部分薔薇屬植物遠(yuǎn)緣雜交親和性評(píng)價(jià)

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部分薔薇屬植物遠(yuǎn)緣雜交親和性評(píng)價(jià)

楊濤，宋丹，張曉瑩，張迪男，李爽，錢蕾，車代弟*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱150030）

摘要：以抗寒野生薔薇種質(zhì)單瓣黃刺玫（Rosa xanthina f. normalis）、刺玫薔薇（R. davurica Pall.）、野薔薇（R. multiflora Thunb.）、深山薔薇（R. marretii Levl.）、突厥薔薇（R. damascene Mill.）和現(xiàn)代月季品種為試驗(yàn)材料，通過野生薔薇與現(xiàn)代月季遠(yuǎn)緣雜交，研究野生薔薇與現(xiàn)代月季遠(yuǎn)緣雜交不親和性及克服方法。試驗(yàn)共設(shè)雜交組合31個(gè)，授粉2026朵，獲得雜交果實(shí)393個(gè)，雜交種子452粒，雜交實(shí)生苗121株。結(jié)果表明，野生薔薇與現(xiàn)代月季花粉萌發(fā)率差異較大，花粉萌發(fā)率與座果率呈一定相關(guān)性。遠(yuǎn)緣雜交表現(xiàn)出高度不親和，采用重復(fù)授粉、激素處理克服遠(yuǎn)緣雜交不親和，現(xiàn)代月季效果顯著。正反交雜交結(jié)實(shí)率差異較大?，F(xiàn)代月季品種間雜交親和性表現(xiàn)也有較大不同。

關(guān)鍵詞：薔薇屬；遠(yuǎn)緣雜交；雜交親和性

楊濤,宋丹,張曉瑩,等.部分薔薇屬植物遠(yuǎn)緣雜交親和性評(píng)價(jià)[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 46(2): 72-77.

Yang Tao, Song Dan, Zhang Xiaoying, et al. Evaluation on compatibility of interspecific cross in part of the genus Rosa[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2015, 46(2): 72-77. (in Chinese with English abstract)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間2015-1-27 16:00:56

[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150127.1600.012.html

薔薇屬（Rosa L.）隸屬于薔薇科薔薇亞科，全世界共有200多種，我國(guó)有95種?，F(xiàn)代月季（Rosa hybrida）是薔薇屬內(nèi)種間反復(fù)雜交，經(jīng)長(zhǎng)期選育形成的四季開花品種群[1]，在切花生產(chǎn)及園林綠化中應(yīng)用廣泛。目前已知的月季栽培品種約有32 000個(gè)，80%是通過品種間雜交得到[2]。由于長(zhǎng)期反復(fù)雜交與回交使得月季遺傳基因逐漸狹窄、抗性減弱。遠(yuǎn)緣雜交可將優(yōu)良基因如抗寒、抗旱、抗病蟲害、芳香等性狀引入現(xiàn)代月季。馬燕等在雜交后代群體中選出具有較高觀賞價(jià)值且抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良品種[3]。黃善武等用薔薇與現(xiàn)代月季雜交，選育出優(yōu)良抗寒、抗旱品種[4]?？梢娺h(yuǎn)緣雜交是培育月季新品種的有效途徑。

本試驗(yàn)以寒地野生薔薇資源為試驗(yàn)材料，與花色豐富、花期長(zhǎng)的現(xiàn)代月季品種進(jìn)行雜交，將野生薔薇抗寒、抗病等性狀引入月季中，培育出具有親本優(yōu)良性狀的月季新品種，為豐富月季遺傳資源奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料

本試驗(yàn)于2013年、2014年在黑龍江省森林植物園和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)材料如表1所示。

1.2方法

1.2.1花粉萌發(fā)率的測(cè)定

采用離體萌發(fā)法測(cè)定月季花粉萌發(fā)率，花粉培養(yǎng)液成分為MS+8%蔗糖+0.5 mg·L-1硼酸，每個(gè)玻片取3個(gè)視野，重復(fù)3次，計(jì)算出每個(gè)視野下花粉萌發(fā)率，取其平均值作花粉萌發(fā)率。

萌發(fā)率（%）=（萌發(fā)花粉數(shù)/觀測(cè)花粉總數(shù)）×100%

1.2.2雜交試驗(yàn)

