全 文 ：鹅掌楸属种间杂交技术
李周岐 ,王章荣
(南京林业大学森林资源与环境学院 , 南京　210037 , China)
摘　要:研究了鹅掌楸属种间杂交中的花粉技术和授粉技术 ,结果表明:(1)中国马褂木 、北美鹅
掌楸及其杂种 F1间 、(杂)种内单株间花粉品质差异很大 ,同一单株花粉品质随开花时期不同
而呈规律性变化 ,以盛花期花粉萌发率为最高;(2)鹅掌楸及其种间杂种的花粉经 4℃贮藏后
其萌发率迅速下降 ,杂交工作应尽可能使用新鲜花粉;(3)不同花期人工授粉结实率不同 ,杂交
工作应充分利用盛花期的 10 d左右时间 。1 d 内以 13时左右的授粉效果最好;(4)在初花期
和末花期 ,授粉袋能明显提高杂交结实率 ,可在 13 时左右进行套袋杂交。在盛化期可全天进
行不套袋授粉 ,其花粉污染率在 1%以下。最后就不套袋授粉的污染率问题进行了讨论 。
关键词:鹅掌楸属;杂交育种;授粉技术;花粉品质
中图分类号:S722　　　 文献标识码:A　　　 文章编号:1000-2006(2000)04-0021-05
Studies on the Technique of Cross Breeding in Liriodendron
LI Zhou-qi ,WANG Zhang-rong
(College of Forest Resource and Environment Nanjing Forestry University , Nanjing　210037 , China)
Abstract:The pollen and pollination tenhnique of cross-breeding in Liriodendron was studied.The results
show that:(1)The pollen quality of interspecies and individuals of intraspecies is quite dif ferent.The quality
changes during the f lowering period.It reaches the highest level in the middle stage of f low ering period;(2)
If the pollen is sto red in 4 ℃ condition , the survival rate will dropped quickly.So , it is better to use fresh
pollen for cross-breeding .(3)The filled samara rate of artificial pollination varies during the f low ering period
and in different time of a day .It is highest in the middle 10 dayes of flow ering period and about 1PM .(4)
In the early and late stage of f low ering period , pollination bags can improve the filled samara rate of con-
trolled pollination.Theirfore , in this period , the artificial pollination should be carried out at 1PM and
baged.While , in the middle 10 dayes of f low ering peiod , the artificial pollination can be done at any time of
a day and neednt bag.The contamination rate is less than 1%.
Key words:Liriodendron ;Cross-breeding;Pollination technique;Pollen quality
