全 文 ：Vol.31 , No.1
pp.36-42　Jan., 2005
作　物　学　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 31 卷 第 1期
2005年 1 月　36～ 42页
芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属(Brassica L.)3个油用种的远缘杂交
孙万仓1 , 3　官春云2　孟亚雄1　刘自刚3　张　涛3　李　 2　杨随庄3　令利军3
陈社元2　曾秀存1　王鹤龄1
(1 甘肃农业大学农学院 ,甘肃兰州 730070;2 湖南农业大学油料研究所 ,湖南长沙 410128;3 甘肃省农业科学院 ,甘肃兰州 730070)
摘　要:采用芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属 3个油用种(Brassica napus , Brassica juncea , Brassica rapa)进行杂交 , 共授粉
15 990 朵花 ,获得 1 257 个角果 , 711 粒杂交种子 ,结角率为 7.86%, 亲和指数0.045。经形态学鉴定 ,无论芸芥作母本还是
芸薹属的 3 个油用种作母本 , F1 植株均为偏母植株。杂交所获得角果的角粒数很低 , 许多角果为空角果 , 但在多数角果
中可见到许多败育胚的残迹 , 这些败育胚中可能不乏杂种胚。对角果生长发育测量结果表明 , 远缘杂交角果在授粉后 9
d左右停止生长 ,据此推断杂种胚的败育时期可能就在授粉后 9 d左右。采用苯胺蓝染色法 , 在荧光显微镜下对芸芥与
甘蓝型油菜杂交时花粉在柱头上的黏合 、萌发及萌发花粉管在柱头和花柱中的生长 、伸长情况的观察结果表明 , 异源花
粉很难在柱头上黏合和萌发 , 同时在花粉黏合的部位及其附近柱头乳突细胞内产生大量胼胝质;萌发的少量花粉粒 , 其
花粉管进入柱头也比较困难。表明芸芥与芸薹属杂交 ,存在严重的生殖隔离障碍 , 而且主要是受精前障碍。
关键词:芸芥;芸薹属;远缘杂交
中图分类号:S565
Intergeneric Crosses between Eruca sativa Mill.and Brassica Species
SUN Wan-Cang1 , 3 , GUAN Chun-Yun2 , MENG Ya-Xiong1 , LIU Zi-Gang3 , ZHANG Tao3 , LI Xun2 , YANG Sui-Zhuang3 ,
LING Li-Jun3 , CHEN She-Yuan2 , ZENG Xiu-Cun1 , WANG He-Lin1
(1Gansu Agricultural University , Lanzhou 730070 , Gansu;2Hunan Agricultural University , Changsha 410128 , Hunan;3Gansu Academy of Agricultural
Sciences , Lanzhou 730070, Gansu , China)
Abstract:Crosses were made between Eruca sativa Mill.and Brassica napus , Brassica juncea and Brassica rapa and the
parent materials were selfed.Totally 15 990 stigmas were pollinated and 1 257 pods , 711 pollinated seeds and 675 F1plants
were obtained.The pods set rate and compatibility index were 7.86%, 0.045 respectively.All the F1 plants showed the
same morphological characters as their female parents , which suggested that F1 was matroclinous hybrid and the crosses be-
tween E.sativa Mill.and B.napus , B.juncea and B.rapa were highly incompatible.The relics of abortive embryos
could be found in most of the pods developed from the distant crosses between Brassica and Eruca , and they were possibly
the hybrid embryos.The hybrid embryos stopped growth 9 days after pollinated.The pollen-stigma binding , germination of
pollen grains and the growth of pollen tubes in the surface of stigma and style were observed under fluorescent microscope.
The results showed that the binding degree and germinating rate of pollen grain were weakened when E.sativa Mill.was
pollinated with B.napus and the binding degree and germinating rate of pollen grain varied on the cross direction.The
pollen of B.napus was hardly ever observed binding to the stigma of E.sativa Mill.which was used as female parent.
The callose could be found easily depositing in papillose cells when both B.napus and E.sativa Mill.were used as fe-
male parent.It was suggested that the incompatible reaction caused by pollen-stigma interaction could be the one of main
barriers of intergeneric crosses between E.sativa Mill.and Brassica crops.
