全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2008, 35 (6) : 853 - 858
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 01 - 18; 修回日期 : 2008 - 04 - 01
基金项目 : 中国科学院知识创新工程重要方向项目 ( KSCX22YW 2Z2064) ; 林业科技支撑计划专题项目 (2006BAD01A1801)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: liuzhengan@ ibcas1ac1cn)
中国首例芍药牡丹远缘杂交种的发现及鉴定
郝　青 1, 2 , 刘政安 13 , 舒庆艳 1 , 王亮生 1 , 陈富飞 3
(1 中国科学院植物研究所北京植物园 , 北京 100093; 2 中国科学院研究生院 , 北京 100049; 3 榆中县和平牡丹园 ,
兰州 730101)
摘 　要 : 我国首次发现芍药和牡丹的远缘杂交种 , 将该杂交种命名为 ‘和谐 ’。通过对牡丹、芍药栽
培品种及杂交种 ‘和谐 ’的观察和研究发现 : ‘和谐 ’的形态兼具芍药与牡丹且多趋于芍药的特征 , 从
DNA水平上检测到了与牡丹、芍药共有的特征条带。从形态学和分子生物学两方面证明了 ‘和谐 ’为芍药
和牡丹远缘杂交形成的宿根类植物。
关键词 : 牡丹 ; 芍药 ; 远缘杂交 ; 伊藤杂种 ; SRAP
中图分类号 : S 685111; S 68211 + 2　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2008) 0620853206
Iden tif ica tion of In tersectiona l Hybr id Between Section M ou tan and Section
Paeon ia Found in Ch ina for the F irst T im e
HAO Q ing1, 2 , L IU Zheng2an13 , SHU Q ing2yan1 , WANG L iang2sheng1 , and CHEN Fu2fei3
(1B eijing B otan ica l Garden, Institu te of B otany, the Chinese A cadem y of Sciences, B eijing 100093, Ch ina; 2 Gradua te School of
the Chinese A cadem y of Sciences, B eijing 100049, China; 3 Peace Peony Garden, Lanzhou 730101, China)
Abstract: This paper reported the discovery p rocess and identification method for the first intersectional
hybrid between sect. M outan and sect. Paeon ia in China, which was named after‘Hexie’. According to ob2
servation and comparison on morphology of sect. M outan, sect. Paeon ia and‘Hexie’, the morphology of
‘Hexie’had the features sim ilar to both herbaceous peony and tree peony, but more sim ilar to herbaceous pe2
ony; U sing SRAP ( sequence2related amp lified polymorphism ) molecular marker technique, the results re2
vealed that the amp lified fragments respectively unique to sect. M outan and sect. Paeon ia showed additivity in
‘Hexie’, which p roved that it was could be the hybrid of the both section. ‘Hexie’was p roposed to be pe2
rennial herb by intersectional hybridization between the two sections identified from the aspects of morphology
and molecular biology.
