紫斑牡丹品種‘夜光杯’雜交親和性及育種利用價(jià)值分析

王二強(qiáng),王占營(yíng),2,龐靜靜,冀含樂(lè),盧林

（1.洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院,河南洛陽(yáng)471022；2.華大基因河南洛陽(yáng)創(chuàng)新中心,河南洛陽(yáng)471022）

紫斑牡丹品種‘夜光杯’雜交親和性及育種利用價(jià)值分析

王二強(qiáng)1,王占營(yíng)1,2,龐靜靜1,冀含樂(lè)1,盧林1

（1.洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院,河南洛陽(yáng)471022；2.華大基因河南洛陽(yáng)創(chuàng)新中心,河南洛陽(yáng)471022）

為探討紫斑牡丹‘夜光杯’的育性及育種利用價(jià)值,分別于2011、2012、2013、2014年用‘夜光杯’作為親本材料進(jìn)行廣泛雜交工作,測(cè)定其花粉活性,并對(duì)其自交親和性和自然結(jié)實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證.結(jié)果表明：‘夜光杯’自然授粉結(jié)實(shí)量為7.40粒/朵,屬異花授粉植物,不存在無(wú)融合生殖現(xiàn)象；‘夜光杯’作為父本與中原品種群、西北品種群、日本品種群牡丹雜交均有較高的平均結(jié)實(shí)量,分別為8.62粒/朵、14.85粒/朵、9.68粒/朵,而與野生黃牡丹、紫牡丹雜交的平均結(jié)實(shí)量為0.39粒/朵,與歐美品種群牡丹海黃、瑞農(nóng)雜交不親和；‘夜光杯’作為母本,其平均雜交結(jié)實(shí)量為14.38粒/朵,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然授粉結(jié)實(shí)量,對(duì)提高油用牡丹種子產(chǎn)量有重要參考價(jià)值‘.夜光杯’的育性較強(qiáng),親和性高,是一種值得進(jìn)一步挖掘與利用的優(yōu)良牡丹種質(zhì)資源.

‘夜光杯’；雜交；親和性；育種

紫斑牡丹品種群（Cultivar Group of Rockii Tree Peony）主要是由甘肅中南部廣為分布的紫斑牡丹（Paeonia rockii）演化而來(lái)[1].該品種群牡丹品種根系發(fā)達(dá),耐干旱,也耐貧瘠土壤,花色、花型豐富,花香濃郁,大多數(shù)品種有較強(qiáng)的結(jié)實(shí)性.其中，‘夜光杯’是西北品種群少有的黑色系品種之一,花紫黑色,單瓣型,花頭直立,長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng),花期早,花香.‘夜光杯’結(jié)實(shí)性強(qiáng),種子飽滿(mǎn),是兼觀賞、油用于一體,有很高營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值的木本油料作物[2-3].

2011—2014年,本課題組在洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院牡丹資源圃用‘夜光杯’與不同牡丹品種進(jìn)行廣泛雜交,分析其雜交親和性及育種潛力,旨在通過(guò)雜交,進(jìn)行優(yōu)良性狀互補(bǔ),培育花色、花型豐富,結(jié)實(shí)性強(qiáng),高抗性,兼顧油用與觀賞價(jià)值的牡丹新品種,為今后開(kāi)展油用、觀賞型牡丹品種改良工作提供參考和指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

雜交親本材料為‘夜光杯’,中原牡丹品種群（P.suffruticosa Zhongyuan Group）的18個(gè)品種，日本牡丹品種群（P.suffruticosa Japan Group）的15個(gè)品種,西北紫斑牡丹品種群（Cultivar Group of Rockii Tree Peony）的6個(gè)品種,野生種紫牡丹（Paeonia delavayi var.delavayi）、黃牡丹（Paeonia delavayi var.lutea）,歐美品種群海黃、瑞農(nóng).

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 ‘夜光杯’花粉活力測(cè)定試驗(yàn)試驗(yàn)采用0.8%的瓊脂固化培養(yǎng)基,pH值控制在7.0,CaCl20.04 g/L.設(shè)計(jì)蔗糖質(zhì)量濃度、硼酸質(zhì)量濃度兩個(gè)因素,各3個(gè)水平（見(jiàn)表1）.新鮮花粉在培養(yǎng)基上培養(yǎng)16 h后統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率[4].

表1 試驗(yàn)因素及水平Tab.1 The experimental factors and levels

1.2.2 ‘夜光杯’品種自身結(jié)實(shí)性分析試驗(yàn)對(duì)生長(zhǎng)健壯、能正常開(kāi)花的‘夜光杯’植株進(jìn)行去雄套袋、不去雄套袋和自然授粉3種處理,每處理選取20朵花.