杂种马褂木是叶培忠教授于 1963年首次以鹅掌楸属(Liriodendron)两个现存种(中国马褂木(L .
chinense (Hemsl.)Sarg.)和北美鹅掌楸(L .tulipi fera L.)为亲本育成的种间杂种[ 1] 。30多年的栽培
试验表明 ,该杂种不仅在生长和适应性性状上表现出强大的杂种优势 ,而且具有树型美观 、枝叶浓密 、生
长期长 、花色鲜艳等特点 ,已成为中国南方地区重要的庭院绿化优良树种 。根据鹅掌楸的生物学特性 ,
从叶培忠教授早期的杂交工作开始 ,实践时一直沿用不套袋授粉技术 。虽然 ,杂交后代明显表现父本性
状 ,并已通过同工酶分析证明了杂种的真实性 ,但这种授粉技术的污染程度有多大尚未确定。杂交技术
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第 24 卷第 4 期
2000年 7月　　　 　 　 　 　
南　京　林　业　大　学　学　报
Journal of Nanjing Forest ry University
　　　 　 　 　 　Vol.24 No.4
Jul.2000
收稿日期:2000-01-19
　　　作者简介:李周岐(1962-),男 ,陕西凤翔县人 ,西北农林科技大学副教授 ,现为南京林业大学博士生。
中的一些关键问题也尚未系统研究和总结过。随着鹅掌楸杂交制种规模的扩大和进入生产性制种阶
段 ,有必要对这些问题进行研究。因此 ,笔者总结出一套实用杂交技术 ,并确定了不套袋授粉的污染率。
1　材料与方法
1.1　试验材料
选取中国马褂木 3株(C1 、C2 、C3),北美鹅掌楸 3株(T1 、T2 、T3),正交 F1(L .chinense ×L .tul ip-
i fera)3株(F 1(+)-1 、F1(+)-2 、F1(+)-3),反交 F1(L .tulipi fera×L .chinense)1株(F1(-)-1)作为试
验样株。样株均生长在南京林业大学校园内 ,年龄 10 a以上 。
1.2　试验方法
1.2.1　花粉技术
试验于1998年进行。分别于4月 23日 、5月1日和 5月 9日采集 3株北美鹅掌楸树冠中上部南面
花枝进行室内 25 ℃水培(下同),收集花粉并测定其品质 。于 5月 1日采集全部 10株样株花粉测定花
粉品质。于 4月 23日采集 3个样株(T3 、F1(+)-1 、F1(+)-2)花粉置于干燥器内 , 4 ℃下冰箱保存 0 、5 、
10 、15 d时测定花粉生活力。花粉品质用花粉生活力和秕粒花粉所占的比例表示。花粉生活力测定按
固体培养基法进行[ 2] ,25 ℃下培养 12 h时用光学显微镜观察花粉萌发情况 。随机统计 200 ～ 300个花
粉粒计算花粉萌发率和秕粒率 。
1.2.2　授粉技术
试验于 1999年进行 ,均以 C1为母本 , T2为父本 。试验共包括 3个因素 、每因素2个水平 ,即:除去
花被片及雄蕊(EM)与未除去花被片及雄蕊(NEM)、套授粉袋(B)与未套授粉袋(NB)及人工授粉(P)与
未进行人工授粉(NP),组成 8种处理 。4月 26日至 5月 11日 ,每 5 d授粉 1次 ,试验处理包括 EM -B
-P 、EM -NB-P 及 EM -NB-NP。5月 2日上午 7时至下午 4时 ,每 3 h 授粉 1 次 ,试验处理包括
EM -B-P 及 EM -NB-NP。5月 1日上午 8时至 11时授粉 1次 ,试验包括除 NEM -B-P 以外的全
部 7种处理 。每次试验每种处理包括 6 ～ 8朵花 ,均选母本树冠中上部东 、南面可授期花朵。试验所用
花粉均为同期开放的父本新鲜花粉(未经贮藏),采集方法同上 。套袋花朵授粉 6 d后去袋。聚合果成
熟后采收 ,每种处理实收聚合果 3 ～ 5个 ,室内风干 ,去翅 ,以单个聚合果为单位用 X射线摄影术[ 3]检查
种子饱满情况。由于一个翅果中种子发育状态有 3种可能[ 4] ,研究中以饱满翅果率(具饱满种子的翅果
数与总翅果数的比率)作为结实指标。
2　结果与分析
2.1　北美鹅掌楸不同花期花粉品质的变化
不同开花时期花粉萌发率呈规律性变化 , 3株样株表现同一趋势 ,均以 5月 1日为最高 ,花粉萌发
