全 文 :西北植物学报,2015,35(4):0743-0753
Acta Bot.Boreal.-Occident.Sin.
文章编号:1000-4025(2015)04-0743-11 doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2015.04.0743
收稿日期:2014-10-18;修改稿收到日期:2015-01-22
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划(2013BAD01B07,2012BAD01B07);国家农业科技成果转化资金(2013GB23600673)
作者简介:赵红霞(1988-),女,在读硕士研究生,主要从事园林植物遗传育种研究。E-mail:zhaohongxia411517@126.com
*通信作者:潘会堂,博士,教授,博士生导师,主要从事园林植物与观赏园艺研究。E-mail:htpan@bjfu.edu.cn
蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究
赵红霞,王 晶,丁晓六,罗 乐,潘会堂*,张启翔
(花卉种质资源创新与分子育种北京市重点实验室,国家花卉工程技术研究中心,城乡生态环境北京实验室,北京林业大学 园林
学院,北京100083)
摘 要:为培育抗寒、抗病性强、芳香的月季品种,以单瓣黄刺玫(Rosa xanthinaf.normalis)、黄刺玫(R.xanthina)、
报春刺玫(R.primula)、美蔷薇(R.bella)、腺果大叶蔷薇(R.macrophylla var.glandulifera)、荷花蔷薇(R.multi-
floraf.carnea)等6个蔷薇属种、变种及变型和5个玫瑰品种为父本,以11个现代月季品种和香水月季(R.odora-
ta)为母本设计72个授粉组合进行远缘杂交,统计杂交结实率及杂交种子萌发率,并采用扫描电镜技术观察了杂交
亲本的花粉与柱头形态,测定花粉萌发率。结果显示:(1)除黄刺玫外,所试其他蔷薇属植物均适合作为父本材料
与现代月季品种和香水月季杂交,但不同杂交组合的结实率及出苗率差异显著。(2)花粉、柱头形态对杂交亲和性
无显著影响,花粉生活力对杂交亲和性有显著影响,且与杂交结实率成正相关关系。通过试验,筛选出14个亲和
性较好的杂交组合、4个适宜的母本材料(香水月季、‘橘红潮’、‘金玛丽’、‘粉和平’)和6个适宜的父本材料(单瓣
黄刺玫、报春刺玫、美蔷薇、腺果大叶蔷薇、荷花蔷薇、玫瑰‘大红紫枝’)。
关键词:蔷薇属;月季;远缘杂交;亲和性;花粉萌发
中图分类号:Q321+.2 文献标志码:A
Compatibility of Interspecific Crossing between Several
RosaSpecies and Modern Rose Cultivars
ZHAO Hongxia,WANG Jing,DING Xiaoliu,LUO Le,PAN Huitang*,ZHANG Qixiang
(Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation & Molecular Breeding,National Engineering Research Cen-
ter for Floriculture,Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment and Colege of Landscape Architecture,Beijing
Forestry University,Beijing 100083,China)
Abstract:In order to breed new rose cultivars with flower fragrance and strong abiotic and biotic resistance,
we carried out 72interspecific hybridization combinations,using Rosa xanthinaf.normalis,R.xanthina,R.
primula,R.bella,R.macrophyllavar.glandulifera,R.multifloraf.carneaand five R.rugosacultivars as
male parents,and eleven modern rose cultivars and R.odorata as female parents.The fruit setting,polen
shape and stigma form of the parents,as wel as the polen germination of the male parents were observed.
The results showed that:(1)Except R.xanthina,al other polen providers can be used as male parents to
hybridize with modern rose cultivars.The fruiting rate and the hybrid seed germination rate were signifi-
cantly different among different cross combinations.(2)The polen and stigma shape had little effect on the
fruiting rate during hybridizing;however the polen germination rate had remarkable effect on it.Fourteen
cross combinations with high fruiting rate and high hybrid seed germination rate were selected,and 4suit-
able female parents(R.odorata,‘Orange Wave’,‘Goldmarie’and‘Pink Peace’)and 6suitable male par-
ents(R.xanthinaf.normalis,R.primula,R.bella,R.macrophylla var.glandulifera,R.multifloraf.car-
nea,R.rugosa‘Dahong Zizhi’)were recommended for interspecific hybridization.
