全 文 ：南京农业大学学报 2014，37(2) :33－37 http:/ /nauxb． njau． edu． cn
Journal of Nanjing Agricultural University doi:10． 7685 / j． issn． 1000－2030． 2014． 02． 006

收稿日期:2013－03－14
基金项目:江苏省农业科技自主创新资金项目［CX(12)2020］;江苏省科技支撑计划项目(BE2011325，BE2012350) ;教育部新世纪优秀人才
支持计划项目(NCET－10－0492) ;国家 863 计划项目(2011AA100208) ;国家自然科学基金项目(31171987，31171983)
作者简介:许莉莉，硕士研究生。* 通信作者:陈发棣，教授，博导，主要从事菊花遗传育种与分子生物学研究，E-mail:chenfd@ njau． edu． cn。
许莉莉，朱文莹，王海滨，等． 3 个菊属与近缘属属间杂种自交特性研究［J］．南京农业大学学报，2014，37(2) :33－37
3 个菊属与近缘属属间杂种自交特性研究
许莉莉，朱文莹，王海滨，房伟民，蒋甲福，管志勇，陈素梅，陈发棣*
(南京农业大学园艺学院，江苏 南京 210095)
摘要:对菊属菊花脑(Chrysanthemum nankingense)×菊蒿属菊蒿(Tanacetum vulgare) (JJ) ，菊属大岛野路菊(Chrysanthemum
crassum)×亚菊属多花亚菊(Ajania myriantha) (DD) ，菊属大岛野路菊(C． crassum)×芙蓉菊属芙蓉菊(Crossostephium
chinense) (DF)3 个属间杂种的自交特性进行了研究。结果表明:JJ自交不结实，未获得种子。DD自交获得种子 8 粒，出苗
3 株，成苗 1 株，结实率、出苗率和成活率分别为 0． 11、37． 50%和 33． 33%;自交一代未能获得后代。DF 自交获得种子
52 粒，出苗 16 株，成活 10 株，结实率、出苗率和成活率分别为 0． 48、30． 77%和 62． 50%;DF 自交一代株系 2 自交，获得
75 粒种子，出苗 46 株，成活 38 株，结实率、出苗率和成活率分别为 0． 94、61． 33%和 82． 60%。DD自交后代的染色体数目为
54，DF 3 个自交后代的染色体数目均大于 54，为非整倍体。DD和 DF 2 个属间杂种的自交后代部分性状出现不同程度的
衰退现象，尤其是花序直径、花心直径、管状花数;叶长 /叶宽在各自交后代中差异不显著，表现稳定自交遗传。DD F1 自交
后代花色及管状花类型均未出现分离;DF F1 自交一代中仅 1 株花色出现了非白色，而自交二代花色出现较大分离。
关键词:菊属;近缘属;属间杂种;自交;结实率;自交衰退
中图分类号:S682． 1+1 文献标志码:A 文章编号:1000－2030(2014)02－0033－05
Study on the self cross characteristics of three intergeneric hybrids
between Chrysanthemum spp． and their close relatives
XU Lili，ZHU Wenying，WANG Haibin，FANG Weimin，JIANG Jiafu，GUAN Zhiyong，CHEN Sumei，CHEN Fadi*
(College of Horticulture，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)
Abstract:The self cross characteristics of three intergeneric hybrids were studied，including Chrysanthemum nankingense×Tanacetum
vulgare(JJ) ，Chrysanthemum crassum×Ajania myriantha(DD) ，and C． crassum×Crossostephium chinense(DF)． The results showed
that:no selfed seed was obtained in JJ． In DD，8 first selfed seeds were obtained and only 1 offsprings survived from 3 seedlings，and
the seed setting rate，germination rate and survival rate were 0． 11，37． 50% and 33． 33%，respectively． No second self cross seed was
obtained． In DF 52 first selfed seeds were obtained and only 10 offsprings survived from 16 seedlings，and the seed setting rate，ger-
mination rate and survival rate were 0． 48，30． 77% and 62． 50%，respectively． Second self cross was also made in line 2 of the first
