全 文 ：中国农业科学 2015,48(3):426-435
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.03.03

收稿日期：2014-07-14；接受日期：2014-09-24
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-09）、河北省自然科学基金（C2012301012）、河北省农林科学院青年基金（A2012060102）
联系方式：刘长友，E-mail：Liuchangyou2006@aliyun.com.cn。通信作者田静，Tel：0311-87670655；E-mail：nkytianjing@163.com


豇豆属食用豆类间的远缘杂交
刘长友 1，范保杰 1，曹志敏 1，苏秋竹 1，王 彦 1，张志肖 1，程须珍 2，田 静 1
（1 河北农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室，石家庄 050031；2 中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081）

摘要：【目的】明确豇豆属下不同食用豆种间的杂交亲和性，为开展豇豆属食用豆远缘杂交育种提供参考。
【方法】以绿豆、小豆、黑吉豆、饭豆、豇豆 5 种主要的豇豆属食用豆栽培豆种和 Vigna minima、Vigna
nakashimae、Vigna riukiuensis 3 种小豆、饭豆的近缘野生种为亲本，进行豇豆属下食用豆种间的远缘杂
交，并对“绿豆×小豆”、“饭豆×小豆”、“小豆×饭豆”的杂种幼胚进行幼胚拯救。通过调查杂交成荚率和
杂种 F1 的农艺性状表现，分析豇豆属下不同食用豆杂交组合间的杂交亲和性。【结果】各食用豆种间亲缘关
系的远近及母本的选择影响远缘杂交结果。除包含豇豆种的杂交组合外，其他食用豆种间正反交杂交组合均
能够结荚，杂交荚和杂交籽粒的发育程度在各组合间存在差异。“绿豆×黑吉豆”、“小豆×Vigna minima”、
“小豆×Vigna nakashimae”、“小豆×Vigna riukiuensis”4 个杂交组合不存在受精前的遗传障碍，杂交成
荚率较高，幼胚发育阶段存在不同程度的发育障碍，但均可以获得能够正常出苗的杂交籽粒，F1 植株结实率
降低。绿豆和饭豆间正反交均能够结荚，但绿豆作母本时的成荚率显著高于饭豆作母本时的成荚率，且能够
收获成熟的杂交荚和杂交籽粒。F1 植株高度不育，即使与绿豆或饭豆回交也均不能获得有活力的后代种子。
“绿豆×小豆”、“饭豆×小豆”2 个杂交组合不存在受精前的杂交障碍，然而在受精后幼胚生长阶段却存在
发育障碍。通过幼胚拯救可以获得两者的后代植株，前者 F1高度不育，后者 F1可育，但结实率降低。其他杂
交组合间存在杂交荚发育一段时间后干枯或掉落、杂交籽粒胚败育等现象，未能获得后代植株。【结论】绿豆
作母本与黑吉豆、小豆、饭豆杂交更利于杂交荚和杂交籽粒的发育；黑吉豆与小豆、饭豆杂交时存在胚败育
现象；饭豆作母本与小豆杂交经幼胚拯救可以获得可育的 F1植株；小豆与近缘野生种的杂交亲和性优于饭豆；
豇豆与其他食用豆类间杂交均未成功。
关键词：豇豆属；食用豆种；远缘杂交；幼胚拯救

Interspecific Hybridization Among Vigna Species
LIU Chang-you1, FAN Bao-jie1, CAO Zhi-min1, SU Qiu-zhu1, WANG Yan1, ZHANG Zhi-xiao1,
CHENG Xu-zhen2, TIAN Jing1
(1Institute of Food and Oil Crops, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences/Hebei Laboratory of Crop Genetic and
Breeding, Shijiazhuang 050031; 2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081)

Abstract:【Objective】The aim of this study was to analyze the crossability of different Vigna species, which will facilitate
the distant hybridization breeding of Vigna. 【Method】 Interspecific crossabilities were investigated among 5 cultivar species of
Vigna, V. radiata (mungbean), V. mungo (black gram), V. umbellata (rice bean), V. anguluris (adzuki bean), V. unguiculata
(cowpea), and 3 wild relative species of adzuki bean, V. minima, V. nakashiame and V. riukiuensis. Embryo rescue was conducted
for 3 interspecific combinations, namely, V. radiata×V. angularis, V. angularis×V. umbellata and V. umbellata×V. angularis,
respectively. The pod setting ratio of hybrid and performance of F1 plant were investigated to analyze the crossabilities between
food legumes of Vigna genus. 【Result】 The genetic relationship between different food legumes and the choice of female parent
3 期 刘长友等：豇豆属食用豆类间的远缘杂交 427
influenced the result of distant hybridization. Except for cowpea cross combinations, hybrid pods were set successfully in the
other interspecific crosses. The growth of hybrid pods and seeds showed variations in different combinations. No genetic
disorders before fertilization were found from the hybridizations of V. radiata×V. mungo, V. angularis×V. minima, V.
angularis×V. nakashiame, and V. angularis×V. riukiuensis. The hybrid seeds of them germinated normally, and the hybrid plants
were fertile, but the fruiting rates were lower. The pod setting ratio was significantly higher when V. radiata was selected as
female parent in the interspecific crosses between V. radiata and V. umbellata. F1 plants were obtained without embryo culture,
but they showed complete hybrid sterility. No fertile seeds were obtained even backcross to V. radiata or V. umbellata. Hybrid
plants were obtained from cultured embryos for the interspecific crosses of V. radiata ×V. angularis and V. umbellata ×V.
angularis. The fertility of F1 plants from these two combinations was opposite, sterile in the former and fertile in the latter. The
hybrid pods shriveled or fell off, or embryo abortion occurred in all other interspecific crosses.【Conclusion】Using mungbean as
the female parent was of benefit to the development of the hybrid pods and seeds when crossed with blackgram, adzuki bean and
rice bean, respectively. The embryo abortion occurred when crossed blackgram with adzuki bean and rice bean, respectively.
Through the use of embryo culture, the fertile F1 plants could be obtained when using rice bean as the female parent crossed with
adzuki bean. The crossability of adzuki bean with its wild relative was better than that of rice bean. All the crosses were failure
when using cowpea as one of the parents.
Key words: Vigna genus; food legumes; interspecific hybridization; embryo rescue

