全 文 ：林业科学研究　2007, 20 (1) : 139～142
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2007) 0120139204
部分菊属植物种间杂种难稔性及其克服
李辛雷 1, 2 , 陈发棣 13
(1. 南京农业大学园艺学院 ,江苏 南京　210095; 2. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳 311400)
关键词 :菊属 ;种间杂种 ;难稔性 ;秋水仙素 ;回交 ;胚拯救
中图分类号 : S682. 1 文献标识码 : A
收稿日期 : 2005212226
基金项目 : 江苏省教育厅高技术产业项目 (JH022086)和江苏省高技术研究项目 (BG2002417)资助
作者简介 : 李辛雷 (1978—) ,男 ,安徽利辛人 ,助理研究员 ,硕士.3 通讯作者.
Ster ility of Som e In terspec if ic Hybr ids of D endran them a and Its Con trol
L I X in2lei1, 2 , CHEN Fa2di1
(1. College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing　210095, China;
2. Research Institute of Subtrop ical Forestry, CAF, Fuyang　311400, Zhejiang, China)
Abstract: Sterility of some interspecific hybrids of D endran them a and its control measures were studied. By studying
the characters, pollen fertility and fecundity of self2cross of interspecific hybrid, itwas found that interspecific hybrid
of D endran them a possessed sterility, which characterized as some interspecific hybrids could not flower normally, the
pollen fertility and the fecundity of self2crosswere low. The study on controlmeasures of sterility showed that colchi2
cine treatment could overcome sterility of hybrid. The rate of fecundity of back cross of some hybrids exceeded 1. 0
and the maximum was 6. 25. Embryo rescue after back cross of hybrid could solve the p roblem of low fecundity ef2
fectively, and the rate of p lantlet formation varied from 3. 7% to 25. 0%.
Key words:D endran them a; interspecific hybrid; sterility; colchicine; back cross; embryo rescue
菊花 ( D end ran them a m orifolium ( Ram at. ) Tz2
vel. )近缘种属植物中具有许多栽培菊花所缺乏
的优良性状 ,如抗逆性、抗病虫性 ,通过远缘杂交
结合幼胚拯救技术能有效克服菊属 (D end ran the2
m a (DC. ) D esMoul. )种间障碍 ,进行菊花种质创
新和品种改良 [ 1 ] 。远缘杂交亲本由于缺少可识
别遗传信息及染色体同源性差异 ,种间杂种可能
具有难稔性 [ 2 ] 。梁树南等 [ 3 ]曾报道不同种番茄
(L ycopersicon spp. )的种间杂种自交不稔 ,而回交
亲和 ,后代能育性提高。雷家军等 [ 4 ]报道草莓
( F raga ria spp. )的五倍体种间杂种育性很差 ,而
经秋水仙素处理使其染色体加倍后 ,育性则恢复
为基本正常或正常。李辛雷等利用远缘杂交及
幼胚拯救获得了菊属种间杂种 [ 5～7 ] ,但关于菊属
植物种间杂种的难稔性及其克服方法尚未见报
道。本试验对部分菊属植物种间杂种的 F1代性
状、花粉粒可育性及自交结实率进行观察、统计
与分析 ,研究菊属植物种间杂种的难稔性 ,同时
探讨通过秋水仙素处理、回交及回交后胚拯救等
技术克服其难稔性。
1　材料与方法
1. 1　材料
试验材料为二倍体野生种甘菊 (D. lavandu lifoli2
um ( Fisch. ex Trautv. ) L ing et Shih )、菊花脑 (D.
nank ingense (Hand. 2Mazz. ) X. D. Cui)、异色菊 (D.