采用延遲授粉方法對(duì)不同雜交組合及自交組合進(jìn)行處理。授粉后掛牌套袋，注明雜交組合、授粉日期。其中野薔薇（Rosa multiflora Thunb.）×多情玫瑰（R.'Les amoureux de peynet'）雜交組合采用延遲授粉、重復(fù)授粉、赤霉素涂抹柱頭三種方法，每種方法分別處理40朵花。7 d后去袋，自交組合共578個(gè)。45 d以后對(duì)雜交所得果實(shí)進(jìn)行調(diào)查，記錄不同雜交組合座果數(shù)及座果率。

座果率（%）=半膨大以上座果數(shù)/授粉花朵數(shù)× 100%

表1　部分薔薇屬資源Table 1　Part of genus Rosa resources

1.2.3果實(shí)采收與播種

采收果實(shí)剝出種子后，按照不同組合，置于4℃冷庫(kù)中沙藏，低溫沙藏50~60 d后將種子取出播種并統(tǒng)計(jì)出苗率。

出苗率（%）=雜交種子出苗率播種數(shù)/出苗數(shù)× 100%

1.2.4雜交苗的栽培管理

對(duì)播種后的雜交苗進(jìn)行常規(guī)栽培管理，觀察記錄其生長(zhǎng)狀況。

2　結(jié)果與分析

2.1不同薔薇屬植物種和現(xiàn)代月季品種花粉萌發(fā)率和自交座果率

離體培養(yǎng)法測(cè)定花粉萌發(fā)率結(jié)果表明，5個(gè)野生薔薇種和3個(gè)現(xiàn)代月季品種花粉萌發(fā)率差異顯著（P<0.05）。從表2可以看出，野生薔薇花粉萌發(fā)率普遍偏低，除野薔薇萌發(fā)率為65.0%外，其他均低于50.0%。現(xiàn)代月季品種花粉萌發(fā)率均高于60.0%，粉A萌發(fā)率最高為66.7%。

2.2不同授粉方法對(duì)遠(yuǎn)緣雜交親和性的影響

采用延遲授粉、重復(fù)授粉和1.0 mg·L-1赤霉素涂抹柱頭三種方法對(duì)野薔薇×多情玫瑰雜交組合進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)座果率差異較大（見表3），其座果率分別為50.0%、77.5%和95%?？梢娂に赝磕ㄖ^法對(duì)提高薔薇屬遠(yuǎn)緣雜交座果率有較大作用，重復(fù)授粉次之。

表2　不同薔薇屬植物種和現(xiàn)代月季品種花粉萌發(fā)率和自交座果率Table 2　Pollen germination rate and inbred fruit set ratio of different Rosa species and modern rose cultivars

表3　不同授粉方法對(duì)野薔薇×多情玫瑰雜交結(jié)實(shí)的影響Table 3　Impact of different pollination methods on R. multiflora Thunb.×R.'Les amoureux de peynet' hybrid seed set

2.3不同現(xiàn)代月季品種間雜交對(duì)雜交座果率的影響

由表4可見，不同現(xiàn)代月季品種之間的雜交，其座果率與所獲種子數(shù)之間存在一定差異，這可能是由于雜種胚發(fā)育到一定階段受到抑制而尚未成熟所致。在一些膨大子房?jī)?nèi)種子成熟度并不高，可能是由于出現(xiàn)受精后障礙而導(dǎo)致胚發(fā)育不完全，同時(shí)也反映出同一個(gè)雜交系的不同品種之間其親緣關(guān)系也不同。

2.4不同野生薔薇為父本對(duì)遠(yuǎn)緣雜交座果率的影響

當(dāng)母本為多情玫瑰，父本分別為野薔薇、深山薔薇、刺玫薔薇、單瓣黃刺玫時(shí)，后代子房膨大率極低，有的雜交組合中根本沒有出現(xiàn)子房膨大現(xiàn)象。只有多情玫瑰×野薔薇獲得雜交果實(shí)與種子。由此可以說明薔薇屬的遺傳資源本身很復(fù)雜，影響其受精成功的因素也很多。

2.5相同父本不同野生薔薇為母本對(duì)遠(yuǎn)緣雜交座果率的影響

由表6可知，以多情玫瑰為父本，不同野生薔薇為母本的遠(yuǎn)緣雜交，野薔薇與多情玫瑰雜交組合座果率高達(dá)15.7%，結(jié)籽數(shù)為29，深山薔薇與多情玫瑰的雜交組合子房膨大率只有1.0%，獲得種子2粒，說明在父本花粉萌發(fā)率正常的前提下，野薔薇是很好的母本材料；單瓣黃刺玫、突厥薔薇作父本時(shí)，盡管有部分子房膨大，但最終幾乎得不到種子，說明單瓣黃刺玫、突厥薔薇與多情玫瑰有一定的親和性，但后期可能是由于雜交胚營(yíng)養(yǎng)不足，出現(xiàn)胚敗育現(xiàn)象。