0 引言
【研究意义】远缘杂交是物种形成的重要途径，
也是一种重要的育种手段。利用远缘杂交可以创造出
新的作物品种或育种的中间材料，或在现有的作物中
引入一些抗逆、抗病、优质、高产等优良性状。如利
用普通小麦与粗山羊草、中间偃麦草、冰草、二倍体
小黑麦等进行种间或属间的远缘杂交，创制出大批优
质、高产、抗病的小麦新种质和新品种[1-3]。食用豆类
是以收获籽粒供食用的豆类作物的统称，其中豇豆属
（Vigna）食用豆类属于豆科（Leguminosae）、蝶形
花亚科（Papilionaceae）、菜豆族（Phaseoleae），主
要分布在热带和亚热带地区[4]。豇豆属的栽培种主要
包括 7 种，分别为绿豆（Vigna radiate(L.)R.Wilczek）、
黑吉豆（Vigna mungo(L.)Hepper）、小豆（Vigna
angularis (Willd.) Ohwi &Ohashi）、饭豆（Vigna
umbellata (Thunb.) Ohwi&Ohashi）、乌头叶菜豆（Vigna
aconitifolia (Jacq. ) Marechal）、豇豆（Vigna unguiculata
(L.) Walp）和班巴拉花生（英文名：Bambara groundnut）
（Vigna subterranea (L.) Verdc）。其中前 5 种豆类归
入亚洲豇豆亚属（Ceratotropis），后 2 种归入豇豆
亚属（Vigna）[5]。此外，在亚洲豇豆亚属中还包括
几个重要的野生种，如 V. radiata var. sublobata、V.
angularis var. nipponensis 分别是绿豆和小豆的野生
种，V. minima、V. nakashiame 和 V. riukiuensis 是小豆
和饭豆的近缘野生植物。豇豆属栽培食用豆类间具
有许多可以彼此互补的性状。比如绿豆较早熟，且
较抗大豆胞囊线虫[6]，但易受绿豆象危害；黑吉豆较
晚熟，但能够抵御绿豆象危害[7]；小豆中缺少抗豆象
种质，而多数饭豆材料能够抵御绿豆象和四纹豆象
的危害[7-8]。利用不同豇豆属食用豆类进行种间远缘
杂交，有可能实现优势互补，创造出综合性状优异
的食用豆类新种质或新品种。另外，在豇豆属食用
豆的野生种和近缘植物中也含有许多抗性基因。如
某些野生绿豆材料中含有抗豆象基因[9-10]；小豆近缘
野生植物 V. riukiuensis 较抗大豆胞囊线虫[11]。利用这
些野生种和野生近缘植物同栽培食用豆进行远缘杂
交，可以将这些抗性基因引入栽培豆种中。【前人研
究进展】国外研究者在豇豆属食用豆类间的远缘杂
交方面已有报道。Sen 等[12]最早进行了绿豆和黑吉
豆间的杂交，其后 Dana[13]、Gosal 等[14]、Kalpana
等[15]也相继进行了类似研究。Ahn等[16-17]和Chen等[18]
分别研究了绿豆、小豆、饭豆、黑吉豆 4 种食用豆类
之间的杂交亲和性；Tanapon 等[19]进行了绿豆和饭豆
间的杂交，并获得了四倍体后代；Siriwarfhane 等[20]
对小豆、饭豆与其野生种和近缘野生植物间的杂交
亲和性进行了分析。由于选用的亲本材料、杂交方
法等差异，这些研究所得的结果不尽相同。绿豆、
小豆等豇豆属食用豆类在中国属于小作物，研究基
础相对薄弱。当前的育种工作仍以自然变异选择和
种内杂交选育等育种方法为主，远缘杂交育种方面
的研究报道十分缺乏，仅杨人俊等[21]对小豆和野生
小豆的杂交亲和性进行了报道。【本研究切入点】
针对国内豇豆属食用豆远缘杂交研究缺乏的现状，
428 中 国 农 业 科 学 48 卷
通过进行种间远缘杂交获知豇豆属下不同食用豆间
的杂交亲和性，是开展豇豆属食用豆远缘杂交育种
的前提。【拟解决的关键问题】本研究对豇豆属下
绿豆、小豆、豇豆、饭豆和黑吉豆 5 个栽培种进行
种间远缘杂交，并对小豆和饭豆与其近缘野生种 V.
minima、V. nakashiame、V. riukiuensis 间进行了杂
交亲和性分析。此外，在成功实现杂交的基础上，
对“绿豆×小豆”、“饭豆×小豆”、“小豆×饭
豆”的杂种幼胚进行了幼胚拯救尝试。该研究结果
可以为中国绿豆、小豆等豇豆属食用豆种间开展远
缘杂交育种提供参考，并为豇豆属下不同食用豆种
间的比较遗传研究提供材料。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所选用的豇豆属下食用豆种材料见表 1。其
中，冀绿 7 号和 2 份小豆材料为河北省农林科学院粮
油作物研究所育成品种；黑吉豆材料由印度泰米尔纳
德邦农业大学 M. Pandiyan 教授惠赠；豇豆材料为中
国农业科学院作物科学研究所育成品种；饭豆材料为
收集自河北保定的农家种；Vigna riukiuensis 由日本农
业生物资源研究所的 Norihiko Tomooka 教授惠赠；
V2709、Vigna minima、Vigna nakashimae 均由泰国农
业大学的 Peerasak Srinives 教授惠赠。