Key words:Rosa;roses;interspecific hybridization;affinity;polen germination
现代月季为月季花(Rosa chinensis)、法国蔷薇
(R.gallica)及其它几种蔷薇属植物经反复杂交、回
交培育成的可以四季开花的品种类群,其花色丰富、
花期长、花香迷人、株型各异,是世界上最重要的观
赏植物之一[1]。目前,现代月季栽培品种有2万多
个,其中80%是通过现代月季品种间杂交获得的,
品种间杂交很难再引入新的遗传信息,育种潜力已
非常有限[2]。同时,由于现代月季育种过程中长期
重视观赏性状的提高,忽视抗逆性状的改良,导致现
代月季品种的综合抗逆性越来越差[3],这些问题是
现代月季品种间杂交难以解决的[4-5]。
蔷薇属植物种类丰富,参与创造现代月季品种
的蔷薇属种只有10~15个[6],仅占蔷薇属种类(200
多种)的1/10,中国原产的参与现代月季品种培育
的蔷薇属植物也仅10种左右[2],大量的蔷薇属植物
尚未应用到现代月季中,许多种类具有优良的特性,
如芳香、抗寒、抗旱、耐盐碱、抗病等,对现代月季品
种的进一步改良具有重要的意义[7]。将这些优异基
因资源引入现代月季的最佳、最直接的途径就是用
现代月季品种与野生蔷薇属植物进行远缘杂交。
1867年,Guilot利用杂种长春月季和茶香月季杂交
得到了第一个杂交茶香月季品种‘La France’(‘法
兰西’)[8]。美国的Bryson等[9]利用抗寒性强的疏
花蔷薇(R.laxa)与现代月季进行远缘杂交,杂交F1
代经过3代回交,培育出能耐-38℃低温的聚花月
季新品种‘Carefree Beauty’(‘无忧女’)。Byrne
等[10]利用玫瑰(R.rugosa)、光叶蔷薇(R.wichuri-
ana)与12个现代月季品种进行远缘杂交,培育出抗
黑斑病的新品种。黄善武等[11]用弯刺蔷薇(R.beg-
geriana)与现代月季杂交,得到了生长健壮、抗性强
的‘天山之光’、‘天香’等优良品种。马燕等[12]利用
中国古老月季品种、野生蔷薇属植物[单瓣黄刺玫
(Rosa xanthina f.normalis)、报春刺玫(R.primu-
la)、木香(R.banksiae)、黄蔷薇(R.hugonis)、疏花
蔷薇]与现代月季品种远缘杂交,培育出多个观赏性
状优良、抗性强的品种,如‘一片冰心’、‘珍珠云’、
‘春芙蓉’等。这些研究均证明野生蔷薇属植物在现
代月季品种改良中具有巨大潜力。
远缘杂交往往存在不亲和性,亲缘关系越近,其
获得杂种的可能性就越高,相反,若物种间亲缘关系
较远,其杂交成功率就较低[13-14]。如2个亲本亲缘
关系太近,则难于达到品种改良的目的。人们主要
通过测定杂交结实率、果实膨大程度、有胚率、幼胚
生长量等指标确定各亲本之间的杂交亲和性。张颢
等[15]利用20个切花月季品种分别做母本和父本进
行杂交,发现花粉生活力基本与杂交结实率成正相
关,认为花粉生活力是影响月季杂交结实率的关键
因素,但不是唯一因素。宋杰等[16]以二倍体的金樱
子(R.laevigata)为父本与四倍体的现代月季品种
杂交,认为花粉管在柱头上生长异常以及受精后胚
败育是杂交不亲和的主要因素。
本试验以培育观赏性状好、芳香、抗逆性强的月
季品种为目标,选11个现代月季品种和香水月季为
母本,以抗逆性强的6个蔷薇属种、变种及变型和5
个玫瑰品种为父本,进行远缘杂交,对亲本的花粉与
柱头形态进行了扫描电镜观察,并对花粉生活力进
行统计,探索不同杂交组合的结实性,分析了现代月
季品种与野生蔷薇属植物及玫瑰的杂交亲和性,以
期为蔷薇属植物远缘杂交亲本选配及提高远缘杂交
育种效率提供依据。其中,美蔷薇(R.bella)、腺果
大叶蔷薇(R.macrophylla var.glandulifera)、荷
花蔷薇(R.multifloraf.carnea)、香水月季(R.odo-
rata)均是优异的蔷薇属种质资源,但很少甚至尚未
参与到现代月季品种改良工作中。前期研究发现,
以野生蔷薇属植物[12]和玫瑰品种[17]为母本与现代
月季品种杂交,结实率、杂种种子出苗率都很低,再
加之与现代月季品种存在花期不遇的问题,所以本
实验未设置以野生蔷薇属植物、玫瑰品种为母本的
杂交组合。
1 材料和方法
1.1 材 料
所用杂交母本为香水月季和11个现代月季品
种(‘波塞尼娜’、‘赞歌’、‘粉和平’、‘红衣主教’、‘仙
境’、‘花房’、‘萨曼莎’、‘橘红潮’、‘曼海姆宫殿’、
‘金玛丽’、‘红双喜’),父本为6种野生蔷薇属植物
(单瓣黄刺玫、黄刺玫、报春刺玫、美蔷薇、腺果大叶
蔷薇、荷花蔷薇)及5个玫瑰品种(‘大红紫枝’、‘粉
紫枝’、‘紫枝’、‘白紫枝’、‘北京单瓣白’)。植株生
长健壮,正常开花结实。各供试材料的基本信息详
447 西 北 植 物 学 报 35卷
见表1。
1.2 花粉和柱头形态扫描电镜观察
在花朵尚未开放时,取父母本的花药或柱头,花
药阴干散粉,柱头经0.1mol·L-1磷酸缓冲液(pH
7.34)冲洗后置于2.5%的戊二醛中固定,于4℃冰
箱中保存,观察前利用系列乙醇溶液(30%→50%→
60%→70%→80%→90%→95%→100%)脱水,每
级脱水15~20min,釆用Leicaemcpd 030临界干燥
仪干燥,经离子溅射仪(Eikoib-5ion Coater)喷金后
在 Hitachi S-3400N扫描电镜下观察、拍照。重复3
次,利用Image Pro-Plus 6.0软件测量花粉极轴长
及赤道轴长、柱头表面直径、乳突直径及乳突长度,
表1 杂交亲本基本信息
Table 1 Information of the parents used in interspecific crossing
种类
Species or cultivar
种名
Scientific name
倍性
Ploidy
分类地位或遗传来源
Genetic origin
蔷薇
Rosa
变型Forma 单瓣黄刺玫R.xanthinaf.normalis 2n=2x=14 芹叶组Sect Pimpinelifoliae DC.