用正反交法直觀觀察同一品種現(xiàn)代月季分別作父母本時(shí)其雜交座果率情況，以期判斷此法是否能夠克服其遠(yuǎn)緣雜交不親和性。所以本試驗(yàn)對(duì)現(xiàn)代月季品種多情玫瑰與野生薔薇進(jìn)行正反交試驗(yàn)，單瓣黃刺玫、刺玫薔薇與多情玫瑰正反交都未出現(xiàn)果實(shí)膨大現(xiàn)象；深山薔薇與多情玫瑰只有正交得到膨大果實(shí)并獲得種子；野薔薇與多情玫瑰無論正交與反交均得到雜交果實(shí)，獲得種子。由此可推測(cè)，野薔薇在育種工作中可作為良好的雜交親本。

表4　不同現(xiàn)代月季品種間雜交對(duì)雜交座果率的影響Table 4　Impact of hybridization fruit setting rate on different modern rose cultivars

表5　不同野生薔薇為父本對(duì)雜交座果率的影響Table 5　Impact of hybridization fruit setting rate on different wild rose as male parent

表6　不同野生薔薇種為母本對(duì)雜交座果率的影響Table 6　Impact of hybridization fruit setting rate on different wild Rosa as female parent

2.6部分雜交組合對(duì)成苗率的影響

將經(jīng)過層積處理的部分雜交種子于2014年3月初播種到苗盤中，實(shí)生苗從3月中下旬陸續(xù)長(zhǎng)出。10個(gè)雜交組合均長(zhǎng)出實(shí)生苗，但出苗率差異很大。雜交組合野薔薇×野薔薇、深山薔薇×多情玫瑰出苗率可達(dá)80%以上，明顯高于其他組合種子出苗率。北京紅×粉A、多情玫瑰×野薔薇兩個(gè)雜交組合各有1株實(shí)生苗在生長(zhǎng)過程中死亡，可能由于受精卵與胚乳不協(xié)調(diào)導(dǎo)致種子發(fā)育不健全，而不能發(fā)芽或發(fā)芽后不能發(fā)育成正常植株。

表7　不同雜交組合成苗情況Table 7　Different hybrid combinations of seedling establishment

3　討論

3.1花粉萌發(fā)率與雜交座果率的相關(guān)性

花粉萌發(fā)率是促使雜交座果的重要條件，與雜交結(jié)實(shí)率有相關(guān)性?；ǚ勖劝l(fā)率不代表花粉實(shí)際萌發(fā)能力。本試驗(yàn)中，野生薔薇5個(gè)種比現(xiàn)代月季3個(gè)品種花粉萌發(fā)率偏低。粉A花粉萌發(fā)率最高，也獲得最高座果率，萌發(fā)率相對(duì)較高的黃蝴蝶品種，卻只獲得28%座果率。野生薔薇花粉萌發(fā)率與座果率關(guān)系不明顯，沒有較高花粉萌發(fā)率的突厥薔薇仍有6.3%座果率，在Gudin[5]、孫憲芝[6]研究中也出現(xiàn)過相似情況。因此，在雜交育種試驗(yàn)中，確定雜交組合是提高座果率的一種途徑?；ǚ酃苌扉L(zhǎng)長(zhǎng)度比花粉萌發(fā)率更能說明花粉的實(shí)際萌發(fā)能力。在雜交育種中將花粉萌發(fā)率和花粉管長(zhǎng)度測(cè)定結(jié)合，可達(dá)到最佳效果，探索其不親和原因。