表 1 种间远缘杂交材料
Table 1 Description of Vigna species used as parents for interspecific hybridization
物种 Species 染色体数（2n=） No. of chromosome 名称或编号 Name or code 类型 Type
冀绿 7 号 Jilü No.7 育成品种 Improved variety绿豆 V. radiata 22
V2709 国外种质 Foreign accession
冀红 9218 Jihong9218 育成品种 Improved variety小豆 V. angularis 22
冀红 352 Jihong352 育成品种 Improved variety
黑吉豆 V. mungo 22 Sublobata-1 国外种质 Foreign accession
饭豆 V. umbellata 22 饭豆 F021 Rice bean F021 农家种 Landrace
豇豆 V. unguiculata 22 中豇 1 号 Zhongjiang No.1 育成品种 Improved variety
V. minima 22 W02-09-05 野生近缘种 Wild relative
V.nakashiame 22 WR01 野生近缘种 Wild relative
V. riukiuensis 22 JP108810 野生近缘种 Wild relative

1.2 杂交和幼胚拯救
试验于 2011 年 4—11 月和 2012 年 4—11 月在河
北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站温室内进
行。所有材料种于花盆中，每盆 3 株，每份材料种 5
盆。根据前期的繁种试验，Vigna minima、Vigna
nakashimae 和 Vigna riukiuensis 开花较晚，因此，从
三叶期开始对它们进行遮光短日照处理，持续 30 d。
杂交方法参照刘玉平等[22]的方法，并稍作改动。在开
花期每天下午 4 点至 6 点选取第二天即将开放的花蕾
进行去雄，第二天上午 7 点至 9 点进行授粉。授粉时
选取早上刚开放的父本花朵，用镊子将龙骨瓣（包含
柱头、花药和花丝）从尾端取下，从龙骨瓣细的开口
一端将其套在母本的柱头上。授粉 3 d 后调查成荚数
和成荚率。将收获的杂交籽粒进行浸泡催芽后播种到
花盆中。参照程须珍等[23]的方法调查和采集杂种 F1
植株及籽粒的农艺性状数据。
幼胚拯救采用幼胚离体培养的方式进行。培养基
为 MS 培养基，添加 10 μmol·L-1 6-苄基腺嘌呤。主要
步骤为：取授粉后 10—15 d 的杂交荚，剥取杂交籽粒；
用 70%酒精灭菌 1 min，0.1%升汞灭菌 15 min，灭菌
蒸馏水冲洗 4 次；在解剖镜下剥取幼胚，将幼胚接种
于培养基上。接种好的幼胚转移到光照培养箱中，培
养条件为 25℃，12 h 光照（6 000 lx），12 h 暗环境。
2 结果
2.1 绿豆与黑吉豆间的杂交
绿豆和黑吉豆间正反交均能够结荚（表 2）。绿
豆作母本时结荚率更高（59.4%），杂交荚发育基本
正常。杂交籽粒存在胚不完全败育现象，成熟时部分
籽粒有干物质积累，但并不像亲本那样饱满，另一部
分籽粒胚完全退化，仅剩种皮。将未完全败育的杂交
种子播种后 50%能够正常出苗。部分 F1植株在开花前
3 期 刘长友等：豇豆属食用豆类间的远缘杂交 429
死亡。存活的植株表现出明显的杂种优势，生长旺盛，
植株高大，能够开花结荚，但结实率较低，每荚仅有
1—2 粒种子（表 3）。从杂种 F1的荚毛长短、种皮颜
色和种脐形状等性状可以明显地判断其是否为真杂
种。黑吉豆作母本时成荚率（43.2%）降低，杂交荚
一般在 2—3 周后掉落，部分杂交荚能够成熟，但杂交
籽粒发生胚败育现象，不能够正常发芽。
从杂交结果可以看出绿豆与黑吉豆间不存在受精
前杂交障碍，杂交成功率较高。然而在胚胎发育阶段
存在一定的遗传障碍，导致部分杂交籽粒的幼胚在成
熟前发生败育。这种胚败育现象在黑吉豆作母本时更
加突出，以致不能获得正常发芽的杂交籽粒。正反交
间胚败育发生程度不同的可能原因是母体细胞质对幼
胚的发育有影响，即存在一定的母体效应[24]。

