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兰属植物杂交亲和性及杂交胚培养研究



全 文 :14 林业科技开发 2015 年第 29 卷第 5 期
doi:10. 13360 / j. issn. 1000-8101. 2015. 05. 004 中图分类号:S682. 1
兰属植物杂交亲和性及杂交胚培养研究
李玉萍1,罗凤霞1* ,汤庚国2,王燕青1
(1.金陵科技学院园艺学院,南京 210038;2 南京林业大学生物与环境学院)
摘 要:为了培育兰花新品种,增加兰花观赏植物资源,以 5 个杂交兰品种、4 个大花蕙兰品种和 4 个中国兰品种
为材料,开展了兰属植物间杂交亲和性及杂交幼胚离体萌发的研究。结果表明:不同杂交类型亲和性不同,杂交兰
与春兰亲和性(结果率 44. 4%)较高,其次是杂交兰与大花蕙兰(结果率 36. 5%),最低是杂交兰与建兰(结果率
33. 3%)。不同组合杂交亲和性不同,‘台北小姐’ב黄金岁月’、‘红美人’ב大富贵’和‘金边凤凰’ב新品梅’
3个组合的亲和性较高,结果率均为 50%,‘紫元素’ב翡翠’的亲和性较差,结果率仅为 25%,其余组合介于二者
之间。适宜的杂交幼胚离体萌发培养基为 N6 + IBA 0. 3 mg /L + 6 - BA 0. 03 mg /L + AC1g /L +蛋白胨 2 g /L,杂交
胚的平均萌发率为 57. 1%。
关键词:兰属;杂交;亲和性;幼胚培养
The cross incompatibilities in Cymbidium and the cultivation of hybrid embryo in vitro∥LI Yuping,LUO
Fengxia,TANG Gengguo,WANG Yanqing
Abstract:To breed the new orchid varieties,5 varieties of Cymbidium hybrids,4 varieties of C. hybridum and 4 varieties of
Chinese orchid were selected to study on the cross incompatibilities and the culture technique of the hybrid young embryo in
vitro. The results showed that different combinations presented different hybridization affinity,the affinity of the Cymbidium
hybrids and C. goeringii were high (fruit rate 44. 4%),followed by Cymbidium hybrids and C. hybridum(fruit rate
36. 5%) ,the minimum was Cymbidium hybrids and C. ensifolium (fruit rate 33. 3%). The cross incompatibility was di-
fferent among different varieties,the affinity of‘Taipei Miss’בCrescent’,‘Red Beauty’בDafufui’and‘Gold Phoe-
nix’בXinpinmei’combinations were high,the rate was 50%,while the affinity of‘Violet Elements’בFeicui’was
poorer,the rate only 25% . The suitable initially generation culture medium of C. hybridizes young embryo was N6 + IBA
0. 3 mg /L + 6 - BA 0. 03 mg /L + AC 1 g /L + peptone 2 g /L,on which the average survival rates of young embryos were
57. 1% .
Key words:Cymbidium;cross incompatibilities;affinity;embryo culture
First author’s address:College of Horticulture,Jinling Institute of Technology,Nanjing 210038,China