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
dichrum Shih ) ,四倍体野菊 (D. ind icum (L. ) Des
Moul. )、同源四倍体菊花脑、栽培菊花品种 (六倍体
及其非整倍体 )及种间杂种 F1 (表 1)。所有材料均
由南京农业大学菊花种质资源保存中心提供。
表 1　试验材料及其缩写
中文名 拉丁名 缩写 种间杂种
甘菊 D. lavandulifolium ( Fisch. ex Trautv. ) L ing et Shih Lav Lav ×Nan , Lav ×Hua, (Lav ×Hon) 1, 2, 3
异色菊 D. dichrum Shih D ic D ic ×Lav , D ic ×Zyf , D ic ×Luo
菊花脑 D. nankingense (Hand. 2Mazz. ) X. D. Cui Nan Nan ×D ic, Nan ×H in, Nan ×Chj, (Nan ×Hua) 1, 2, 3, 4
野菊 D. indicum (L. ) DesMoul. H in
黄英 D. m orifolium W. CV‘Huangying’ Hua Hua ×Lav, Hua ×Nan
紫勋章 D. m orifolium W. CV‘Zixunzhang’ Zxz Zxz ×D ic
紫玉芙蓉 D. m orifolium W. CV‘Ziyufurong’ Zyf Zyf ×D ic
落日 D. m orifolium W. CV‘Luori’ Luo
红菱 D. m orifolium W. CV‘Hongling’ Hon
滁菊 D. m orifolium W. CV‘Chuju’ Chj
　　注 : ( )后的 1、2、3、4分别表示杂种株系编号。
1. 2　方法
1. 2. 1　形态学及可育性观察 　对杂种的形态学进
行观察 ,并统计各杂种植株的结实率 (种子数 /花序
数 ) [ 8 ]。亲本及杂种 F1的成熟花粉粒用 Ⅰ2 2KI及醋
酸洋红 (0. 5% )进行可染性镜检 ,统计其可染性花
粉率的百分数 ,以检查其可育性。
1. 2. 2　去雄授粉 　母本均进行人工去雄并套袋隔
离 ,父本在舌状花微开时套袋 ,于上午 9∶00～10∶00
或下午 15 ∶00 ～16 ∶00 授粉 ,同一花序重复授粉
2次。
1. 2. 3　回交后胚拯救 　接种时取授粉 13～18 d后
的子房 ,以 75%酒精表面消毒 30 s后置于 0. 1%的
升汞溶液中灭菌 5 m in,无菌水冲洗 4～5次后用接
种针将子房接入 MS + KT 2. 0 mg·L - 1 + IAA 2. 0
mg·L - 1培养基。继代培养基为 MS + BA 1. 0 mg·
L - 1 +NAA 0. 1 mg·L - 1 ,萌发得到幼苗后统计其成
苗率。培养温度 20～25 ℃,每日光照 10～12 h,光
照度 1 600～2 000 lx。
2　结果与分析
2. 1　菊属植物种间杂种难稔性
对菊属植物种间杂种的形态学性状观察表
明 ,所有杂种在田间生长良好 ,营养体生长繁茂 ,
但部分杂种如菊花脑与‘滁菊 ’杂种不能正常开
花。用 I2 2K I及醋酸洋红 ( 0. 5 % )对亲本及杂种
F1的花粉粒进行可染性镜检 ,结果发现 :双亲花
粉粒的可染性均达到 85. 0 %以上 ,且花粉粒多 ,
圆形 ,内含物丰富 ;大部分杂种花药发育极不正
常 ,长方形 ,花粉粒皱缩 ,花粉可育性小于 3. 0 %
( 0. 5 % ～2. 8 % ) 。部分菊属植物种间杂种的自
交结实率 (平均每花序种子数 )见表 2 ,从表中可
知自交后许多杂种结实率为 0 ,结实率最高为
0. 93 ,可育性极低 (低于 1. 0 ) 。说明菊属植物种
间杂种存在难稔性 ,表现为杂种营养体生长繁
茂 ,但不能正常开花 ;能正常开花但其构造、功能
不正常 ,不能产生有生活力的配子 ;配子虽有活
力 ,但不能完成正常的受精过程 ,不能结籽。
2. 2　菊属植物种间杂种难稔性克服