表 2 豇豆属食用豆种间杂交情况
Table 2 Summary of results of interspecific hybridization
杂交组合
Cross-combination
授粉花数
No. of flowers
pollinated
结荚数（百分比）
No. of pods set
(%)
收获荚数
No. of pods
obtained
收获种子数
No. of seeds
obtained
出苗百分率（播种数）
Germination (%)
(No. of seeds sown)
获得 F1 植株数
No. of F1 plants
obtained
绿豆×黑吉豆 V. radiata×V. mungo 32 19(59.4) 14 48 50(8) 4
黑吉豆×绿豆 V. mungo×V. radiata 37 16(43.2) 6 25 0(14) 0
绿豆×小豆 V. radiata×V. angularis 63 42(66.7) 0 0 — 0
小豆×绿豆 V. angularis×V. radiata 32 8(25.0) 0 0 — 0
绿豆×饭豆 V. radiata×V. umbellata 30 19(63.3) 7 22 50(8) 4
饭豆×绿豆 V. umbellata×V. radiata 27 4(14.8) 0 0 — 0
绿豆×豇豆 V. radiata×V. unguiculata 22 2(9.1) 0 0 — 0
豇豆×绿豆 V. unguiculata×V. radiata 18 1(5.6) 0 0 — 0
小豆×饭豆 V. angularis×V. umbellata 96 41(42.7) 9 23 0(23) 0
饭豆×小豆 V. umbellata×V. angularis 83 29(34.9) 0 0 —
小豆×黑吉豆 V. angularis×V. mungo 17 2(11.8) 0 0 — 0
黑吉豆×小豆 V. mungo×V. angularis 25 8(32.0) 0 0 — 0
小豆×豇豆 V. angularis×V. unguiculata 18 0(0) 0 0 —
豇豆×小豆 V. unguiculata ×V. angularis 22 0(0) 0 0 —
饭豆×黑吉豆 V. umbellata×V. mungo 34 8(23.5) 0 0 — 0
黑吉豆×饭豆 V. mungo×V. umbellata 36 19(52.8) 10 32 0(12) 0
饭豆×豇豆 V. umbellata×V. unguiculata 19 0(0) 0 0 — 0
豇豆×饭豆 V. unguiculata×V. umbellata 17 0(0) 0 0 — 0
黑吉豆×豇豆 V. mungo×V. unguiculata 22 0(0) 0 0 — 0
小豆×V. minima V. angularis×V. minima 40 13(32.5) 13 51 87.5(8) 7
V. minima×小豆 V. minima×V. angularis 15 4(26.7) 3 12 62.5(8) 5
小豆×V. nakashiame V. angularis×V.nakashiame 24 8(33.3) 7 35 100(8) 8
V. nakashiame×小豆 V. nakashiame×V. angularis 16 5(31.3) 4 19 75(8) 6
小豆×V. riukiuensis V. angularis×V. riukiuensis 52 18(34.6) 14 53 87.5(16) 14
V. riukiuensis×小豆 V. riukiuensis×V. angularis 37 5(13.5) 2 10 0(10) 0
饭豆×V. minima V. umbellata×V. minima 54 4(7.4) 0 0 — 0
V. minima×饭豆 V. minima×V. umbellata 64 17(26.6) 4 12 0(12) 0
饭豆×V. nakashiame V. umbellata×V. nakashiame 50 4(8.0) 0 0 — 0
V. nakashiame×饭豆 V. nakashiame×V. umbellata 56 12(21.4) 5 17 0(17) 0
饭豆×V. riukiuensis V. umbellata×V. riukiuensis 42 7(16.7) 0 0 — 0
V. riukiuensis×饭豆 V. riukiuensis×V. umbellata 46 10(21.7) 5 21 0(21) 0
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表 3 绿豆、黑吉豆及其杂种 F1的形态比较
Table 3 Comparison of the morphological characteristics of V. radiata, V. mungo and their interspecific hybrids
性状 Characters 绿豆 V. radiata 杂种 F1 Hybrid F1 黑吉豆 V. mungo
荚毛 Pod pubescence 短 Short 长 Long 长 Long
种皮颜色 Color of seed 绿 Green 褐 Brown 黑斑 Black mottle
种脐 Hilum cushion 扁平 Flat 轻微凸出 Light bulgy 凸出 Bulgy
株高 Plant height (cm) 67.8 135.9 88.6
单荚粒数 No. of seeds per pod 11.2 1.3 6.8
百粒重 100-seed weight (g) 3.76 4.23 5.68