Key words:Eruca sativa Mill.;Brassica;Intergeneric crosses
　　通过远缘杂交可以有效地进行异种 、属间遗传 物质的相互引入和转移 ,有目的地进行植物性状改
繱基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(ZS991-A21-043-N和 ZS031-A25-041-D)。
作者简介:孙万仓(1957-), 男 , 甘肃会宁人 , 博士 , 研究员 , 主要从事油菜育种及十字花科植物资源和分子生物学研究。 Tel:0931-
7673007;Fax:0931-7632540 E-mail:wangcangsun@yahoo.com.cn
Received(收稿日期):2003-08-22 , Accepted(接受日期):2004-01-09.
良 ,因而远缘杂交在芸薹属作物育种上得到广泛应
用 ,并取得了显著成效。如用白菜型油菜与甘蓝型
油菜杂交 ,改良甘蓝型油菜的熟性;以 Pol CMS 为母
本 ,结球白菜为父本杂交 ,然后回交 ,将甘蓝型油菜
Pol CMS的基因转育到结球白菜上;萝卜细胞质雄
性不育基因被转育到芸薹属的各种作物上[ 1] 。芸芥
是一种重要的十字花科油料作物和蔬菜作物 ,具有
优异的抗逆性 ,诸如抗旱 、耐瘠薄 、抗白粉病 、耐低
温 、耐蚜虫 、耐(抗)盐碱等 。在我国北方干旱 、半干
旱地区广为分布[ 2, 3] ,而且芸芥与芸薹属有一定亲缘
关系[ 4] 。若通过远缘杂交的方法将芸芥的优良性状
导入油用芸薹属种 ,增强芸薹属的抗旱等抗逆性能 ,
无疑对干旱 、半干旱地区的油料生产和育种具有重
要意义。然而 ,芸芥与芸薹属远缘杂交十分困难 ,存
在严重的生殖障碍[ 5 ～ 10] 。我们于 1996-2000年进
行了芸芥与芸薹属 3个油用种的远缘杂交研究 ,分
析了花粉-柱头间相互作用 ,以明确芸芥与芸薹属远
缘杂交时杂交亲和程度及生殖隔离障碍发生的主要
时段 ,为芸芥与芸薹属的远缘杂交育种提供了参考
和依据 。
1　材料与方法
1.1　植物材料
　　杂交所用的油用芸薹属种为白菜型油菜 、甘蓝
型油菜与芥菜型油菜 , 其中白菜型油菜 6 个品种
(系),甘蓝型油菜 2个品种(系),芥菜型油菜 2个品
种(系)。芸芥采用甘肃省 5 个地方品种(详见
表 1)。 　　　
表 1 参试植物材料
Table 1 The materials used in the study
种名
Name of the species
染色体组
Nuclear genome
染色体数
Chromosome number
参试品种
The cultivars used in the study
白菜型油菜
B.rapa AA n=10
陇油 3号(Longyou 3), 陇油 4号(Longyou 4)
武威小油菜(Wuwei Xiaoyoucai), 96m198 , 97CF41＊ , 97Q-6
甘蓝型油菜
B.napus AACC n=19 陇油 2号(Longyou 2), G851A＊
芥菜型油菜
B.juncea AABB n=18 甘芥 1号(Ganjie 1), 湟芥(Huangjie)
芸芥
E.sativa EE n=11
广河芸芥(Guanghe Yunjie), 靖远芸芥(Jingyuan Yunjie), 榆中芸芥
(Yuzhong Yunjie), 永靖芸芥(Yongjing Yunjie), 青城芸芥(Qingcheng Yunjie)
　　注:＊细胞质雄性不育材料。Note:＊CMS lines.
