黃牡丹遠緣雜交后代花粉粒特征

趙　娜， 石顏通， 袁　濤

( 1. 北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院， 北京 100083； 2. 國家花卉工程技術(shù)研究中心， 北京 100083； 3. 花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點實驗室， 北京 100083； 4. 城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室， 北京 100083； 5. 北京當代科旅規(guī)劃建設(shè)研究中心， 北京， 100037； 6. 北京東方園林股份有限公司， 北京 100012 )

黃牡丹遠緣雜交后代花粉粒特征

趙娜1，2，3，4，5， 石顏通6， 袁濤1，2，3，4*

( 1. 北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院， 北京 100083； 2. 國家花卉工程技術(shù)研究中心， 北京 100083； 3. 花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點實驗室， 北京 100083； 4. 城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室， 北京 100083； 5. 北京當代科旅規(guī)劃建設(shè)研究中心， 北京， 100037； 6. 北京東方園林股份有限公司， 北京 100012 )

摘要：為揭示牡丹遠緣雜交后代花粉粒的特征，測定了以肉質(zhì)花盤亞組黃牡丹為母本，革質(zhì)花盤亞組栽培品種‘日月錦’、‘層中笑’、‘百園紅霞’等為父本的10個遠緣雜交組合，共計11個親本、25個后代的花粉畸形率和萌發(fā)率，用掃描電鏡觀察了花粉粒形態(tài)，同時也觀察了花和葉的形態(tài)特征。結(jié)果表明：與雙親相比，雜交后代的花粉量極少，花粉粒萌發(fā)率極低，畸形率極高，畸形花粉粒扭曲、破碎或粘成團塊狀。25個雜交后代的花粉粒均為超長球形，具三擬孔溝，與母本黃牡丹和絕大多數(shù)父本一致；但雜交后代的花粉粒小于雙親，外壁紋飾類型受父本影響較大，為小穴狀、穴狀、網(wǎng)狀和粗網(wǎng)狀。結(jié)合前人的觀察結(jié)果，25個雜交后代中15個與父本的紋飾類型一致，與母本紋飾類型一致的雜交后代僅有6個，與父母本紋飾類型均不同的雜交后代有4個。形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)雜交后代具有父本的花盤革質(zhì)、心皮被毛的特征，而小葉分裂程度較母本減輕但小葉裂片較母本加寬；花徑則介于父母本之間。其中，心皮被毛、小葉裂片加寬可以結(jié)合花粉粒特征作為以黃牡丹為母本的遠緣雜交后代的形態(tài)識別標記。

關(guān)鍵詞：黃牡丹， 遠緣雜交后代， 花粉粒， 特征

牡丹(Paeoniasuffruticosa)是我國的傳統(tǒng)名花，雜交是牡丹品種起源及新品種培育的主要方式之一(王蓮英，1997)。黃牡丹(P.lutea)是我國特有的黃色花牡丹育種資源，國外曾以此為親本育成很多黃色品種，而我國則相對落后(侯祥云和郭先鋒，2013)。有關(guān)牡丹花粉形態(tài)研究(席以珍，1984；袁濤和王蓮英，1999，2002；楊秋生等，2010)多集中在通過花粉形態(tài)的觀察對材料的分類地位或材料間親緣關(guān)系進行分析判斷等，而對已知雜交組合的親本及后代花粉形態(tài)變化規(guī)律的研究很少，僅見何麗霞等(2012)1篇報道，但該文僅涉及4個組合(每組合1個后代)，且缺少雜交后代花粉粒育性的研究。

本研究檢測了黃牡丹(母本，牡丹組肉質(zhì)花盤亞組)與栽培品種(革質(zhì)花盤亞組)共10個雜交組合的11個親本和25個后代的花粉萌發(fā)率、畸形率，觀察了所有組合的后代花粉粒形態(tài)，分析牡丹遠緣雜交中親本及后代花粉形態(tài)及育性變化，并結(jié)合已有工作成果(郝津藜等，2014)提出黃牡丹遠緣雜交后代鑒定的花粉證據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料

