不同白掌組合授粉結(jié)實和種子特性研究

劉金梅　劉小飛　于波　DENG Zhanao　CHEN Jianjun　廖飛雄

摘 要 為了解白掌屬植物雜交授粉和結(jié)實特性，建立雜交選育群體，對白掌屬13個種或品種植物進行了組合授粉雜交試驗，實施雜交組合24個，9個雜交組合和 S. floribundum開放自然授粉處理獲得了果實和種子，培育了授粉后代群體；不同組合結(jié)果率為15.8%～100%，果實成熟需要50～108 d。各雜交組合每果實種子數(shù)為1～10.5個，種子具不同的大小、顏色和表面紋飾形態(tài)；不同組合的種子萌發(fā)率差異很大，從0.63%到84.67%，成苗率為0.63%～72.63%。結(jié)果表明，品種間容易雜交，而不同種間雜交結(jié)實率和正常發(fā)育種子率均較低。在泰勒×大花白掌和亮葉白掌×大花白掌兩個組合中出現(xiàn)了黃化苗，比例分別為17.73%和16.1%。

關(guān)鍵詞 天南星科；雜交；親和性；種子

中圖分類號 S682 文獻標(biāo)識碼 A

Abstract In order to understand the characteristics of cross pollination， seed and seedling of spathiphyllum and to establish the hybrid population， 24 cross combinations among 13 spathiphyllum species or cultivars were tested in the experiment. Normal fruits and seeds were obtained successfully from 9 pollination combinations and of S. floribundum with open pollination. The seedling populations were developed from these seeds. The fruit setting rates of different hybrid combinations were 15.8～100% with 50～108 days from pollination to fruit ripening. The number of seeds in each berry fruit was 1 to 10.5 for successful hybridization combinations. The seeds from different combination showed special size， color and morphology with germination rate from 0.63% to 84.67%， and the normal seedling rate from 0.63% to 72.63%. These results showed that hybrid population could be obtained from the combinations between cultivars but difficult from the combinations between species due to low rate of fruit and normally developed seeds. 17.73% and 16.1% yellowish seedlings were found in the progeny population of two combinations ‘Tyler Green× SPA010 and‘Bright× SPA010.