1.2.3 雜交試驗(yàn)采用常規(guī)雜交育種方法,所選母本均有育性.柱頭分泌黏液時(shí)開(kāi)始授粉.授粉于上午9：00—11：00進(jìn)行,連續(xù)重復(fù)3 d,共授粉3次.備用花粉置于-20℃的冰箱中貯藏.授粉花朵進(jìn)行掛牌標(biāo)記（11xxx為2011年配置組合,12xxx為2012年配置組合）,并注明父母本品種名稱(chēng).8月初,當(dāng)母本果莢種皮呈蟹黃色且微裂時(shí)摘下,置陰涼通風(fēng)處,待果莢自然開(kāi)裂,剝出種子,按雜交組合分別觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù),計(jì)算結(jié)實(shí)量（結(jié)實(shí)量/（粒/朵）=結(jié)種數(shù)/授粉朵數(shù)）.單個(gè)組合的單朵花平均結(jié)實(shí)量反應(yīng)單個(gè)組合的雜交親和性.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硼酸和蔗糖質(zhì)量濃度下‘夜光杯’的花粉萌發(fā)率

花粉離體萌發(fā)的基本條件需要有糖源、礦質(zhì)元素（如外源Ca2+和Mg2+等）及硼酸的參與[5].糖是花粉粒萌發(fā)及花粉管壁合成的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).外源硼酸可以刺激花粉萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng).不同硼酸和蔗糖質(zhì)量濃度下‘夜光杯’的花粉萌發(fā)率見(jiàn)表2.

由表2可知,在pH 7.0,CaCl20.04 g/L的條件下,不同硼酸質(zhì)量濃度和蔗糖質(zhì)量濃度下‘夜光杯’花粉的萌發(fā)率存在明顯差異,花粉萌發(fā)率最高達(dá)46.5%,對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)基處理為硼酸0.09 g/L+蔗糖50 g/L.試驗(yàn)說(shuō)明,‘夜光杯’花粉具有較高的離體萌發(fā)率,‘夜光杯’花粉本身不會(huì)影響雜交試驗(yàn)結(jié)果,也就是說(shuō)‘夜光杯’花粉本身不是導(dǎo)致雜交受精障礙、影響雜交結(jié)實(shí)率的原因.

表2 不同硼酸和蔗糖質(zhì)量濃度下‘夜光杯’的花粉萌發(fā)率Tab.2 Pollen germination rate of‘Yeguangbei’under different concentrations ofboric acid and sucrose

2.2 ‘夜光杯’品種自身結(jié)實(shí)性分析

不同處理方式的結(jié)實(shí)情況見(jiàn)表3.

表3 3種處理方式的結(jié)實(shí)情況Tab.3 Settingrate ofthree different treatments

通過(guò)田間性狀觀察及采后種子統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),去雄套袋花朵,果莢心皮能夠正常伸長(zhǎng)生長(zhǎng),但果莢膨大不明顯,整體未發(fā)生提前干枯現(xiàn)象,果莢內(nèi)未見(jiàn)整體發(fā)育正常種子,表明‘夜光杯’不存在無(wú)融合生殖現(xiàn)象.在不去雄套袋花朵中,果莢發(fā)育情況和去雄處理果莢相似,沒(méi)獲得正常發(fā)育種子,說(shuō)明‘夜光杯’品種自花授粉不結(jié)實(shí).可見(jiàn),‘夜光杯’與其他芍藥科植物一樣,不存在無(wú)融合生殖現(xiàn)象,以異花授粉為主[6].在不采取任何隔離措施的花朵中,每朵花均有不同量的結(jié)實(shí)現(xiàn)象,共收獲127粒種子,結(jié)實(shí)量為6.35粒/朵.

2.3 ‘夜光杯’與不同牡丹品種的雜交結(jié)果分析

2.3.1 ‘夜光杯’作為父本與不同品種的雜交結(jié)果分析‘夜光杯’作為父本與其他品種雜交的結(jié)實(shí)情況見(jiàn)表4.

由表4可知,以‘夜光杯’為父本,以11個(gè)中原品種群牡丹、6個(gè)西北牡丹品種群牡丹、9個(gè)日本品種群牡丹、2個(gè)肉質(zhì)花盤(pán)亞組野生種、2個(gè)歐美品種群品種為母本,共配置雜交組合34個(gè).除歐美品種群‘海黃’、‘瑞農(nóng)’外,以其他品種為母本時(shí)均有不同程度的結(jié)實(shí)現(xiàn)象,其中中原品種群平均結(jié)實(shí)量為8.62粒/朵,西北品種群平均結(jié)實(shí)量為14.85粒/朵,日本品種群平均結(jié)實(shí)量為9.68粒/朵,肉質(zhì)花盤(pán)野生種平均結(jié)實(shí)量為0.39粒/朵.

