段时间 ,有
些组合出现落果现象 ,这可能是胚败育导致的 ,可以
采用组织培养技术进行胚挽救。方法是:从脱落的
果穗中挑选出已膨大的蒴果 (子房未成熟 ),让其在
75%的酒精中浸泡 1m in,之后把蒴果放在 1%HgCL
水溶液中浸泡 2 ～ 3m in。然后把蒴果放在超净工作
台内的培养皿中 ,用无菌水冲洗蒴果 2次 ,再用解剖
针剖开蒴果露出种胚。接种时采用两种方式 ,一种
是直接将蒴果接种到培养基上 ,一种是接种种胚 ,都
接种在有培养基的三角瓶中 。接种后 ,把三角瓶放
在两支 30W的日光灯管下 ,距离培养物 25 cm高的
培养架上 。经过初代 、继代 、生根 ,得到了杂种苗 。
幼胚发育的试验培养基配方有两个 ,分别为:怀
特基本培养基 +IAA(0. 3 ～ 0. 5)mg /L +BAP(0. 05
～ 0. 2)mg /L;WPM培养基 +6BA (0. 2 ～ 0. 5mg /L)
+NAA0. 05mg /L。
1. 2　银榆杨及其亲本的形态学标记
2004年和 2005年 3 ～ 4月 ,对银榆杨及其亲本
的雄花和雌花的生殖特征进行了调查 , 9 ～ 10月份 ,
对各树种大树的形态进行调查 ,包括树干 、树皮和叶
片。
1. 3　银榆杨亲本及子代的 AFLP标记
试验材料共计 10个样本 ,其中银榆杨 4个无性
系(采自辽宁盖州),银白杨 2个无性系 (1个采自盖
州 , 1个采自北京 ),白榆 4个无性系 (3个采自盖
州 , 1个采自北京 )。在北京采的样本作为对照亲
本。实验在北京林业大学完成。
1. 3. 1　模板 DNA的制备及 AFLP反应　利用 SDS
方法提取 DNA [ 3] 。试验所选用的接头和引物由上
海生工生物工程技术服务公司合成。试验步骤基本
按照 VOS P[ 4]的方法 ,并略作改动[ 5] 。
表 1　AFLP标记所用接头和引物
Tab le 1　Adap ters and prim ers sequence forAFLP m arker
接头和引物 代号 碱基序列
EcoR I接头 E coRI adap ter 5-CTCGTAGACTGCGTACC-3
3-CTGACGCATGGTTAA-5
M seI接头 M seI adap ter 5-GACGATGAGTCCTGAG-3
3-TACTCAGGACTCAT-5
E coRI-00 E00 5-GACTGCGTACCAATTC-3
E coRI-33 E33 5-GACTGCGTACCAATTCAAG-3
E coRI-34 E34 5-GACTGCGTACCAATTCAAT-3
E coRI-44 E44 5-GACTGCGTACCAATTCAAT-3
E coRI-48 E48 5-GACTGCGTACCAATTCCAC-3
E coRI-60 E60 5-GACTGCGTACCAATTCCTC-3
E coRI-63 E63 5-GACTGCGTACCAATTCGAA-3
E coRI-65 E65 5-GACTGCGTACCAATTCGAG-3
M seI-00 M 00 5-GATGAGTCCTGAGTAA-3
M seI-31 M 31 5-GATGAGTCCTGAGTAAAAA-3
M seI-33 M 33 5-GATGAGTCCTGAGTAAAAG-3
M seI-40 M 40 5-GATGAGTCCTGAGTAAAGC-3
M seI-44 M 44 5-GATGAGTCCTGAGTAAATC-3
M seI-46 M 46 5-GATGAGTCCTGAGTAAATT-3
M seI-47 M 47 5-GATGAGTCCTGAGTAACAA-3
M seI-60 M 60 5-GATGAGTCCTGAGTAACTC-3
M seI-63 M 63 5-GATGAGTCCTGAGTAAGAA-3
55第 4期　　　　　　　　　　　　　　　　杨成超 等　银白杨与白榆远缘杂交的研究　　　　　　　　　　　　　　　
1. 3. 2数据处理　谱带统计时将具有相同迁移率的
扩增片段 ,按 0 /1系统纪录 ,有带记为 1,无带记为
0,并参照标准 M arker带估计扩增片段的大小 。利
用 DCFA1. 1软件和 POPGENE1. 32软件对数据进
行处理 ,并采用 Ne i的遗传一致度 I进行非加权算
术平均聚类分析 (UPGMA)。
2　结果与分析
2. 1远缘杂交结果
2. 1. 1　各杂交组合的表现　观察发现 (表 2),各个
杂交组合在授粉后的几天里表现明显不同 。银白杨
×银榆杨 、银白杨 ×新疆杨果穗开始松散 、膨大 (受
精良好 ),另外两个组合的果穗则逐渐萎蔫脱落或
者稍微膨大后萎蔫脱落 (可能没授上粉 、也可能败
育 )。
F1代与其任何一方亲本交配 ,称为回交 ,如果
限定 F1与其隐性纯合亲本交配 ,则称为测交 [ 6] 。银
白杨 ×银榆杨称作回交比较合适。得到了回交的种