2. 2. 1　秋水仙素处理 　用菊花脑与栽培菊花进
行远缘杂交时 ,不论正反交均未得到种子 ,而通
过远缘杂交及幼胚拯救技术 ,在接种的 400多个
菊花脑与‘滁菊 ’的杂种子房中 ,仅得到 1 棵幼
苗。菊花脑与‘滁菊 ’杂种营养体生长繁茂 ,却不
能正常开花。但利用秋水仙素诱导的四倍体菊
花脑 [ 9 ]与‘滁菊 ’杂交 ,在杂交的 15朵花序中 ,得
到 12粒种子 ,播种后得到 4棵幼苗 ,结实率达到
0. 80。幼苗营养生长旺盛 ,并能够正常开花。四
倍体菊花脑茎绿色 ,花黄色 ;‘滁菊 ’茎紫色 ,花白
色 ;四倍体菊花脑与‘滁菊 ’杂种茎呈紫色 ,花白
色 ,说明茎色及花色遗传来源于父本‘滁菊 ’。试
验还将异色菊与‘紫玉芙蓉 ’杂种幼苗用 300 m g
·L - 1的秋水仙素处理 ,其结实率从 0. 03提高到
1. 17 ,也能有效克服杂种难稔性。
041
第 1期 李辛雷等 :部分菊属植物种间杂种难稔性及其克服
表 2　菊属植物种间杂种的自交结实率
亲本 自交花序数 收获种子数 结实率 亲本 自交花序数 收获种子数 结实率
(Lav ×Nan) 59 4 0. 07 (D ic ×Lav) 45 18 0. 40
(Nan ×D ic) 50 2 0. 04 (Nan ×Lav) 41 36 0. 88
(Lav ×Hua) 65 2 0. 03 (Hua ×Lav) 30 28 0. 93
(D ic ×Zyf) 32 1 0. 03 ( Zyf ×D ic) 56 0 0. 00
(D ic ×Luo) 47 0 0. 00 ( Zxz ×D ic) 39 0 0. 00
(Nan ×Hua) 1 58 0 0. 00 (Nan ×Hua) 2 48 8 0. 17
(Nan ×Hua) 3 50 1 0. 02 (Nan ×Hua) 4 44 26 0. 59
(Nan ×H in) 42 12 0. 29 (Hua ×Nan) 34 1 0. 03
2. 2. 2 回交 　部分菊属植物不同种间杂种回交的
结实情况见表 3,从表中可以看出回交能克服部分
种间杂种难稔性 ,如菊花脑与‘黄英 ’杂种 3个株系
的回交结实率分别为 1. 23、1. 07 和 6. 25 (高于
1. 0)。同时研究发现相同杂交组合杂种的不同株系
回交结实率差别较大 ,如菊花脑与‘黄英 ’杂种株系
3的回交结实率分别是株系 1和株系 2的 5. 08与
5184倍 ;甘菊与‘红菱 ’杂种 3个株系的回交结实率
分别为 1. 33、0. 50和 0. 13。另外相同亲本不同杂交
方式所得杂种回交结实率也有明显差别 ,如菊花脑
与‘黄英 ’杂种 3个株系的回交结实率均高于 1. 0,
而‘黄英 ’与菊花脑杂种仅为 0. 24;‘黄英 ’与甘菊杂
种回交结实率为 0. 90,而甘菊与‘黄英 ’杂种为
0129,前者是后者的 3. 10倍。部分杂种回交没有得
到种子或结实率太低 (低于 1. 0) ,未能克服杂种难
稔性 ,说明不同基因型杂种回交后代结实率存在较
大差异。
表 3　菊属植物种间杂种的回交结实率
回交组合 回交花序数 收获种子数 结实率 回交组合 回交花序数 收获种子数 结实率
(Lav ×Hua) ×Hua 42 12 0. 29 (Hua ×Lav) ×Hua 41 36 0. 88
(D ic ×Zyf) ×Zyf 53 26 0. 50 (D ic ×Luo) ×Luo 49 0 0. 00
(Lav ×Hon) 1 ×Hon 46 60 1. 30 (Nan ×Hua) 1 ×Hua 35 43 1. 23
(Lav ×Hon) 2 ×Hon 56 29 0. 52 (Nan ×Hua) 2 ×Hua 45 48 1. 07
(Lav ×Hon) 3 ×Hon 45 6 0. 13 (Nan ×Hua) 3 ×Hua 32 200 6. 25
(Hua ×Nan) ×Hua 51 12 0. 24 ( Zxz ×D ic) ×Zxz 47 8 0. 17
2. 2. 3 回交后胚拯救 　菊属植物远缘杂种胚拯救
及杂种回交后胚拯救的成苗率见表 4,从表中可以
看出远缘杂种胚拯救的成苗率较低 ,最高为菊花脑