Key words: tree peony; herbaceous peony; intersectional hybrid; Itoh hybrid; SRAP
芍药属 ( Paeon ia L. ) 由 3个组组成 , 即牡丹组 ( sect. M outan )、芍药组 ( sect. Paeon ia ) 和北
美芍药组 ( sect. O neapia)。由于组间花期不遇或杂交普遍表现不亲和等原因 , 获得组间杂交种的几
率很低。1948年日本的伊藤东一开始尝试芍药组与牡丹组间远缘杂交 , 并获得杂种。之后引起美国
牡丹芍药育种者的重视 , 到 2006年 3月有 90个品种被命名 (于小楠 等 , 2005; 何桂梅 等 , 2006) ,
这些杂种被园艺界统称为 “伊藤杂种 ”, 它已成为芍药属一个独特的类群。中国一些学者虽然也在不
断努力 , 但至今未见有开花植株的报道。本文就中国首次发现的芍药牡丹远缘杂交后代 ‘和谐 ’, 从
形态特征、生长习性、SRAP分子标记等方面进行了系统的研究 , 为加快我国芍药牡丹远缘杂交育种
奠定基础。
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1　材料与方法
以远缘杂交种 ‘和谐 ’及牡丹和芍药 29个栽培品种为试验材料 , 材料均取自中国科学院植物研
究所北京植物园牡丹芍药种质资源圃。因篇幅所限 , 本文选取牡丹品种 ‘蓝海银波 ’和芍药品种
‘粉玉奴 ’为代表进行试验结果的叙述和分析。
从 2005年起连续两年对试验材料进行形态和习性调查 , 利用英国皇家园艺协会比色卡 ( RH2
SCC) 描述花色 , 用分光色差计 NF333 (N ippon Denshoku Industries Co. , L td. ) 测定花色 , 即测定
C IEL3 a3 b3 表色系统的各个参数 (亮度 L3 值、色相 a3 值和色相 b3 值 )。2007年进行 DNA检测。
DNA的提取采用 CTAB 法并稍加改进 (Doyle & Doyle, 1987) , 所有的 DNA 稀释成 30 ng·μL - 1 ,
- 20 ℃贮存 , 作为下一步 PCR的模板。
SRAP反应体系总体积为 20μL, 其中模板 DNA 90 ng, 1 ×PCR Buffer, Mg2 + 215 mmol·L - 1 ,
dNTPs 012 mmol·L - 1 , Taq酶 1 U, 引物浓度 013μmol·L - 1。 SRAP2PCR程序为 : 94 ℃预变性 3
m in; 94 ℃变性 30 s, 37 ℃退火 30 s, 72 ℃延伸 1 m in 30 s, 退火温度每个循环增加 1 ℃, 共 8个循
环 ; 然后 , 94 ℃变性 30 s, 50 ℃退火 30 s, 72 ℃延伸 1 m in 30 s, 32个循环 ; 最后 72 ℃延伸 7 m in。
SRAP反应在 EppendorfMastercycler Gradient ( Type 5331, Germany) 扩增仪上进行。所选引物序列参考
L i和 Quiros (2001)、Budak等 (2004) 论文中的引物 , 从中选出正向 ( forward p rimer) 和反向引物
( reverse p rimer) , 正向引物有 Me2、Me4、Me5、Me7、Me8, 反向引物有 Em1、Em2、Em8、Em10。
引物的合成由上海生工生物工程技术服务有限公司完成。
扩增反应结束后 , 用 2% 琼脂糖凝胶检测扩增产物 , EB染色 , 室温下 110 V电压电泳 1 h, 凝胶
成像系统 W hite /U ltraviolet Transillum inator (UVP, America) 照相 , 记录试验结果。以 100 bp Plus
DNA LadderMarker为标准分子量 (北京全式金生物技术有限公司 ) , 通过统计分析得到 DNA指纹。
2　结果与分析
211　‘和谐 ’的发现及命名
2005年 4月下旬在北京昌平的苗圃中发现一株 “芍药 ”, 叶片光亮 , 花蕾稍尖 , 无蜜。5月中旬
第 1朵花开放 , 花单瓣 , 基部有黑紫斑 , 雄蕊量少 , 雌蕊正常 (图版 , 1 )。当时仅认为其是一个罕
见的 “紫斑芍药 ”, 是难得的育种亲本。2005年 9月 22日 , 将该植株引种到中国科学院植物研究所
北京植物园牡丹芍药种质资源圃中 , 并分株成 4棵 , 发现根部与芍药差异较大。2006年对该植株的
根、茎、叶、花、果进行系统调查分析时 , 发现其兼具明显的牡丹和芍药的特征 , 以其作母本 , 连续
两年用牡丹、芍药及其混合花粉做杂交试验 , 秋季调查均未获得种子。初步推断为芍药和牡丹的远缘
杂交种 , 并将其命名为 ‘和谐 ’。
212　形态特征和生长习性鉴定
2006年春 , 4棵分株苗杂种优势强 , 生长旺盛 , 枝叶繁茂 , 均正常开花。花单瓣型 , 浅紫红色 ,
RHSCC和 L3 、a3 、b3 测得的数值分别为 72B、3513、4711、 - 1713。花径平均为 15 cm , 花瓣数 9～