采自河南欒川中國芍藥科野生種遷地保護中心(簡稱保護中心)，部分取自河南洛陽王城公園(表1)。

1.2 方法

1.2.1 花粉粒畸形率、萌發(fā)率及花粉形態(tài)花粉畸形率為一個視野中畸形花粉粒占該視野花粉?？倲?shù)的百分比。萌發(fā)率測定采用懸滴培養(yǎng)法，培養(yǎng)液濃度參照蓋偉玲等(2010)的結(jié)果加以調(diào)整，為10%蔗糖+0.08 g·L-1硼酸。萌發(fā)標準為花粉管長度≥花粉粒直徑的2倍，萌發(fā)率為萌發(fā)花粉數(shù)占該視野中花粉?？倲?shù)的百分比。重復(fù)3次，每次3個視野，每個視野花粉粒在100個以上。

花粉粒形態(tài)觀察與描述按照郝津藜等(郝津藜等，2014)方法進行。

1.2.2 形態(tài)性狀花期觀察花朵的花盤質(zhì)地、心皮是否被毛、花徑；復(fù)葉葉形以當年生枝倒數(shù)第三或第四片為準。

2結(jié)果與分析

2.1 花粉粒萌發(fā)與形態(tài)

2.1.1 花粉粒萌發(fā)從表2可見，花粉萌發(fā)率與畸形率基本呈負相關(guān)。親本的平均萌發(fā)率和平均畸形率分別為19.28%和42.76%，多數(shù)親本花粉萌發(fā)率高于20%，畸形率低于60%；與親本相比，雜交后代花粉粒育性呈現(xiàn)“一高一低”的特點，即“畸形率極高，萌發(fā)率極低”。25個后代平均畸形率為85.74%，其中22個后代畸形率大于這一平均值；平均萌發(fā)率為1.18%，比親本中萌發(fā)率最低的‘層中笑’還低，有9個甚至零萌發(fā)?；位ǚ叟で?、凹陷、空癟、破碎或粘成團塊狀，形狀及大小均極不規(guī)則。

2.1.2 花粉粒形態(tài)自然散粉后各親本花粉量較大，雜交后代花粉量則極少。所有雜交后代花粉粒均為超長球形，花粉粒赤道面觀為長橢圓形，極面觀為三裂圓形，具三擬孔溝，紋飾類型有小穴狀、穴狀、網(wǎng)狀和粗網(wǎng)狀，詳見表3及圖版Ⅰ。

組合一的雙親花粉粒明顯大于所有雜交后代，7個后代外壁紋飾則分化為三類。其中 ‘大彩蝶’的網(wǎng)脊不突出或略突出(圖版Ⅰ：11)，但也有部分花粉粒的網(wǎng)脊突出較明顯(圖版Ⅰ：12)。

組合二雜交后代花粉粒比親本小，各后代間極赤比變化小，孔徑與脊寬度雖介于雙親之間，但更偏向父本。

組合三和組合四共6個雜交后代，均為粗網(wǎng)狀紋飾。

組合五雜交后代花粉粒從小到大依次為‘英豪紅’<‘紫緣荷’<‘血色黃昏’<黃牡丹(♀)<‘華夏隱斑白’(♂)，其中‘英豪紅’比雙親的花粉粒更狹長；后代與親本雖都為粗網(wǎng)狀紋飾，但4個后代的外壁孔徑和脊寬度均介于雙親之間。

表 1　材料及來源

表 2　黃牡丹雜交組合花粉?；温屎兔劝l(fā)率

組合六后代‘金波’花粉粒明顯小于雙親，但花粉粒更狹長；孔徑明顯大于親本，脊寬與母本一致；父本‘清香白玉翠’有網(wǎng)狀和穴狀兩種紋飾，‘金波’的外壁紋飾則出現(xiàn)雙親均不同的變異，呈粗網(wǎng)狀，但網(wǎng)孔直徑與網(wǎng)脊寬度更偏向父本。

組合七后代‘金龍?zhí)胶！ǚ哿Ｐ∮陔p親；孔徑及脊寬介于親本之間，外壁紋飾類型與父本相同，但網(wǎng)脊不光滑，孔徑大小不勻但偏向父本。

組合八后代‘春潮’花粉粒明顯小于雙親，但極赤比大于兩個親本，花粉粒也更狹長；孔徑及網(wǎng)脊寬度介于親本之間，但接近父本，外壁紋飾則與父本一致，為粗網(wǎng)狀。

表 3　黃牡丹雜交組合花粉形態(tài)

注： 組合一、三、四的數(shù)據(jù)引自郝津藜等(2014)。

Note: Data of CombinationⅠ， Ⅲ and Ⅳ come from Hao Jinli et al (2014).