种Species 黄刺玫R.xanthina 2n=2x=14 芹叶组Sect Pimpinelifoliae DC.
种Species 报春刺玫R.primula 2n=2x=14 芹叶组Sect Pimpinelifoliae DC.
种Species 美蔷薇R.bella 2n=4x=28 桂味组Sect Cinnamomeae DC.
变种 Varietas 腺果大叶蔷薇R.macrophyllavar.glandulifera 2n=4x=28
桂味组Sect Cinnamomeae DC.
变型Forma 荷花蔷薇R.multifloraf.carnea 2n=2x=14 合柱组Sect Synstylae DC.
种Species 香水月季R.odorata 2n=2x=14 月季组Sect Chinenses DC.
玫瑰
R.rugosa
大红紫枝R.rugosa Dahong Zizhi 2n=2x=14
山刺玫×玫瑰Plena[18]
R.genus×R.rugosa Plena
粉紫枝R.rugosa Fen Zizhi 2n=2x=14
山刺玫×玫瑰Plena[18]
R.genus×R.rugosa Plena
紫枝R.rugosa Zizhi 2n=2x=14
山刺玫×玫瑰Plena[18]
R.genus×R.rugosa Plena
白紫枝R.rugosa Bai Zizhi 2n=2x=14
山刺玫×玫瑰Plena[18]
R.genus×R.rugosa Plena
北京单瓣白R.rugosa
Beijing Danbanbai 2n=2x=14
从白玫瑰中选育[18]
R.rugosaf.alba
月季
Rosa chinensis
杂种茶香月季 Hybrid Tea 波塞尼娜Porcelina 2n=4x=28 1985年培育
,Seeding×Golden Times[19]
Seeding×Golden Times,1985
杂种茶香月季 Hybrid Tea 赞歌Sanka 2n=4x=28 1986年日本培育
,亲本未知[19]
Parentage unknown,1986,Japan
杂种茶香月季 Hybrid Tea 粉和平Pink Peace 2n=4x=28
1959年 法 国 Meiland 公 司 培 育,(Peace×
Monique)× (Peace× Mrs.John Laing)[19]
(Peace×Monique)×(Peace×Mrs.John Laing),
by Meiland,1959,France
杂种茶香月季 Hybrid Tea 红衣主教 Kardinal 2n=4x=28
1986年德国 Kordes公司培育,Unnamed seed-
ling×Flamingo[19]Unnamed seedling×Flamin-
go,by Kordes,1986,Germany
杂种茶香月季 Hybrid Tea 萨曼莎Samantha 2n=4x=28
1974年美国 Warriner培育,Bridal Pink×Seed-
ling[19]Bridal Pink×Seedling,by Warriner,
1974,America
杂种茶香月季 Hybrid Tea 红双喜 Double Delight 2n=4x=28 1977
年美国培育,Granada×Garden Party[19]
Granada×Garden Party,1977,America
丰花月季Floribunda 橘红潮 Orange Wave 2n=4x=28 1986年加拿大培育
,亲本未知[19]Parentage un-
known,1986,Canada
丰花月季Floribunda 曼海姆宫殿Schloss Mannheim 2n=4x=28
1975年德国 Kordes公司培育,Marlena×Euro-
peana[19] Marlena× Europeana,by Kordes,
1975,Germany
丰花月季Floribunda 仙境 Carefree Wonder 2n=4x=28
1990年法国培育,(Prairie Princess×Nirvena)×
(Eyepaint×Rustica)[19](Prairie Princess×Nir-
vena)×(Eyepaint×Rustica),1990,France
丰花月季Floribunda 花房 Hanabusa 2n=4x=28
1981年日本京成培育,Sarabande×(Rumba×
OlympicTorch)[19]Sarabande× (Rumba×O-
lympic Torch),1981,Japan
丰花月季Floribunda 金玛丽 Goldmarie 2n=4x=28
1982年德国 Kordes公司培育,(ArthurBel×
Zorina)×(Honeymoon×Dr.A.J.Verhage)×
(Seedling×Sunsprite)[19](ArthurBel×Zorina)
×(Honeymoon×Dr.A.J.Verhage)×(Seedling
×Sunsprite),by Kordes,1982,Germany
5474期 赵红霞,等:蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究
各取60个测量值,计算平均值及标准差。
非正常花粉率=非正常花粉粒数/花粉粒总数
×100%
1.3 杂 交
课题组前期杂交试验发现一些杂交组合授粉后
果实不膨大,不能获得杂交果实,加之一些杂交亲本
花量不足,本试验根据材料的实际情况共设置72个
杂交组合(表2)。杂交分别在2012年5~7月和
2013年5~8月进行。在6:00~7:00采尚未开放
花蕾,于室内用干净的镊子将花药捋下,在阴凉的条
件下置于硫酸纸盒中,约24h后,将花粉收集并分
装在离心管中保存,置于-20℃干燥条件下储存备
用。授粉前用悬滴法测定各亲本花粉生活力,培养
基为150g·L-1蔗糖+0.1g·L-1 H3BO3+0.3
g·L-1 Ca(NO3)2+0.2g·L-1 MgSO4+0.1g·
L-1 K2NO3,25℃条件下培养24h,测定花粉萌发
率(花粉管长超过花粉半径以上视为萌发)。每个品
种或种重复3次,每个样品取3个视野进行观察,每
表2 授粉组合
Table 2 Polination combinations in the experiment
