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    蝴蝶蘭Phalaenopsis‘FrigdaasOxford’和Phal.316雜交F1代性狀分離研究

    2014-04-29 00:44:03李佐肖文芳陳和明尤毅呂復(fù)兵
    熱帶作物學(xué)報(bào) 2014年5期
    關(guān)鍵詞:蝴蝶蘭

    李佐 肖文芳 陳和明 尤毅 呂復(fù)兵

    摘 要 以中小型-黃底紅紫斑紋-蠟質(zhì)花品種Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹)為母本,大花型-純白無(wú)斑紋-紙質(zhì)花品種Phal. 316為父本進(jìn)行常規(guī)雜交,對(duì)其F1代群體的性狀分離進(jìn)行研究。結(jié)果表明:F1代群體根據(jù)花部性狀特點(diǎn)分為11個(gè)類群(Group 01~Group 11),17個(gè)數(shù)量性狀介于雙親之間或低于雙親或高于雙親,表現(xiàn)為中親優(yōu)勢(shì)或正向超親優(yōu)勢(shì)或負(fù)向優(yōu)勢(shì);雜交后代在花色、斑紋、花朵質(zhì)地、唇瓣須狀物、株高等方面都發(fā)生了明顯的性狀分離,今后可以此為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)良單株或株系的篩選,并為部分花部性狀的定向育種提供參考。

    關(guān)鍵詞 蝴蝶蘭;雜交F1代;性狀分離

    中圖分類號(hào) S682.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

    蝴蝶蘭(Phalaenopsis),因其花型奇特,花色多變,花期長(zhǎng),生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng),既可作盆花也可作切花銷售,具有極高的觀賞與經(jīng)濟(jì)價(jià)值,是目前國(guó)內(nèi)及國(guó)際最流行的的蘭花品種[1-3]。目前,市面流行的蝴蝶蘭優(yōu)良品種大多來(lái)自于臺(tái)灣育種公司[4-5]。隨著我國(guó)對(duì)蝴蝶蘭育種重視程度的提高,近幾年,國(guó)內(nèi)科研單位如廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所、中國(guó)科學(xué)院華南植物園、汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所等相繼培育出一些通過(guò)廣東省農(nóng)作物新品種審定的蝴蝶蘭新品種[6-9],并有部分新品種在RHS上進(jìn)行了國(guó)際登陸,展現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢(shì),然而育出的新品種數(shù)量還很少,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力仍然較差。

    蝴蝶蘭花色種類極為豐富,花斑的表現(xiàn)形式變化多樣,值得關(guān)注的是花斑并不是呈現(xiàn)出均一的不同飽和度的暈色或陰影狀,而是呈現(xiàn)為離散型的斑點(diǎn)、條紋或斑塊狀[10],因此蝴蝶蘭是開(kāi)展植物花色、花斑遺傳規(guī)律研究的極好材料,然而對(duì)這方面的遺傳學(xué)和生物化學(xué)的研究卻很少?,F(xiàn)今對(duì)蝴蝶蘭花色的研究主要集中在花色素成分的測(cè)定和與花色素生物合成途徑中相關(guān)基因的研究,目前已發(fā)現(xiàn)蝴蝶蘭4種主要的酰基化花青素[11],還發(fā)現(xiàn)通過(guò)克隆類黃酮生物合成途徑相關(guān)基因并利用基因工程技術(shù)可改變蝴蝶蘭的花色[12],在其他觀賞花卉如向日葵的花色多樣性的研究中發(fā)現(xiàn)[13],花色會(huì)隨著花青素總含量的增加而變暗,同時(shí)花青素苷的含量和種類上的差別使得向日葵形成了豐富的花色變異,該研究結(jié)果可為今后蝴蝶蘭花色生化途徑方面的研究提供思路和對(duì)比參考。然而目前對(duì)于蝴蝶蘭花斑形成機(jī)理的研究報(bào)道非常少,對(duì)其他物種的研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致花部彩斑形成的原因主要有以下三種[14]:(1)易變基因的體細(xì)胞突變是形成花瓣不規(guī)則彩斑的主要原因,如煙草[15]、金魚(yú)草[16]等;(2)轉(zhuǎn)座子引起的基因不穩(wěn)定表達(dá)和分布而形成的彩斑,如大花牽牛的Tpn1[17]、金魚(yú)草的Tam1[18]等;(3)嵌合體導(dǎo)致的植物花瓣彩斑,如天竺葵花瓣上的紅色斑點(diǎn)[19]、非洲紫羅蘭的花斑是一種周緣嵌合體[20]等。對(duì)于蝴蝶蘭的花斑形成的原因并未有研究和歸類,目前相關(guān)的報(bào)道只能認(rèn)定蝴蝶蘭花色素的調(diào)控已經(jīng)細(xì)化到不同花器官的特定細(xì)胞中,而類黃酮合成相關(guān)基因的特異表達(dá)可能僅僅是花色素復(fù)雜調(diào)控機(jī)制的初始步驟[21]。