收稿日期:2015-04-14 修回日期:2015-06-30
基金项目:江苏省农业科技自主创新基金(CX(12)2021);国家林业公
益性专项(201304117);江苏省 2014 年青蓝工程项目。
作者简介:李玉萍(1976 -),女,副教授,主要从事园林植物遗传育种
和应用的研究。通信作者:罗凤霞,女,教授。E-mail:lyp@ jit. edu. cn
兰花是兰科植物的总称,全世界约 700 ~ 800 属
3 万左右个原生种,我国约有 173 属 1 200 种[1-2]。
兰花分布很广,但大多数生长在热带、亚热带地区。
由于其花期长、花朵艳丽而深得消费者青睐。随着兰
花产业的兴起,其育种工作也取得了较大的成就。近
年来,美国、日本及新西兰的育种者将大花蕙兰与纹
瓣兰、建兰杂交,培育出一些早花、微香、短叶型或垂
花型的大花蕙兰品种,深受消费者的喜爱[3]。
杂交兰是中国兰与大花蕙兰的杂交种[4]。中国
兰株型较矮,花具清香,冬春开花,抗病抗热性强,但
花数目较少、花蕾较小,花色以绿白黄为主[5]。大花
蕙兰为兰属植物的杂交种,是以部分大花型附生种类
多代杂交选育出来的优良品种群,是世界五大重要兰
花商品盆花和切花之一[6]。大花蕙兰大部分品种叶
片长且披散,花无香味,花期冬春,花色丰富、一序多
花,但品种之间有较大差异[2]。将中国兰与大花蕙
兰杂交,已培育出株型中等、一序多花、色彩丰富的杂
交兰。但是杂交兰花蕾仍然偏小,且满足人们欣赏需
求的杂交品种不多,有必要进一歩与大花蕙兰或其他
兰花杂交,培育出多花、色彩艳丽、中等花蕾、抗病能
力强且株型紧凑,具有芳香的兰花新品种。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
以金陵科技学院园艺学院园艺站引种的 4 个大
花蕙兰品种、5 个杂交兰品种和 4 个中国兰品种为材
料,各品种具体为大花蕙兰:‘黄金岁月’、‘黑珍珠’、
‘篝火’、‘翡翠’;杂交兰:‘台北小姐’、‘红美人’、
森林资源培育 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2015 年第 29 卷第 5 期 15
‘紫元素’、‘金边凤凰’和‘十八格格’;春兰:‘大富
贵’、‘汪字’和‘新品梅’;建兰:‘金荷’。其中杂交
兰为母本,其余品种为父本。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 杂交亲和性
试验于 2013 年 2—5 月进行,母本选用生长良好
的大花蕙兰品种,父本采用盛花期花朵的花粉。于开
花 1 ~ 3 d上午 8: 00—10: 00 选择花箭中上部长势良
好的花朵进行授粉,每枝花箭根据长势保留 1 ~ 3 朵
花,其余全部去除。授粉时先对母本进行去雄,然后
将父本花粉块放入蕊腔中。授粉后挂上标签,注明授
粉组合,授粉时间。
授粉后加强肥水管理,冬季 7 d 浇水 1 次,春秋
季 7 d浇水 2 次,夏季 2 ~ 3 d 浇水 1 次,见干见湿。
营养生长期施用兰花缓施肥,授粉后每 7 d 施 0. 5%
的喜冲冲(大量元素水溶肥)18 - 18 - 18 + TE 和
0. 1%的硼酸。授粉后 7 d 观察柱头蜷缩情况,30 d
观察并统计子房膨大数,120 d 统计果实数量,并分
别计算子房膨大率和结实率。
1. 2. 2 杂交幼胚培养
母本授粉后 4 个月在果实未开裂之前采集果实
进行杂交幼胚无菌培养。取生长健壮、大小均匀的杂
交果实,采回后用自来水清洗干净,在超净工作台上
先用 75%的酒精灭菌 30 s,无菌水清洗 2 ~ 3 次,然后
转入 0. 1%的升汞灭菌 10 min,无菌水清洗 3 次,吸
干后,将果实从中间切开,将种胚轻轻刮下接种于增
殖培养基中,每 30 ~ 40 个胚珠接 1 瓶。
杂交幼胚无菌培养设计 4 种培养基,具体配方
为:A. N6 + IBA 0. 3 mg /L + 6 -BA 0. 03 mg /L;B. 1 /2
MS + IBA 0. 3 mg /L + 6-BA 0. 03 mg /L;C. MS + IBA
0. 3 mg /L + 6 - BA 0. 03 mg /L;D. KC + IBA 0. 3 mg /L
+ 6-BA 0. 03 mg /L。
以上培养基各加入 1 g /L AC、2 g /L 蛋白胨、20
g /L的蔗糖和 7. 5 g /L 的琼脂,pH 值 5. 4,在 121 ℃
条件下灭菌 25 min。培养温度为(25 ± 2)℃,光照
14 h /d,光照强度 2 000 lx。接种后 150 d开始,每 7 d
观察统计杂交种子萌发情况。
2 结果与分析
2. 1 杂交亲和性
