春蘭與大花蕙蘭種間雜交育種的試驗

鄭立明

(浙江外國語學(xué)院理工學(xué)院,浙江杭州 310012)

春蘭與大花蕙蘭種間雜交育種的試驗

鄭立明

(浙江外國語學(xué)院理工學(xué)院,浙江杭州 310012)

以春蘭 (Cym bidium goeringii)為母本,大花蕙蘭 (Cym bidium hybridum)為父本,進行種間雜交育種試驗.結(jié)果表明其雜交親和力很強,每一雜交組合都能成功坐果結(jié)籽;雜交種子無菌播種的萌發(fā)率明顯高于春蘭,可達 80%以上;雜交種子萌發(fā)形成的原球莖,初期都為圓球形,發(fā)育成熟時的形態(tài)多數(shù)株系介于春蘭的條狀根狀莖和大花蕙蘭的桑葚型結(jié)構(gòu)之間的中間類型;多數(shù)雜種原球莖株系容易分化成苗;雜交苗多數(shù)株系的生態(tài)習(xí)性、株型特征介于春蘭和大花蕙蘭之間;一個能在試管中開花的雜交株系,其花形既有春蘭的特征,也有大花蕙蘭的特征,并有春蘭的香味.

春蘭;大花蕙蘭;雜交育種

大花蕙蘭(Cym bidium hybridum)是近年來從國外引進的一類人工雜交種,主要由蘭屬中的大花型附生種類如虎頭蘭、蟬蘭、獨占春、碧玉蘭、大雪蘭等經(jīng)有性雜交培育而成[4].其株型、花型碩大,色澤艷麗豐富,花瓣圓闊豐滿,開花數(shù)目多而花期長,深受廣大群眾喜愛,在國內(nèi)外都有廣闊的市場.但大花蕙蘭也有不足之處,一是多數(shù)沒有香味,二是栽培管理不如春蘭等地生蘭容易.如大花蕙蘭一般需在海拔 800～1000m以上、晝夜溫差較大的高山越夏栽培才能正常開花,大花蕙蘭的抗寒和耐熱性也遠不如春蘭[5].

如將春蘭和大花蕙蘭進行雜交,有希望培育出既具有春蘭那樣花有清香、抗寒耐熱、能在低海拔地區(qū)栽培開花,也具有大花蕙蘭那樣花大花多、色澤艷麗的蘭花新品種.為此我們進行了春蘭與大花蕙蘭雜交育種的試驗.

1 材料與方法

1.1 親本及人工有性雜交

以產(chǎn)于浙江地區(qū)、花有清香的野生春蘭 (C.goeringii)及栽培品種“宋梅”為母本,以韓國進口的大花蕙蘭 (C.hybridum)“粉姬”等品種為父本,母本開花后除去唇瓣以防昆蟲混雜傳粉,開花后第三天進行人工授粉.授粉后數(shù)天合蕊柱末端開始膨大,表明授粉成功,以后子房發(fā)育形成蒴果.

1.2 雜交種子無菌培養(yǎng)

授粉后 5個月蒴果未完全成熟時,采集蒴果經(jīng) 70%乙醇和 0.1%升汞消毒,在無菌條件下取出種子,均勻播種于 1/2MS培養(yǎng)基上,在 25℃條件下進行暗培養(yǎng).

1.3 雜種原球莖無性株系的建立

1.幸福指數(shù)呈現(xiàn)提升態(tài)勢。近年來，企業(yè)各項生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)持續(xù)向好，員工收入水平大幅提高，員工工作熱情進一步提高；企業(yè)文化的發(fā)展與繁榮，使得員工群眾榮譽感、自豪感空前高漲；基層硬件設(shè)施建設(shè)的逐步完善，日常工作環(huán)境的明顯改善，基層文化建設(shè)的逐步深入等因素，使得員工的物質(zhì)生活與精神生活得到了雙向滿足，員工的幸福指數(shù)持續(xù)提升。而隨著“十八大”的召開，各項惠民新舉措不斷實施，讓員工的生活進一步改善，員工幸福感再度提升。

雜交種子無菌培養(yǎng) 2個月后陸續(xù)萌發(fā),每一種子分別形成肉眼可見的圓球形白色原球莖,外表密生根毛狀物.此后在光照條件下培養(yǎng),原球莖轉(zhuǎn)為綠色并不斷長大.當(dāng)雜種原球莖直徑達2～3mm時,將每個原球莖分開培養(yǎng)于 1/2MS、VW、KC等培養(yǎng)基,經(jīng)增殖后每個原球莖就形成基因型一致的無性株系.