    關(guān)于蝴蝶蘭遺傳育種繁殖方面的研究主要集中在快繁技術(shù)、種質(zhì)資源、基因育種等方面[22]。而蝴蝶蘭雜交后代性狀分離相關(guān)的研究報(bào)道較少[23-25]。本研究對(duì)蝴蝶蘭Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹)× Phal. 316 雜交F1代性狀分離特性進(jìn)行了觀測(cè)研究,可為今后雜交育種中性狀(尤其是花部性狀)的早期定向選擇提供一定的參考,有效地提高育種效率。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    供試材料為廣東省名優(yōu)花卉種質(zhì)資源圃的一個(gè)雜交組合后代群體。父本(♂):Phal. 316,株型高大,純白色大花,無(wú)斑紋,花瓣薄紙質(zhì),唇瓣主色為黃色和白色,唇瓣上具長(zhǎng)須;母本(♀):Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹),株型矮小,黃色中花,具紫紅色斑塊,花瓣厚蠟質(zhì),唇瓣主色為橘色和紫色,唇瓣上無(wú)須,于2007年7月10日,在英國(guó)皇家園藝學(xué)會(huì)登陸;并于2010年通過(guò)廣東省農(nóng)作物品種委員會(huì)審定。

    1.2 方法

    2009年2月進(jìn)行授粉雜交,同年7月獲得雜交果莢進(jìn)行無(wú)菌播種與培養(yǎng),2010年1月出瓶種植F1代群體1 000株(單株種植于直徑5 cm的軟盆中),之后2011年3~5月F1代群體首次開(kāi)花(單株種植于直徑8 cm的軟盆中)。從F1代群體中隨機(jī)挑選505株,連續(xù)兩年的3~5月進(jìn)行該群體分離比率和重要農(nóng)藝及觀賞性狀調(diào)查、測(cè)量、記錄并拍照,具體測(cè)量數(shù)量性狀17個(gè),包括:株高、株幅、葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚、葉片數(shù)目、花枝長(zhǎng)、花梗直徑、花朵數(shù)、花瓣長(zhǎng)、花瓣寬、花瓣厚、唇瓣長(zhǎng)、唇瓣寬、須長(zhǎng)度,花縱徑、花橫徑;調(diào)查記錄質(zhì)量性狀6個(gè),包括:花瓣底色、花瓣紋案類型、花瓣紋案顏色、唇瓣主色、花瓣質(zhì)地、須狀物有無(wú)。

    1.3 數(shù)據(jù)分析

    采用英國(guó)皇家園藝協(xié)會(huì)RHS標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行花部性狀顏色的判定;采用Excel軟件計(jì)算各性狀平均值、偏差、變幅、變異系數(shù),并繪制變異系數(shù)比較分析柱狀圖。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 雜交F1代群體分離比率

