全 文 ：第 21卷第 5期 西　南　农　业　大　学　学　报 Vol.21 ,No.5
1999年 10月 Journal of Southwest Agricultural University Oct.1999
文章编号:1000-2642(1999)05-0412-05
油菜诸葛菜属植物杂交亲和性研究
①
吴　俊 , 李旭锋 , 李　琳 , 吴书惠 , 谭仲明 , 秦金红
(四川大学 生命科学学院 ,四川 成都　610064)
摘要:以雄不育系甘蓝型油菜Ad-2为母本 ,诸葛菜 、湖北诸葛菜和铺散诸葛菜为父
本 ,进行属间杂交结果表明 ,不同生态型诸葛菜与母本的亲和性基本一致。湖北诸
葛菜与甘蓝型油菜杂交可能存在受精前障碍 ,铺散诸葛菜与甘蓝型油菜有较弱的
亲和性 ,杂交种与其亲本与甘蓝型油菜的亲和性略有差别 。父本的基因型对远缘
杂交花粉萌发和花粉管的生长有一定影响。远缘杂交中可能存在受精延迟现象。
蕾期授粉是克服属间杂交不亲和性的有效方法。
关　键　词:甘蓝型油菜;诸葛菜属;属间杂交;花粉雌蕊相互作用
中图分类号:Q 943 , S 565.4　　　文献标识码:A
STUDIES ON POLLEN-PISTIL INTERACTION BETWEEN
BRASSICA NAPUS AND ORYCHOPHRAGMUS SPECIES
WU Jun , LI Xu-feng , LI Lin , WU Shu-hui , TAN Zhong-ming , QIN Jin-hong
(College of Life Science , Sichuan University , Chengdu 610064 , China)
Abstract:Pollen grain germination and pollen tube growth were investigated in intergeneric crosses be-
tween Brassica napus(Ad-2)and Orychophragmus species , including new Orychophragmus species.
Male sterile line of rapeseed Ad-2 was acted as the maternal plant.The male plants were O.violaceus
(containing different ecotypes), O.hupehensis and O.diffusus(including its hybrid of the different
cell types).In crosses , pollen grains of O.violaceus of different ecotypes were compatible to the stig-
mas of the pistils of B.napus , though O.violaceus from different places had different morphas.The
compatibility between B.napus and O.hupehensis or O.diffusus was weaker than that between B .
napus and O.violaceus.There was a little difference of the compatibility between B .napus and the
hyrids , comparable with the compatibility between its parents and B .napus.It was found that the
① 　　　　收稿日期:1999-03-29
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39470056);国家“九·五”攻关资助项目(96-C01-01-06)
作者简介:吴俊(1975-),女 ,四川简阳人 ,四川大学硕士研究生 ,从事植物遗传研究工作。
DOI :10.13718/j.cnki.xdzk.1999.05.004
genotype of male plants could affect the distant hybridization.The phenomenon of laggard fertilization
may occur in distant crosses.Bud pollination was regarded as one of the effective method to overcome
the intergeneric cross incompatibility in this paper.