1.4 雜種原球莖的增殖與分化培養(yǎng)

當(dāng)每一雜交種子形成的原球莖無性株系達一定量時,轉(zhuǎn)入含 BA 0.5～2 mg·L-1的 1/ 2MS、VW、KC等培養(yǎng)基,使原球莖進一步增殖并同時開始分化出芽.

1.5 雜交苗的生根與壯苗培養(yǎng)

將在分化培養(yǎng)基形成的芽轉(zhuǎn)入含 NAA 0.5～2 mg·L-1的 1/2MS培養(yǎng)基進行生根和壯苗培養(yǎng).

1.6 雜交苗的移栽

雜交苗經(jīng) 2～3個月生根與壯苗培養(yǎng)后,移栽于樹皮或泥炭和珍珠巖組成的基質(zhì)中,在溫室中培養(yǎng).

2 結(jié)果與分析

2.1 春蘭與大花蕙蘭雜交的親和性及雜交種子的萌發(fā)

春蘭與大花蕙蘭雜交的親和性很強,我們以野生春蘭多個不同株系及栽培品種“宋梅”為母本,以大花蕙蘭“粉姬”等不同品種為父本的每個雜交組合,都能成功坐果結(jié)籽.雖然每一雜交蒴果中種子的數(shù)量少于春蘭自交蒴果的種子數(shù)量,但在相同的無菌培養(yǎng)條件下,雜交種子萌發(fā)的時間明顯早于春蘭自交的種子,雜交種子播種后 2個月就開始大量萌發(fā),春蘭自交的種子播種后 5個月才見少量萌發(fā).雜交種子的萌發(fā)率也很高,可達 80%以上,而春蘭自交種子的萌發(fā)率一般都很低(我們的試驗表明春蘭自交種子的萌發(fā)率在不同品種之間也有一定差異).可見春蘭與大花蕙蘭雜交種子在萌發(fā)時間和萌發(fā)率方面都出現(xiàn)較強的雜種優(yōu)勢.

2.2 春蘭與大花蕙蘭雜種原球莖的形態(tài)特征與生長習(xí)性

春蘭等地生蘭的種子在萌發(fā)初期形成單個圓球形的原球莖,以后每個原球莖發(fā)育為條狀分支的根狀莖.大花蕙蘭等附生蘭種子萌發(fā)初期也形成單個圓球形的原球莖,以后每個原球莖形成由多個圓球形原球莖聚合而成的桑葚型結(jié)構(gòu).而春蘭與大花蕙蘭雜交種子萌發(fā)形成的原球莖,初期都為圓球形;以后則來自不同的種子形成的原球莖發(fā)育為不同的形態(tài),有的比較類似于春蘭的條狀根狀莖,有的比較類似于大花蕙蘭的桑葚型原球莖,而多數(shù)表現(xiàn)為介于條狀根狀莖和桑葚型原球莖之間的中間類型.這表明不同雜交種子之間的基因型不同,所形成的成熟原球莖的形態(tài)特征也不同.但雜種原球莖的形態(tài)或多或少都帶有雙親的特征.

春蘭等地生蘭的條狀根狀莖在培養(yǎng)基中具有垂直向下生長的習(xí)性,而附生蘭的原球莖主要在培養(yǎng)基表面生長,春蘭與大花蕙蘭的雜種原球莖也主要在培養(yǎng)基表面生長,即更接近附生蘭原球莖的生長習(xí)性.

2.3 春蘭與大花蕙蘭雜種原球莖的增殖與分化特性

春蘭與大花蕙蘭雜種原球莖在 1/2MS、VW、KC等多種培養(yǎng)基中一般都能快速增殖,當(dāng)原球莖發(fā)育到一定程度都能分化成苗.但不同雜交種子所形成的原球莖株系,增殖與分化特性有較大差異.少數(shù)雜種原球莖株系增殖很快,分化卻很困難,在多種不同濃度的細(xì)胞分裂素和生長素的配比組合下都難以分化.多數(shù)株系很容易分化,無論培養(yǎng)基中是否添加細(xì)胞分裂素和生長素,都能分化成苗,從播種到形成完整植株只需 5個月.這可能與不同雜種原球莖株系本身所含的內(nèi)源激素不同有關(guān).