编号
Code
组合
Polination combination
编号
Code
组合
Polination combination
1 橘红潮×单瓣黄刺玫 Orange Wave×R.xanthinaf.normalis 37 金玛丽×腺果大叶蔷薇 Goldmarie×R.macrophyllavar.glandulifera
2 仙境×单瓣黄刺玫 Carefree Wonder×R.xanthinaf.normalis 38 波塞尼娜×腺果大叶蔷薇Porcelina×R.macrophylavar.glandulifera
3 金玛丽×单瓣黄刺玫 Goldmarie×R.xanthinaf.normalis 39 红双喜×腺果大叶蔷薇 Double Delight×R.macrophyllavar.glandulifera
4 花房×单瓣黄刺玫 Hanabusa×R.xanthinaf.normalis 40 香水月季×腺果大叶蔷薇R.odorata×R.macrophyllavar.glandulifera
5 萨曼莎×单瓣黄刺玫Samantha×R.xanthinaf.normalis 41 曼海姆宫殿×荷花蔷薇Schloss Mannheim×R.multifloraf.carnea
6 红双喜×单瓣黄刺玫 Double Delight×R.xanthinaf.normalis 42 橘红潮×荷花蔷薇 Orange Wave×R.multifloraf.carnea
7 粉和平×单瓣黄刺玫Pink Peace×R.xanthinaf.normalis 43 金玛丽×荷花蔷薇 Goldmarie×R.multifloraf.carnea
8 香水月季×单瓣黄刺玫R.odorata×R.xanthinaf.normalis 44 赞歌×荷花蔷薇Sanka×R.multifloraf.carnea
9 曼海姆宫殿×黄刺玫Schloss Mannheim×R.xanthina 45 粉和平×荷花蔷薇Pink Peace×R.multifloraf.carnea
10 橘红潮×黄刺玫 Orange Wave×R.xanthina 46 橘红潮×大红紫枝 Orange Wave×R.rugosa Dahong Zizhi
11 金玛丽×黄刺玫 Goldmarie×R.xanthina 47 仙境×大红紫枝 Carefree Wonder×R.rugosa Dahong Zizhi
12 花房×黄刺玫 Hanabusa×R.xanthina 48 金玛丽×大红紫枝 Goldmarie×R.rugosa Dahong Zizhi
13 红衣主教×黄刺玫 Kardinal×R.xanthina 49 花房×大红紫枝 Hanabusa×R.rugosa Dahong Zizhi
14 波塞尼娜×黄刺玫Porcelina×R.xanthina 50 波塞尼娜×大红紫枝Porcelina×R.rugosa Dahong Zizhi
15 赞歌×黄刺玫Sanka×R.xanthina 51 赞歌×大红紫枝Sanka×R.rugosa Dahong Zizhi
16 萨曼莎×黄刺玫Samantha×R.xanthina 52 红双喜×大红紫枝 Double Delight×R.rugosa Dahong Zizhi
17 红双喜×黄刺玫 Double Delight×R.xanthina 53 粉和平×大红紫枝Pink Peace×R.rugosa Dahong Zizhi
18 粉和平×黄刺玫Pink Peace×R.xanthina 54 香水月季×大红紫枝R.odorata×R.rugosa Dahon g Zizhi
19 香水月季×黄刺玫R.odorata×R.xanthina 55 曼海姆宫殿×粉紫枝Schloss Mannheim×R.rugosa Fen Zizhi
20 橘红潮×报春刺玫 Orange Wave×R.primula 56 橘红潮×粉紫枝 Orange Wave×R.rugosa Fen Zizhi
21 仙境×报春刺玫 Carefree Wonder×R.primula 57 金玛丽×粉紫枝 Goldmarie×R.rugosa Fen Zizhi
22 金玛丽×报春刺玫 Goldmarie×R.primula 58 波塞尼娜×粉紫枝Porcelina×R.rugosa Fen Zizhi
23 花房×报春刺玫 Hanabusa×R.primula 59 赞歌×粉紫枝Sanka×R.rugosa Fen Zizhi
24 萨曼莎×报春刺玫Samantha×R.primula 60 曼海姆宫殿×紫枝Schloss Mannheim×R.rugosa Zizhi
25 香水月季×报春刺玫R.odorata×R.primula 61 仙境×紫枝 Carefree Wonder×R.rugosa Zizhi
26 橘红潮×美蔷薇 Orange Wave×R.bella 62 花房×紫枝 Hanabusa×R.rugosa Zizhi
27 金玛丽×美蔷薇 Goldmarie×R.bella 63 波塞尼娜×紫枝Porcelina×R.rugosa Zizhi
28 红衣主教×美蔷薇 Kardinal×R.bella 64 橘红潮×白紫枝 Orange Wave×R.rugosa Bai Zizhi
29 波塞尼娜×美蔷薇Porcelina×R.bella 65 金玛丽×白紫枝 Goldmarie×R.rugosa Bai Zizhi
30 赞歌×美蔷薇Sanka×R.bella 66 波塞尼娜×白紫枝Porcelina×R.rugosa Bai Zizhi
31 萨曼莎×美蔷薇Samantha×R.bella 67 曼海姆宫殿×北京单瓣白Schloss Mannheim×R.rugosaBeijing Danbanbai
32 红双喜×美蔷薇 Double Delight×R.bella 68 仙境×北京单瓣白 Carefree Wonder×R.rugosa Beijing Danbanbai
33 粉和平×美蔷薇Pink Peace×R.bella 69 金玛丽×北京单瓣白 Goldmarie×R.rugosa Beijing Danbanbai
34 香水月季×美蔷薇R.odorata×R.bella 70 花房×北京单瓣白 Hanabusa×R.rugosa Beijing Danbanbai