同時(shí)發(fā)現(xiàn),以‘夜光杯’為父本在同一品種群內(nèi)不同組合間結(jié)實(shí)情況也存在明顯差異.中原品種群以‘黑海撒金’結(jié)實(shí)量最高,為15.60粒/朵；其次為‘墨紫蓮’,結(jié)實(shí)量為13.92粒/朵；結(jié)實(shí)性最差的組合為‘向陽(yáng)紅’ב夜光杯’,結(jié)實(shí)量為1.80粒/朵.以西北牡丹品種群為母本,所配置組合中‘夢(mèng)想’ב夜光杯’結(jié)實(shí)量最高,達(dá)26.80粒/朵；組合‘隴原紅’ב夜光杯’結(jié)實(shí)量最低,為8.90粒/朵.以日本牡丹品種群為母本,所配置組合中‘皇嘉門(mén)’ב夜光杯’結(jié)實(shí)量最高,達(dá)19.27粒/朵；組合‘島錦’ב夜光杯’結(jié)實(shí)量最低,為3.20粒/朵.以紫牡丹、黃牡丹為母本結(jié)實(shí)量較低,說(shuō)明以‘夜光杯’為父本進(jìn)行革質(zhì)花盤(pán)亞組和肉質(zhì)花盤(pán)亞組間遠(yuǎn)緣雜交有一定難度,雜交親和性較差.與歐美品種群雜交表現(xiàn)雜交不親和,沒(méi)收到正常雜交種.

表4 ‘夜光杯’作為父本與其他品種雜交的結(jié)實(shí)情況Tab.4 The seed settingrate of‘Yeguangbei’with different cultivar group as male parent

2.3.2 ‘夜光杯’作為母本與不同品種的雜交及其結(jié)果分析‘夜光杯’作為母本與不同品種雜交的結(jié)實(shí)情況見(jiàn)表5.

由表5可知,以‘夜光杯’為母本,主要以中原牡丹和日本牡丹為父本,共配置雜交組合17個(gè),所有組合均成功收獲雜交種.組合的平均結(jié)實(shí)量為14.38粒/朵,不同組合間雜交結(jié)實(shí)量差異較大.其中,‘夜光杯’ב鳳丹白’雜交結(jié)實(shí)量最高,為21.80粒/朵；其次為‘夜光杯’ב芳紀(jì)’、‘夜光杯’ב日月錦’,分別為21.10粒/朵和17.80粒/朵；組合‘夜光杯’ב小青龍’雜交結(jié)實(shí)量最低,也是唯一個(gè)低于‘夜光杯’自然授粉結(jié)實(shí)量的一個(gè)組合.

同時(shí)發(fā)現(xiàn),同一組合配置在不同年份實(shí)施,其結(jié)實(shí)量也不很一致（11048和14109）,這樣的差異很可能與氣候及花朵發(fā)育情況有關(guān).總之‘夜光杯’作為母本與日本牡丹和中原牡丹雜交不存在雜交不親和現(xiàn)象,且雜交結(jié)實(shí)量較高,其平均結(jié)實(shí)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于‘夜光杯’自然授粉雜交的結(jié)實(shí)量,很可能與自然條件下‘夜光杯’授粉不充分或授粉時(shí)機(jī)不當(dāng)有關(guān).

表5 ‘夜光杯’作為母本與其他品種雜交的結(jié)實(shí)情況Tab.5 The seed settingrate of‘Yeguangbei’with other cultivar group as male parent

3 結(jié)論與討論

‘夜光杯’作為紫斑牡丹品種群少有的黑色系品種之一,花色突出,生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng),同時(shí)具備紫斑牡丹的優(yōu)良抗性特征,具有很高的育種價(jià)值.通過(guò)本文試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),‘夜光杯’花粉具有較高的花粉離體萌發(fā)率,同時(shí)具有一定的自然雜交結(jié)實(shí)量,可見(jiàn)‘夜光杯’作為雜交親本材料,其自身不是導(dǎo)致雜交受精障礙、影響雜交結(jié)實(shí)率的原因,可在培育黑色系品種或兼用型品種（觀賞+油用）時(shí)大量采用.由于‘夜光杯’不存在無(wú)融合生殖現(xiàn)象,同時(shí)自花不結(jié)實(shí),因此在雜交工作中只要單朵花隔離及時(shí),可省去去雄程序,并且以‘夜光杯’為母本雜交所獲得種子均為雜交種,可保證雜種的真實(shí)性.