3.2不同授粉方法對(duì)遠(yuǎn)緣雜交不親和的影響

月季遠(yuǎn)緣雜交育種具有極大的應(yīng)用潛力，但也存在很多問題，主要表現(xiàn)為雜交不親和與雜種的高度不育。以下幾種方法可以克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性：①母本要選擇結(jié)實(shí)率高的種或品種。②蕾期授粉、重復(fù)授粉、混合授粉及蒙導(dǎo)法可克服雜交不親和。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重復(fù)授粉對(duì)雜交座果非常有益，可能是由于同一時(shí)間內(nèi)母本柱頭的成熟度和生理狀況存在差異，在不同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)授粉可使最有利于受精過程進(jìn)行的條件增加，促進(jìn)受精率提高。該方法對(duì)提高多特蒙德×粉A座果率有顯著效果。重復(fù)授粉次數(shù)以2~3次為好，過多重復(fù)反而會(huì)損傷柱頭，降低受精率。但由于雄蕊發(fā)育不成熟，過早的蕾期授粉會(huì)造成雜交失敗[7]。③激素處理。利用高錳酸鉀、赤霉素等激素涂抹母本雌蕊，對(duì)促使雜交幼果成熟有較好效果。赤霉素除能提高雜交結(jié)實(shí)率外，還能加速果實(shí)發(fā)育，對(duì)克服月季種間雜交不親和性具有明顯作用[8]。本試驗(yàn)中使用赤霉素涂抹柱頭的雜交組合其座果率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他授粉方法。④胚培養(yǎng)。由于遠(yuǎn)緣雜交生理機(jī)能不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致雜種胚后期發(fā)育不良或敗育。幼胚的離體培養(yǎng)可以提高成苗率。

3.3不同雜交組合對(duì)雜交苗生長(zhǎng)勢(shì)的影響

本試驗(yàn)采用常規(guī)沙藏處理后的雜交種子播種萌發(fā)率較低，部分組合無法得到雜種苗。薔薇類種子的休眠機(jī)制復(fù)雜，種間差異極大，雜交種子的處理也是是否得到雜交苗的決定因素之一。Semeniuk等指出薔薇種子具有二次休眠特點(diǎn)，如果打破休眠后不立即播種或播種后環(huán)境條件不適宜，如溫度過高、濕度低等會(huì)導(dǎo)致種子二次休眠[9]。本試驗(yàn)中部分雜交實(shí)生苗如北京紅×粉A生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)的早期衰亡現(xiàn)象，很可能是由于雜種胚不育導(dǎo)致，具體原因有待進(jìn)一步研究。組合野薔薇×多情玫瑰、刺玫薔薇×刺玫薔薇雖能得到種子，但種子不能萌發(fā),或即使種子能萌發(fā)，但植株生長(zhǎng)勢(shì)極弱，在苗期早夭。這與Svejda研究結(jié)果一致[10]。

4　結(jié)論

野生薔薇不同種與現(xiàn)代月季之間的遠(yuǎn)緣雜交結(jié)果表明兩者之間具有較高的不親和性。野生薔薇與現(xiàn)代月季花粉萌發(fā)率差異較大。1.0 mg·L-1赤霉素涂抹柱頭方法能夠有效克服遠(yuǎn)緣雜交不親和。在今后育種工作中，建議使用正反交確定親本組成，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和?，F(xiàn)代月季不同品種間雜交親和性也存在一定差異。

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Evaluation on compatibility of interspecific cross in part of the genus

Rosa

/YANG Tao, SONG Dan, ZHANG Xiaoying, ZHANG Dinan, LI Shuang, QIAN Lei, CHEDaidi(School of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:Rosa xanthina f. normalis, Rosa davurica Pall., Rosa multiflora Thunb., Rosa marretii

Levl., Rosa damascene Mill. which were wild Rosa germplasm had cold resistance and modern rose cultivars were selected as experimental materials. Wild Rosa species and modern rose interspecific incompatibility and overcoming method were studied through wild Rosa species and modern rose distant hybridization. The experiment consisted of 31 hybrids which pollinated 2 026 flowers, obtained 393 hybrid fruits, 452 hybrid seeds and 121 hybrid seedlings. The results showed that there was significantly different pollen germination rate between wild Rosa species and moder rose cultivars. Pollen germination rate and fruit setting rate showed some correlation. Distant hybridization showed a high degree of incompatibility. Repeat pollination, hormone treatment could be used to overcome distant hybridization incompatibility. The latter effect was remarkable. There was large differences in reciprocal cross seed setting rate. Modern rose cultivars hybridization affinity performance were also different.

Key words:Rosa; distant hybridization; cross-compatibility

*通訊作者：車代弟，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閳@林植物與應(yīng)用。E-mail: daidiche@aliyun. com

作者簡(jiǎn)介：楊濤（1980-），女，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向?yàn)閳@林植物與應(yīng)用。E-mail: yangtao1013@aliyun. com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31171986）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)轉(zhuǎn)向科研基金項(xiàng)目（20122325110007）；黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013W0106）；哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（2012RFXXN015）

收稿日期：2014-10-08

文章編號(hào)：1005-9369（2015）02-0072-06

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類號(hào)：S685.12