Key words:Brassica napus;Orychophragmus;intergeneric cross;pollen-pistil interaction
诸葛菜属 Orychophragmus的诸葛菜 O.violaceus(L.)O.E.Schulz ,因其低芥酸(0.94%)、
亚油酸(53.17%)高而成为极有价值的油料作物遗传资源 ,并已有较深入的研究[ 1] 。但对该
属中的新分类群[ 2] 湖北诸葛菜O.hupehensis(Pamp.)Z .M.Tan et X .L .Zhang 、铺散诸
葛菜 O.diffusus Z .M.Tan et J .M.Xu的研究尚待深入 。文章对甘蓝型油菜与诸葛菜属
远缘杂交花粉与雌蕊的相互作用进行了研究 ,为探索其杂交亲和性及利用诸葛菜属植物的
优良特性 ,进行油菜优质育种奠定基础 。
1　材料和方法
以甘蓝型油菜 Brassica napus的雄性不育材料 Ad-2为母本 , 3种诸葛菜属的植物 ,其中
诸葛菜的 6个不同生态型为父本 ,并以多年栽种的诸葛菜为对照(表 1)。
杂交方法与常规育种法相同。分别取授粉后 6 h和第 1 ,2 ,3天的雌蕊 ,各 10枚左右 ,用
卡诺氏液在0℃～ 4℃下固定 24 h后 ,保存于 70%酒精中。雌蕊用 6N NaOH处理 12 h ,蒸馏
水清洗后 ,用0.1M K3PO4 的 0.1%水溶性苯胺蓝溶液浸泡 24 h ,压片后在荧光显微镜下观察
花粉萌发 、花粉管生长和柱头乳突细胞的胼胝质反应。
表 1　诸葛菜属植物花粉在甘蓝型汕菜柱头上的生长
父　　本
粘合在柱头
表面的花粉
6 1 2 3
在柱头表面已
萌发的花粉
6 1 2 3
进入柱头
的花粉管
6 1 2 3
进入花柱
的花粉管
6 1 2 3
胼胝质反应
6 1 2 3
湖北诸葛菜 2n=22 + + + + 0 ± + + 0 0 0 ± 0 0 0 0 + + + +
铺散
诸葛菜
杭州 2n=22 + + + + 0 ± + + 0 ± ± ± 0 0 0 ± + + + +
杂种 2n=21 ± ± ± ± 0 ± ± ± 0 0 ± ± 0 0 0 0 ± + + +
诸葛菜
2n=24
驯化(对照) + + + + 0 ± ± ± 0 ± ± ± 0 0 ± ± ± ± ± +
南京 1 + + + + 0 0 ± + 0 0 ± ± 0 0 ± ± ± + + +
湖北保康 + + + + 0 + + + 0 0 ± ± 0 0 0 ± ± ± ± ±
湖北神农架 + + + + ± ± ± ± 0 0 ± ± 0 0 ± ± ± + + +
南京 2 ± ± ± ± 0 ± ± ± 0 0 ± ± 0 0 0 0 ± ± ± +
(缺刻×泰山)×泰山 + + + + 0 ± ± + 0 ± ± ± 0 0 ± ± ± + + +
泰山×缺刻和缺刻×泰山的 F2 + + + + 0 ± ± ± 0 ± ± ± 0 0 ± ± ± ± + +
　　注:6 h , 1 , 2 , 3d , 0 ,无 , ±,小于 10 或弱胼胝质反应 , +,小于 10 或强胼胝质反应。
413第 21卷第 5期　　　　吴俊等　油菜诸葛菜属植物杂交亲和性研究
2　结果与分析
十字花科植物属干燥型柱头 ,乳头突起较长 ,表面缺少或只有少量液态分泌物[ 3] ,花粉
在乳突细胞表面发生水合作用而粘合在柱头上[ 4]后 ,花粉萌发 、花粉管进入柱头 、伸入花柱 、
穿过珠孔 、受精 。过程中的不亲和性都可导致受精失败[ 5] 。
远缘杂交授粉后 ,柱头乳突细胞内沉积的大量胼胝质(β , 3-聚葡萄糖),是远缘杂交时柱
头对异源花粉的一种特异性拒绝反应 ,其反应强度与杂交亲本的亲缘程度相关[ 6 ,7] 。通过
胼胝质与脱色的苯胺蓝ABF 在荧光显微镜下发黄绿色荧光的反应 ,可测定杂交亲和性[ 6] 。
2.1　湖北诸葛菜花粉与甘蓝型油菜雌蕊的亲和性
湖北诸葛菜 O.hupehensis花粉粘合在油菜柱头表面的花粉较多 ,但花粉萌发较迟 ,2天