我們在 1/2MS培養(yǎng)基中分別加入不同濃度的NAA和BA,對一個雜種原球莖株系的增殖與分化進行比較試驗(表1、表2).結(jié)果表明三個不同濃度NAA組與對照組之間在雜種原球莖個數(shù)的增殖、葉芽和根的分化數(shù)方面都無統(tǒng)計學(xué)差異.而三個不同濃度BA組雜種原球莖個數(shù)的增殖、葉芽的分化數(shù)都極顯著地大于對照組,但BA 4mg.L-1組根的分化數(shù)顯著小于對照組.

表 1 不同濃度的 NAA對雜種原球莖增殖與分化的影響

表 2 不同濃度的 BA對雜種原球莖增殖與分化的影響

2.4 春蘭與大花蕙蘭雜交苗試管開花現(xiàn)象

我們在春蘭與大花蕙蘭雜種原球莖的增殖與分化培養(yǎng)過程中,發(fā)現(xiàn)有一雜種株系能直接從原球莖或幼苗上形成花蕾.這些花蕾有的能正常發(fā)育直至開放,有的發(fā)育到不同程度時開始黃萎而不能開放[6].正常開放的花朵,其形態(tài)和色澤等性狀方面,表現(xiàn)出即有春蘭的特征,又有大花蕙蘭的特征.如萼片、捧瓣的形狀和色澤接近春蘭,并有與春蘭類似的香味;唇瓣特別寬大,其形狀、斑點與大花蕙蘭類似,充分體現(xiàn)了雜交種的特征.但其他雜種株系未見能在試管中開花.

2.5 春蘭與大花蕙蘭雜交苗的生態(tài)習(xí)性與栽培管理要求

從已出瓶移栽春蘭與大花蕙蘭雜交苗不同株系數(shù)萬株的多年栽培生長情況來看,不同株系的生態(tài)習(xí)性有較大差異.但大多數(shù)株系的生態(tài)習(xí)性似乎介于春蘭與大花蕙蘭之間,抗寒和耐熱性比大花蕙蘭強,但比春蘭略低.多數(shù)株系能耐 -1～-2℃低溫和 30～33℃高溫,栽培環(huán)境要求通風(fēng)良好,栽培基質(zhì)要求疏松透氣,施肥濃度不能過高,夏季需遮陰.雜交苗的生長速度和分蘗率都顯著高于春蘭.目前還不清楚春蘭與大花蕙蘭雜交苗在低海拔地區(qū)能否正常孕蕾開花.

2.6 春蘭與大花蕙蘭雜交苗的葉型、株型特征

春蘭與大花蕙蘭雜交苗的葉型、株型特征,在不同雜種株系之間存在很大區(qū)別.有的株系葉片較窄,比較接近春蘭;有的株系葉片較寬,比較接近大花蕙蘭.多數(shù)株系的葉片寬度和長度、假鱗莖的大小等株型特征介于春蘭和大花蕙蘭之間.大多數(shù)株系葉片邊緣沒有春蘭所具有的細(xì)齒.