11枚 , 花瓣基部具有明显的黑紫色斑 , 其 RHSCC和 L3 、 a3 、 b3 的值分别为 59A 和 1713、811、
012。在对 ‘和谐 ’形态特征和生长习性调查的基础上 , 将其分别与资源圃内的近千个牡丹和芍药栽
培品种进行了比较 , 结果见表 1。
该植株根系线形 , 接近牡丹 , 根茎部半木质化 (图版 , 2) ; 6月份腋芽明显形成 (图版 , 3A ) ,
大小排列有序 , 自下而上逐渐变小 , 与牡丹正好相反 (图版 , 4) , 8月份通过体式显微镜观察其均为
叶芽 ; 幼蕾与芍药差别较大 , 光滑且无蜜腺 , 花瓣基部具有明显黑紫斑的特征 , 类似紫斑牡丹 ; 叶
形、叶片质感 , 生长习性类似于芍药 , 属多年生草本 , 地上部的茎、叶、腋芽霜后开始干枯 , 但根茎
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部分半木质化 , 有粗大鳞芽 1～2个 , 一般为混合芽 , 类似芍药 , 但较芍药鳞芽更接近地表 (图版 ,
3B) ; 2006、2007两年的平均始花期在中国科学院北京植物园种质资源圃内为 5月 10日 , 介于牡丹、
芍药之间 , 单株花期较长 , 10 d左右。综合以上调查结果表明 ‘和谐 ’兼具有牡丹、芍药的双重特
征 , 从形态特征和生长习性上来看是芍药、牡丹 (紫斑牡丹 ) 组间杂交新类型 , 遗传背景复杂。
表 1　‘和谐’与牡丹、芍药栽培品种形态特征、生长习性的比较
Table 1　Com par ison of m orpholog ica l character iza tion and growth hab its am ong tree peony,
herbaceous peony and‘Hex ie’
材料
Material
根
Root
腋芽
Axillary
bud
鳞芽
Bulbil
生长习性
Growth
habit
开花时间
Flowering time
花盘
Facep late
花蕾蜜
腺
Floral
nectary
心皮数
Number
of carpel
花瓣腹斑
Petal blotch
牡丹 线形 ,韧皮 有 无 灌木 ,落叶 北京 4月下旬 花盘发达 , 无 1～10 有些品种有斑
Tree peony 部占 3 /4 Present Absent 枝条越冬 Late Ap ril in 包裹心皮 Absent 或晕 ,有些无
L inetype, Shrub, the defoliate Beijing Facep late Some cultivars
phloem account tress live through developed, wrap have blotch or
for 3 /4 the winter the carpel flare, some not
芍药 纺锤形 ,木质 无 有 草本 ,宿根 北京 5月 花盘仅留痕迹 有 2～5 无
Herbaceous 部占 2 /3 Absent Present 越冬 中下旬 Facep late only Present Absent
peony Sp indletype, Herbage, perennial M id2May to late leave vestige
xylem account root live through May in Beijing
for 2 /3 the winter
‘和谐’ 线形 ,韧皮 有 有 草本 ,宿根越冬 , 北京 5月 花盘包裹心皮 无 3～5 有
‘Hexie’ 部占 1 /2 Present Present 根茎半木质化 上中旬 约 1 /3 Absent Present
L inetype, Herbage, perennial Early May to Facep late wrap the
phloem account root live through the m id2May carpel and account
for 1 /2 winter, the rootstock in Beijing for about 1 /3
in sem i2lignification
图版说明 : 1. ‘和谐’盛花期 ; 2. ‘和谐’根部状况 ; 3. ‘和谐’腋芽 (A ) 和鳞芽 (B ) ; 4. ‘粉玉奴 ’、‘和谐 ’、‘蓝海银波 ’
(从左至右 )的腋芽。
Explana tion of pla tes: 1. Fully2bloomed flowers of‘Hexie’; 2. Root of‘Hexie’; 3. Axillary bud (A) and bulbil (B) of‘Hexie’; 4. Com2
parison of axillary bud among‘Fen Yunu’, ‘Hexie’and‘Lanhai Yinbo’ ( From left to right) .