Key words Araceae；Hybridization；Cross compatibility；Seed

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.005

白掌屬（Spathiphyllum）植物為天南星科（Araceae）多年生草本，分布于熱帶美洲、西印度群島和馬來群島，已報道有41個原生種[1]。白掌具有耐蔭性強、生產(chǎn)周期短、適應(yīng)性廣和兼具觀葉觀花的特點，已成為生產(chǎn)和應(yīng)用上最重要的觀葉植物種類之一[2-3]。新品種的培育是推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要原因，20世紀(jì)70年代以前僅栽培少量品種，但至目前為止，已培育出的栽培品種有100多個，其中申請美國植物專利的白掌品種有60多個，這些品種仍然主要通過雜交、體細胞變異篩選等傳統(tǒng)育種手段培育而來[4-5]，多倍體誘導(dǎo)也有一些研究[6-8]，并培育出了植株大、生長勢強的三倍體品種‘Sensation（綠巨人）。培育的目標(biāo)性狀主要集中在觀賞性狀如株型緊湊、葉色深綠、葉片光澤度、佛焰苞大小、色澤與數(shù)量等。由于在生產(chǎn)中白掌根莖腐?。–ylindrocladium spathiphylli）發(fā)生嚴重，并有品種、種的抗性差異，因此篩選和培育抗病性白掌育種的重要方向之一[9-10]，而且為引入不同種間抗性種質(zhì)，探索通過體細胞雜交來解決遠緣雜交困難的問題[11-13]。盡管已培育出了一些品種，但對白掌屬植物育種相關(guān)的生物學(xué)的研究報道不多，多數(shù)的研究集中組織培養(yǎng)與微繁殖方面，對其生殖生物學(xué)特性、雜交特性、遺傳背景等知之甚少，其基因組大小、染色體數(shù)目、核型等僅有有限的報道[14-17]。在雜交相關(guān)研究方面，試驗發(fā)現(xiàn)不同白掌品種對用赤霉素處理調(diào)節(jié)花期敏感性有較大差異[18-19]。近年來隨著育種研究的增多，開始有一些研究報道，如觀察了不同白掌的花序形態(tài)變化和開花特性，發(fā)現(xiàn)種間有較大的差異，但品種間較相似[20]?；ǚ刍盍Φ臏y定發(fā)現(xiàn)品種間鮮花粉的活力差異較大[21]。在不同的光照和溫度條件下，采用不同的介質(zhì)和播種方式，白掌種子萌發(fā)率存在差異[22]。為了掌握白掌屬植物種間、種內(nèi)不同品種間雜交特性、結(jié)實情況和種子生活力等，本研究通過種內(nèi)品種間、不同種間進行組合和正反交，研究了授粉后的發(fā)育響應(yīng)、結(jié)實和種子萌發(fā)等特點，可供雜交育種的親本選配、雜交親和性提高、雜交群體構(gòu)建提供參考，提高育種效率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料取自于廣東省名優(yōu)花卉種質(zhì)資源圃，用于雜交的品種（種）及主要性狀見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 雜交組合的選配 共13個品種、種作為親本材料進行雜交，雜交組合情況見表2，組合的選配結(jié)合了育種目標(biāo)的需要。其中選擇了4個栽培品種與S. floribundum‘Silver streak、一個栽培品種與S. cannifolium進行了正反交試驗，共有10個組合；6個組合是授S. floribundum‘Silver streak的花粉、3個組合是用S. cannifolium作父本，3個組合選用大苞片品種大花白掌作父本，1個組合用S. floribundum‘Silver streak作母本未作正反交，還進行了S. floribundum‘Silver streak開放授粉結(jié)實試驗。

1.2.2 人工授粉 雜交于4～7月間白掌自然開花盛花期進行。在大棚中選擇生長健壯、性狀表現(xiàn)正常的盆栽植株作為雜交親本，用75%酒精處理后的毛筆筆頭粘取父本新鮮花粉，涂抹于母本柱頭上，由上往下反復(fù)幾次，授粉后套袋。

1.2.3 授粉響應(yīng)觀察與結(jié)果數(shù)統(tǒng)計 授粉后，每隔7 d觀察花序的形態(tài)變化、子房形態(tài)變化和果實發(fā)生長發(fā)育情況等。果序變黃為果實成熟標(biāo)志，果熟時間為授粉至果序變黃所需的天數(shù)；統(tǒng)計果實數(shù)和種子數(shù)，子房內(nèi)含有形態(tài)正常、飽滿的種子為正常結(jié)果小花，結(jié)果率（%）=結(jié)果的小花數(shù)（個）/花序小花總數(shù)×100；每果種子數(shù)=每果序種子總數(shù)（個）/結(jié)果小花數(shù)。

1.2.4 種子萌發(fā)和雜交后代群體的形成 從漿果中剝離出來的種子，經(jīng)過清水清洗，晾干后播種，基質(zhì)采用泥炭土和珍珠巖3∶1，覆土厚度1 cm左右，播種30 d后，統(tǒng)計萌發(fā)率；種子萌發(fā)長出1片初生葉為正常萌發(fā)的種子，萌發(fā)率/%=正常萌發(fā)的種子數(shù)（粒）/供試種子數(shù)（粒）×100；播種100天后統(tǒng)計成苗率，長成4～5片葉片的植株為成苗，成苗率/%=成苗數(shù)（株）/供試種子數(shù)（粒）×100；整個植株呈黃色的為黃化植株，黃化苗率/%=黃化苗數(shù)/總苗數(shù)×100，黃化苗成活率/%=成活黃化苗數(shù)/黃化苗總數(shù)×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 授粉后的響應(yīng)與雜交結(jié)果