1.2　研究方法
1.2.1　杂交方法和结果统计　　杂交试验在田间
进行 ,开花时选择健壮植株作为杂交亲本 ,母本剥蕾
去雄 ,成对杂交授粉后套袋防止串粉 ,然后挂牌标记
杂交组合 、授粉花朵数和授粉日期 。每一杂交组合
授粉花朵数为 400 ～ 450。授粉后 10 d ,去掉纸袋 ,成
熟时按组合和母本单株收获 ,考察计数每一花序的
结角数 、每角的饱满粒数 、半饱满粒数和瘪粒数 ,并
计算结角率与亲和指数。
结角率=获得的角果数 授粉花朵数×100%
亲和指数=饱满种子数 授粉花朵数
1.2.2　子房生长测定　　以白菜型油菜 97Q-6 和
广河芸芥为亲本进行正反交 ,同时对亲本进行单株
间控制授粉 。定株 、定柱头测量杂交角果的生长发
育情况。从授粉当天直至第 12天 ,共测定 8次 ,每
次测量10个子房。最后以授粉当天子房长 、宽度为
100 ,计算子房相对生长量 。
1.2.3　杂交后代鉴定　　播种杂交所得种子及其
亲本种子 ,统计每一组合的总株数 、育性 、偏母植株
数及其百分数 ,评价杂种F1 的真伪。
1.2.4　花粉在柱头上亲和反应的观察　　以芸芥
品种广河芸芥和甘蓝型油菜陇油 2 号为亲本 ,分别
组配正反远缘杂交组合 , 同时每个亲本进行自交。
杂交和自交均在田间进行 ,去雄 、授粉 、套袋 、标记挂
牌采用常规方法进行 。授粉后 1 、2 、4 、6 、8 、12 、16 、
24 、48 、72及 120 h ,各取 20个子房 ,用卡诺液(酒精∶
冰醋酸=3∶1)固定1 h ,保存在70%酒精中。再用 8
mol L NaOH溶液软化12 h ,用蒸馏水反复冲洗 ,然后
在 0.1%苯胺蓝溶液(溶于 0.1 mol L K3PO4)中染色
24 h ,将染色后的子房压片 ,用 Olympus BHF-2荧光
显微镜在紫外光源下观察花粉的黏合 、萌发 、柱头乳
突细胞的胼胝质产生及花粉管在柱头乳突细胞中的
生长情况 ,并拍照 。
2　结果与分析
2.1　芸芥与 3个油用芸薹属种远缘杂交的结角率
和亲和指数(见表 2)
2.1.1　芸芥与白菜型油菜杂交　　白菜型油菜×
37第 1期 孙万仓等:芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属(Brassica L.)3 个油用种的远缘杂交 　　　
芸芥 ,共组配15个正 、反杂交组合 。10个白菜型油
菜×芸芥正交组合 ,共杂交 7 010朵花 ,获得了 866
个杂交角果 ,结角率 12.35%,亲和指数 0.060。收
获后考种 , 平均每角果肉眼可见败育胚残迹 1.39
个;5个反交组合 ,共杂交 2 200朵花 ,获得 3 个角
果 ,结角率 0.14%,亲和指数 0.002 ,败育胚残迹罕
见 ,而且只有在以靖远芸芥为母本的两个组合中得
到了角果。正交的结角率 、亲和指数分别为反交的
10倍和 30倍 ,平均每角果肉眼可见败育胚残迹数 ,
正交亦远远大于反交。如武威小油菜×广河芸芥 ,
结角率 7.56%,亲和指数 0.080 ,平均每角果败育胚
残迹数 0.76 个 ,而反交组合广河芸芥×武威小油
菜 ,3项指标均为 0。可见 ,芸芥与白菜型油菜杂交 ,
以白菜型油菜作母本 、芸芥作父本的杂交组合 ,易获
得种子;反之 ,则很难获得杂交角果。
表 2 芸芥与芸薹属 3个油用种杂交的结角率与亲和指数
Table 2 The ratio of setting pods and compatibility index in the crosses of E.sativa and Brassica
组合名称
Cross combination
授粉柱
头数
No.of
pollinated
stigma
结角数
No.
of pods
结角率
Ratio of
setting
pods(%)
饱满粒数
Full seeds
瘪粒数
Hollow
seeds
亲和指数
Compatibility
index
败育胚
残迹数 角
No.of aborted
embryo pod
白菜型油菜×芸芥 B.rapa × E.sativa
武威小油菜×广河芸芥 Wuwei Xiaoyoucai×GuangheYunjie 450 34.0 7.56 36.0 4.0 0.080 0.76
96m189×广河芸芥 96m189×Guanghe Yunjie 450 25.0 5.56 30.0 9.0 0.067 1.52
97Q-6×广河芸芥 97Q-6×Guanghe Yunjie 400 20.0 5.00 2.0 2.0 0.005 1.60
