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李属种间杂交亲和性及胚培养研究



全 文 :果 树 学 报 2009,26(6): 826~829
Journal of Fruit Science
李属种间杂交亲和性及胚培养研究
尚霄丽 1,2,3,朱更瑞 2*,李 靖 1,冯义彬 2,王力荣 2
(1河南农业大学林学园艺学院, 郑州 450002; 2中国农业科学院郑州果树研究所,郑州 450009;
3濮阳职业技术学院,河南濮阳 457000)
摘 要: 以桃(Prunus persica L.)、杏(P. armeniaca L.)、李(P. salicina L.)等李属果树 10 个品种为亲本共 15 个组合进
行远缘杂交,对杂种胚进行了胚培养,并对部分杂种进行了分子鉴定。 结果表明,李属种间杂交以杏为母本坐果率最
高为 11.49%,明显高于桃与李为母本。 桃为母本的组合 30~35 d 后出现了严重的落果现象,落果率均超过 90%;但
李、杏为母本落果不严重。获得的成熟果中,以杏为母本的组合严重败育,胚败育率最高为 93.18%。杂种接种于 WPM
培养基发育成健壮小植株,SSR 技术对杂种鉴定结果表明,所获植株为真杂种。
关键词: 李属; 远缘杂交; 亲和性; 胚培养; SSR
中图分类号:S662.3 文献标识码:A 文章编号:1009-9980(2009)06-826-04
Study on the interspecific hybridization compatibility between Prunus
crops and embryo culture of their hybrids
SHANG Xiao-li1,2,3,ZHU Geng-rui2*,LI Jing1,FENG Yi-bin2,WANG Li-rong2
(1College of Horticulture,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002 China; 2Zhengzhou Fruit Research Institute,CAAS,
Zhengzhou,Henan 450009 China; 3Puyang Vocational Technology College,Puyang,Henan 457000 China)
Abstract: Total of 10 cultivars of Prunus fruit crops including peach,apricot and plum were used as materials for doing 15
cross combinations. The hybrid embryos were cultured and a molecular identification was made to part of theses hybrids. The
results showed that when apricot used as female parent the fruit-setting ratio reached 11.49% , much higher than those of
peach and plum used as female parent. When peach was used as female parent the dropped rate of premature fruits in 30 to
35 d after blossom was higher than 90%. on the contrary,when using apricot and plum as female parents the fruit drop were
not serious. Most of the hybrids using apricot as female parent failed to bear and the highest embryo abortion rate reached
93.18%. The hybrid embryos were inoculated in WPM medium and grew into vigorous plantlets .SSR identification proved
that the hybrids were the true ones.
Key words: Prunus; Interspecific hybridization; Compatibility; Embryo culture; SSR
近年来,国内有关李属(Prunus)种间杂交的研
究已有报道。 有关李×杏、桃×李的研究较多,其中王
善广等 [1]、李锋等 [2]、曾烨等 [3]对李、杏杂交亲和性进
行了探索,确定了李、杏间的亲缘关系并得到了杂种
后代。 曹后男等[4]、马瑞娟等[5]等研究了桃、李间交配