2.2 绿豆与小豆间的杂交
绿豆和小豆间正反交均能够结荚（表 2）。绿豆
作母本时结荚率较高（66.7%），杂交荚发育 9—18 d
开始掉落，部分杂交荚发育的时间更长一些，但最终
掉落，未能收获成熟的杂交荚和杂交籽粒。小豆作母
本时结荚率较低（25.0%），杂交荚生长缓慢，4—14
d 后开始掉落，不能收获成熟的杂交荚。
取授粉后 10—15 d 的“绿豆×小豆”杂交籽粒进
行幼胚拯救，成功获得 F1 植株。从 F1 植株的初生叶
叶柄有无、初生叶形等性状可以明显的判断其是否为
真杂种（表 4）。F1 植株苗期初生叶片有叶柄，较光
滑，与小豆叶片相似（图 1-a），后期长出的叶片表面
有细绒毛，与绿豆叶片相似（图 1-b）。成株期可以
正常开花，花色介于绿豆和小豆之间。幼荚多毛，生
长 3—7 d 后掉落，不能获得成熟的 F2种子。分别利
用绿豆和小豆作为轮回亲本与其进行回交，杂交荚同
样生长 3—7 d 后掉落，不能获得回交后代。
绿豆与小豆间的远缘杂交可以结荚，表明它们之
间不存在受精前的杂交障碍。然而在受精后幼胚生长
阶段却存在发育障碍。小豆作母本时这种发育障碍更
a b

a：苗期 Seedling；b：成株期 Adult

图 1 绿豆和小豆杂交 F1代植株苗期和成株期
Fig. 1 F1 seedling and adult plant of V. radiata×V. angularis plant

表 4 绿豆、小豆及其杂种 F1的形态比较
Table 4 Comparison of the morphological characteristics of V. radiata, V. angularis and their interspecific hybrids
性状 Characters 绿豆 V. radiata 杂种 F1 Hybrid F1 小豆 V. angularis
初生叶叶柄 Petiole of primary leaves 无 Sessile 短 Short 长 Long
初生叶形 Shape of primary leaves 披针 Lanceolate 卵圆 Oval 心脏 Heart
上胚轴颜色 Epicotyl color 紫 Purple 绿 Green 绿 Green
荚毛 Hair of pod 密 Dense 密 Dense 无 Absent
最大小叶长/宽 The largest leaf length/width (cm) 15.8/13.5 12.5/10.3 10.7/8.7
3 期 刘长友等：豇豆属食用豆类间的远缘杂交 431
加明显，导致杂交荚和幼胚生长缓慢，并最终脱落。
虽然通过幼胚拯救可以获得杂种后代植株，但杂种后
代表现出高度不育，可能原因是绿豆和小豆的遗传差
异较大，染色体同源度较低，导致染色体配对不规则，
从而无法产生有活力的卵细胞和花粉。
2.3 绿豆与饭豆间的杂交
绿豆和饭豆间正反交均能够结荚（表 2）。绿豆
作母本时的成荚率（63.3%）显著高于饭豆作母本时
的成荚率（14.8%），且能够收获成熟的杂交荚。荚
内包含两种形态的杂交籽粒，一种皱缩严重，不能正
常出苗，另一种干物质填充较多，可以正常出苗。饭
豆作母本时杂交荚生长 5—10 d 后掉落，不能获得成
熟的杂交荚和籽粒。
绿豆苗期子叶出土，初生叶无叶柄，饭豆苗期子
叶不出土，初生叶有叶柄（表 5）。F1 植株苗期子叶
位置介于两者之间，子叶刚露出土壤表层，初生叶有
短叶柄。根据这两个性状可以明显的判断是否为真杂
种。F1植株蔓生无限生长，发育后期能够正常开花结
荚。幼荚表面有绒毛，发育 3—7 d 即掉落，不能收获
成熟的 F2种子。分别利用绿豆和饭豆作为轮回亲本与
F1植株进行回交，F1作父本时不能结荚，作母本时能
够结荚，但杂交荚发育情况与其自交类似，生长 3—7
d 后掉落，不能获得成熟的杂交荚和籽粒。
绿豆与饭豆间的远缘杂交能够结实表明二者之
间不存在受精前的杂交障碍，但母本效应对成荚率
和杂种胚的发育程度产生影响。绿豆作母本时幼胚
发育受到的障碍明显小于饭豆作母本时受到的障
碍，因此，更利于杂种胚的发育。杂种 F1 植株可以
开花但不能结实的可能原因是绿豆和饭豆间染色体
同源性较差，减数分裂时不能进行正常的联会配对，
从而导致遗传系统紊乱，无法产生有活力的卵细胞
和花粉。