97Q-6×靖远芸芥 97Q-6×Jingyuan Yunjie 400 60.0 16.50 21.0 35.0 0.052 1.92
陇油 4号×靖远芸芥 Longyou 4×Jingyuan Yunjie 450 45.0 10.00 54.0 2.0 0.120 3.49
陇油 3号 ×榆中芸芥 Longyou 3×Yuzhong Yunjie 450 84.0 18.67 44.0 12.0 0.098 2.24
97CF41×青城芸芥 97CF41×Qingcheng Yunjie 1 020　 94.0 9.22 77.0 0.0 0.023 1.17
97CF41×靖远芸芥 97CF41×Jingyuan Yunjie 1 050　 187.0 17.80 2.0 3.0 0.010 0.68
97CF41×广河芸芥 97CF41×Guanghe Yunjie 1 340　 96.0 7.16 51.0 0.0 0.089 1.30
97CF41×榆中芸芥 97CF41×Yuzhong Yunjie 1 000　 215.0 21.50 6.0 6.0 0.086 1.23
总计 Total 7 010　 866.0 403.0 73.0 1203.00
平均 Average 12.35 0.060 1.39
芸芥×白菜型油菜 E.sativa × B.rapa
榆中芸芥×陇油 4号 Yuzhong Yunjie×Longyou 4 450 0.0 0.00 0.0 0.0 0.000 0.00
广河芸芥×武威小油菜 Guanghe Yunjie×Wuwei Xiaoyoucai 450 0.0 0.00 0.0 0.0 0.000 0.00
广河芸芥×97Q-6 Guanghe Yunjie×97Q-6 450 0.0 0.00 0.0 0.0 0.000 0.00
靖远芸芥×97Q-6 Jingyuan Yunjie×97Q-6 400 1.0 0.25 0.0 2.0 0.000 0.00
靖远芸芥×陇油 4号 Jingyuan Yunjie×Longyou 4 450 2.0 0.44 5.0 0.0 0.011 1.00
总计 Total 2 200　 3.0 5.0 2.0 1.00
平均 Average 0.14 0.002 0.33
芥菜型油菜×芸芥 B.juncea × E.sativa
甘芥 1号×靖远芸芥 Ganjie1×Jingyuan Yunjie 500 67.0 13.40 31.0 11.0 0.062 0.67
湟芥×靖远芸芥 Huangjie×Jingyuan Yunjie 400 23.0 5.70 21.0 2.0 0.052 1.65
湟芥×永靖芸芥 Huangjie×Yongjing Yunjie 800 48.0 12.00 64.0 5.0 0.080 0.63
总计 Total 1 700　 138.0 116.0 16.0 113.00
平均 Average 8.12 0.068 0.82
芸芥×芥菜型油菜 E.sativa × B.juncea
靖远芸芥×甘芥 1号 Jingyuan Yunjie×Ganjie 1 670 14.0 2.09 4.0 53.0 0.060 0.57
永靖芸芥×湟芥 Yongjing Yunjie×Huangjie 800 19.0 4.27 50.0 34.0 0.063 0.53
总计 Total 1 470　 33.0 54.0 87.0 18.00
平均 Average 2.24 0.037 0.55
甘蓝型油菜×芸芥 B.napus × E.sativa
陇油 2号×永靖芸芥 Longyou2×Yongjing Yunjie 400 18.0 4.50 0.0 1.0 0.000 0.44
陇油 2号×靖远芸芥 Longyou2×Jingyuan Yunjie 400 13.0 3.25 11.0 2.0 0.028 0.77
G851A×永靖芸芥 G851A×Yongjing Yunjie 410 57.0 13.90 38.0 107.0 0.093 0.30
G851A×靖远芸芥 G851A×Jingyuan Yunjie 800 49.0 12.25 72.0 36.0 0.090 0.28
G851A×广河芸芥 G851A×Guanghe Yunjie 800 70.0 17.50 2.0 2.0 0.050 0.43
总计 Total 2 810　 207.0 123.0 148.0 81.00