35 橘红潮×腺果大叶蔷薇 Orange Wave×R.macrophyllavar.glandulifera 71 赞歌×北京单瓣白Sanka×R.rugosa Beijing Danbanbai
36 仙境×腺果大叶蔷薇Carefree Wonder×R.macrophyllavar.glandulifera 72 粉和平×北京单瓣白Pink Peace×R.rugosa Beijing Danbanbai
647 西 北 植 物 学 报 35卷
个视野不少于100粒花粉,计算花粉萌发率。
花粉萌发率=萌发花粉粒数/花粉粒总数×100%
在下午15:00~17:00,选取母本植株上次日将
要开放且发育良好的花蕾去雄,严格套袋。次日
8:00~10:00进行授粉,授粉后套袋隔离,当天傍晚
重复授粉[20]。
1.4 杂交结实率统计
杂交当年11月份采收果实,记录各个杂交组合
的结实情况。果实采收后置于室温条件,剥出种子,
观察并记录种子形态,统计种子数量,计算杂交结
实率。
结实率=结实数/授粉花数×100%
1.5 种子贮藏、播种及出苗率的统计
剥出的种子经流水冲洗24h,以1∶3的比例将
种子与湿润的沙子混合,置于恒温培养箱(20℃~
24℃,湿度60%)中处理2周后,置于4℃冷库中贮
藏45~60d,然后于50孔的穴盘中播种,采用珍珠
岩和草炭(5~10mm)混合基质(体积比1∶3)。萌
发长出2~3片真叶后上盆,计算出苗率。
出苗率=出苗数/播种数×100%
1.6 数据统计分析
数据用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析,
用Duncan法进行多重比较(P≤0.01)。
2 结果与分析
2.1 杂交亲本花粉形态及花粉生活力
各杂交父本的正常花粉均具三孔沟,花粉的极
面观为三裂圆形,赤道面观为长椭圆形,可见1~2
条萌发沟。花粉粒大小中等,极轴长(P)34.00~
43.86μm,赤道轴长(E)16.01~19.20μm,种间存
在显著差异,P/E值1.98~2.30。其中美蔷薇的花
粉粒最小,极轴长、赤道轴长分别为34.00μm、
16.01μm;荷花蔷薇花粉粒最大,极轴长、赤道轴长
分别为43.86μm、19.06μm(表3)。父本材料不同
程度地存在花粉败育现象,败育的花粉粒与正常花
粉相比,表现为花粉粒小、畸形、内凹、空瘪、皱缩等
(图版Ⅰ)。不同材料间非正常花粉率存在显著差
异,黄刺玫的非正常花粉率最高,达到74.66%(表
3),所有以黄刺玫为父本的杂交组合授粉后2周到
1个月内果实干枯脱落,均未获得果实。其他父本
材料的非正常花粉比例为15.60%~64.59%,均有
杂交组合获得杂交果实。
本实验中,不同父本材料的花粉生活力差异较
大,萌发率最高为单瓣黄刺玫,为89.3%,最低为黄
刺玫,仅为15%(表3)。除黄刺玫外,其他10种父
本材料的花粉生活力均超过30%,可以作为杂交父
本。各父本的花粉生活力与非正常花粉率不存在绝
对的负相关关系,但趋势基本一致。
2.2 杂交母本的柱头形态
月季柱头是干柱头,顶端具柱状凸起,柱头表面
覆盖着乳突细胞(图版Ⅱ)。本实验中,各母本材料
的柱头表面直径、乳突细胞长度、直径均差异显著,
柱头表面直径581.91×428.76μm~981.41×873.22
μm(表4),部分母本柱头仅裂片凹陷处有凸起的乳
表3 父本正常花粉的形态特征及花粉萌发率
Table 3 The polen morphology and polen germinating rate of the male parents
种名
Scientific name
极轴长(P)
Polar length
/μm
赤道轴长(E)
Equatioriol
length/μm
形状(P/E)
Shape(P/E)
非正常花粉率
Abortive
polen
rate/%
花粉萌发率
Polen
germinating
rate/%
蔷薇
Rosa
单瓣黄刺玫R.xanthina
f.normalis 40.49±2.78C 18.97±1.40B 超长球形2.13Perprolate 2.13 49.29BC 89.3A
黄刺玫R.xanthina 34.67±2.73EF 16.54±1.45CD 超长球形2.09Perprolate 2.09 74.66A 15.0F
报春刺玫R.primula 37.61±2.83D 18.22±1.36B 超长球形2.06Perprolate 2.06 55.56B 85.6B
美蔷薇R.bella 34.00±2.09F 16.01±1.07D 超长球形2.13Perprolate 2.13 15.69D 78.7BC
腺果大叶蔷薇R.macrophylla
var.glandulifera 41.86±1.85B 19.20±1.29A
超长球形2.18Perprolate 2.18 25.83D 64.2C
荷花蔷薇R.multifloraf.carnea 43.86±3.02A 19.06±1.25B 超长球形2.30Perprolate 2.30 41.04CD 66.0C
玫瑰
R.rugosa
大红紫枝Dahong Zizhi 37.03±2.37D 18.65±1.48B 长球形1.98Prolate 1.98 35.03CD 45.0CD
粉紫枝Fen Zizhi 35.60±2.35E 16.82±1.03C 超长球形2.12Perprolate 2.12 64.59B 41.2D
紫枝Zizhi 36.35±2.18DE 17.36±0.99BC 超长球形2.09Perprolate 2.0932.6 40.92C 38.7DE
白紫枝Bai Zizhi 36.21±2.19DE 17.47±1.30B 超长球形2.07Perprolate 2.07 33.81CD 32.6DE
北京单瓣白Beijing Danbanbai 33.89±2.17EF 15.66±1.98CD 超长球形2.09Perprolate 2.09 39.63CD 42.3D
注:同列不同大写字母表示在0.01水平上差异极显著;下同。
Note:Different capital letters in the same column indicate significant difference at 0.01level;The same as below.