率(3株平均)为 26.7%,分别是 4月 23日(13.52%)和 5月 9日(12.81%)的 1.97倍和 2.08倍。造成
这种现象的原因可能与胞母细胞减数分裂或雄配子体发育期的外界条件有关。试验观察中还发现 ,北
美鹅掌楸具有部分秕粒花粉 ,这类花粉外观较小 、人工培养时均不能萌发 ,其所占的比例不仅个体间不
同 ,而且在同一个体的不同开花时期呈现规律性变化 ,其变化趋势正好与花粉萌发率变化趋势相反 。4
月 23日 、5月 1日和 5月 9日平均秕粒花粉率分别为 13.48%、10.11%和 12.76%。
1998年北美鹅掌楸于 4月 17日始花 , 5月 15日开花基本结束 ,5月 1日正是盛花期 。所以 ,杂交
工作应以盛花期花粉为主 。
2.2　不同贮藏时间对花粉萌发率的影响
北美鹅掌楸及其种间杂种的花粉经 4 ℃贮藏后其萌发率迅速下降(图 1)。贮藏 5 、10 、15 d时萌发
率平均降低 32.09%、71.28%、82.67%。因此 ,4 ℃不宜作为北美鹅掌楸及其种间杂种花粉的贮藏条
件 ,这与尹增芳等[ 5]对中国马褂木的研究结果一致。
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南　京　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　第 24 卷　第 4 期
图 1　不同贮茂时间花粉萌发率
Fig.1　Germination ra te of pollen stored for different days
—○—F1(+)-1;—□—F1(+)-2;—△—T3
在南京地区 ,中国马褂木 、北美鹅掌楸及其种间
杂种花期相遇 ,只是北美鹅掌楸和杂种马褂木始花
期比中国马褂木早 5 d左右 ,末花期杂种马褂木比两
个亲本种晚 7 d左右。所以 ,无论是进行种间杂交还
是回交 ,一般无需进行花粉贮藏 ,应尽可能使用新鲜
花粉进行授粉。在不得不使用贮藏花粉时 ,若采用
普通冰箱 4 ℃贮藏 ,则贮藏天数不得超过 5 d ,否则会
显著影响杂交效果。
2.3　中国马褂木 、北美鹅掌楸及杂种 F1 花粉品质
的差异性
中国马褂木 、北美鹅掌楸及其杂种 F1花粉品质
差异很大(表 1)。从平均值来看 ,中国马褂木花粉品
质最高 ,其花粉萌发率分别为北美鹅掌楸和杂种马
褂木的 3.39倍和 2.98倍 。而秕粒花粉率则分别为北美鹅掌楸和杂种马褂木的 21.56%和9.17%。北
美鹅掌楸花粉品质较低可能与气候不适有关 ,而杂种马褂木花粉品质较低则可能与杂种部分不育有关。
表 1　不同类群及个体花粉品质比较
　　　　　Table 1　Differences of pollen quality interspecies and individuals interspecies interspecies%
项　目 个　体
C1 C2 C3 T1 T2 T 3 F1(+)-1 F1(+)-2 F1(+)-3 F1(-)-1
花粉萌发率 86.11 91.43 81.60 3.91 40.91 35.37 47.06 14.96 48.46 45.06
(杂)种平均 86.03 25.37 28.91
秕粒花粉率 1.39 0.00 4.60 19.61 3.41 7.32 2.35 22.83 5.38 12.50
(杂)种平均 2.18 10.11 11.37
　　在单株之间花粉品质也存在很大变异。特别是北美鹅掌楸和杂种马褂木更是如此。从花粉萌发率
来看 ,北美鹅掌楸和杂种马褂木最优个体分别是最差个体的 10.46倍和 3.24倍 。因此 ,选择杂交亲本
时 ,在满足育种目标要求的前提下 ,应尽可能选择那些花粉品质较高的个体作父本 ,这将有助于提高杂
交结实率 。
2.4　不同花期授粉结实率
图 2　不同花期授粉结实率
F ig.2　Filled samara rate in different flowering date
不同花期人工授粉结实率明显不同(图 2)。不
论套袋(B)还是不套袋(NB),人工授粉结实率从 4
月26日到5月 6日均呈上升趋势 ,随后又开始下降 。
原因可能是多方面的 ,如父本花粉品质随花期的规