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213　D NA分子标记水平鉴定
从牡丹 ‘蓝海银波 ’、芍药 ‘粉玉奴 ’及杂交种 ‘和谐 ’的 DNA分子标记结果图 1, A可以看
出 , ‘和谐 ’与 ‘蓝海银波 ’在大约 1 300 bp处有共同的扩增条带 , 与 ‘粉玉奴 ’在 600 bp处具有
共同的条带 (Me8 /Em2) ; 同样 , 图 1, B中 , ‘和谐 ’与上述两个品种在不同的位置也具有共同的扩
增条带 (Me4 /Em1)。
图 1　引物组合 M e8 /Em2 ( A)、M e4 /Em1 ( B) 在 ‘蓝海银波’牡丹、‘粉玉奴’芍药和杂交种 ‘和谐’中的扩增结果
1. ‘蓝海银波’; 2. ‘和谐’; 3. ‘粉玉奴’。M为分子量标准 , 即 100 bp p lus DNA ladder。
F ig. 1　A prof ile of PCR products of‘Lanha iY inbo’, ‘Fen Y unu’and‘Hex ie’using pr im er
pa irs of M e8 /Em2 ( A) and M e4 /Em1 ( B)
1. ‘Lanhai Yinbo’; 2. ‘Hexie’; 3. ‘Fen Yunu’. M: 100 bp p lus DNA ladder marker.
表 2的结果表明 , 在 ‘和谐 ’中共检测到 44个位点 , 其中与牡丹、芍药供试品种 ‘蓝海银波 ’、
‘粉玉奴 ’三者共有位点 16个 ; 与牡丹 ‘蓝海银波 ’共有位点 11个 , 占 ‘蓝海银波 ’所检测位点的
2612% ; 与芍药 ‘粉玉奴 ’共有位点 13个 , 占 ‘粉玉奴 ’中检测位点的 2411% ; ‘蓝海银波 ’的单
态位点有 10个 (表 2中未显示 ) , ‘粉玉奴 ’的单态位点有 22个 (表 2中未显示 ) , 在 ‘和谐 ’中出
现了 4个新的位点 (Me5Em102380、Me5Em12950、Me7Em102170、Me4Em121600, 表 2中未显示 )。
其它栽培品种也有类似的结论。因此 , 本研究结果表明在 ‘和谐 ’杂交种中既检测到了与牡丹、芍
药共有的位点 , 也检测到了分别来自牡丹或芍药的位点 , 从而在 DNA分子水平上证实 ‘和谐 ’是牡
丹与芍药杂交产生的远缘杂交种。
表 2　利用 15对 SRAP引物获得的 ‘和谐’、‘蓝海银波’及 ‘粉玉奴’的 D NA指纹图谱比较
Table 2　Com par ison of D NA f ingerpr in ts of the‘Hex ie’, ‘Lanha iY inbo’and
‘Fen Y unu’ba sed on SRAP2PCR by 15 pr im er pa irs
　　　　标记编号
　　　　Marker code
‘蓝海银波’
‘Lanhai Yinbo’
‘和谐’
‘Hexie’
‘粉玉奴’
‘Fen Yunu’
　　　　Me2Em82500 — —
　　　　Me2Em82380 — —
　　　　Me2Em82360 — —
　　　　Me2Em102500 — —
　　　　Me2Em102400 — —
　　　　Me2Em102300 — —
　　　　Me4Em22500 — — —
　　　　Me4Em82700 — —
　　　　Me4Em82520 — — —
　　　　Me4Em82400 — — —
　　　　Me4Em102350 — — —
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续表 2
　　　　标记编号
　　　　Marker code
‘蓝海银波’
‘Lanhai Yinbo’
‘和谐’
‘Hexie’
‘粉玉奴’
‘Fen Yunu’
　　　　Me5Em1021200 — —
　　　　Me5Em102500 — —
　　　　Me8Em221300 — —
　　　　Me8Em22600 — —
　　　　Me8Em22500 — — —
　　　　Me8Em22300 — —
　　　　Me5Em82300 — —
　　　　Me5Em121300 — — —
　　　　Me7Em12750 — —
　　　　Me7Em12500 — —
　　　　Me7Em12450 — — —
　　　　Me7Em12230 — —
　　　　Me8Em121300 — — —
　　　　Me8Em12500 — —
　　　　Me8Em12450 — — —
　　　　Me4Em12800 — —
　　　　Me4Em12700 — —
　　　　Me4Em121450 — —
　　　　Me7Em82490 — —
　　　　Me7Em82380 — — —
　　　　Me7Em82200 — — —
　　　　Me7Em821300 — —
　　　　Me7Em1021000 — — —
　　　　Me7Em102870 — — —
　　　　Me7Em102750 — —
　　　　Me7Em102450 — — —
　　　　Me7Em221200 — — —
　　　　Me7Em221000 — —
　　　　Me7Em22600 — — —
　　注 : 各编号的 SRAP标记为显示杂交种及牡丹芍药关系的明显分子证据的位点。“—”表示在该位点上有条带 , 未显示单态带。
Note: The SRAP marker codes are locus showing clearly molecular evidences for exp ressing the relation of hybrid, tree peony and herbaceous
peony. “—”means p resent, with the om ission of single bands.