子 ,但是成熟的种子比较少 ,只占所得种子的 25%,
发芽率 66. 7%,由于杂种苗生长过于羸弱 ,没能存
活下来 。银白杨 ×新疆杨效果较好 ,得到的种子数 、
成熟种子百分率和发芽率都比银白杨 ×银榆杨的
高 。
表 2　杂交试验结果
Tab le 2　Resu lts of crossing test
杂交组合 银白杨 ×银榆杨
银白杨×
新疆杨
银白杨 ×(白榆 +
新疆杨死花粉
银白杨
×白榆
果穗数 /个 2 2 4 3
得到种子总数 /个 24 40
成熟种子 /个 6 24
成熟种所占比率 /% 25 60
成熟种发芽率 /% 66. 7 75. 0
败育 ,进行
离体培养 没有受精
2. 1. 2　未成熟胚离体培养的结果　通过试验发现 ,
在授粉 10 d左右银白杨 ×(白榆 +新疆杨死花粉 )
和银白杨 ×白榆都出现果穗脱落现象 。对蒴果解
剖 ,发现有 3种情况:一是子房内部只见有白色絮状
物 ,二是子房内的胚成白色线状 ,未受精 ,三是子房
内已开始形成淡黄色的胚 。
分剖开蒴果和不剖开蒴果两种方式对所有脱落
的蒴果进行培养 , 30 d后观察。结果为:
(1)未剖开的蒴果且未受精的种胚 (指前两种
情况),在子房离体培养后没有分化 ,只有受精的种
胚 (后一种情况 )蒴果开裂 ,开始分化出苗 ,最后从
败育胚中长出具有根 、茎 、叶的完整植株(图 1)。这
是 1979年的结果 , 2004年和 2005年重新做没有成
功 。
(2)另外 ,采用胚培养方式则没有成功。可能
是未成熟胚不能从培养基中汲取营养 ,也可能是培
养基配方不合适 ,原因有待于进一步研究。
图 1　1979年通过 胚挽救技术获得银 ×榆幼苗
Fig. 1　Ob tain ed seed ling 2 ofP. a lba×e lm by em b ryo cu lture in 1979
2. 2　银榆杨及其亲本的形态学标记
从表型上看 ,银榆杨为偏母本型的杂种 ,很多性
状都与银白杨相同。但是 ,银榆杨也有不同于银白
杨的性状 ,且有与白榆相似的性状 。
(1)银榆杨与银白杨最明显的差异是银榆杨幼
叶叶背面没有浓密的白绒毛 ,而银白杨幼叶有白色
绒毛 (图 2)。银榆杨叶缘锯齿不裂 ,叶形近圆形或
阔卵形 ,叶片小于银白杨又大于白榆。
图 2　银白杨和银 ×榆叶片背面比较
F ig. 2　Com parison of leaf back betw eenP. ×Yinyu andP. a lba
(2)银榆杨的树冠为长椭圆形 ,侧枝多而细 ,这
与银白杨侧枝粗壮明显不同 。银榆杨侧枝枝间距 4
～ 10 cm ,在主干上较呈羽状排列 ,似榆树分枝 。
(3)银榆杨花芽似银白杨 ,但比银白杨花芽小 。
(4)银榆杨花两性 ,雌雄同株 ,有的雌雄同花
序 ,一般 3 ～ 4 a开花 。而银白杨一般雌雄异株 、5 ～
6 a开花;白榆雌雄同株 ,花两性 、3 a开花。可见花
的性状上银榆杨与白榆相似 。
2. 3　银 ×榆亲本与子代的 AFLP标记
筛选了 20对引物进行了 AFLP分析 ,共得到
2 040个 AFLP标记 ,其中 1 470条带为多态性带 ,多
56　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西北林学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　21卷
态带百分率为 72. 06%。 10个样本的 UPGMA法聚 类结果见图 3。
图 3　0个样本 AFLP标记结果 UPGMA法聚类图
Fig. 3　AFLP m arker sys tem clu ster dend rogram of ten cases
　　AFLP标记结果表明 ,银榆杨和银白杨 、银榆杨
和白榆都存在共显性标记 ,它是银白杨与白榆的杂
种 。银榆杨与银白杨的共显性标记较多 ,与白榆的
共显性标记较少 ,从聚类分析结果可以看出 ,银榆杨
属于偏母本类型的杂种。
3　结论与讨论
(1)形态学标记和 AFLP标记结果表明 ,银榆杨
属于偏母本型的杂种 ,与白榆有相似性 ,白榆的基因
在银榆杨中得到了表达。
(2)用蒙导与子房离体培养相结合的方法搞银
白杨与白榆杂交获得成功 ,这说明这一方法是克服
远缘杂交障碍的有效方法 ,值得重视 。
(3)银榆杨花粉可育 ,只是育性差 ,它可以作为
桥梁树种用于杂交育种 ,为培育新品种奠定了遗传
基础。这个树种属于比较特殊的珍稀物种资源 ,值
得保护和研究 。
(4)银榆杨的生殖能力 、细胞学特征 、利用价值
等还需要进一步研究。
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(上接第 49页 )
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