兰花授粉 7 d后左右,授粉成功的花朵合蕊柱前
端会有明显膨大或向下反卷(图 1A),同时分泌黏液
将蕊腔闭合;授粉 14 d 后,子房明显开始膨大,如果
授粉不成功,出现子房膨大后,随之大多会变黄脱落
(图 1B);授粉 1 个月左右仍有部分果实停止发育
(图 1C),不发育子房最终脱离,授粉成功果实 3 个月
以后膨大(图 1D)。对各杂交组合子房膨大数和结
果数进行统计,见表 1。
图 1 授粉后子房的变化
由表 1 可知,各杂交组合的子房膨大率和结实率
不一致,子房膨大率除‘紫颜素’ב汪字’外其余均
大于 50%,而结实率均小于子房膨大率,最高为
50%。子房膨大率和结果率之间不一定成正相关,如
‘十八格格’ב黄金岁月’子房膨大率高达 80%,而
结果率只有 40%,说明兰属植物间杂交具有一定的
障碍。膨大了的子房在发育后期仍会脱落,至于脱落
的原因还有待于进一步确定。
以杂交兰为母本,大花蕙兰、春兰和建兰为父本进
行杂交,各组合的子房膨大率和结果率相差不多,在 12
个杂交组合中有 7 个组合结实率在 30% ~ 40%之间,
结实率最高达到 50%,有 3 个组合;结实率最低为
25%,有 1个组合。在 3 种杂交类型中杂交兰 ×春兰
的杂交结实率最高,3个组合的平均结实率为 44. 4%,
高于杂交兰 × 大花蕙兰,36. 5%和杂交兰 × 建兰,
33. 3%。说明杂交兰与春兰的杂交亲和性更高。
杂交兰与大花蕙兰杂交,各组合子房膨大率和结
实率也有一定的差异。8 个杂交组合的子房膨大率
均大于 65%,最低的为‘金边凤凰’ב黑珍珠’,为
66. 7%;最高的为‘十八格格’ב黄金岁月’达到
80%。8 个杂交组合的结实率介于 25% ~ 50%之间,
最高的为‘台北小姐’ב黄金岁月’,为 50%;其余
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 森林资源培育
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组合均小于 45%。‘台北小姐’和‘十八格格’比较
适宜做母本,而‘黄金岁月’比较适合做父本,其次是
‘篝火’。在杂交兰与春兰的杂交育种中,3 个组合都
获得了果实,说明所选亲本间杂交亲和性较高。杂交
兰与建兰之间仅有 1 个组合,也获得了杂交果实,说
明杂交兰与建兰杂交具有一定的种间杂交亲和性。
表 1 不同杂交组合杂交亲和性统计
杂交类型 母本 ×父本 授粉花朵数 子房膨大数 座果数 膨大率 /% 结果率 /%
‘台北小姐’ב黄金岁月’ 8 6 4 75. 0 50. 0
‘台北小姐’ב篝火’ 7 5 3 71. 4 42. 8
‘红美人’ב黄金岁月’ 8 6 3 75. 0 37. 5
杂交兰 ×大花蕙兰
‘红美人’ב篝火’ 9 7 3 77. 7 33. 3
‘紫颜素’ב黄金岁月’ 20 15 6 75. 0 30. 0
‘紫颜素’ב翡翠’ 8 6 2 75. 0 25. 0
‘十八格格’ב黄金岁月’ 10 8 4 80. 0 40. 0
‘金边凤凰’ב黑珍珠’ 6 4 2 66. 7 33. 3
平均值 74. 5 36. 5
杂交兰 ×建兰 ‘红美人’ב金荷’ 6 4 2 66. 7 33. 3
‘红美人’ב大富贵’ 4 3 2 75. 0 50. 0
杂交兰 ×春兰 ‘紫颜素’ב汪字’ 6 3 2 50. 0 33. 3
‘金边凤凰’ב新品梅’ 4 3 2 75. 0 50. 0
平均值 66. 7 44. 4
2. 2 杂交幼胚无菌培养
将杂交后 100 ~ 120 d的杂交幼胚经无菌播种到
4 种培养基上,种胚在培养 60 d 后逐渐开始萌发,先
由白色逐渐变成褐色和部分小绿点,后逐渐转绿,体
积增大,形成肉眼可见的原球茎。各杂交组合在不同
培养基的萌发启动时间与萌发情况不尽相同,培养
180 d后统计其萌发率,因种子仍呈团块状未完全散
开,难以计算其萌发率,仅以接种和萌发瓶数情况来
计,具体统计情况见图 2 和表 2。
图 2 杂种胚离体培养状态
表 2 培养基对杂交幼胚成活的影响
杂交组合
培养基 A 培养基 B 培养基 C 培养基 D
接种瓶 萌发瓶 萌发率 /% 接种瓶 萌发瓶 萌发率 /% 接种瓶 萌发瓶 萌发率 /% 接种瓶 萌发瓶 萌发率 /%
‘台北小姐’ב黄金岁月’ 6 4 66. 7 5 2 40. 0 5 2 40. 0 5 2 40. 0
‘台北小姐’ב篝火’ 4 3 75. 0 4 1 25. 0 4 1 25. 0 4 0 0
‘红美人’ב黄金岁月’ 7 4 57. 1 5 1 20. 0 5 2 40. 0 4 1 25. 0
‘红美人’ב篝火’ 5 3 60. 0 5 2 40. 0 4 1 25. 0 4 1 25. 0