3 討 論

春蘭等中國蘭花的種子在結(jié)構(gòu)和生理上發(fā)育不良,用傳統(tǒng)的播種方法很難使之萌發(fā);而且從種子萌發(fā)形成實生苗到長成能進行性狀鑒定的開花植株周期很長,一般需 4～5年,甚至更久;目前對中國蘭花主要性狀的遺傳規(guī)律也了解很少.這些可能是春蘭等中國蘭花有性雜交育種工作至今未能普遍開展的主要因素.但中國蘭花的雜交育種與其它進行有性繁殖的植物相比,也有有利的一面.有性繁殖的植物雜交后必須還經(jīng)連續(xù)多代自交、選擇,才能得到可穩(wěn)定遺傳的品種.而中國蘭花在實際栽培生產(chǎn)中主要進行無性分蘗繁殖,親本的基因型一般又是雜合的,如進行雜交育種,在雜交一代即可分離出各種類型.因此在雜交一代即可進行選擇,選擇出來的優(yōu)良株系即可成為無性繁殖的品種.因此通過有性雜交方法培育中國蘭花新品種的周期,不一定會比其它植物更長.應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù),中國蘭花種子難以萌發(fā)的問題也基本得到了解決.如何使蘭花雜交苗提早開花,提早對雜交后代進行性狀鑒定和選擇,是目前影響蘭花雜交育種效率的關(guān)鍵因素.王熊(1984)研究表明,蘭花試管苗在試管中開花時,其花型、花色、香味等性狀均與同種蘭花成熟植株盆栽時所開的花相同[7].我們發(fā)現(xiàn)的春蘭與大花蕙蘭雜交苗試管開花時,其香味、花形,花色等方面,也是既有春蘭的特征,又有大花蕙蘭的特征.因此掌握蘭花試管開花技術(shù),將有助于提早對雜交后代進行性狀鑒定和選擇,提高蘭花雜交育種效率.

春蘭和大花蕙蘭在形態(tài)特征、生理特性、生態(tài)習(xí)性、園藝性狀等方面都有很大的差異和互補性.根據(jù)遺傳學(xué)原理和雜種優(yōu)勢原理,春蘭和大花蕙蘭雜交,有希望培育出花大而多、色澤艷麗、具有清香、抗寒耐熱、能在低海拔地區(qū)栽培開花,即具有春蘭和大花蕙蘭雙親優(yōu)點甚至超越雙親的蘭花新品種,這樣的蘭花新品種在花卉產(chǎn)業(yè)中將有廣闊的發(fā)展前景.我們的試驗初步表明,春蘭與大花蕙蘭雜交,在雜交種子萌發(fā)、原球莖增殖與分化、雜交苗的生長等方面都出現(xiàn)了較強的優(yōu)勢,雜交苗在園藝性狀、生態(tài)習(xí)性方面也往往具有雙親的特征.只要選擇合適的春蘭和大花蕙蘭品種進行雜交,在一定規(guī)模的雜交后代株系中,完全有可能選擇出具有春蘭和大花蕙蘭雙親優(yōu)點甚至超越雙親的、能適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的蘭花新品種.

[1]陳心啟,吉占和.中國蘭花全書[M].北京:中國林業(yè)出版社,1998:94-96.

[2]盧思聰.中國蘭與洋蘭[M].北京:金盾出版社,1994:59-62.

[3]吳應(yīng)祥.中國蘭花[M].北京:中國林業(yè)出版社,1993:31-45.

[4]朱根發(fā).大花蕙蘭[M].廣州:廣東科技出版社,2004:1-6.

[5]盧思聰,石雷.大花蕙蘭[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2005:15-32.

[6]鄭立明,龐基良.春蘭 ×大花蕙蘭雜交種試管苗開花現(xiàn)象[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報,2006,32(3): 320-324.

[7]王熊.蘭花快速無性繁殖系的研究及花芽分化的探討[J].植物生理學(xué)報,1984,10(4):391-396.

Crossbreedi ng Experiments between Cymbidium GoeringiiandCymbidium Hybridium

ZHENG Liming
(School of Science and Technology,Zhejiang International StudiesUniversity,Hangzhou 310012,China)

Crossbreeding experiments bet weenCym bidium goeringii(as female parent)and Cym bidium hybridium (asmale parent)are conducted.Results show strong crossbreeding compatibility.Each cross combination seeds successfully.Aseptic seeding has germination rate above 80%, significantly higher than that ofCym bidium goeringii.Hybrid protocorms are initially spherical,but when fully grown,most take a for m intermediate betweenCym bidium goeringii’sbar-shaped root stock andCym bidium hybridium’smulberry-like structure.The majority of hybrid protocor ms easily differentiate into seedlings,mostofwhich having ecological traits and external features between those of their parents.One strain that floweredin vitrohas flower with features from both parent flowers, and fragrance from theCym bidium goeringiiflower.

Cym bidium goeringii;Cym bidium hybridum;crossbreeding

S682.31

A

1671-6574(2010)03-0061-05

2010-03-30

鄭立明(1955-),男,浙江金華人,浙江外國語學(xué)院理工學(xué)院生物系副教授.