self cross offsprings，75 seeds were obtained and only 38 offsprings survived from 46 seedlings，and the seed setting rate，germination
rate and survival rate were 0． 94，61． 33% and 82． 60%，respectively． The chromosome number of first self cross offspring of DD was
54;the chromosome numbers of 3 the first self cross offsprings of DF were more than 54 which were aneuploidy． Traits of selfed
offsprings were observed． Some traits of selfed offspings of 2 intergeneric hybrids were inbreedingly depressed，especially
inflorescence diameter，flower disc diameter，and tubular florets number;variation of leaf length / leaf width was no significant，showing
stable inbreeding inheritance． There is no variation between the first self cross offspring and DF in the flower type;the flower color of
line 2 of the first self cross offspring is non-white． The characteristics of flower color in the second self cross offsprings of DF showed
a wide separation．
Key words:Chrysanthemum;relative genera species of Chrysanthemum;intergeneric hybrids;self cross;seed setting rate;
inbreeding depression
菊花(Chrysanthemum morifolium)为异花授粉植物，一般认为具有自交不亲和性［1－2］，且属于孢子体自
交不亲和［3］，即自花授粉时，花粉粒萌发困难，花粉粒在柱头表面附着后，在乳突细胞内沉积胼胝质及花
粉管受阻于乳突细胞之外，阻止花粉管进入柱头［3－4］。Anderson等［5－6］认为菊花自交不亲和障碍并不是绝
对的，尚存在一部分自交亲和性，但一般需采取一定的措施才能获得自交后代。李辛雷等［3］和徐雁飞
南 京 农 业 大 学 学 报 第 37 卷
等［7］研究发现部分小菊品种具有自交结实特性。有关属间杂种的研究已有报道，如小黑麦［8］等，而属间
杂种自交特性的报道则非常少。本研究利用 Tang等［9－11］获得的 3 个属间杂种:菊属菊花脑×菊蒿属菊蒿、
菊属大岛野路菊×亚菊属多花亚菊和菊属大岛野路菊×芙蓉菊属芙蓉菊，研究属间杂种自交结实特性以及
自交后代部分性状的表现，为属间杂种的育种利用提供理论依据，以及为菊花育种提供中间种质。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
供试材料为菊属大岛野路菊(Chrysanthemum crassum)×芙蓉菊属芙蓉菊(Crossostephium chinense) (DF)、
菊属大岛野路菊(C． crassum)×亚菊属多花亚菊(Ajania myriantha) (DD)和菊属菊花脑(Chrysanthemum
nankingense)×菊蒿属菊蒿(Tanacetum vulgare) (JJ)3 个属间杂种，均种植在南京农业大学中国菊花种质资
源保存中心。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 自交 自交于 2009 年 9 月和 2010 年 9 月进行。在花药成熟开裂前进行人工套袋隔离自交，并人
工辅助自花授粉，待花序干枯后收获种子，统计自交结实率(结实数 /花序数)。所有种子于次年 4 月播种
于穴盘，常规管理并统计出苗率(出苗数 /种子数×100%) ，最后定植于大田，统计成活率(最终成活苗数 /
出苗数×100%)。
1． 2． 2 有丝分裂观察 参照李畅等［12］的方法，取属间杂种及自交后代枝条扦插，待根尖长 1 ～ 2 cm 时，
于晴天中午取根尖，冰水处理 20 ～ 22 h后，用卡诺氏固定液(95%乙醇和冰醋酸体积比为 3 ∶1)4 ℃下固定
24 h，45%醋酸压片。临时装片在 Olympus BX41 相差显微镜下观察并拍照。染色体数目统计 30 个细胞
以上。
1． 2． 3 形态性状统计 2010 年 9 月和 2011 年 9 月，参照李鸿渐［13］的方法分别统计属间杂种、自交一代
和自交二代植株的叶长、叶宽、花序直径、花心直径、舌状花数和管状花数等形态性状，各性状均单株重复
测量 5 次。