表 5 绿豆、饭豆及其杂种 F1的形态比较
Table 5 Comparison of the morphological characteristics of V. radiata, V. umbellata and their interspecific hybrids
性状 Characters 绿豆 V. radiata 杂种 F1 Hybrid F1 饭豆 V. umbellata
子叶 Cotyledon 出土 Epigal 出土 Epigal 不出土 Hypogeal
初生叶叶柄 Petiole of primary leaves 无叶柄 Sessile 短 Short 长 Long
生长习性 Growth habit 直立 Erect 蔓生 Prostrate 蔓生 Prostrate
荚毛 Pubescence of young pods 密 Dense 密 Dense 无 Absent
最大小叶长/宽 The largest leaf length/width (cm) 15.8/13.5 10.4/6.8 9.6/6.5

2.4 小豆与饭豆间的杂交
小豆与饭豆间正反交均可以结荚（表 2）。小豆
作母本时成荚率（42.7%）高于饭豆作母本时的成荚
率（34.9%），杂交荚一般生长 2—3 周后干枯，部分
荚能够生长到成熟期，但表皮皱缩，剥开荚皮可以看
到明显瘪皱的籽粒。将杂交籽粒播种后不能出苗。饭
豆作母本时杂交荚一般生长 2—3 周后干枯或掉落，不
能收获成熟的杂交荚和籽粒。
分别取 10—14 d 的“小豆×饭豆”和“饭豆×小
豆”幼胚进行幼胚拯救。“小豆×饭豆”幼胚多发育
成愈伤组织或叶状体，只获得 2 株生长势较弱的幼苗，
在后期移栽时死亡。“饭豆×小豆”幼胚多直接长成
幼苗，且生长势较强，幼苗移栽后成功获得 F1植株（图
2-a）。F1植株前期表现为直立生长，后期蔓生无限生
长，能够正常开花结实，结实率较小豆或饭豆自交结
实率低，每荚 2—4 粒种子（表 6）。籽粒粒型介于小
豆和饭豆之间，种脐稍突出，中间轻微凹陷（图 2-b）。
a
b

a：从左到右分别为小豆、杂种 F1 和饭豆植株；b：从左到右分别为小
豆、杂种 F1 和饭豆籽粒
a: V. angularis, hybrid F1, V. umbellate plant from left to right; b: V.
angularis, hybrid F1, V. umbellate seeds from left to right

图 2 小豆与饭豆杂交 F1植株及籽粒
Fig. 2 F1 plant and seeds of V.angularis×V. umbelleta
432 中 国 农 业 科 学 48 卷
表 6 小豆、饭豆及其杂种 F1的形态比较
Table 6 Comparison of the morphological characteristics of V. angularis, V. umbellata and their interspecific hybrids
性状 Characters 小豆 V. angularis 杂种 F1 Hybrid F1 饭豆 V. umbellata
生长习性 Growth habit 直立 Erect 蔓生 Prostrate 蔓生 Prostrate
荚色 Pod color 黄白 Yellowish white 褐 Brown 褐 Brown
粒形 Seed shape 短圆 Short round 长圆 Long round 长扁圆 Long oblate
种脐 Hilum cushion 扁平 Flat 轻微凸出 Light bulgy 凸出 Bulgy
百粒重 100-seed weight (g) 14.28 8.43 6.21
单荚粒数 No. of seeds per pod 7.8 3.2 6.3

利用小豆和饭豆作为轮回亲本与 F1 植株进行回交均
可以正常结实，杂交籽粒可以正常发育而无需再次进
行幼胚拯救。
小豆与饭豆在形态分类中同属于 Angulares 组，
亲缘关系较近[5]。二者的杂交同样不存在受精前的杂
交障碍。饭豆作为授粉亲本时成荚率较高的可能原因
是其花粉量明显多于小豆的花粉量。然而小豆与饭豆
之间杂交时依然存在受精后的发育障碍，自然生长条
件下不能获得有活力的杂交籽粒。经过幼胚拯救后，
杂种 F1植株的育性虽有所降低，但能够开花结实，并
且可以与小豆或饭豆正常回交，因此，可以为小豆与
饭豆间的遗传物质交换创造有利条件。
2.5 小豆与黑吉豆间的杂交
小豆与黑吉豆间的正反交均能够结荚（表 2）。
黑吉豆作母本时的结荚率（32.0%）高于小豆作母本
时的结荚率（11.8%）。杂交荚均生长缓慢，5—14 d
后掉落，未能获得成熟的杂交荚和籽粒。从结荚和杂
交荚的发育情况可以推断，小豆与黑吉豆之间的远缘
杂交障碍主要存在于受精后幼胚发育阶段。
2.6 小豆与近缘野生植物V. minima、V. nakashimae、
V. riukiuensis 间的杂交
小豆与 V. minima、V. nakashimze 的杂交结果类
似，正反交均能够结荚（表 2），成荚率在 30%左右。
杂交荚能够正常发育直至成熟。杂交籽粒种皮微皱，
播种后可以正常出苗。F1 植株同亲本 V. minima、V.
nakashimae 一样表现出蔓生无限生长习性，可以正常
开花结实，但结实率降低，每荚仅有 2—4 粒种子（表
7）。荚色和粒色均偏向于亲本 V. minima 和 V.
nakashimae，籽粒大小介于两亲本之间，种脐稍凸出，
中间轻微凹陷。
小豆作母本与 V. riukiuensis 杂交时更容易成功，
成荚率较 V. riukiuensis 作母本时高 2 倍以上（表 2）。
杂交荚可以正常发育直至成熟，杂交籽粒微皱，播种
后能够正常出苗。F1植株蔓生，生长极其旺盛，可以