亲和性及其不亲和性的原因。 马锋旺等 [6]于 1992-
1993 年研究发现桃、杏杂交有一定的亲和性,但未
获得桃杏杂种苗木;杨红花等 [7-8]、刘文等 [9]采用三级
放大的研究方案,成功获得了桃、杏杂种苗,并对胚
抢救得到杂种苗进行了 SSR分子鉴定。 但他们研究
的杂交组合仅限于杏×桃、李,桃×杏,未同时设置
桃×杏、李的杂交组合。因此,我们分别以桃、李、杏为
母本,并且将获得的杂种进行胚培养及分子鉴定,探
讨桃与李、杏间的亲和性,从而为远缘杂交育种提供
依据。
1 材料和方法
1.1 材料
试验于 2005—2006 年在中国农业科学院郑州
果树研究所桃种质资源圃进行。 试验材料: 普通桃
(Prunus persica L.): 油桃 1 号、 双喜红桃、96-2-43
桃、金凤桃、有明白桃、97-2-8 桃、96-3-12 桃、96-
收稿日期: 2009-02-07 接受日期: 2009-06-25
基金项目: 国家科技支撑计划(2006BAD13B06 和 2006BAD07B06);国家 863 计划(2006AA100108)
作者简介: 尚霄丽,女,在读博士生。 E-mail: xiaoli820218@163.com
觹 通讯作者。 Author for correspondence. Tel: 0371-65330970,E-mail:zhugengrui@126.com
DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.2009.06.014
表 2 桃亚属种间(桃×山桃)杂交亲和性
Table 2 Interspecific hybridization compatibility of the
cross between P. persica and P. daviadiana
杂交组合
Cross-combinations
授粉花朵数
No. pollnation
flowers
坐果数
No. fruit
setting
坐果率
Fruit setting
/%
96-2-43×帚型山桃
96-2-43×Zhouxingshantao
96-3-12×帚型山桃
96-3-12×Zhouxingshantao
96-7-52×帚型山桃
96-7-52×Zhouxingshantao
315
232
580
6
13
10
1.9
5.6
1.72
表 1 李属种间杂交亲和性
Table 1 Interspecific hybridization compatibility of Prunus
杂交组合
Cross-combinations
组合类型
Cross types
正交 Positive-cross 反交 Reverse-cross
授粉花朵数
No. pollnation flowers
坐果数
No. fruit setting
坐果率
Fruit setting/%
授粉花朵数
No. pollnation flowers
坐果数
No. fruit setting
坐果率
Fruit setting/%
96-2-43×凯特
96-2-43×Katy
97-2-8×凯特
97-2-8×Katy
有明白桃×凯特
Youmingbaitao ×Katy
96-2-43×黑宝石
96-2-43×Friar
金凤×黑宝石
Jinfeng×Friar
油桃 1 号×黑宝石
Youtaoyihao ×Friar
桃×杏
Peach×Apricot
桃×杏
Peach×Apricot
桃×杏
Peach×Apricot
桃×李
Peach×Plum
桃×李
Peach×Plum
桃×李
Peach×Plum
437
631
469
384
800
2
1
14
2
2
0.46
0.16
2.99
0.52
0.25
766
880
961
1126
1030
1719
88
53
80
6
27
2
11.49
6.02
8.32
0.53
2.62
0.12
尚霄丽等: 李属种间杂交亲和性及胚培养研究
7-52 桃;山桃(P. davidiana(Carr.)Franch.): 帚型山
桃;杏(P. armeniaca Linn.): 凯特杏;李(P. Linn.): 黑
宝石李。
1.2 方法
1.2.1 李属种间杂交及调查亲和性 根据父母本的
花期, 分别进行温室催花或采集田间大蕾花期的花
药,室温条件下阴干,置干燥器于 4 ℃冰箱中保存备
用。 授粉后 30 d 统计坐果率;即将成熟时,采收果
实,统计第 2次坐果率,并以第 2次坐果率高低为指
标评价比较不同处理对远缘杂交亲和性的影响。 用
破核剪剪开种核,取出种仁,调查种子的败育情况。
1.2.2 远缘杂种胚抢救技术体系的建立 以杂种桃
幼胚为试材,以 1/2MS(仅对大量元素进行减半)和
WPM为基本培养基,附加不同质量浓度的植物生长
调节剂, 蔗糖 20 g·L-1、 琼脂粉 6 g·L-1,pH 值调至