1． 3 数据统计分析
采用 DPS 7． 05 和 Excel 2007 软件对试验数据进行统计分析，采用 Duncans新复极差法进行差异显著
性检验。
2 结果与分析
2． 1 属间杂种自交结实情况
自交试验表明 JJ自交不结实，未获得种子;DD自交获得种子 8 粒，出苗 3 株，成活 1 株，结实率、出苗
率和成活率分别为 0． 11、37． 50%和 33． 33%;DF 自交获得种子 52 粒，出苗 16 株，成活 10 株，结实率、出
苗率和成活率分别为 0． 48、30． 77%和 62． 50%。对自交一代进一步开展自交。DF 自交后代株系 2 自交
获得 75 粒种子，出苗 46 株，成活 38 株，结实率、出苗率和成活率分别为 0． 94、61． 33%和 82． 60%;株系 5
自交获得 3 粒种子，但未出苗;株系 7 自交未获得种子。DD自交一代自交获得 1 粒种子，但未出苗。
2． 2 属间杂种自交后代染色体计数
DD(2n=6x=54)［10］，其自交后代 S1 的染色体数为 54(图 1－a)。从 DF(2n=6x=54)
［9］自交后代中选
取 3 株进行染色体计数，染色体数目分别为 58、63 和 68，均为非整倍体(图 1－b ～ d) ，可能是由于属间杂
种来自 2 个亲本的染色体亲缘关系较远，染色体组间缺乏同源性导致减数分裂发生异常造成的。
2． 3 属间杂种自交后代部分性状表现
由表 1 可以看出，DD S1 与 DD F1 相比，叶长增加，舌状花数增多;叶宽、叶长 /叶宽差异不显著;管状
花数减少，但差异不显著;花序直径、花心直径明显减小。花色均为白色，管状花类型未发生分离(图 2－a)。
DF S1、S2 与 F1 相比，叶长增加;DF S1 叶宽显著小于 F1，而 S2 的叶宽显著大于 F1 与 S1;叶长 /叶宽、舌状
花数差异不显著;花序直径、花心直径、管状花数明显减小或减少(表 1)。DF S1 有 9 株为白色，1 株为非
白色，管状花类型未分离;DF S2 花色出现较大分离，且出现了半托桂类型管状花(图 2－b、c)。
43
第 2 期 许莉莉，等:3 个菊属与近缘属属间杂种自交特性研究
图 1 菊属大岛野路菊×亚菊属多花亚菊(DD)和菊属大岛野路菊×芙蓉菊属芙蓉菊(DF)
自交后代根尖染色体有丝分裂中期
Fig． 1 Mitotic metaphase in the root tips of the self-cross hybrids of DD(Chrysanthemum crassum×
Ajania myriantha)F1 and DF(C． crassum×Crossostephium chinense)F1
a． DD自交后代 Self-cross hybrid of DD(2n=54) ;b． DF自交株系2 Line 2 of the self-cross hybrids of DF(2n=58) ;c． DF自交
株系 5 Line 5 of the self-cross hybrids of DF(2n=63) ;d． DF自交株系 7 Line 7 of the self-cross hybrids of DF(2n=68)
表 1 DD和 DF自交后代形态性状表现
Table 1 Morphological traits and their variation of the self cross hybrid of DD and DF
性状
Traits
DD
F1 S1
DF
F1 S1 S2
叶长 / cm Leaf length 3． 78±0． 42b 4． 21±0． 44a 7． 01±0． 91c 5． 65±1． 45b 10． 06±1． 43a
叶宽 / cm Leaf width 2． 55±0． 20a 2． 64±0． 29a 4． 51±0． 43b 3． 69±0． 94c 6． 09±0． 87a
叶长 /叶宽 Leaf length /width 1． 49±0． 15a 1． 60±0． 15a 1． 55±0． 06a 1． 55±0． 23a 1． 66±0． 17a
舌状花数 No． of ray florets 15． 00±1． 56b 19． 40±2． 32a 21． 83±2． 13a 21． 59±1． 49a 21． 70±3． 68a
管状花数 No． of tubular florets 112． 10±9． 68a 108． 80±11． 84a 233． 17±14． 36a 184． 84±35． 09b 145． 97±22． 80c
花序直径 /mm Inflorescence diameter 24． 05±2． 04a 19． 15±1． 55b 55． 30±2． 38a 46． 39±5． 26b 45． 53±4． 14b
花心直径 /mm Flower disc diameter 8． 87±0． 56a 7． 82±0． 48b 14． 13±0． 53a 11． 22±1． 71b 10． 49±2． 51b
注:1)S1:自交一代 The first self cross progeny;S2:自交二代 The second self cross progeny
2)右上角所标小写字母代表经 Duncan s 新复极差检验差异显著(P＜0． 05)。Values with different superscripts indicate significant