    根據(jù)花部性狀特征,Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford× Phal. 316 雜交F1代基本分離為11大組群,連續(xù)編號(hào)從Group 01至Group 11。除了Group 11花瓣為純淡黃色無(wú)斑紋之外,其余10個(gè)組群,均呈現(xiàn)斑紋性狀對(duì)應(yīng)分離的顯著特征,即奇數(shù)組群Group 01、Group 03、Group 05、Group 07、Group 09與偶數(shù)組群Group 02、Group 04、Group 06、Group 08、Group10,按編號(hào)順序分別兩兩相對(duì),其中相對(duì)組群的斑紋類型相同,而花瓣底色與唇瓣顏色有所分離,奇數(shù)組群花瓣底色均為白色,而偶數(shù)組群花瓣底色均為淡黃色,具體花部特征分離情況詳見(jiàn)表1描述。雜交F1代各組群植株數(shù)量及所占總?cè)后w(505株)的比例值見(jiàn)表1所示,按所占比例值大小排列如下:Group 09>Group10>Group 05>Group 06>Group 03>Group 04>Group 01>Group 02>Group 07>Group 08>Group 11,結(jié)果表明花瓣底色為白色的組群比例均略高于黃色。

    2.2 雜交F1代花部性狀分離特征

    2.2.1 雜交F1代花色 母本和父本花色分別為黃色帶紫紅色斑塊和純白色,雜交后代花瓣底色白色占53.66%,黃色占46.34%,說(shuō)明雜交后代的花色底色整體遺傳了雙親的花色,但黃色均淺于母本;由于父本沒(méi)有紋案,雜交后代紋案色(99.6%)幾乎全遺傳母本的紫紅色,但紫紅色的深淺有些差別,僅有兩株(Group 11)遺傳父本無(wú)紋案為純色花,但花色為淺于母本底色的淡黃色,雜交后代中未出現(xiàn)雙親之外的顏色,也未出現(xiàn)底色與斑塊色相互對(duì)調(diào)的現(xiàn)象(具體花色差別詳見(jiàn)表1比色卡編號(hào))。

    2.2.2 雜交F1代花瓣紋案特征 母本花瓣有大面積斑塊,父本花瓣無(wú)斑紋,雜交后代幾乎全部遺傳母本具斑紋的特性,花瓣無(wú)斑紋的植株僅兩株(占0.4%),其余99.6%的植株都具有斑紋,但斑紋大小及形狀有變化,有細(xì)小斑點(diǎn)、線條狀斑紋、中等大小圓斑和大面積斑塊,其中大面積斑塊類型Group 09與Group 10所占比例最高(共占30.9%)。

    2.2.3 雜交F1代唇瓣主色 母本和父本的唇瓣主色(包括前端瓣和側(cè)瓣)分別為橘色/紫色和黃色/白色,由于雙親的唇瓣色都呈現(xiàn)拼接和融合的分布特點(diǎn),顏色表現(xiàn)比較復(fù)雜,兩者雜交后代唇瓣色結(jié)合了雙親特性,其中Group 01、Group 02、Group 03、Group 04、Group 07、Group 08的唇瓣顏色及組合方式更接近母本,而Group 05、Group 06、Group 09、Group10、Group11的唇瓣顏色中含白色且顏色的組合方式更接近于父本,但所有組群的唇瓣顏色在深淺及色帶寬窄上都有所變化(唇瓣主色按唇瓣前端瓣往側(cè)瓣方向順序排列)。

    2.2.4 其他花部性狀特征 母本花瓣厚蠟質(zhì)且觸感光滑,父本花瓣薄紙質(zhì)光滑,雜交后代花瓣厚度均介于雙親之間;斑塊大的組群Group 09和Group 10花瓣呈現(xiàn)蠟質(zhì),但厚度較母本薄,觸感表現(xiàn)為粗糙,而其余組群呈現(xiàn)介于雙親的肉質(zhì),觸感光滑。