表 7 小豆、V. minima、V. nakashimae、V.riukiuensis 及其杂种 F1的形态比较
Table 7 Comparison of the morphological characteristics of V. angularis, V. minima, V. nakashimae, V. riukiuensis and their
interspecific hybrids
性状 Characters 小豆 V. angularis V. minima V. nakashiame V. riukiuensis Hybrid 1 Hybrid 2 Hybrid 3
生长习性
Growth habit
直立
Erect
蔓生
Prostrate
蔓生
Prostrate
蔓生
Prostrate
蔓生
Prostrate
蔓生
Prostrate
蔓生
Prostrate
荚色
Pod color
黄白
Yellowish white
深褐
Dark brown
深褐
Dark brown
黑色
Black
深褐
Dark brown
深褐
Dark brown
黑色
Black
粒色
Seed color
红
Red
褐斑
Brown mottle
褐斑
Brown mottle
褐斑
Brown mottle
褐斑
Brown mottle
褐斑
Brown mottle
褐斑
Brown mottle
种脐
Hilum cushion
扁平
Flat
凸出
Bulgy
凸出
Bulgy
扁平
Flat
轻微凸出
Light bulgy
轻微凸出
Light bulgy
扁平
Flat
百粒重
100-seed weight (g)
14.28 2.17 2.84 1.51 5.73 5.86 4.69
单荚粒数
No. of seeds per pod
7.8 5.4 5.6 7.6 3.2 3.4 3.4
Hybrid 1、Hybrid 2 和 Hybrid 3 分别指（小豆×V. minima）杂种 F1、（小豆×V. nakashiame）杂种 F1、（小豆×V. riukiuensis）杂种 F1
Hybrid 1, Hybrid 2 and Hybrid 3 mean (V.angularis×V. minima) hybrid, (V.angularis×V. nakashiame) hybrid, (V.angularis×V. riukiuensis) hybrid
3 期 刘长友等：豇豆属食用豆类间的远缘杂交 433
正常开花结实，但结实率降低（表 7）。成熟荚色为
黑色，同亲本 V. riukiuensis。籽粒颜色为褐斑，较 V.
riukiuensis 稍浅，大小介于两亲本之间。V. riukiuensis
作母本时部分杂交荚能够生长到成熟期，但杂交籽粒
发生胚败育现象，不能正常出苗。
从杂交结果和后代的育性可以看出小豆作母本与
V. minima、V. nakashimae 杂交时基本不存在障碍，容
易实现遗传物质的交换。V. riukiuensis 作母本与小豆
杂交时则存在受精后的发育障碍，受母本细胞质的影
响杂种幼胚的正常发育受到阻碍。
2.7 饭豆和黑吉豆之间的杂交
饭豆与黑吉豆间正反交均可以结荚（表 2）。黑
吉豆作母本时成荚率更高（52.8%），部分杂交荚能
够生长到成熟期，但籽粒明显灌浆不足，胚发育不完
全，杂交种子无活力，不能够正常出苗。饭豆作母本
时成荚率较低（23.5%），杂交荚发育 5—14 d 掉落，
胚败育明显，不能获得有活力的种子。因此，受精后
的发育障碍同样是阻碍饭豆与黑吉豆间获得远缘杂交
后代的主要原因。
2.8 饭豆和近缘野生植物V. minima、V. nakashimae、
V. riukiuensis 间的杂交
饭豆与 V. minima、V. nakashimae 间的杂交结果相
似（表 2）。饭豆作母本时成荚率较低，杂交荚生长 7
—14 d 干枯或掉落，不能获得成熟的杂交荚和籽粒。
饭豆作父本时成荚率稍高，部分杂交荚能够到达成熟
期，且外观正常，剥开荚后可见干物质未完全填充的
籽粒，播种后均未出苗。
饭豆与V. riukiuensis间正反交均能够结荚（表 2）。
饭豆作母本时杂交荚生长 7—14 d 掉落，不能收获成