difference at 0． 05 level according to Duncans new multiple range test．
3 讨论
研究表明，采取蕾期授粉、花粉蒙导、生长调节剂处理、柱头处理或幼胚拯救等处理会得到一定数量的
种子［4，6，14］。李辛雷等［15］认为菊属植物种间杂种存在难稔性，部分杂种自交结实率为 0，个别种间杂种虽
能获得种子，但自交结实率非常低。本研究表明，3 个属间杂种自交一代的结实率非常低，甚至不结实。
DF自交后代株系 2 自交结实率虽有所提高，但整体结实率仍较低;其他 2 个株系未能获得后代。DD自交
一代自交也未能获得后代。说明属间杂种的自交结实特性与栽培菊花类似，即存在一定程度的自交不亲
和现象，属间杂种仍然存在一定的自交障碍。
研究表明，将 2 个不同种，甚至不同属的基因组融合在后代的细胞中，对杂种后代是一个强烈的刺激，
53
南 京 农 业 大 学 学 报 第 37 卷
图 2 DD自交后代和部分 DF S1 与 S2 花形态
Fig． 2 Flower characteristics of the self cross hybrid of DD and DF
a． DD S1(左 Left) ，DD F1(右 Ｒight) ;b． DF F1(左 1 The first one from left to right) ，DF S1(其余 4 个 The other four) ;c． DF S2
从而产生染色体片段丢失、减数分裂配对不正常等现象［14－16］。因此，与普通栽培菊花相比，属间杂种的自
交障碍，除了植物本身的杂交障碍外，还可能与远缘杂交本身给后代带来的染色体片段丢失、减数分裂异
常等有关。而本研究中 DD(菊属大岛野路菊(2n=10x = 90)×亚菊属多花亚菊(2n = 2x = 18) )染色体数目
为 54，自交后代染色体数目与 DD一致;DF(菊属大岛野路菊(2n = 10x = 90)×芙蓉菊属芙蓉菊(2n = 2x =
18) )染色体数目为 54，而自交后代株系 2、5、7 的染色体数目分别为 58、63、68，均超出了 DF。这可能是由
于属间杂种 DF 中来自大岛野路菊的染色体与来自芙蓉菊的染色体亲缘关系较远，缺乏同源性等原因导
致的减数分裂发生异常或者染色体片段丢失造成的，此类现象在白菜［17］和玉米［18］中均有发现，具体原因
有待进一步研究。Anderson等［19］研究比较了自交结实品种自交后代部分表型性状的表现，发现自交后表
现出自交衰退现象，且标准误很大。本试验所获得后代的大部分形态特征介于父母本之间，具有双亲性
状，表现为共显性，但部分性状则较明显地倾向于亲本之一，这与前人在菊属或者其他材料中的结果类
似［20－21］。徐雁飞等［22］对 2 个自交结实小菊品种自交后代若干性状分离进行了研究，结果表明叶长差异
不显著，认为菊花自交后对叶长影响较小。本研究中，花序直径、花心直径、管状花数自交后明显减小或减
少，表明属间杂种也存在自交衰退现象，与徐雁飞等［4］研究结果类似;而叶长 /叶宽自交后未出现显著变
化，说明叶型遗传相对稳定;而叶长在自交后显著增加，与徐雁飞等［4］、Johnson［23］研究结果不一致，说明
不同的亲本自交后代性状遗传表现存在差别。本试验中，DF自交一代中仅 1 株后代花色为非白色，DF自
交二代花色出现较大分离，表明白色遗传力较大，粉色和紫色可能是由白色衍变而来;同时也印证了花色
遗传比较复杂。DF自交二代出现了半托桂管状花类型，表明半托桂类型可能是由隐性基因控制。
参考文献:
［1］ Fukai S． Dendranthema species as Chrysanthemum genetic resources［J］． Acta Horticulturae，2003，620:223－230
［2］ Zhao H E，Liu Z H，Hu X，et al． Chrysanthemum genetic resources and related genera of Chrysanthemum collected in China［J］． Genetic
Ｒesources and Crop Evolution，2009，56:937－946
［3］ 李辛雷，陈发棣．菊花自交不亲和性初步研究［J］．武汉植物学研究，2007，25(6) :591－595
［4］ 徐雁飞，陈发棣，滕年军，等．菊花品种自交亲和性鉴定及其授粉后花柱内 3 种保护酶活性的变化［J］．园艺学报，2009，36(1) :59－64
［5］ Anderson N O，Ascher P D． Inheritance of pseudo-self compatibility in self incompatible garden and greenhouse chrysanthemums，Dendranthema
grandiflora Tzvelv［J］． Euphytica，1996，87:153－164
［6］ Anderson N O，Ascher P D． Inheritance of seed set，germination，and day neutrality /heat delay insensitivity of garden chrysanthemums