    母本唇瓣上無(wú)須狀物,父本唇瓣具長(zhǎng)須狀物,雜交后代唇瓣均具有須狀物,完全遺傳了父本特性,但須均短于父本。

    2.3 雜交F1代群體數(shù)量性狀分離變異

    親本及雜交F1代11個(gè)組群數(shù)量性狀的平均值、偏差、變異幅度和變異系數(shù)見(jiàn)表2。結(jié)果表明,雜交后代組群性狀介于雙親之間或低于雙親或高于雙親,表現(xiàn)為中親優(yōu)勢(shì)或正向超親優(yōu)勢(shì)或負(fù)向優(yōu)勢(shì)。株高變幅5.4~21.2 cm,介于或高于或低于雙親;株幅21.5~35.9 cm,介于或低于雙親;葉長(zhǎng)12.1~22.4 cm,介于或低于雙親;葉寬5.0~10.1 cm,介于或高于或低于雙親;葉厚1.4~3.8 mm,介于或高于或低于雙親;葉片數(shù)目3.0~8.0片,介于或低于雙親;花枝長(zhǎng)25.0~65.9 cm,介于或低于雙親;花梗直徑3.0~6.1 mm,介于或高于或低于雙親;花朵數(shù)3.0~8.0朵,低于雙親;花瓣長(zhǎng)2.6~5.2 cm,介于或低于雙親;花瓣寬3.2~5.3 cm,介于或高于雙親;花瓣厚0.6~1.4 mm,介于或高于雙親;唇瓣長(zhǎng)3.4~4.6 cm,介于或低于雙親;唇瓣寬1.6~2.6 cm,介于或高于雙親;須長(zhǎng)度0.6~1.7 cm,介于或高于雙親;花縱徑5.2~9.8 cm,介于或低于雙親;花橫徑6.0~11.1 cm,介于或低于雙親。

    從變異系數(shù)來(lái)看,排在前3位的性狀是須長(zhǎng)>株高>花朵數(shù),依次為25.2%、23.5%、16.7%,表明F1代在須長(zhǎng)、株高、花朵數(shù)方面比雙親有更大的變異。其中分別對(duì)比分析花部性狀和植株及葉片性狀的變異系數(shù)花部性狀方面須長(zhǎng)變異最大(25.2%),介于或高于雙親,雜交后代的唇瓣都具有須,完全遺傳父本特性(母本無(wú)須),但須的長(zhǎng)度均短于父本須長(zhǎng);花朵數(shù)變異次之,為16.7%,花朵數(shù)3~8朵,均低于雙親,表明F1代在花朵數(shù)量表現(xiàn)為負(fù)向優(yōu)勢(shì);唇瓣長(zhǎng)度變異最小,為4.7%,表明無(wú)論雜交后代花朵大小數(shù)量如何變化,唇瓣長(zhǎng)度變化都不大;從植株及葉片性狀變異來(lái)看,株高和葉數(shù)變異較大,為23.5%和16.1%,其余性狀變異都較小。

    3 討論與結(jié)論

    經(jīng)濟(jì)作物的重要農(nóng)藝及觀賞性狀的分離變異規(guī)律研究,可為雜交育種中性狀的早期定向選擇提供基礎(chǔ),有效地提高育種效率。蝴蝶蘭的主要觀賞價(jià)值在花上,花朵性狀的分離規(guī)律是其雜交育種中最為重要的研究方向。尤其是花色及花斑的變化,是培育具自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新品種最重要的育種目標(biāo)之一。盡管國(guó)外對(duì)觀賞花卉花色花斑遺傳研究較多,但作為種子公司的專利技術(shù)及商業(yè)秘密很少公開(kāi)發(fā)表。