‘夜光杯’作為父本,與不同品種群牡丹雜交,紫斑牡丹品種群結(jié)實(shí)量最高,中原品種群和日本品種群結(jié)實(shí)量比較接近.雜交親和性能在一定程度上反映親本間的親緣關(guān)系[7],日本品種多是由中國(guó)中原牡丹選育而來(lái)[8],日本品種群牡丹和中國(guó)中原牡丹品種群親緣關(guān)系接近.本次雜交試驗(yàn)也是對(duì)品種群親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的有力印證.試驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn),‘夜光杯’同紫牡丹、黃牡丹野生種雜交有一定的雜交親和性,20世紀(jì)前后,歐美國(guó)家的園藝學(xué)家通過(guò)此種類(lèi)型雜交已培育出大量高觀賞性品種[9],因此大量開(kāi)展此類(lèi)雜交對(duì)培育新奇品種意義很大.‘夜光杯’與歐美品種群‘海黃’、‘瑞農(nóng)’雜交沒(méi)有成功,說(shuō)明此種類(lèi)型雜交高度不親和,但是筆者在進(jìn)行西北品種群牡丹與歐美品種群牡丹雜交親和性分析時(shí),發(fā)現(xiàn)個(gè)別組合還是有一定的結(jié)實(shí)性[10].因此,下一步通過(guò)廣泛配置雜交組合,擴(kuò)大雜交授粉數(shù)量,以‘夜光杯’為親本材料進(jìn)行此類(lèi)型雜交親和性鑒定還需進(jìn)一步研究.

牡丹籽油的不飽和脂肪酸含量超過(guò)90%,尤其是α-亞麻酸含量高達(dá)40%,具有很好的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值[11].目前紫斑牡丹品種群牡丹和‘鳳丹’是油用牡丹的主要種苗來(lái)源.紫斑牡丹具有優(yōu)良的抗逆性及較強(qiáng)的結(jié)實(shí)性,是今后油用牡丹選育、改良或兼用型牡丹培育的重要原始材料.通過(guò)本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),以‘夜光杯’為母本進(jìn)行雜交試驗(yàn),所配組合平均結(jié)實(shí)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于‘夜光杯’自然授粉結(jié)實(shí)量,可見(jiàn)人為輔助授粉措施對(duì)提高牡丹的結(jié)實(shí)性非常有效.本文研究?jī)?nèi)容對(duì)提高油用牡丹產(chǎn)量具有很好的理論指導(dǎo)意義.

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（責(zé)任編輯：鄧天福）

Analysis on cross compatibility and breeding utilization value of‘Yeguangbei’cultivar group of Paeonia rockii

WANG Erqiang1,WANG Zhanying1,2,PANG Jingjing1,JI Hanle1,LU Lin1
（1.LuoyangAcademyofAgriculture and ForestrySciences,Luoyang471022,China；2.BYZHenan Agricultural Inovation Center,Luoyang471022,China）

The research measured the pollen activity of Paeonia Rockii‘Yeguangbei’and verified its selfcompatibility and natural fecundity,and proved‘Yeguangbei’have good fertility and important breeding value in use.We have done extensive hybridization work by taking‘Yeguangbei’as a parent material in 2011,2012,2013 and 2014,respectively.The results showed that：The natural pollination rate of‘Yeguangbei’was 7.40/flower,it belong to cross-pollinated plants,and the apomixis phenomenon does not exist；There have high average seed rate when‘Yeguangbei’crossbreed with Zhongyuan cultivar group,northwest cultivar group and Japanese cultivar groupas the male parent.The average seed rate was 8.62/flower,14.85/flower,9.68/flower respectively,however the average seed rate was only 0.39/flower when‘Yeguangbei’crossbreed with Paeonia lutea and Paeonia delacayi.There was hybrid incompatibility between‘Yeguangbei’and Europe and American group and‘HaiHuang’,‘RuiNong’；The average hybrid seed was 14.38/flower,when‘Yeguangbei’as the female parent,it was much higher than the rate of natural pollination.‘Yeguangbei’has important reference value for improving seed yield of oil peony.In conclusion,‘Yeguangbei’have strong fertility and high affinity,it is a fine peony germplasm and worth further mining and using.

‘Yeguangbei’；hybridization；affinity；breeding

S685.11

A

1008-7516（2017）01-0014-06

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.01.004

2016-11-15

河南省重大科技專(zhuān)項(xiàng)（2060402）；洛陽(yáng)市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（1401073A）

王二強(qiáng)（1979―）,男,河南新安人,助理研究員.主要從事牡丹育種及種質(zhì)資源收集研究工作.