7474期 赵红霞,等:蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究
突细胞,乳突细胞直径及长度难以测量(图版Ⅱ,5、
7、8、9、11、12)。
2.3 杂交结实及杂种种子出苗情况
本实验共设计杂交组合72个,杂交2 553朵
花,共有37个组合获得杂交果实(表5),35个组合
未获得杂交果实(各组合授粉数量10~45朵),43
个组合未获得杂种后代。
不同的杂交组合亲和性各异,并无明显规律。
根据结实率和杂种种子出苗率,筛选出14个亲和性
较好的杂交组合,包括‘橘红潮’×美蔷薇、‘橘红潮’
×荷花蔷薇、‘仙境’×报春刺玫、‘仙境’×腺果大叶
蔷薇、‘花房’ב紫枝’、‘波塞尼娜’ב大红紫枝’、
‘赞歌’×荷花蔷薇、‘萨曼莎’×美蔷薇、香水月季×
单瓣黄刺玫、香水月季×美蔷薇、香水月季×腺果大
叶蔷薇、香水月季×报春刺玫、香水月季ב大红紫
枝’、‘粉和平’ב北京单瓣白’等,结实率均在30%
以上,且均获得了杂种后代。经2年的观察发现,大
部分杂交不亲和的组合在授粉后子房不膨大,1~2
周内干枯脱落,如‘曼海姆宫殿’ב北京单瓣白’、
‘金玛丽’ב粉紫枝’、‘花房’×黄刺玫。也有少数
组合授粉后子房膨大,但在授粉后1~2月内陆续落
果,如‘红双喜’×单瓣黄刺玫、‘粉和平’×单瓣黄
刺玫。
不同杂交组合的单果种子数量也存在差异,其
中‘赞歌’×美蔷薇组合最高,达39粒/果,‘花房’×
‘紫枝’组合的单果种子数最少,仅为1.61粒/果。
千粒重反映了种子的饱满程度,本实验中,相同母本
的杂交组合获得的种子千粒重有差异,其中以香水
月季为母本的组合最为明显,香水月季×美蔷薇组
合的种子千粒重为52.11g,而香水月季ב大红紫
枝’组合仅为11.74g,但千粒重与不同组合杂种种
子的萌发能力没有相关性。实验发现,有些杂交亲
和性好的组合获得大量杂种种子,但种子萌发率非
常低,甚至不萌发,如‘粉和平’ב北京单瓣白’组合
获得637粒种子,但仅出苗13株,出苗率仅为
2.04%,香水月季×腺果大叶蔷薇组合获得117粒
种子,但均未出苗。
由表5可知,荷花蔷薇、报春刺玫、美蔷薇、腺果
大叶蔷薇、单瓣黄刺玫、‘大红紫枝’与所试多数现代
月季品种均有较高的结实率,适合作杂交父本。黄
刺玫与所有现代月季品种均不结实,不适合做父本。
现代月季与玫瑰的杂交结实率普遍低于现代月季与
其他蔷薇属植物的结实率,而出苗率普遍高于其他
蔷薇属植物,结实率最高的组合为‘粉和平’ב北京
单瓣白’(69.40%),出苗率最高的组合为‘波塞尼
娜’ב大红紫枝’(52.86%)。以其它蔷薇属植物作
父本时,结实率较高的组合有‘萨曼莎’×美蔷薇
(84.62%),出苗率较高的组合有 ‘花房’×报春刺
玫(21.88%)。
‘橘红潮’、‘金玛丽’、‘粉和平’、‘仙境’、‘赞歌’
等现代月季品种与较多的父本杂交可以结实,适合
作为杂交母本。其中,‘橘红潮’与单瓣黄刺玫、报春
刺玫、美蔷薇、腺果大叶蔷薇、荷花蔷薇杂交组合的
结实率分别为14.42%、23.26%、47.17%、21.74%、
56.25%,但与玫瑰杂交均未获得果实。‘金玛丽’与
单瓣黄刺玫、报春刺玫、美蔷薇、腺果大叶蔷薇、荷花
蔷薇、‘白紫枝’杂交的结实率分别为5.66%、2.13%、
3.03%、8.82%、25%、8.45%;‘粉和平’与美蔷薇、
表4 杂交母本柱头的形态特征
Table 4 The stigma morphology of the female parents/μm
种名
Scientific name
柱头表面直径Stigma diameter
长
Length
宽
Width
乳突细胞长度
Papila cels
length
乳突细胞直径
Papila cels
diameter
香水月季R.odorata 690.72±37.44F 404.63±10.35F — —
波塞尼娜Porcelina 627.21±2.61F 390.35±8.75F 23.62±4.38A 20.71±4.87A
赞歌Sanka 981.41±75.44A 873.22±15.38A 14.89±0.82B 14.36±3.57C
粉和平Pink Peace 678.66±36.05F 495.63±14.05E 12.88±1.62B 14.88±3.07C
红衣主教 Kardinal 918.84±146.39B 753.69±36.41B 12.66±2.79B 15.75±3.08C
仙境Carefree Wonder 769.54±31.25E 610.28±21.49D — —
花房 Hanabusa 581.91±113.08F 428.76±62.07F 16.01±3.43B 14.19±3.09C
萨曼莎Samantha 923.44±56.13B 784.32±43.66B — 10.06±1.96D
橘红潮 Orange Wave 875.47±77.11C 690.43±48.71C — —
曼海姆宫殿Schloss Mannheim 915.02±133.75B 736.65±16.10B — —
金玛丽 Goldmarie 822.36±100.90D 510.49±10.96E 16.20±1.64B 18.09±3.36B