5.8,进行预备试验,筛选出适合胚萌发及生长的培
养基。 将杂种果实在超饱和漂白粉溶液中浸泡 20~
30 min,用破核剪剪开果核,取出种胚。 在超净工作
台内将种仁先用 70%酒精冲洗 30 s,再用 0.1%升汞
灭菌 8 min,无菌水冲洗 5~6 次,用镊子剥去种皮接
种到培养基中。 将生长健壮的杂种胚培苗经过 7 d
炼苗,于 2005年 11月—2006年 1月分批移入温室。
1.2.3 胚培养杂种幼苗的分子鉴定 采用 SDS 法
提取胚培杂种幼苗及其亲本基因组 DNA,电泳法检
测 DNA 浓度和质量。 PCR 扩增反应程序及体系参
照陈巍等 [10]的方法,反应体积为 10 μL,引物为 BP-
PCT034。
2 结果与分析
2.1 李属种间远缘杂交亲和性
从表 1可以看出,桃与李、杏杂交组合均具有一
定的亲和性,但以杏×桃组合坐果率较高。其中,凯特
杏×96-2-43 桃杂交组合坐果率最高为 11.49%,是
正交坐果率的 25倍; 其次凯特杏×有明白桃、 凯特
杏×97-2-8桃,分别为正交坐果率的 2.78、37.63 倍。
桃与李杂交组合正反交坐果率差异不明显,但
6 期
以李为母本坐果率较高,其中黑宝石李×金凤桃杂交
组合最高为 2.62%; 以桃为母本坐果率均较低,96-
2-43桃×黑宝石李、金凤桃×黑宝石李杂交组合坐果
率分别为 0.52%、0.25%。
96-2-43 桃×凯特杏与 96-2-43 桃×黑宝石李杂
交组合坐果率差异不明显, 说明父本的种性对远缘
杂交亲和性的影响较小;而有明白桃×凯特杏坐果率
2.99%,明显高于以 97-2-8桃、96-2-43 桃为母本的
坐果率 0.16%、0.46%。 说明母本的选择对杂交亲和
性影响较大, 杂交亲和性的高低可能与母本自花结
实率的高低有一定关系。
从表 2可以看出, 普通桃与山桃杂交组合坐果
率高于桃与李、 杏, 说明山桃与普通桃的亲和性较
高。 不同品种为母本对桃亚属种间杂交亲和性影响
827
果 树 学 报 26 卷
表 4 不同培养基的幼胚萌发率
Table 4 Embryo germination rate on different medium
表 3 李属种间杂交坐果数与杂种胚败育情况
Table 3 Interspecific hybridization fruit set and embryo abortion of Prunus
杂交组合
组合类型
Cross typesw 授粉后 30 d
30 d after pollination
采果前
Pre-harvest
凯特×96-2-43
Katy×96-2-43
凯特×97-2-8
Katy×97-2-8
凯特×有明白桃
Katy×Youmingbaitao
96-2-43×凯特
96-2-43×Katy
97-2-8×凯特
97-2-8×Katy
有明白桃×凯特
Youmingbaitao×Katy
黑宝石×油桃 1 号
Friar×Youtaoyihao
黑宝石×96-2-43
Friar×96-2-43
黑宝石×金凤
Friar×Jinfeng
96-2-43×黑宝石
96-2-43×Friar
金凤×黑宝石
Jinfeng×Friar
96-3-12×帚型山桃
96-3-12×Zhouxingshantao
96-2-43×帚型山桃
96-2-43×Zhouxingshantao
96-7-52×帚型山桃
96-7-52× Zhouxingshantao
杏×桃
Apricot×Peach
杏×桃
Apricot×Peach
杏×桃
Apricot×Peach
桃×杏
Peach×Apricot
桃×杏
Peach×Apricot
桃×杏
Peach×Apricot
李×桃
Plum×Peach
李×桃
Plum×Peach
李×桃
Plum×Peach
桃×李
Peach×Plum
桃×李
Peach×Plum
Peach×P. Davidiana
Peach×P. Davidiana
Peach×P. Davidiana
155
80
121
43
195
165
2
17
42
48
498
83
62
168
88
53
80
2
1
14
2
6
27
2
2
13
6
10
82
43
56
2
0
0
0
2
5
0
0
6
3
1
坐果数 No. of fruit set
胚败育数
No. of embryo abortion
处理 Treatments
接种胚数
Embryos
tested
胚萌发率
Embryo
Germination rate/%
基本培养基
Medium
6-BA
/mg·L-1
IAA
/mg·L-1
1/2MS
1/2MS
1/2MS
WPM
0.0
1.0
1.0
0.0
0.0
0.0
0.5
0.0
30
30
30
30
46.7
53.3
55.6
82.9
也较大,其中 96-3-12桃×帚型山桃杂交组合坐果率
最高为 5.6%,其次是 96-2-43 桃(普通桃)×帚型山