后才有较多花粉萌发 ,花粉管进入柱头也较缓慢 ,柱头乳突细胞有强的胼胝质反应 ,未见花
粉管伸入花柱 ,因而它与甘蓝型油菜可能存在受精前障碍。
2.2　铺散诸葛菜花粉与甘蓝型油菜雌蕊的亲和性
铺散诸葛菜O .diffusus有两种细菌型:2n=22和2n=20。2n=22铺散诸葛菜与母本杂
交 ,花粉附着量大 ,萌发也多 ,3天后可见花粉管伸入花柱 ,但胼胝质反应强 ,二者的亲和性
较弱 。
铺散诸葛菜两种细胞型的杂种 2n=22×2n=20与Ad-2杂交 ,粘合在柱头上的花粉少 ,
萌发慢而少 ,胼胝质反应强烈 ,花粉管的伸入阻于柱头 ,二者存在受精前障碍。
2.3　诸葛菜 O .viodaceus花粉与甘蓝型油菜雌蕊的亲和性
不同生态型和形态的诸葛菜杂种 ,其花粉与 Ad-2油菜雌蕊的亲和性相似 ,粘合在柱头
上的花粉多 ,萌发的也多 ,但通常第 2天才有少量花粉管伸入柱头和花柱 ,胼胝质反应由弱
到强 。二者远缘杂交受精前亲和 ,这与王幼平等使用的材料略有区别 ,但结论一致[ 3] 。甘蓝
型油菜与诸葛菜远缘杂交已获得杂种[ 8] 。湖北保康县的诸葛菜与甘蓝型油菜杂交 ,其胼胝
质反应较其它的反应弱 ,二者亲和性较其它(Ad-2×驯化诸葛菜除外)生态型与油菜的亲和
性稍强。保康诸葛菜的形态与其它诸葛菜有别:叶色深 、带厚革质 、有红斑点 ,因而对其有待
深入研究 。
3　讨　论
3.1　父本基因型对花粉和雌蕊亲和性的影响
在芸苔属中 ,亲本基因型对种间杂种亲和性的影响研究已有报道[ 4 ,9] ,亲本基因型对属
间杂交亲和性的影响报道较少[ 10] 。湖北诸葛菜和铺散诸葛菜与甘蓝型油菜的亲和性弱于
诸葛菜与甘蓝型油菜的亲和性 。遗传基础较丰富的父本(杂交种)与母本的亲和性反应不
同。铺散诸葛菜不同细胞型间的杂种与母本杂交的亲和性不如铺散诸葛菜(2n=22)与母本
杂交的亲和性。远缘杂交应以遗传基础丰富的杂种一代为母本[ 11] ,但在该试验中 ,铺散诸
葛菜两种细胞型的杂种父本 ,与母本存在受精前障碍 。可见材料 、基因型和杂交方式不同 ,
结果亦异 ,基因型对油菜与诸葛菜属间杂交的影响具复杂性 。
414 西　南　农　业　大　学　学　报　　　　　　1999年 10月
3.2　受精延迟
用ABF 法鉴定远缘杂交亲和性时 ,应观察第 1天和第 2天 ,甚至第 3天的雌蕊 ,因为远
缘杂交可能出现受精延迟 ,在 3 ～ 4天才完成受精[ 10] 。在该试验中 ,48 h甚至 72 h才有少量
花粉管进入花柱 ,而甘蓝型油菜自交完成受精过程约需 40 h[ 5] ,故在甘蓝型油菜与诸葛菜属
的属间杂交中 ,可能存在受精延迟现象 。尽管甘蓝型油菜×湖北诸葛菜未见花粉管伸入花
柱 ,但对二者的可交配性仍待进一步研究。
3.3　克服杂交不亲和性的有效方法
不亲和反应的抑制因素是在刚开花前出现 ,如果在未开花前抑制因素尚未出现的蕾期
对未成熟柱头授粉 ,则花粉管可顺利生长和有效受精[ 10] 。该试验 Ad-2×南京诸葛菜 2是用
已开放的花朵作母本 ,柱头上附着花粉及萌发少 ,未见花粉管伸入花柱 ,其它均用开花前 2
～ 5天的花蕾授粉(包括 Ad-2×南京诸葛菜 1),其花粉附着量大 ,萌发多 ,有花粉管进入花
柱。故蕾期授粉是克服杂交不亲和性的有效方法之一 。
3.4　甘蓝型油菜与诸葛菜属间远缘杂交亲和性
由于胼胝质反应的强弱可测定杂交亲和性[ 6] 。湖北诸葛菜和铺散诸葛菜与母本杂交比
诸葛菜与母本杂交的胼胝质反应更强烈 ,且后者的胼胝质反应有由弱到强的现象 ,因而前两
者与甘蓝型油菜的亲和性弱于诸葛菜与甘蓝型油菜的亲和性(表 1)。湖北诸葛菜花粉在油
菜柱头上的萌发和生长的亲和性弱于铺散诸葛菜与油菜的亲和性。
3.5　诸葛菜种内分化
诸葛菜种内形态差异较大 ,其变种有:缺刻叶诸葛菜 O.violaceus var.intermedius
(Pamp.)O.E.Schulz 、近全缘叶诸葛菜 O.violaceus var.subintegrifolius(Pamp.)O.E.