平均 Average 7.37 0.044 0.39
芸芥×甘蓝型油菜 E.sativa × B.napus
永靖芸芥×陇油 2号 Yongjing Yunjie×Longyou 2 400 9.0 2.25 5.0 0.0 0.013 0.55
靖远芸芥×陇油 2号 Jingyuan Yunjie×Longyou 2 400 1.0 0.25 5.0 0.0 0.013 0.00
总计 Total 800 10.0 10.0 0.0 5.00
平均 Average 1.25 0.013 0.50
38 　　　　作　　物　　学　　报 第 31 卷　
　　就白菜型油菜为母本的正交组合而言 ,结角率
和亲和指数因杂交组合不同差异亦较大 。如
97CF41×榆中芸芥 、陇油 3号×榆中芸芥 、97Q-6×
靖远芸芥 、陇油 4号×靖远芸芥的结角率 、亲和指数
与败育胚残迹数较高 ,而 97m189×广河芸芥 、97Q-6
×广河芸芥较低。另外 ,父本对杂交结角率与亲和
指数影响也很大 ,如 97Q-6×靖远芸芥的结角率与
亲和指数远远高于 97Q-6×广河芸芥。在靖远芸芥
与陇油4号组配的正 、反交组合中 ,均获得了角果与
败育胚残迹 ,亲和程度较高 ,说明靖远芸芥是一个比
较好的父本 ,也是一个好的母本 。表明杂交亲和程
度与亲本基因型有很大关系。
以白菜型油菜细胞质雄性不育材料作母本比其
育性正常者作母本与芸芥杂交 ,结角率等指标均有
一定提高 。
2.1.2　芸芥与芥菜型油菜杂交　　共组配 5个正 、
反交组合。3个芥菜型油菜×芸芥的正交组合 ,共
授粉 1 700个柱头 ,结角率 8.12%,亲和指数 0.068 ,
平均每角果败育胚残迹数 0.82 个。2个芸芥×芥
菜型油菜的反交组合 ,授粉1 470朵花 ,获得 33个角
果 ,54粒种子 ,结角率 2.24%,亲和指数 0.037 ,平均
每角果败育胚残迹数 0.55 个。可见芸芥与芥菜型
油菜杂交 ,正 、反交也有很大差异 ,芥菜型油菜作母
本的正交组合的结角率 、亲和指数分别为反交的 4
倍和 2 倍 , 败育胚残迹数亦远远高于反交组合
(表 2)。 　　
2.1.3　芸芥与甘蓝型油菜杂交　　共组配 7个正 、
反交组合。5个甘蓝型油菜作母本的正交组合 ,共
授粉2 810个柱头 ,获得207个角果 ,结角率7.37%,
亲和指数 0.044 ,平均每角果败育胚残迹数 0.39个。
所获得的角果中绝大多数为空角果。其中 3个以甘
蓝型油菜细胞质雄性不育材料 G851A作母本的杂
交组合 ,结角率 、亲和指数均高于以普通甘蓝型油菜
作母本的杂交组合 。两个反交组合共授粉 800个柱
头 ,获得 10个角果 ,结角率1.25%,亲和指数 0.013 ,
败育胚残迹 0.5个;结角率 、亲和指数及败育胚残迹
数均低于以甘蓝型油菜作母本的正交组合 。
2.2　子房的生长发育
以亲本单株间控制授粉的母本子房生长量为
100%,计算远缘杂交授粉子房的相对生长量(表
3)。由表 3可以看出 ,授粉后 1 ～ 7 d远缘杂交授粉
子房的生长与亲本单株间控制授粉子房的生长并无
差异 ,都在迅速生长;授粉后 9 d 左右 ,远缘杂交授
粉子房停止或接近停止生长 ,而它们亲本的子房仍
在正常生长 。授粉 9 d时 ,广河芸芥与广河芸芥×
97Q-6子房相对生长量分别为 192 、179 ,后者为前者
的 93%;97Q-6与 97Q-6×广河芸芥的子房相对生长
量分别为747 、525 ,后者为前者的 70.28%;授粉 12 d
时 ,广河芸芥与广河芸芥 ×97Q-6 子房相对生长量
分别为 250 、179 ,后者为前者的 72%;97Q-6与 97Q-6
×广河芸芥的子房相对生长量分别为 845 、541 ,后者
为前者的 65.4%。表明远缘杂交子房生长发育在
授粉后9 d左右基本停止 ,这可能与卵细胞未受精
或受精后胚乳不发育等原因有关 ,杂种胚的败育也
可能在授粉后9 d左右开始。因此 ,在授粉后 9 d左
右进行子房培养和胚培养可能是获得远缘杂种的一
种可取方法 。
表 3 芸芥×白菜型油菜与亲本自交(单株间控制授粉)子房相对生长量(%)比较
Table 3 Ovary development comparison of selfed pollination and crossed poll ination between E.sativa and B.rapa
子房
Ovary
组合
Cross
授粉后时间 Days after pollination(d)
0 1 3 5 7 9 10 12