与‘黄英 ’组合 ,达到 0. 8% ,最低为甘菊与‘红菱 ’组
合 ,仅 0. 4%。而杂种回交后胚拯救的成苗率明显
提高 ,其范围在 3. 7%至 25. 0% ,其中异色菊与‘落
霞 ’、‘紫玉芙蓉 ’胚拯救的成苗率分别为 015%、
016% ,而回交后的成苗率分别为 8. 5%、3. 7% ,后
者分别是前者的 17. 0和 6. 2倍 ;菊花脑与‘黄英 ’、
甘菊与‘红菱 ’远缘杂种胚拯救的成苗率分别为
018%和 0. 4% ,而菊花脑与‘黄英 ’杂种回交后胚拯 救的成苗率最高达 25. 0% ,最低也为 7. 7% ,甘菊与‘红菱 ’杂种回交后胚拯救的成苗率最高达 15. 4% ,最低也为 5. 2%。同时研究还发现菊属植物杂种不同株系回交后胚拯救的成苗率差别较大 ,如菊花脑与‘黄英 ’杂种株系 2、株系 3 的成苗率分别为2510%、24. 7% ,是株系 1 (7. 7% )的 3. 2倍 ;甘菊与‘红菱 ’杂种株系 3的成苗率 (15. 4% )分别是株系1 (715% )与株系 2 ( 5. 2% )的 2. 1和 3. 0倍。可见杂种回交后胚拯救的成苗率明显提高 ,并可有效克服杂种回交结实率较低的问题。
表 4 菊属植物种间杂种及杂种回交后胚拯救的成苗率
杂交组合 接种子房数 获得幼苗数 成苗率 /% 杂交组合 接种子房数 获得幼苗数 成苗率 /%
D ic ×Luo 404 2 0. 5 D ic ×Zyf 312 2 0. 6
Lav ×Hon 287 1 0. 4 Nan ×Hua 624 5 0. 8
(D ic ×Zyf) ×Zyf 82 3 3. 7 (D ic ×Luo) ×Luo 165 14 8. 5
(Lav ×Hon) 1 ×Hon 80 6 7. 5 (Nan ×Hua) 1 ×Hua 104 8 7. 7
(Lav ×Hon) 2 ×Hon 96 5 5. 2 (Nan ×Hua) 2 ×Hua 64 16 25. 0
(Lav ×Hon) 3 ×Hon 117 18 15. 4 (Nan ×Hua) 3 ×Hua 89 22 24. 7
141
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
3　结论与讨论
通过对部分菊属植物种间杂种性状观察、花粉
可育性及自交结实性研究 ,发现菊属植物种间杂种
具有难稔性。部分杂种虽然营养生长繁茂 ,但却不
能正常开花 ,这与 W atanabe[ 1 ]研究结果一致 ,可能
由于杂交父母本亲缘关系较远 ,存在生殖隔离 ,导致
杂种遗传机制及生理机制的不协调 ,无法进行正常
的花芽分化及发育。杂种自交难以结实 ,其花粉粒
染色说明花粉可育性较低 ,这可能主要由于杂种减
数分裂行为异常 ,染色体缺乏同源性不能正常联会 ,
不能形成正常可育花粉粒 [ 10, 11 ]。杂种难稔性可能
主要由基因、染色体的原因引起 ,或两者的综合作用
造成。
秋水仙素处理能克服杂种难稔性 ,雷家军等 [ 4 ]
报道草莓 ( F ragaria sp. )的五倍体种间杂种育性很
差且高级序花完全不育 ,但经秋水仙素加倍为十倍
体后 ,育性变为正常且高级序花能育。菊属种间杂
种经秋水仙素处理后回交也能克服杂种难稔性 ,可
能由于秋水仙素将杂种诱导成了双二倍体。二倍体
菊花脑与‘滁菊 ’杂种具难稔性 ,不能正常开花 ,但
将菊花脑经秋水仙素诱导为四倍体后 ,与六倍体‘滁
菊’杂交得到种子及幼苗 ,杂种正常开花 ,是何原因
有待进一步研究。
二倍体野生种与栽培小菊杂交难以结实 ,但种
间杂种与栽培菊花回交结实性明显提高 ,可能是种
间杂种与栽培菊花染色体倍性更为接近 ,杂种起到
了桥梁亲本的作用 ;不同杂种或相同杂种不同株系
回交结实性差异较大 ,主要由于杂种基因型差异造
成。杂种回交后胚拯救不仅能克服杂种回交结实率
较低的问题 ,还能有效提高成苗率 ,说明杂种回交时
由于遗传、生理机制的不协调 ,其幼胚可能会存在败
育现象 [ 12 ]。
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