律性变化 、不同时期开放的花朵其雌蕊发育状况可
能不同以及授粉期气候条件的不同等。
由图 2还可以看出 ,除 5月 6 日外 ,其它 3次人
工授粉的结实率套袋均高于不套袋。从 4 次授粉的
平均值来看 ,套袋授粉饱满翅果率是不套袋的 1.95
倍。这可能是由于授粉袋所创造的微环境有利于花
粉的萌发和受精过程的完成 。5 月 6 日人工授粉的
结实率不套袋均高于套袋情况 ,可能是由于如此天
气条件下 ,授粉袋在改善微环境方面的作用已经减小;另外 ,可能与试验误差有关 ,因为其不套袋授粉的
误差限较大(s=10.4)。在人工去雄后自由授粉(EM -NB-NP)情况下 ,其它 3个时期的结实率均为
0.00%,而 5月 6日有 0.16%的结实率 ,说明存在花粉污染 ,这与盛花期传粉者的大量活动有关 ,但污
染程度很低。
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2000年　总第 88 期　　　　　　　　　　李周岐等:鹅掌楸属种间杂交技术
因此 ,杂交工作应充分利用盛化期的 10 d左右时间进行不套袋授粉。在初花期和末花期可进行套
袋授粉 ,以便提高杂交效率。
2.5　不同授粉时间的结实率
图 3　不同时间授粉结实率
Fig.3　Filled samara rate pollinated in
different time o f a day
—○—EM-NB-NP;—△—EM-B-P
对于风媒花树种 ,为了防止花粉污染 ,杂交授粉
工作一般要求在气流比较稳定的早晨进行 ,而对于
虫媒花树种 ,则应主要考虑传粉者的活动和不同时
间的杂交效果。鹅掌楸在 1 d内均有进入可受期的
花朵 ,所以杂交工作可以全天进行 ,但不同时间的授
粉效果可能不同 。
1 d 内以 13时左右的授粉效果最好 ,平均饱满
翅果率可达 30.12%,单果最大值可达 46.23%(图
3)。在人工去雄后自由授粉(EM -NB-NP)情况
下 ,其饱满翅果率也以 13时左右最大(1.10%),这
同样与这段时间传粉者的大量活动有关 ,而全天的
平均值仅为 0.31%,说明污染程度很低。
由于鹅掌楸雌蕊的可受期可持续 12 ～ 24 h[ 16] 。因此 ,在初花期和末花期可杂交花朵较少的情况
下 ,杂交工作应在 13时左右进行 ,以充分利用这些花朵 ,提高杂交效果。而在盛花期可杂交花朵较多的
情况下 ,杂交工作可全天进行 ,尽可能对更多的花朵进行杂交授粉。
2.6　不同授粉方式的结实率及不套袋授粉的花粉污染率
为了防止外源花粉的污染 ,人工杂交应进行套袋隔离。但对于鹅掌楸这一树种 ,已有许多理由和试
验证明不进行套袋处理其污染率仍然很低。如雌雄异熟 、雌蕊可受期持续时间短 、花粉在雌蕊柱头上萌
发快等[ 6 ,7] ,这样不仅可以降低杂交制种费用 ,而且可以大大提高工作效率 。不同授粉方式的结实率见
表 2。
表 2　不同授粉方式的结实率
Table 2　Filled samara rate pollinated in different ways %
授粉方式 EM-B-P EM-B-NP EM -NB-P EM-NB-NP NEM-B-NP NEM -NB-P NEM-NB-NP
饱满翅果率 16.37±1.70 0.00±0.00 7.45±2.02 0.00±0.00 0.00±0.00 6.29±1.65 0.93±0.90
　　从表 2可以看出 ,处理 EM -B-NP 的结实率为 0.00%,说明无操作过程中的花粉污染 ,试验可靠
性高 。处理NEM-B-NP 的结实率为 0.00%,说明雌雄异熟完全 ,无花内自交发生 。处理 EM -NB-
NP 的结实率为 0.00%,远低于处理 NEM -NB-NP 的结实率(0.93%),说明除去雄蕊和花被片 ,降低
了花朵对传粉者的吸引 ,从而降低了不套袋授粉的污染率。处理 NEM-NB-P的结实率低于处理 EM
-NB-P 的结实率 ,说明除去雄蕊和花被片后 ,便于授粉操作 ,可提高授粉结实率。处理 EM-B-P 的
结实率是处理 EM-NB-P 的 2.20倍 ,说明套袋授粉能改善雌蕊受精环境 ,有利于提高授粉结实率 。
3　结　论