广河芸芥 Guanghe Yunjie 100 108 111 112 163 192 205 250
长 广河芸芥×97Q-6 Guanghe Yunjie×97Q-6 100 108 110 112 162 179 179 179
Length 97Q-6×广河芸芥 97Q-6×Guanghe Yunjie 100 124 141 204 343 525 553 541
97Q-6 100 124 142 238 459 747 819 845
广河芸芥 Guanghe Yunjie 100 113 127 175 295 398 457 625
宽 广河芸芥×97Q-6 Guanghe Yunjie×97Q-6 100 120 124 178 296 376 376 376
Width 97Q-6×广河芸芥 97Q-6×Guanghe Yunjie 100 117 134 143 224 284 298 298
97Q-6 100 135 153 151 241 416 484 559
2.3　芸芥与油菜杂交 F1 材料鉴定
1999年秋在温室中种植芸芥 ×油菜杂交种子
及其亲本 ,观察 F1 植株的形态变异情况 ,鉴定真伪
杂种 。播种711粒正 、反交 F1 种子 ,获得 675个 F1
植株 。从植物学形态看 ,幼苗 、叶片 、花器都倾向于
母本 ,没有表现出中间性状或带有父本性状的植株 。
它们的育性与其母本完全一致 ,即母本为可育株时 ,
F1 全部为可育株;母本植株为雄性不育株时 ,F1 全
部为雄性不育株 ,初步判断这些植株至少在形态上
属于偏母植株 。F1代材料开花后进行自交 ,F1 雄性
不育株用相应的白菜型油菜和甘蓝型油菜授粉 ,结
实正常。2000年春播 F1 种子 ,F2 植株没有出现任
39第 1期 孙万仓等:芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属(Brassica L.)3 个油用种的远缘杂交 　　　
何分离现象 ,也未出现带有中间性状的植株 ,证明杂
交所获种子全部为假杂种 。
2.4　芸芥与甘蓝型油菜远缘杂交的花粉-柱头亲和
反应观察
2.4.1　花粉粒在柱头表面的黏合　　甘蓝型油菜
自交 ,2 h后就有大量花粉粒在柱头上附着 ,并有少
数花粉粒萌发(图 1),平均每个柱头上黏合的花粉
粒达到 69粒;6 ～ 12 h ,柱头上黏合的花粉粒接近高
峰 ,平均达到200粒(表 4)。甘蓝型油菜×芸芥的远
缘杂交组合 ,花粉较难在柱头上附着 ,即使附着在柱
头上 ,花粉附着的时间也较甘蓝型油菜自交时滞后 ,
多数柱头上难以见到花粉粒。6 ～ 16 h ,花粉粒附着
数量明显增多 ,但远较甘蓝型油菜自交时为少。反
交组合芸芥×甘蓝型油菜 ,花粉更难在柱头上附着 ,
而且附着在柱头上的花粉粒数变异很大 ,多数柱头
上只有少量花粉粒(图 5)。对芸芥进行剥蕾授粉自
交 ,花粉在柱头上的附着情况与甘蓝型油菜和芸芥
杂交的现象类似 。与甘蓝型油菜自交相比 ,在相同
时期 ,芸芥自交黏合在柱头上的花粉粒远远低于甘
蓝型油菜自交。
表 4 芸芥与甘蓝型油菜不同杂交方式柱头上黏附的花粉粒数
Table 4 Number of pol len grains attached to the stigma in different types of pollination between B.napus and E.sativa
组合
Combination
授粉后时间 Hours after pollination(h)
1 2 4 6 8 12 24 48 72 120
甘蓝型油菜
B.napus self 19.7.0±6.6 69.0±8.6 102.0±16.4 172.0±27.7 174.4±43.9 202.2±29.1 208.0±8.19 173.0±16.6 132.0±27.0 43.0±10.4
甘蓝型油菜×芸芥
B.napus×E.sativa 3.5±1.5 4.2±2.0 44.0±10.2 83.2±9.5 89.8±17.7 95.6±11.5 70.2±9.2 60.0±13.0 52.0±8.0
芸芥×甘蓝型油菜
E.sativa×B.napus 2.8±1.1 2.5±1.3 3.5±1.5 6.8±2.4 20.5±5.5 20.2±3.5 24.0±6.2 25.3±5.8 23.0±6.0 5.0±1.2
芸芥
E.sativa self 10.0±3.5 15.0±4.6 32.4±7.1 50.3±8.2 83.0±12.4 107.0±11.2 118.3±7.6 117.0±15.6 110.0±13.8 80.0±18.5