(Dendranthema× grandiflora)under glasshouse and field conditions［J］． Journal of the American Society for Horticultural Science，2004，
129(4) :509－516
［7］ 徐雁飞，陈发棣，陈素梅，等． 5 个菊花品种自交结实特性及减数分裂行为与花粉育性研究［J］．西北植物学报，2009，29(3) :0469－0474
［8］ Ma X F，Gustafson J P． Allopolyploidization-accommodated genomic sequence changes in triticale［J］． Annals of Botany，2008，101:825－832
［9］ Tang F P，Chen F D，Chen S M，et al． Intergeneric hybridization and relationship of genera within the tribe Anthemideae Cass．(I． Dendranthema
crassum(kitam．)kitam． ×Crossostephium chinense(L．)Makino) ［J］． Euphytica，2009，169:133－140
［10］ Tang F P，Chen S M，Deng Y M，et al． Intergeneric hybridization between Dendranthema crassum and Ajania myriantha［J］． Acta Horticulturae，
63
第 2 期 许莉莉，等:3 个菊属与近缘属属间杂种自交特性研究
2010，855:267－272
［11］ Tang F P，Wang H B，Chen F D，et al． Intergeneric hybridization between Dendranthema nankingense and Tanacetum vulgare［J］． Scientia Horti-
culturae，2011，132:1－6
［12］ 李畅，陈发棣，赵宏波，等．栽培小菊 17 个品种的核型多样性［J］．园艺学报，2008，35(1) :71－80
［13］ 李鸿渐．中国菊花［M］．南京:江苏科学技术出版社，1993
［14］ 李辛雷，陈发棣．菊属种间杂交胚拯救过程成苗途径的初步研究［J］．植物学通报，2004，21(3) :337－341
［15］ 李辛雷，陈发棣．部分菊属植物种间杂种难稔性及其克服［J］．林业科学研究，2007，20(1) :139－142
［16］ Zhang S Z，Wang Y L，He Z C，et al． Genome differentiation in Magonoliaceae as revealed from meiotic pairing in interspecific and intergeneric
hybrids［J］． Journal of Systematics and Evolution，2011，49:518－527
［17］ Wang X，Wang H，Wang J，et al． The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa［J］． Nature Genetics，2011，43:1035－1039
［18］ Woodhouse M Ｒ，Schnable J C，Pedersen B S，et al． Following tetraploidy in maize，a short deletion mechanism removed genes preferentially from
one of the two homologs［J］． PLoS Biology，2010，8:e1000409
［19］ Anderson N O，Ascher P D，Widmer Ｒ E． Inbreeding depression in garden and glasshouse chrysanthemums:germination and survivorship［J］．
Euphytica，1992，62(3) :155－169
［20］ Deng Y，Jiang J，Chen S，et al． Combination of multiple resistance traits from wild relative species in Chrysanthemum via trigeneric hybridization［J］．
PLoS One，2012，7:e44337
［21］ Jackson S，Chen Z J． Genomic and expression plasticity of polyploidy［J］． Current Opinion in Plant Biology，2010，13:153－159
［22］ 徐雁飞，陈素梅，陈发棣，等． 2 个自交结实小菊自交后代若干性状分离研究［C］/ /中国观赏园艺研究进展 2011．银川，2011:211－217
［23］ Johnson A G． Assessment of vigour and uniformity in Brussels sprouts［J］． Euphytica，1960，9:338－350
责任编辑:范雪梅
73