熟的杂交荚和籽粒。V. riukiuensis 作母本时部分杂交
荚能够正常成熟，杂交籽粒比正常自交籽粒稍萎缩，
但不能发芽，将籽粒抛开后可见内部空洞，胚完全退
化。
从杂交荚和杂交籽粒的发育情况可以推断饭豆与
近缘野生植物 V. minima、V. nakashimae、V. riukiuensis
间的远缘杂交障碍主要来自于受精后。由于原有的遗
传系统被打破，幼胚在发育过程中发生退化或夭亡，
导致无法获得正常出苗的杂交种子。
2.9 豇豆与其他豆类间的杂交
豇豆与小豆、饭豆、黑吉豆间无论正反杂交均不
能结荚（表 2），与绿豆杂交时正反交成荚率均较低
（9.1%和 5.6%），幼荚生长缓慢，5—7 d 即掉落，不
能获得成熟的杂交荚和籽粒。因此，在利用亲缘关系
相对较远的豇豆作为亲本之一与小豆、饭豆、黑吉豆、
绿豆之间进行远缘杂交时，受精前的杂交障碍成为阻
碍结荚的主要问题。
3 讨论
3.1 远缘杂交可以为豇豆属食用豆的育种突破创造
条件
远缘杂交被认为是作物改良最具潜力的育种途径
之一[25]。然而豇豆属食用豆类在中国属于小作物，由
于缺乏相应的研究基础，育种家很少采用远缘杂交的
育种手段。本研究通过对豇豆属下 5 种主要栽培种及
3 种小豆和饭豆的近缘野生种进行正反杂交，并分析
它们的杂交亲和性，可以为豇豆属下食用豆远缘杂交
育种提供参考，并为创造新的食用豆种质和育种材料
创造条件。
3.2 亲缘关系的远近及母本的选择影响远缘杂交结
果
Tomooka 等[5]根据形态特征，对亚洲豇豆亚属内
不同的豆种进行了小组划分，其中绿豆和黑吉豆属
于 Radiatae 组，而小豆和饭豆属于 Angulares 组。分
子标记分析也表明绿豆与黑吉豆、小豆与饭豆的亲
缘关系更近[26]。在本研究中 2 个小组内的食用豆种
杂交时，杂种幼胚的发育程度及后代的育性明显好
于小组间的杂交组合。其原因可能是亲缘关系越近，
染色体的同源度越高，减数分裂时染色体联会配对
趋于正常，不易发生因遗传物质分配紊乱而导致的
不育。另一方面，豇豆属于 Vigna 亚属，而其他几
种食用豆均属于 Ceratotropis 亚属，2 个亚属间的遗
传差异较大，这可能是豇豆与其他食用豆杂交时难
以结荚的原因。
在本研究中有许多种间杂交组合正反交之间成荚
率和杂种胚的发育程度存在差异，表明母本的不同对
豇豆属下食用豆种的远缘杂交存在影响。如绿豆做母
本时同小豆和饭豆的杂交成荚率更高，且杂种胚的发
育明显优于反交的结果。这可能是由于近缘种之间在
进化过程中形成了不彻底的生殖隔离，如柱头的渗透
压大小会对花粉萌发和花粉管的长度及伸长速度产生
影响，因柱头和花粉渗透压不同，导致花粉在异种
柱头上萌发的效率存在差异，从而影响正反交的成
荚率[27]。此外母本细胞组织对杂种幼胚及胚乳的发育
也有影响。有研究认为远缘杂交时母本的基因印记决
定了杂种胚和胚乳同母本组织不协调，从而导致营养
供给困难，杂种胚最终败育[28]。
434 中 国 农 业 科 学 48 卷
3.3 幼胚拯救可以作为实现豇豆属食用豆种间远缘
杂交的有效手段
在本研究中，绿豆×黑吉豆、绿豆×饭豆、小豆
×近缘野生植物无需经过幼胚拯救即可获得有活力的
种子，而其他除豇豆做亲本的杂交组合外，均主要存
在受精后的幼胚发育障碍，杂种幼胚一般发育一段时
间才开始发生败育，因此，可以采取幼胚拯救的方法
获得后代植株。对绿豆×小豆、饭豆×小豆的幼胚拯
救结果表明，该方法可以作为获得豇豆属下食用豆种
间远缘杂交后代植株的有效手段。
然而，在获得远缘杂交后代植株后，不育也是影
响远缘杂交后代育种应用的主要问题。如本研究中绿
豆×小豆、绿豆×饭豆的杂种后代均表现高度不育。
在远缘杂交中，利用秋水仙素处理使杂交后代染色体
加倍是恢复其育性的有效方法[29]。Tanapon 等[19]采用
此方法获得了育性显著恢复的绿豆与饭豆间远缘杂交
4 倍体植株。因此，采用幼胚拯救结合染色体加倍的
方法可以实现豇豆属下大部分食用豆的远缘杂交。
4 结论
在豇豆属种间远缘杂交中，亲本亲缘关系的远近
和母本的选择影响远缘杂交的结果。不同组合间因亲
缘关系远近存在不同程度的胚败育现象，且 F1植株的
育性也受影响。幼胚拯救可以作为实现豇豆属内种间
远缘杂交的有效手段。

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（责任编辑 李莉）