3　讨论
1948年 , 日本育种家伊藤东一用滇牡丹 ( P. delavayi) 和日本芍药 ‘花香殿 ’ ( Kakoden) 杂交 ,
得到了世界上第一个芍药牡丹组间杂种。美国学者经过不懈努力 , 目前已获得百余个杂交后代 , 有
90个品种被命名。我国芍药牡丹组间杂交育种刚刚起步 , 能够开花的组间杂交种植株一直未见报道 ,
‘和谐 ’的发现弥补了我国这方面的空白 , 其成功开花是我国芍药属植物育种史上的一个里程碑。
‘和谐’具有很强的杂种优势 , 生长旺盛 , 病虫害少 ; 具有腋芽 , 幼蕾无蜜腺 , 花瓣基部有明显
的黑紫斑 , 多年生根线形 , 这些特征类似牡丹 ; 具有鳞芽 , 多年生草本 , 这些特征又类似于芍药 ; 根
茎在秋天趋于半木质化 , 冬季地上部分枯萎 , 既具有腋芽又具有鳞芽 , 这些特征介于牡丹和芍药之
间 ; 花期较长 , 开花期在北京介于牡丹与芍药之间 , 具有较高的应用价值。
利用 DNA分子标记鉴定亲子代关系 , 需要在杂交后代中检测到如下证据 : (1) 与双亲共同具有
的位点 (或扩增带 ) ; (2) 分别与亲本之一共同具有的位点 (或扩增带 ) , 如果满足这两个条件则能
说明两个亲本之间发生了遗传重组 (向太和 等 , 2000; 段世华 等 , 2002; 索志立 等 , 2004,
2005)。本试验的 SRAP指纹图谱显示 , 杂交种 ‘和谐 ’中既有分别来自牡丹、芍药的特征带 , 又具
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三者共有的条带。综合研究表明 ‘和谐 ’分子鉴定结果与形态、生长习性调查结果完全一致 , 是芍
药、牡丹远缘杂交后代。
‘和谐’在苗圃被发现 , 伴随着紫斑牡丹生长 , 花瓣基部黑紫斑接近牡丹 , 茎、叶等生物学特征
酷似芍药。我们在全国牡丹、芍药的调查中发现有些芍药的自然花期与紫斑牡丹的花期是相遇的 ,
‘和谐 ’连续两年与牡丹、芍药相互杂交 , 仅以芍药为母本时得到了少量种子。因此作者推测 ‘和
谐 ’的出现很可能是 : ①芍药为母本、紫斑牡丹为父本的自然杂交后代 ; ②芍药为母本、紫斑牡丹
为父本的人工杂交后代 , 虽然获得种子 , 但在培育过程中因缺乏系统管理和观察 , 而将其随商品牡丹
流入民间。总之 , 无论是哪种情况形成的远缘杂交种都给我们一些启示 : 紫斑牡丹和芍药的杂交是可
以形成远缘杂交后代的 , 其后代生长旺盛 , 优势明显。紫斑牡丹和芍药品种完全可以作为亲本使用培
育远缘杂种。‘和谐 ’的生态习性、真正亲本和遗传规律等方面有待进一步研究。
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