2.4.2　花粉在柱头上的萌发及花粉管的生长　　
甘蓝型油菜×芸芥 ,花粉几乎难以在异属柱头上萌
发 ,除在授粉后 24 h的柱头上观察到少量几个萌发
的花粉粒外 ,其余时段均未观察到萌发的花粉粒 ,并
在花粉与柱头接触的部位观察到有大量胼胝质 ,胼
胝质在荧光显微镜下发出黄绿色荧光(图 4)。芸芥
×甘蓝型油菜 ,花粉同样在柱头上难以萌发 ,仅在授
粉后 24 h观察到少数几例花粉萌发的现象 ,并在花
粉-柱头相接触的部位产生大量的胼胝质。
甘蓝型油菜自花授粉后 2 h ,柱头即有少量花粉
萌发(图 1);4 ～ 8 h有 50%的花粉萌发(图 2);8 ～ 12
h ,几乎全部花粉萌发(表 5 ,图 3)。在甘蓝型油菜自
交时 ,发现柱头乳突细胞有胼胝质产生 ,这种现象与
甘蓝型油菜有弱的自交不亲和性有关 。与甘蓝型油
菜自交相比 ,芸芥自交时花粉粒萌发明显推迟 ,花粉
粒萌发数量明显减少。授粉后 6 h才见到少量花粉
粒萌发 ,8 h左右有较多花粉粒萌发 ,24 ～ 48 h ,全部
花粉粒开始萌发(图 6)。由此可见 ,芸芥自交时花
粉萌发的推迟 ,显然与其自交不亲和性有关。
表 5 芸芥与甘蓝型油菜不同杂交方式柱头上萌发的花粉粒数
Table 5 Number of germinated pollen grains in different types of pollination between B.napus and E.sativa
组合
Combination
授粉后时间 Hours after pollination(h)
1 2 4 6 8 12 24 48 72
甘蓝型油菜
B.napus self 0.0 16.4±3.3 64.8±10.3 130.5±15.5 163.0±14.3 190.5±90.5 137.0±18.6 136.0±15.4 128.0±15.9
甘蓝型油菜×芸芥
B.napus×E.sativa 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 8.8±2.1 0.0 0.0
芸芥×甘蓝型油菜
E.sativa×B.napus 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 7.5±1.8 0.0 0.0
芸芥
E.sativa self 0.0 0.0 0.0 25.8±6.1 40.0±5.6 69.0±16.2 88.0±9.5 78.0±14.5 75.0±13.2
2.4.3　不同交配方式进入柱头的花粉管数　　甘
蓝型油菜 ×芸芥与芸芥×甘蓝型油菜的杂交组合
中 ,花粉管均很难穿入柱头组织 ,但也曾观察到少数
几例花粉管穿入柱头组织的现象 ,同时发现有大量
胼胝质产生 。
甘蓝型油菜自交后 6 h左右便有比较多的花粉
40 　　　　作　　物　　学　　报 第 31 卷　
管穿入柱头;8 ～ 12 h ,花粉管纷纷穿入柱头(图 3);
24 ～ 48 h ,花粉管基本全部穿入柱头 ,进入花柱组织
(表 6),很少有胼胝质产生 。芸芥自交后 8 h 左右 ,
可观察到少量花粉管穿入柱头;24 ～ 48 h ,有比较多
的花粉管穿入柱头 ,并有花粉管进入花柱组织。
表 6 芸芥与甘蓝型油菜不同杂交方式进入柱头的花粉管数
Table 6 Number of pollen tubes in the stigma in different types of pollination between B.napus and E.sativa
组合
Pollination
授粉时间 Hours after pollination(h)
1 2 4 6 8 12 24 48
甘蓝型油菜
B.napus self 0.0 0.0 8.3±2.5 25.0±5.4 108.0±15.6 150.0±12.6 120.0±20.5 118.0±18.4
甘蓝型油菜×芸芥
B.napus×E.sativa 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.0±1.2
芸芥×甘蓝型油菜
E.sativa×B.napus 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.0±1.3
芸芥
E.sativa self 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.8±2.1 30.5±7.6