圖版 Ⅰ　黃牡丹及雜交后代花粉粒形態(tài)與紋飾　1-3. ♀黃牡丹； 4. ♂‘日月錦’； 5. ‘金鱗霞冠’； 6. ‘彩虹’； 7. ‘蕉香’； 8. ‘金袍赤膽’； 9. ‘蝶舞’； 10. ‘金英豪’； 11-12. ‘大彩蝶’； 13. ♂‘層中笑’； 14. ‘香妃’； 15. ‘小香妃’； 16. ‘霞光’； 17. ♂‘百園紅霞’； 18. ‘山川飄香’； 19. ‘嫦娥’； 20. ‘金童玉女’。1，9. × 300； 2，14. × 2 000； 其余 × 10 000。Plate Ⅰ　Pollen morphology and extine sculpture of Paeonia lutea and hybridization progenies　1-3. ♀ P. lutea； 4. ♂‘Jitsugetsu-nishiki’； 5. ‘Jinlin Xiaguan’； 6. ‘Caihong’； 7. ‘Jiaoxiang’； 8. ‘Jinpao Chidan’； 9. ‘Diewu’； 10. ‘Jinyinghao’； 11-12. ‘Da Caidie’； 13. ♂‘Cengzhongxiao’； 14. ‘Xiangfei’； 15. ‘Xiaoxiangfei’； 16. ‘Xia Guang’； 17. ♂‘Baiyuan Hongxia’； 18. ‘Shanchuan Piaoxiang’； 19. ‘Chang’e’； 20. ‘Jintong Yunü’. 1，9. × 300； 2，14. × 2 000； the rest × 10 000.

圖版 Ⅱ　黃牡丹及雜交后代花粉粒形態(tài)與紋飾　21. ♂‘夜光杯’； 22. Z5-28-5； 23. ‘金衣漫舞’； 24. ‘金衣花臉’； 25. ‘金衣飛舞’； 26. ♂‘華夏隱斑白’； 27. ‘紫緣荷’； 28. ‘英豪紅’； 29. ‘血色黃昏’； 30. ♂‘清香白玉翠’； 31. ‘金波’； 32. ♂‘朱砂壘’； 33. ‘金龍?zhí)胶！?34. ♂‘似荷蓮’； 35. ‘春潮’； 36-37. ♂‘紅輝獅子’； 38. ‘杏花春’； 39. ♂‘日暮’； 40. ‘銀袍赤膽’。29，31. × 300； 23，36. × 2 000； 其余 × 10 000。Plate Ⅱ　Pollen morphology and extine sculpture of P. lutea and hybridization progenies　21. ♂‘Yeguangbei’； 22. Z5-28-5； 23. ‘Jinyi Manwu’； 24. ‘Jinyi Hualian’； 25. ‘Jinyi Feiwu’； 26. ♂‘Huaxia Yinbanbai’； 27. ‘Ziyuanhe’； 28. ‘Yinghaohong’； 29. ‘Xuese Huanghun’； 30. ♂‘Qingxiang Bai yucui’； 31. ‘Jinbo’； 32. ♂‘Zhushalei’； 33. ‘Jinlong Tanhai’； 34. ♂‘Sihelian’； 35. ‘Chunchao’； 36-37. ♂‘Honghui Shizi’； 38. ‘Xinghuachun’； 39. ♂‘Higurashi’； 40. ‘Yinpao Chidan’. 29，31. × 300； 23，36. × 2 000； the rest × 10 000.