授粉前肉穗花序雌蕊呈淡黃色（圖1-A），白掌肉質(zhì)花序在授粉后，會發(fā)生明顯的響應(yīng)，表現(xiàn)在花序和苞片形態(tài)上的變化。授粉約1周后，花序上小花閉合，花藥脫落。苞片色澤發(fā)生變化，由白色逐漸轉(zhuǎn)化綠色，隨后，肉質(zhì)花序也出現(xiàn)色澤的變化，多數(shù)由淡黃開始變綠（圖1-B）。部分雜交組合授粉后，會產(chǎn)生授粉響應(yīng)，但后續(xù)子房不能正常膨大、座果，持續(xù)一段時間后也凋謝。成功授粉并受精的小果10 d左右位于基部的小果開始出現(xiàn)膨大，逐漸向上，直到成熟變黃（圖1-C）。未授粉成功的花序，子房不出現(xiàn)膨大，肉穗花序變黃，苞片變黃，后整個花序萎蔫凋謝（圖1-D）。銀脈白掌有特殊的響應(yīng)方式，花梗出現(xiàn)離合，花序脫落。

在所做的24個組合的雜交中，有15個產(chǎn)生了授粉響應(yīng)，其中10個組合獲得正常發(fā)育成熟的雜交種子，有5個組合有授粉響應(yīng)但沒有獲得正常發(fā)育的果實，9個組合沒有觀察到授粉的響應(yīng)和形態(tài)的變化，也沒有成功獲得雜交種子。自然開放授粉處理的銀脈白掌獲得了正常發(fā)育成熟的種子，但以其為母本的組合均沒產(chǎn)生正常的種子，作父本的9個組合中5個獲得成功。而S.cannifolium作母本的1個組合獲得成功，作父本未能獲得正常發(fā)育的種子（表2）。

2.2 不同雜交組合的果實形態(tài)變化和結(jié)果率

不同母本品種的漿果大小、形態(tài)有差異。小果聚合或離合，大多供試親本果實形態(tài)特征相似，但母本不同小果大小、形態(tài)表現(xiàn)有很大不同（圖2-A、B、C、D）。果實基部聚生于肉質(zhì)果序中，不易分離和脫落。但S.cannifolium成熟果實突起不顯著、連合在一起（圖2-F），而銀脈白掌的果實為白色，成熟的果實容易從果序中脫落（圖2-E）。種子發(fā)育成熟后，撐破果皮，使果實果皮上部脫落但種子宿存（圖1-C）。供試雜交組合的果熟時間為50～108 d，熟期主要由母本所決定，泰勒果熟時間最長，以大花白掌、銀脈白掌授粉果期分別達到為108和104 d，而S.cannifolium的果熟時間最短為50 d（表2）。

不同雜交組合的結(jié)果情況不同，一些組合授粉花序全部正常結(jié)果，結(jié)果率達到100%。盡管在開放授粉條件下銀脈白掌結(jié)果率33%，作父本時，不同組合結(jié)果率有較大差異，與亮葉白掌和美酒白掌雜交的結(jié)果率均達到了82%以上，但與泰勒、皇后組合時結(jié)果率就較低（表2）。

2.3 不同雜交組合種子的形態(tài)與萌發(fā)

不同雜交組合果實里產(chǎn)生的種子數(shù)有較大差異，10個雜交組合中單果種子數(shù)為1～11粒，父本對種子的產(chǎn)生影響顯著，同一母本，授以不同父本的花粉所產(chǎn)生的種子數(shù)差異明顯，如泰勒白掌授以大花白掌和銀脈白掌的花粉，平均每果種子數(shù)分別為8.5和2。而不同母本、相同父本情況下產(chǎn)生的種子數(shù)大致相同。