3　讨论与结论
3.1　本研究表明 ,芸芥与芸薹属的3个油用种杂交
时高度不亲和 。共授粉 15 990 个柱头 ,获得 1 257
个角果 、711 粒杂交种子及部分败育胚残迹。对 F1
植株的形态学鉴定表明 ,它们均为偏母植株 。Nishi
S在白菜型油菜×芸芥[ 6] 、Enink A H[ 7 ～ 11] 在甘蓝×
芸芥的研究中也获得了类似结果 ,而且他发现芸芥
与芸薹属杂交时 ,在染色体 n =10 和 n =9 的一些
种作母本 、芸芥作父本的情况下 ,偏母种子形成频率
更高 。偏母植株的产生可能是异源父本花粉诱导的
孤雌生殖所致[ 7 ～ 11] 。
3.2　通过苯胺蓝染色法对芸芥与甘蓝型油菜远缘
杂交的花粉-柱头互作研究表明 ,芸芥与油菜杂交不
亲和的原因较多 ,但主要是受精前障碍。芸芥与甘
蓝型油菜杂交时 ,异源花粉很难在柱头上黏合和萌
发 ,而且花粉黏合到柱头上的时间也较自交大大推
迟;即使有少量花粉粒萌发 ,由于在花粉黏合的部位
及其附近柱头乳突细胞内产生大量胼胝质 ,花粉管
很难生长进入柱头 ,造成受精困难。Sampson D R
1961年以 Rapistrum rugosum 、B .oleracea 、Draba lan-
ceolata 、Erucastrum gallicium 和芸芥等为材料研究十
字花科种属间柱头-花粉相互作用[ 11] 、孟金陵在以甘
蓝型油菜为母本 ,与白菜 、甘蓝 、黑芥 、埃塞俄比亚芥
和芥菜型油菜作父本的远缘杂交[ 12 ～ 14] 以及巩振辉
在甘蓝与白菜[ 15] 、白芥与白菜的远缘杂交[ 16] 中也都
发现类似现象 ,如花粉黏合程度降低 ,花粉黏合时间
推迟 、异源花粉在柱头上萌发缓慢 ,花粉管生长迟
缓 ,且发生严重扭曲 、分叉畸形 ,与花粉管接触的柱
头乳突细胞与花粉管中普遍产生胼胝质 ,花粉管常
常难以穿入柱头等现象 ,导致杂交不亲和[ 17] 。
3.3　芸芥与油菜杂交时 ,其亲和程度存在一定单向
性 。即当以油菜为母本 ,芸芥为花粉供体时 ,柱头上
黏合的花粉粒数 、萌发的花粉粒数 、亲和指数和败育
胚残迹数等均大于芸芥作母本 、油菜作父本的反交
组合 ,花粉黏合到柱头的速度亦正交大于反交。在
其他许多植物中 ,如芸薹 、番茄 、辣椒 、曼陀罗 、烟草 、
亚麻等 ,均发现种间杂交时存在单向不亲和性 ,即栽
培种或染色体数目多的种作母本的组合 ,亲和性大
于野生种或染色体数目少的种作母本的组合[ 11] 。
3.4　芸芥与油菜的杂交亲和性大小与两个杂交亲
本的亲缘关系亲疏有关。以结角率 、亲和指数及败
育胚残迹数来衡量芸薹属与芸芥的杂交亲和性 ,则
亲和性大小次序为白菜型油菜>芥菜型油菜>甘蓝
型油菜。芸芥的 EE 基因组与白菜型油菜 AA基因
组亲缘关系最近[ 4] ,虽然甘蓝型油菜的 AACC 基因
组与芥菜型油菜的AABB基因组中也含有 AA基因
组 ,但由于他们在长期的系统进化过程中 ,与白菜型
油菜AA基因组已经形成一定差异 ,即亚基因组间
的差异 ,这种差异可能是芸芥与白菜型油菜的杂交
亲和性大于其他两种油菜的原因之一 。
杂交亲和性还与亲本的基因型有关 ,如本研究
中 ,与靖远芸芥有关的杂交组合 ,陇油 4号×靖远芸
芥 、97Q-6×靖远芸芥杂交亲和性显著高于其他组
合 ,而且陇油 4号×靖远芸芥 ,无论正 、反交 ,均获得
了较多的杂交角果与败育胚残迹 。显然 ,靖远芸芥
是良好的杂交亲本。孟金陵[ 13] 在甘蓝型油菜与芥
菜型油菜的远缘杂交中也发现 ,亲本基因型分别控
制受精指数高低和结实性强弱。
本研究表明 ,虽然芸芥与油菜杂交存在高度不
41第 1期 孙万仓等:芸芥(Eruca sativa Mill.)与芸薹属(Brassica L.)3 个油用种的远缘杂交 　　　
亲和性 ,但还是有少量花粉能够萌发 ,而且对杂交所
得角果内含许多败育胚残迹 ,说明完全有可能发生
受精作用 ,产生合子而形成杂种胚 ,只不过这种杂种
胚在授粉后 9 d即败育 。因此 ,通过选择适宜的亲
本和杂交技术 ,如筛选杂交亲和基因型 、利用雄性不
育材料与自交亲和亲本材料 、组配适宜的杂交组合 、
采用子房培养和胚培养等手段 ,是能够获得芸芥-油
菜杂种的[ 18] 。
致　谢:甘肃省农业科学院田际良副研究员 、湖南农
业大学农学系刘忠松博士 、甘肃省农业科学院张建
平博士 、程鸿助理研究员审阅本文并提出了宝贵修
改意见 ,在此一并表示衷心感谢。
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