红双喜 Double Delight 894.22±120.53C 761.29±29.54B — —
847 西 北 植 物 学 报 35卷
表5 37个获得杂交果实的组合结实统计表
Table 5 Fruit setting and seed germination rates of 37polination combinations
组合编号
Code of polination
combination
授粉数量/朵
No.of polinated
flowers
结实率
Fruit-setting
rate/%
种子数/果
Seed number
per capsule
千粒重
Grain
weight/g
出苗率
Seeding
emergence/%
1 104 14.42 4.27 38.87 7.81
3 53 5.66 4.00 57.5 0.17
4 13 33.33 34.00 13.57 11.76
8 93 31.18 4.21 23.24 18.03
20 43 23.26 19.00 21.10 9.47
21 190 30.00 4.39 23.32 0.40
22 47 2.13 5.00 38.00 0
23 14 25.00 32.00 11.18 21.88
25 46 34.78 1.75 29.23 25.00
26 53 47.17 21.2 18.38 0.57
27 132 3.03 8.50 34.51 0
28 14 14.29 13.00 18.89 3.85
29 22 27.27 14.83 9.81 8.99
30 23 4.35 39.00 19.45 7.69
31 13 84.62 28.55 19.97 6.69
33 69 5.80 6.00 49.58 0
34 20 60.00 9.08 52.11 0.01
35 23 21.74 13.4 26.52 0
36 22 31.82 3.14 29.55 0
37 34 8.82 7.33 52.92 0.05
38 20 20.00 15.25 12.04 3.28
40 26 88.46 5.09 19.90 0
41 5 40.00 3.50 25.71 0.14
42 16 56.25 14.56 26.92 6.87
43 32 25.00 5.75 53.02 2.17
44 43 76.74 30.3 18.30 19.6
45 15 4.35 5.00 36.00 20.00
47 31 16.13 3.20 27.62 0.25
50 70 37.14 10.77 11.45 52.86
52 35 1.90 4.00 32.17 0
53 41 15.6 4.20 37.43 4.70
54 11 36.36 5.25 11.74 23.81
55 16 6.25 5.00 21.04 20.00
62 20 51.43 1.61 11.47 13.79
65 33 8.45 3.83 42.75 0
71 26 4.35 39.00 15.64 7.69
72 76 69.4 8.49 41.24 2.04
荷花蔷薇、‘大红紫枝’、‘北京单瓣白’的杂交结实率
分别为5.8%、4.35%、15.6%、69.4%。
除黄刺玫外,以香水月季做母本的杂交组合均
有较高的结实率,结实率最高的组合包括香水月季
×腺果大叶蔷薇(88.64%)、香水月季×美蔷薇
(60.00%),但这2个组合种子几乎不能萌发,杂种
种子出苗率较高的组合包括香水月季×报春刺玫
(25.00%)、香水月季ב大红紫枝’(23.81%)、香水
月季×单瓣黄刺玫(18.03%)。
3 讨 论
远缘杂交是进行种质创新和品种改良的重要途
径,在月季育种中具有非常大的应用潜力,但也存在
很多问题需要解决,其中,杂交亲和性是需考虑的关
键问题之一。影响杂交亲和性的因素有很多,包括
花粉的生活力、花粉形态、柱头形态、亲缘关系、染色
9474期 赵红霞,等:蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究
体倍性等[21]。
3.1 花粉生活力、花粉、柱头形态与杂交亲和性
在杂交育种的过程中,花粉生活力与杂交结实
率有一定的关系。本实验中除黄刺玫外,所采用的
父本材料的花粉生活力均超过30%,非正常花粉率
较低,适于做授粉亲本。另外,母本自身的育性也是
影响结实率的关键因子[22],柱头是接受花粉的部
位,其形态影响到接受花粉、花粉萌发、花粉管伸长
等过程,柱头表面的乳突形态则会影响到花粉管进
入花柱[23]。对现代月季品种柱头形态的观察发现,
有的柱头形成2裂片,中间有轻微的凹陷,仅在凹陷
处有凸起的乳突细胞,有的柱头2个裂片非常明显,
乳突细胞饱满,生长均匀。这两种形态为月季柱头
发育的不同阶段,均具可授性,后者为授粉的最适阶
段。本研究所涉及的蔷薇属植物花粉、柱头形态结
构相似,对杂交亲和性影响不大;但不同种的花粉生
活力差异较大,对杂交亲和性有一定的影响。张颢
等发现切花月季品种间杂交时,花粉生活力基本与
杂交结实率成正相关[15],与本实验结果基本一致。
3.2 亲本亲缘关系与杂交亲和性
本实验的父本材料中,单瓣黄刺玫、黄刺玫、报
春刺玫均为芹叶组,单瓣黄刺玫、报春刺玫与现代月
季品种的杂交亲和性较好,但黄刺玫与现代月季杂