Schulz 毛果诸葛菜 O.violaceus var.lasiocarpus Migo 、湖北诸葛菜 O.violaceus var.
hupehensis(Pamp.)O.E.Schulz和羽裂叶诸葛菜O.violaceus var.homaeophyllus(Hance)
O.E .Schulz 。赵炳祥[ 12]认为 ,宜将缺刻叶诸葛菜 、毛果诸葛菜 、近全缘叶诸葛菜与诸葛菜
归并 ,暂时保留湖北诸葛菜和羽裂叶诸葛菜二变种 。
该试验所用的诸葛菜产地不同 ,形态也有差别 ,但它们与甘蓝型油菜杂交的亲和性基本
一致 ,说明其基因型基本一致 。而用基生叶及下部基生叶的形态特征和果实毛的有无很难
划分种和变种 ,因此上述变种的归并较为合理 。
三种诸葛菜与甘蓝型油菜杂交都存在一定亲和性 ,甘蓝型油菜与诸葛菜远缘杂交已获
得属间杂种[ 9] ,结合胚胎挽救 ,有望获得油菜与铺散诸葛菜的属间杂种 ,创造新的油菜育种
材料 。
参考文献:
[ 1] 　罗鹏 ,陈昭麟 , 蓝泽蘧.植物遗传资源诸葛菜研究[ M] .成都:四川大学出版社 , 1995.
[ 2] 　谭仲明 ,许介眉 , 赵炳祥 ,张小亮.中国诸葛菜属(十字花科)新分类群[ J] .植物分类学报 , 1998 , 36(6):
544 ～ 548.
[ 3] 　王幼平 ,罗鹏 , 何兴金.诸葛菜与芸苔属属间杂交时花粉—雌蕊相互作用的研究[ J] .广西植物 , 1997 ,
17(4):371～ 374.
[ 4] 　孟金陵.甘蓝型油菜与近缘种属杂交时花粉—雌蕊相互作用的研究[ J] .作物学报 , 1990 , 16(1):19～
25.
415第 21卷第 5期　　　　吴俊等　油菜诸葛菜属植物杂交亲和性研究
[ 5] 　孟金陵 ,刘定富 , 罗鹏.植物生殖遗传学[ M] .北京:科学出版社 , 1995.56 , 300.
[ 6] 　Dumas C , Knox R B.Callose and determination of pistil viability and incompatibility[ J] .Theor Appl Genet ,
1983 , 67:1 ～ 10.
[ 7] 　Kerhoas C , Knox R B , Dumas C.Specificity of the callose response in stigmas of Brassica[ J] .Ann Bot , 1983 , 52
(4):597 ～ 602.
[ 8] 　李再云.甘蓝型油菜与诸葛菜远缘杂交的研究[ D] .四川大学博士学位论文 , 1992.
[ 9] 　孟金陵.甘蓝型油菜与芥菜型油菜正反交的胚胎学研究[ J] .中国农业科学 , 1988 , 21(2):46～ 50.
[ 10] 　王幼平 ,罗鹏 , 贾勇炯 ,蓝乐夫.海甘蓝与芸苔属属间杂交的受精和胚胎发育[ J] .作物学报 , 1997 , 23
(5):538～ 544.
[ 11] 　赵德培 ,张纪增.通过幼胚培养获得结球甘蓝与大白菜的种间杂种[ J] .中国农业科学 , 1981 ,(2):46
～ 51.
[ 12] 　赵炳祥.国产诸葛菜种内分化的研究[ D] .四川大学硕士学位论文 , 1995.
416 西　南　农　业　大　学　学　报　　　　　　1999年 10月