(1)中国马褂木 、北美鹅掌楸及其杂种 F1间及(杂)种内单株间花粉品质存在明显差异。选择杂交
亲本时 ,在首先满足育种目标要求的前提下 ,应尽可能选择那些花粉品质较高的个体作父本 ,这将有助
于提高杂交结实率。
(2)同一植株花粉品质随开花时期不同而呈规律性变化 ,以盛花期花粉萌发率为最高 。杂交工作应
以利用盛花期花粉为主。
(3)鹅掌楸及其种间杂种的花粉经 4 ℃贮藏后其萌发率迅速下降 。在不得不使用贮藏花粉时 ,若采
用普通冰箱 4 ℃贮藏 ,则贮藏天数不得超过 5 d ,否则会严重影响杂交效果 。
(4)不同花期人工授粉结实率不同 ,杂交工作应充分利用盛花期 10 d左右的时间 。一天内以 13时
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南　京　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　第 24 卷　第 4 期
左右的授粉效果最好 。
(5)在初花期和末花期 ,套袋授粉能明显提高杂交结实率 ,可在 13时左右进行套袋杂交。在盛花期
可进行全天不套袋授粉。
(6)除去雄蕊及花被片可明显降低自由授粉的结实率 ,不同开花时期以盛花期结实率为最大 ,一天
内以 13时左右结实率为最大 。如以其作为不套袋授粉污染率上限的估计值 ,则不套袋授粉的花粉污染
率在 1%以下 。
(7)鹅掌楸是一种雌蕊先熟的树木 ,花被还未展开时雌蕊即进入可受期 。雌蕊可受期仅持续 12 ～
24 h[ 6] 。控制授粉 2 h后花粉即在柱头上萌发[ 7] 。所以 ,根据它的生物学特点 ,推测其不套袋授粉的污
染率不会太高并在实践中加以应用。Houston 等也证明这种授粉方式的污染率低于 1%[ 6] 。在自然传
粉条件下 ,虽然可观察到柱头上落置了较多的花粉粒[ 8 , 9] ,有时自然结实率可达 12.77%[ 4] ,这些都不能
成为不套袋授粉污染率高的证据 ,因为人工授粉是在花被还未展开时进行的 ,目的花粉首先包盖了雌蕊
柱头从而降低了非目的花粉在柱头上的粘附 。即使随后有非目的花粉落置于柱头 ,也是先期到达柱头
的花粉先萌发 ,其参与受精的机率远高于后期到达的非目的花粉 。而且 ,人工授粉时除去了雄蕊及花被
片 ,这样便失去了花朵对传粉者的吸引 ,使杂交后的花朵接受传粉者访问的机会大大减少 。
参 考 文 献
[ 1 ] 南京林产工业学院林学系育种组.亚美杂种马褂木的育成[ J] .林业科技通讯 , 1973 ,(12):10-11.
[ 2 ] 周　坚 ,尤录祥 , 樊汝汶.鹅掌楸属两种植物花粉品质和花粉管生长的研究[ J] .林业科学 , 1994 , 30(5):405-411.
[ 3 ] 高捍东.用 X射线摄影术测定马尾松种子发芽能力的研究[ J] .南京林业大学学报 , 1998 , 22(3):16-20.
[ 4 ] 方炎明 ,尤录祥 , 樊汝汶.中国鹅掌楸天然群体和人工群体的生育力[ J] .植物资源与环境 , 1994 , 3(3):9-13.
[ 5 ] 尹增芳 ,樊汝汶 , 尤录祥.鹅掌楸花粉保存条件的比较研究[ J] .江苏林业科技 , 1997 , 24(2):5-8.
[ 6 ] Houston D B.Are pollina tion bags needed for cotrolled Po llination pro grams with yellow-poplar [ J] .Silvae Gene tica , 1989 ,
38(3 ～ 4):137-140.
[ 7 ] 尹增芳 ,樊汝汶.中国鹅掌楸与北美鹅掌楸种间杂交的胚胎学研究[ J] .林业科学研究 , 1995 , 8(6):605-610.
[ 8 ] 周　坚 ,樊汝汶.中国鹅掌楸传粉生物学研究[ J] .植物学通报 , 1999 , 16(1):75-79.
[ 9 ] 黄双全 ,郭友好 , 陈家宽.渐危植物鹅掌楸的授粉率及花粉管生长[ J] .植物分类学报 , 1998 , 36(4):310-316.
(责任编辑　郑琰炎炎)
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