交存在杂交不亲和现象,这可能与黄刺玫重瓣性强、
非正常花粉率高、花粉萌发率低有关系。美蔷薇、腺
果大叶蔷薇、玫瑰均为桂味组,美蔷薇、腺果大叶蔷
薇与现代月季杂交亲和性好,玫瑰品种中,除‘大红
紫枝’外,其他品种与现代月季的杂交亲和性均较
差。荷花蔷薇为合柱组,其与大部分现代月季品种
均获得了杂交种子和杂交苗,杂交亲和性很好。现
代月季品种与芹叶组、桂味组、合柱组的杂交亲和性
不一致,可能与现代月季品种复杂而多样的遗传来
源有关系。与现代月季品种不同,月季组的香水月
季与单瓣黄刺玫(芹叶组)、报春刺玫(芹叶组)、美蔷
薇(桂味组)、腺果大叶蔷薇(桂味组)、玫瑰‘大红紫
枝’均具有较好的杂交亲和性。
本实验中,现代月季品种与玫瑰品种的杂交结
实率普遍低于现代月季与其它蔷薇属植物的杂交组
合,而杂种种子出苗率则普遍高于与蔷薇属植物的
杂交组合。而在刘佳的实验中,现代月季品种与玫
瑰品种杂交的结实率较高[17]。这可能与杂交亲本
的遗传来源不同有关系,尚需进一步探讨。
3.3 亲本倍性与杂交亲和性
杂交亲本的染色体倍性相同时杂交易获得成
功,所获杂种苗也更容易成活[24]。赵丹等[25]对柿
(Diospyros kaki)杂交研究时,发现相同倍性的父、
母本杂交亲和性大于倍性不同的父、母本。徐顺超
等[26]发现不同倍性的百合品种作为亲本的杂交亲
和性不同,杂交后代的倍性也不同,不同倍性百合品
种间杂交存在一定程度的不亲和性。本试验中,美
蔷薇、腺果大叶蔷薇为四倍体,其他父本材料均为二
倍体,所用的现代月季品种均为四倍体,但现代月季
品种与美蔷薇、腺果大叶蔷薇的杂交结实率并不高,
甚至比与二倍体父本杂交的结实率还低。香水月季
为二倍体,其与腺果大叶蔷薇、美蔷薇、玫瑰‘大红紫
枝’(二倍体)、报春刺玫(二倍体)、单瓣黄刺玫(二倍
体)的结实率均较高,分别为88.46%、60%、36.
36%、34.78%、31.8%,香水月季与四倍体父本材料
杂交的亲和性要高于与二倍体杂交。说明亲本的染
色体倍性不是影响蔷薇属植物杂交亲和性的最关键
因素。
本实验中,许多组合杂交亲和性较高,并获得了
杂交种子,但一些组合的种子不能萌发或萌发率较
低。近年来,离体胚培养技术有了很大发展,已经成
为远缘杂交克服杂种胚败育的主要手段,在百
合[27]、葡萄[28]等园艺植物上成功应用,为研究远缘
杂交不亲和机制展示了可喜的前景。在蔷薇属杂交
研究中,Kim 等[29]、林娅等[30]、王丽花等[31]、金菁
等[32]先后利用胚挽救方法获得蔷薇属植物种间杂
交后代。在下一步研究中,有必要通过胚挽救技术
来克服蔷薇属植物种间杂种种子萌发率低的问题。
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1574期 赵红霞,等:蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究
图版 Ⅰ 杂交父本的花粉形态(箭头所指为非正常花粉)
1.单瓣黄刺玫;2.黄刺玫;3.报春刺玫;4.美蔷薇;5.腺果大叶蔷薇;6.荷花蔷薇;7.玫瑰‘大红紫枝’;8.玫瑰‘粉紫枝’;9.玫瑰‘紫枝’;10.
玫瑰‘白紫枝’;11.玫瑰‘北京单瓣白’;12~15.败育花粉形态。
PlateⅠ Polen population view and abortive polen morphology of male parents(Arrowheads showed the abortive polens)
Fig.1.R.xanthinaf.normalis;Fig.2.R.xanthina;Fig.3.R.primula;Fig.4.R.bella;Fig.5.R.macrophylla var.glandulifera;Fig.6.R.
multifloraf.carnea;Fig.7.R.rugosa‘Dahong Zizhi’;Fig.8.R.rugosa‘Fen Zizhi’;Fig.9.R.rugosa‘Zizhi’;Fig.10.R.rugosa‘Bai Zizhi’;
Fig.11.R.rugosa‘Beijing Danbanbai’;Fig.12-15.Abortive polens.
257 西 北 植 物 学 报 35卷
图版 Ⅱ 杂交母本的柱头形态
1.‘波塞尼娜’;2.‘赞歌’;3.‘粉和平’;4.‘红衣主教’;5.‘仙境’;6.‘花房’;7.‘萨曼莎’;8.‘橘红潮’;9.‘曼海姆宫殿’;10.‘金玛丽’;11.
‘红双喜’;12.香水月季。
PlateⅡ Stigma morphology of female parents
Fig.1.‘Porcelina’;Fig.2.‘Sanka’;Fig.3.‘Pink Peace’;Fig.4.‘Kardinal’;Fig.5.‘Carefree Wonder’;Fig.6.‘Hanabusa’;Fig.7.‘Saman-
tha’;Fig.8.‘Orange Wave’;Fig.9.‘Schloss Mannheim’;Fig.10.‘Goldmarie’;Fig.11.‘Double Delight’;Fig.12.R.odorata.
(编辑:潘新社)
3574期 赵红霞,等:蔷薇属植物与现代月季品种杂交亲和性研究