不同親本白掌種子形態(tài)有變化，種子為卵形、腎形或不規(guī)則形，呈淡黃色或褐色，萌發(fā)孔均在頂端（表3、圖3）。

2.4 不同雜交組合種子的萌發(fā)和雜交后代群體構(gòu)建

授粉成功的10個雜交組合，其種子萌發(fā)率差異顯著，最高達到84.67%，最低為0.63%。母本不同、父本相同，或者母本相同、父本不同時所產(chǎn)生的種子萌發(fā)均有不同。不同父本對種子的萌發(fā)率也有較明顯的影響，如同為泰勒作母本，但授與大花白掌和銀脈白掌所產(chǎn)種子萌發(fā)率相差甚大。所萌發(fā)的種子也不能完全生長成正常的小苗，不同雜交組合成苗率差異顯著，最高為帕麗斯×大花組合的72.67%，最低為泰勒×銀脈組合的0.63%（表4）。

在泰勒、亮葉兩個品種與大花的雜交后代中出現(xiàn)了黃化苗的現(xiàn)象，比例分別為17.73%和16.1%，黃化苗的葉片淡黃色，多為線形，生長勢弱，生長緩慢，多數(shù)在一段時間后，出現(xiàn)萎蔫枯死；極少部分黃花苗葉片可逐漸轉(zhuǎn)變成綠色，緩慢長成正常植株。

3 討論與結(jié)論

授粉后座果和結(jié)實情況直接反映出雜交組合間的親和性和雜交的難易。在所試驗的雜交組合中3個栽培品種間組合雜交座果率和種子萌發(fā)率均較高，甚至花序上100%的小花可正常授粉受精，表明具有很好的雜交親和性，這些栽培品種開花性狀特性相近[20]，可能具有相同或相近的來源，分子標(biāo)記分析結(jié)果也表明親緣性較近[23-24]。有文獻提及白掌屬植物種間雜交較困難，而探索通過體細胞雜交來解決[11]，S.cannifolium和銀脈白掌在形態(tài)、開花特性與現(xiàn)行栽培的品種有較大差異，是同屬不同種的植物，雜交試驗的結(jié)果表明座果率低或不能座果，許多種子不能正常發(fā)育和萌發(fā)，表明比較難成功進行授粉和受精，但正反交間有差異，銀脈在自然授粉情況下可有33.85%的結(jié)果率，但用銀脈所做的正反交試驗中，銀脈用作父本時能獲得一定的結(jié)果和種子，作母本時沒有獲得到成功雜交，當(dāng)然這與雜交親和性有關(guān)外，可能與銀脈花序易霉?fàn)€不能正常發(fā)育結(jié)果有關(guān)，Henny試驗顯示控制溫濕度可提高白掌的結(jié)實[5]，可以在控制條件下進行試驗研究給予證明。而用S.cannifolium除與泰勒組合獲得成功外，其它組合未能獲得成功的雜交，與其花期和其它供試品種不同可能有較大的關(guān)系[20]，需要對其花期調(diào)控、花粉生活力影響等作進一步的研究。

雜交種子萌發(fā)率和成苗率反映所獲種子的活力和雜交育性，對于構(gòu)建雜交后代選擇群體有指導(dǎo)意義。從結(jié)果看品種間雜交種子萌發(fā)率較高，大多能正常生長成苗，而種間雜交的種子萌發(fā)率很低，并有相當(dāng)種子萌發(fā)后由于生長勢較弱而不能生長成正常的苗，這提示在白掌的種間以上雜交中需要擴大雜交的花序和花朵數(shù)，以保證能獲得足夠的種子和種苗數(shù)量以篩選雜合優(yōu)良后代。

在試驗的雜交組合中，有二個組合的后代苗中出現(xiàn)了黃化苗現(xiàn)象，這些苗因較弱不能長大，部分則恢復(fù)正常綠色苗而生長，這一現(xiàn)象未見有研究報道，是否具有普遍現(xiàn)象和意義值得在雜交中加以注意。

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