組合九后代‘杏花春’花粉粒也明顯小于雙親；孔徑介于親本之間，脊寬小于雙親，外壁紋飾為粗網(wǎng)狀，但網(wǎng)脊比小于父本。

組合十后代‘銀袍赤膽’花粉粒介于親本之間，極軸長稍小于父本，而赤道軸稍大于母本，花粉粒比雙親更狹長，與組合四、五、六、八類似?？讖浇咏副荆箤捙c父本一致，外壁為網(wǎng)狀紋飾。

從外壁紋飾類型看，組合一變化最豐富，7個后代中4個與母本紋飾相同，2個與父本紋飾相同，1個與父母本均不同；組合二的紋飾特征介于雙親之間；組合三、五、七、八、九所有后代的紋飾與父本完全相同；組合四的4個后代中3個與父本相同，1個與母本相同；組合六的后代與父母本均不同；組合十的后代與母本一致。25個后代中，與父本紋飾類型一致的總計15個，與母本紋飾類型一致的有6個，與父母本紋飾類型均不同的有4個。

2.2 花和小葉片形態(tài)

本研究觀察了11個親本、25個雜交后代的花盤、心皮、花徑及葉形等方面的形態(tài)特征(表1)。從表1可以看出，以黃牡丹為母本的后代均表現(xiàn)出花盤革質(zhì)、心皮被毛、花徑大于母本、小葉葉裂較母本淺，但裂片寬度大于母本的特點。

3討論與結(jié)論

3.1 雜交后代花粉粒形態(tài)變化規(guī)律

遠緣雜交獲得的后代花粉量極少、畸形率極高、萌發(fā)率極低，基本不育。值得注意的是親本‘夜光杯’是野生紫斑牡丹與傳統(tǒng)品種的遠緣雜交后代(陳德忠，2003)，也呈現(xiàn)出與雜交后代相似的“一高一低”的特點。

除父本‘夜光杯’外，所有材料花粉粒均為超長球形，而袁濤等(1999)和楊秋生等(2010)的觀察結(jié)果為球形或長球形。制樣及觀察方法不同可能是導(dǎo)致差異的原因。與親本相比，所有組合的后代花粉粒均變小，形狀也發(fā)生一定變化，比親本更狹長，如 ‘清香白玉翠’組合、‘似荷蓮’組合、‘日暮’組合及‘日月錦’組合的部分后代，與郝津藜等(2014)對‘夜光杯’組合的觀察結(jié)果一致。

盡管雜交后代紋飾出現(xiàn)各種類型的變化，但受父本影響較大，表現(xiàn)出偏父的特點。后代與父本一致者占大多數(shù)，有些后代的網(wǎng)孔直徑與網(wǎng)脊寬度雖介于雙親之間，但更偏向父本，如 ‘層中笑’組合、‘清香白玉翠’組合、‘朱砂壘’組合及‘似荷蓮’組合。某些后代正?；ǚ哿霈F(xiàn)分化，如‘大彩蝶’網(wǎng)脊的分化。

3.2 雜交后代形態(tài)變化規(guī)律

目前，關(guān)于牡丹遠緣雜交后代早期鑒定方面的研究還較少，吳蕊等(2011)認為形態(tài)標記結(jié)合分子標記有利于雜交后代的早期鑒定；關(guān)坤(2009)提出了肉質(zhì)花盤亞組和革質(zhì)花盤亞組間雜交后代早期鑒定的4個性狀，即花盤質(zhì)地、心皮是否被毛、花徑及葉形；郝津藜等(2014)僅觀察了組合一、三、四的13個后代；本研究則繼續(xù)觀察了更多的組合，結(jié)果顯示這些以黃牡丹為母本的后代均表現(xiàn)出花盤革質(zhì)、心皮被毛、花徑大于母本、小葉的葉裂較母本淺，但裂片寬度大于母本的特點，這進一步證實了關(guān)坤(2009)和郝津藜等(2014)的觀察結(jié)果。

3.3 雜交后代鑒定的花粉證據(jù)

花粉形態(tài)受基因型所控制，具一定的保守性，因此花粉外壁紋飾在遠緣雜交雜種鑒定中具一定的參考價值。本試驗中牡丹亞組間遠緣雜交后代的正?；ǚ哿６鄶?shù)小于雙親，與何麗霞等(2012)的研究結(jié)果一致。有個別后代花粉紋飾出現(xiàn)了一定的分化，需進一步觀察和證實。