    蝴蝶蘭雜交育種過(guò)程中,對(duì)親本花色及斑紋遺傳表現(xiàn)的充分了解,可有目的地選擇合適親本,提高定向育種效率,如采用P. Venosa作為親本,底色為顯性遺傳,不褪色,而雜交后代的斑紋與花型受到另一親本的控制[5]。由于地域文化的差異,我國(guó)市場(chǎng)上紅花蝴蝶蘭較白花蝴蝶蘭更流行,P. Brother Purple、P. George Vasquez等都是非常重要的紅花親本,而白花雜交種常作為粉色花或白花紅唇雜交種的親本使用[5,28],然而隨著時(shí)代的變遷和個(gè)人欣賞水平及消費(fèi)比例的增長(zhǎng),蝴蝶蘭品種必然朝多色彩,奇花奇色,花紋多樣化等方向發(fā)展。Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹)是優(yōu)異的中小花型黃底紫紅斑品種,花色艷麗,斑紋明顯,花瓣蠟質(zhì)化,是黃色奇花蝴蝶蘭育種的一個(gè)優(yōu)良親本。課題組Lü等[21]曾對(duì)其自交后代花色的分離進(jìn)行了研究分析,結(jié)果表明:自交后代群體15種花色類型中,底色黃色有加深變化,但無(wú)規(guī)律;紫色斑紋呈現(xiàn)不同大小面積和形狀的分離變化,有全斑類型花,但未發(fā)現(xiàn)有無(wú)斑類型(即純黃色花);同時(shí)全斑類型的花型出現(xiàn)了明顯變化,花瓣與萼片都變尖,花大小也較其他花色類型明顯變小。本研究在此基礎(chǔ)上,采用Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹)為母本,與大花型純白無(wú)斑紋品種Phal. 316進(jìn)行雜交,研究發(fā)現(xiàn)雜交F1代在花色、斑紋、花朵質(zhì)地、唇瓣須狀物等方面都發(fā)生了分離,其中與Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford自交群體相反的是獲得了純黃色無(wú)斑類型,卻未獲得全斑類型;底色既有父本的白色,也有母本的黃色,但黃色出現(xiàn)變淺現(xiàn)象;紫色斑紋大小和形狀成一定規(guī)律變化,其中大面積斑紋組群(Group 09和Group 10)的花朵也出現(xiàn)了類似自交后代花型和花大小的變化(如圖1所示),比其他組群花都??;自交群體花瓣質(zhì)地都保持蠟質(zhì)未有變化,而雜交群體介于雙親之間,大多呈肉質(zhì),即使呈現(xiàn)蠟質(zhì)的組群花瓣厚度也薄于母本;自交群體均同親本Phalaenopsis‘Frigdaas Oxford(黃金豹)無(wú)須,而本雜交群體均遺傳父本有須,由于與唇瓣須狀物性狀分離的相關(guān)研究未見(jiàn)報(bào)道,本研究表明唇瓣具須的特性有可能是顯性遺傳,之后需通過(guò)反交試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證分析。與本研究類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還出現(xiàn)在另一同樣具有豐富花色和多彩花斑的優(yōu)異觀賞花卉中,在對(duì)三色堇的雜交育種研究中發(fā)現(xiàn)[29]:三色堇不同花色雜交后F1代多呈中間色,同時(shí)有斑塊的雙親雜交后代都有斑塊,純色塊的親本與有斑塊的雜交,后代也有斑塊,但有時(shí)斑塊變淺成線狀。

    以上表明,本研究可為部分花部性狀定向育種提供一定的參考依據(jù),例如通過(guò)選擇具有斑紋的品種進(jìn)行雜交或自交,可獲得斑紋連續(xù)分離的后代;可通過(guò)選擇唇瓣具須的品種與無(wú)須品種雜交獲得有須后代;可選擇蠟質(zhì)品種對(duì)紙質(zhì)品種進(jìn)行花瓣厚度的改良,使得后代群體花瓣更厚,更適合鮮切花的觀賞需求等。

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    責(zé)任編輯:沈德發(fā)

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