桃、96-7-52桃(普通桃)×帚型山桃,为 1.9%、1.72%。
2.2 李属种间杂交杂种胚败育情况
试验结果表明,从 2次的坐果数比较来看,各个
组合授粉 30 d后均有不同程度的落果现象。 以桃为
母本的杂交组合落果严重, 各个组合的落果率均超
过 90%; 其中金凤桃×黑宝石李、97-2-8桃×凯特杏
杂交组合较严重,落果率达 99.6%、99.5%。凯特杏为
母本的杂交组合, 落果相对较轻, 落果率分别为
43.23%、33.75%、33.88%;黑宝石李为母本落果率也
较低,分别为 0、64.71%、35.71%。
调查果实胚败育情况来看, 凯特杏为母本的杂
交组合获得种子数较多, 但败育率较高。 凯特杏×
96-2-43 桃组合胚败育率最高为 93.18%,其他 2 个
组合分别为 81.13%、70%。 桃为母本的杂交组合中
97-2-8 桃×凯特杏、有明白桃×凯特杏、96-2-43 桃×
黑宝石李、金凤桃×黑宝石李杂交组合所得果实均为
饱满种子。 李为母本败育率也较低,黑宝石李×油桃
1 号、 黑宝石李×96-2-43 桃与黑宝石李×金凤桃杂
交组合的败育率分别为 0、33.33%、18.52%。
2.3 杂种胚培养情况
2.3.1 杂种胚培养基的筛选 将桃杂种单株 99-3-
65胚分别接种于不同培养基中, 经过 100 d 低温层
积,放入培养室 10 d 后,调查萌发率观察生长情况
(表 4)。 不同的培养基中的萌发率不同,1/2MS培养
基萌发率较低,为 46.7%,附加一定植物生长调节剂
的培养基胚萌发率略高为 53.3%、55.6%。WPM培养
基的胚萌发率最高,为 82.9%。 WPM 培养基为杂种
胚培养的适宜培养基。
2.3.2 远缘杂种胚培养及移栽 将获得的杂种胚接
种于 WPM培养基中,接种后低温处理 100 d 左右后
取出置培养室,培养 10 d 后观察,植株由黄白色变
为淡绿色, 生长健壮, 每个杂交组合成苗率均超过
828
6 期
图 1 杂种苗的 SSR 分子鉴定
M. DL2000; 1. 凯特杏; 2. 97-2-8 桃; 3. 凯特杏×97-2-8 桃; 4. 96-
7-52 桃;5.帚型山桃; 6. 96-7-52 桃×帚型山桃
Fig. 1 Molecular identification of hybrid with SSR
M. DL2000; 1. Katy apricot; 2. 97-2-8 peach; 3. Katy apricot×97-2-8
peach; 4. 96-7-52 peach; 5. Zhouxingshantao; 6. 96 -7 -52 peach ×
Zhouxingshantao
尚霄丽等: 李属种间杂交亲和性及胚培养研究
90%。 将生长健壮的杂种胚培苗经过 7 d 炼苗,于
2005年 11月—2006年 1月分批移入温室。
2.4 杂种胚培苗的分子鉴定
对杂种胚培苗进行 SSR 检测,结果表明在凯特
杏×97-2-8桃杂交组合中,杂种拥有父本 97-2-8 桃
的 1条特异带;96-7-52 桃×帚型山桃杂交组合杂种
同时继承了父母本的特异带, 由此可以确定杂种为
真杂种。
3 讨 论
本试验从 2次坐果率的调查发现, 授粉后杂交
组合均有落果现象。桃、杏、李进行正反交发现以杏、
李为母本所有组合都能结实;但当以桃为母本时,初
期也能看到与自然授粉果近似的果实, 但授粉后
40~70 d大部分落掉,不能得到杂交种子。 这一研究
与曹后男等 [4]、马瑞娟等 [5]研究一致。 研究还认为授
粉后 30~35 d 的坐果率高, 可能是受花粉刺激而产
生的子房膨大效应[4]。 因此,本研究以采收前的坐果
率为指标来测定李属种间亲和性较为适宜。
本试验测定李属种间杂交亲和性以采果前坐果
率为指标,发现桃与李、杏杂交均有一定的亲和性,
而且以杏为母本坐果率较高,明显高于李、桃为母本
的杂交组合。但曹后男等[4]、杨红花等[7]以授粉后 30~
35 d坐果率测定其亲和性, 表明以桃为母本的杂交
组合坐果率高于李、杏为母本。究其原因是与统计坐
果率的时间不一致, 本试验测定亲和性的方法与马
瑞娟等[5]对桃与李进行杂交研究一致,但其结果亦发
现以桃为母本杂交组合坐果率较高, 其原因可能与
母本品种不同有关。 本试验还发现母本对杂交亲和
性影响较大,父本影响较小。
本试验获得 15个杂交组合成熟果实 306 个,种
仁不饱满或干瘪率为 65.36%。 王发林等[11]对李杏间
杂种成熟胚调查发现种仁不饱满或干瘪率占 75%,
用常规播种方法很难得到理想数量的杂种苗。 而且
本试验还发现以杏为母本的杂交组合成熟时的杂种
败育率较高,最高为 93.18%。杨红花等[7]研究表明败
育时期从第 3周开始,并且一直持续。因此确定具体
的败育期和及时的进行胚挽救仍需进一步研究。
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M 1 2 3 4 5 6
200
100
bp
829