綜上可知，黃牡丹遠緣雜交后代花粉粒小于雙親、外壁紋飾類型多但受父本影響較大；花粉量極少、畸形率極高，萌發(fā)率極低，這些特征可用于黃牡丹雜交后代鑒定時的參考?；ê腿~片的形態(tài)觀測雖簡單但易受環(huán)境及觀察者主觀因素的影響，花粉粒形態(tài)與萌發(fā)率觀測相對費時費力，但穩(wěn)定性較高。在做后代鑒定時，可結(jié)合花和葉片形態(tài)并參考其花粉粒大小、外壁紋飾及育性綜合判斷。

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Pollen grain features of distant hybridized progenies ofPaeonialutea

ZHAO Na1，2，3，4，5， SHI Yan-Tong6， YUAN Tao1，2，3，4*

( 1.CollegeofLandscapeArchitecture，BeijingForestryUniversity， Beijing 100083， China; 2.NationalEngineeringResearchCenterforFloriculture，Beijing 100083， China; 3.BeijingKeyLaboratoryofOrnamentalPlantsGermplasmInnovation&MolecularBreeding， Beijing 100083， China;4.BeijingLaboratoryofUrbanandRuralEcologyEnvironment， Beijing 100083， China; 5.BeijingResearchCenterofContemporaryKelvPlanningandConstruction， Beijing 100037， China; 6.BeijingOrientLandscapeCo.Ltd， Beijing 100012， China )

Abstract:To reveal the pollen grain features of tree peony distant hybridized progenies， the pollen grain forms of 10 distant hybridization combinations， which were crossed from female parent subsect. Delavayanae Paeonia lutea and male parents Subsect Vagiatae cultivars ‘Jitsugetsu Nishiki’，‘Cengzhongxiao’ and ‘Baiyuan Hongxia’， totaling 11 parents and 25 progenies， were tested and the pollen grain forms were examined by scanning electron microscopy (SEM)，also floral and leaf morphologies were observed. The results indicated that comparing with both parents， the progenies yielded very few pollen grains with extremely low germination rate but high deformity rate and the deformed grains being twisted， broken or clustered. The progenies pollen grains were shaped like ultra-subprolate with 3-colporoidate， consistent with that of P. lutea and most male parents; while the size was smaller than that of both their parents. The extine patterns included foveolae， foveolate， reticulate and thick-reticulate， greatly affected by their male parents. Combining with the previous results，15 out of the total 25 progenies sharing the patterns of their male parents， only 6 being the same as their female parents， and 4 differing from either parent. Morphologic observation showed that the progenies had leathery flora discs and hairy carpels as their male parents，while the division of leaflet lobes was more shallow but wider than those of their female parent. The flower diameters ran between both parents. Therefore， hairy carpels and widened leaflet lobes plus pollen grain features can be used as morphological identification marks of distant hybridized progenies of which P. lutea is the famle parent.

Key words:Paeonia lutea， distant hybridization progenies， pollen， characteristic

DOI:10.11931/guihaia.gxzw201408024

收稿日期:2014-12-24修回日期： 2015-03-17

基金項目：國家林業(yè)局重點項目(2008-10)； 花卉產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟項目(2014hhlm012)[Supported by Major Project of State Forestry Administration(2008-10)； Technology Innovation Project of Flower Industry Strategic Alliance(2014hhlm012)]。

作者簡介：趙娜(1987-)，女，河北邯鄲人，碩士，主要從事園林植物種植設(shè)計工作，(E-mail)bifuzn@163.com。 *通訊作者： 袁濤，博士，副教授，主要研究方向為花卉資源與育種、園林植物應(yīng)用與園林生態(tài)，(E-mail)yuantao1969@163.com。

中圖分類號：Q943， S685.11

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142(2016)03-0280-09

趙娜，石顏通，袁濤. 黃牡丹遠緣雜交后代花粉粒特征 [J]. 廣西植物， 2016， 36(3)：280-288

ZHAO N，SHI YT，YUAN T. Pollen grain features of distant hybridized progenies ofPaeonialutea[J]. Guihaia， 2016， 36(3)：280-288