‘红美人’ב金荷’ 4 2 50. 0 4 1 25. 0 3 1 33. 3 3 0 0
‘红美人’ב大富贵’ 3 2 66. 7 3 1 33. 3 3 0 0 3 0 0
‘紫颜素’ב黄金岁月’ 5 3 60. 0 4 2 50. 0 4 1 25. 0 4 0 0
‘紫颜素’ב翡翠’ 4 2 50. 0 4 0 0 3 0 0 3 1 33. 3
‘紫颜素’ב汪字’ 3 1 33. 3 3 0 0 2 0 0 2 0 0
‘十八格格’ב黄金岁月’ 3 2 66. 7 3 1 33. 3 2 0 0 2 1 50. 0
‘金边凤凰’ב新品梅’ 4 2 50. 0 3 0 0 3 1 33. 3 2 0 0
‘金边凤凰’ב黑珍珠’ 4 2 50. 0 2 1 50. 0 3 0 0 2 1 50. 0
平均萌发率 /% 57. 1 26. 4 18. 5 18. 6
森林资源培育 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2015 年第 29 卷第 5 期 17
由表 2 可知,12 个杂交组合杂种幼胚在培养基
A上均有萌发,除‘金边凤凰’ב黑珍珠’外,其余组
合杂种幼胚萌发率均高于其他 3 种培养基上的。培
养基 B上有 9 个组合杂种幼胚萌发,培养基 C上有 7
个组合杂种幼胚萌发,培养基 D 上仅有 6 个组合杂
种幼胚萌发。4 种培养基的区别仅在基本培养基上,
依次为 N6、1 /2MS、MS 和 KC,说明 N6 对 12 个杂交
组合杂种幼胚的萌发具有促进作用,是兰科植物间杂
交种子萌发比较适宜的基本培养基。
12 个杂交组合杂种幼胚在培养基 A上的萌发率
各不相同,最高的为‘台北小姐’ב篝火’,萌发率达
到 75. 0%;其次为‘台北小姐’ב黄金岁月’、‘红美
人’ב大富贵’和‘十八格格’ב黄金岁月’,萌发
率均为 66. 7%;萌发率最低的为‘紫颜素’ב汪
字’,接种 3 瓶,仅有 1 瓶萌发,萌发率为 33. 3%。由
此可知,杂种幼胚无菌萌发不仅受培养基影响,也与
杂交组合的亲本有关,杂交亲和性高的组合,幼胚无
菌萌发率也往往较高。
3 结论与讨论
以 5 个杂交兰品种为母本,4 个大花蕙兰品种、3
个春兰品种和 1 个建兰品种为父本进行杂交,12 个
杂交组合均获得了果实,但不同组合间的杂交亲和性
不同,杂交结实率最高为 50%,有 3 个组合,分别是
‘台北小姐’ב黄金岁月’、‘红美人’ב大富贵’和
‘金边凤凰’ב新品梅’。杂交兰与春兰杂交亲和性
高于杂交兰与大花蕙兰以及杂交兰与建兰。杂交兰
为母本和建兰杂交亲和性较差,该结果与李玉萍前期
得到的结果较一致[7]。因此在兰花新品种选育中不
仅要考虑品种的观赏特性,还应考虑品种间的杂交亲
和性。
培养基是兰花种子萌发和初期生长的重要物质
基础,对兰花种子无菌萌发起关键性作用[8-10]。基本
培养基对兰花的种子萌发、原球茎诱导、增殖与分化
等都有至关重要的影响。常用的基本培养基有 MS、
B5、l /2MS、KC、VW、White 等多种。不同的兰科植物
对培养基要求不同。有报道认为鹤顶兰、虾脊兰和兰
属的种子萌发需要低离子浓度的培养基,高离子浓
度,特别是高 Ca2 +浓度会抑制其种子的萌发[11]。吴
汉珠等[12]报道春兰类品种以无机盐浓度和氨态氮含
量低,而生长素含量较高的培养基为好,‘夏蕙’、‘秋
素’等品种则以无机盐浓度较高,生长素含量较低的
培养基为宜。鲁雪华等[13]、彭晓明等[14]、石乐娟
等[15]、经过试验均认为,适宜兰花的基本培养基首推
MS,对原球茎的诱导、增殖分化效果明显优于其他培
养基[13-15]。试验探讨了 4 种基本培养基对 12 个杂
交组合杂交胚萌发的影响,认为 N6 为较适宜的基本
培养基,培养基组合为 N6 + IBA 0. 3 mg /L + 6 - BA
0. 03 mg /L + AC 1 g /L +蛋白胨 2 g /L。在该培养基
上 12 个杂交组合杂交胚不但均萌发,且萌发率较高,
大于等于 50%的有 11 个组合。这与彭晓明等、石乐
娟等、鲁雪华等的研究结果不一致[13-15],与吴汉珠的
研究结果一致[12]。N6 培养基是 1974 年朱至清等为
水稻等禾谷类作物花药培养而设计的,和 MS 培养基
相比含有较高的硝酸盐、较低的铵盐和离子浓度[12]。
兰科植物不同种类杂交幼胚适宜基本培养基和培养
基组分及其浓度还有待于进一步探讨。
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(责任编辑 吴祝华)
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