油用兼觀賞型鳳丹牡丹雜交育種研究初探

戚 杰，何新穎，宣亞楠，劉慶華，胡永紅

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東 青島 266109；2.上海辰山植物園/中國(guó)科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心/上海市資源植物功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201602；3.北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，北京 100083；4.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150036）

油用兼觀賞型鳳丹牡丹雜交育種研究初探

戚 杰1，2，何新穎2，3，宣亞楠2，4，劉慶華1，胡永紅1，2

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東 青島 266109；2.上海辰山植物園/中國(guó)科學(xué)院上海辰山植物科學(xué)研究中心/上海市資源植物功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201602；3.北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，北京 100083；4.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150036）

為通過(guò)雜交育種培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、兼具觀賞和油用價(jià)值于一身的鳳丹牡丹新品種，收集洛陽(yáng)、邵陽(yáng)、亳州、菏澤、銅陵5個(gè)種源的105株鳳丹，進(jìn)行種源內(nèi)和種源間的雜交試驗(yàn)，同時(shí)開(kāi)展鳳丹與觀賞性狀優(yōu)良的中原牡丹和日本牡丹品種之間的雜交。結(jié)果表明：同種源及不同種源間的鳳丹優(yōu)株人工雜交，種源因素對(duì)單株種子產(chǎn)量影響不大；不同種源的鳳丹人工雜交比自然雜交單果種子數(shù)多，但種子均重和種子大小較自然雜交略??；不同種源鳳丹與7個(gè)中原牡丹品種雜交，洛陽(yáng)鳳丹與香玉雜交、邵陽(yáng)鳳丹與玉面桃花雜交、菏澤鳳丹與玉面桃花雜交、邵陽(yáng)鳳丹與霓虹煥彩雜交，單株種子重均超過(guò)12 g；不同種源鳳丹與3個(gè)日本牡丹品種雜交，洛陽(yáng)鳳丹與太陽(yáng)雜交單株種子產(chǎn)量最高（92.64 g）。該研究為利用傳統(tǒng)育種手段進(jìn)行高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、兼具觀賞和油用價(jià)值的新品種選育奠定了研究基礎(chǔ)。

觀賞牡丹；鳳丹；雜交育種；種子產(chǎn)量；種源

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）為原產(chǎn)中國(guó)的木本名貴花卉［1］，品種眾多，素有國(guó)色天香、花中之王的美譽(yù)，觀賞價(jià)值極高，“天下真花獨(dú)牡丹”更是將牡丹之美推向了極致［2］。其根皮含有牡丹酚，可加工后成為中藥材丹皮，具有較高的藥用價(jià)值［3］。牡丹為新興的木本油料作物，籽油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、保健功能強(qiáng)，被稱(chēng)為“世界上最好的油”［4］。牡丹籽油不飽和脂肪酸含量達(dá)90%以上，特別是α-亞麻酸含量高達(dá)45%左右［5-6］，已于2011年3月被衛(wèi)生部正式批準(zhǔn)為新資源食品［7］。油用牡丹主要包括鳳丹牡丹和紫斑牡丹，鳳丹牡丹是目前全國(guó)各地栽培面積最廣、數(shù)量最多的油用牡丹。迄今為止，我國(guó)油用牡丹種植面積已超過(guò)2.03萬(wàn)hm2，牡丹籽年產(chǎn)量達(dá)5.78萬(wàn)t［4］。油用牡丹雖然發(fā)展前景廣闊，但我國(guó)的油用牡丹產(chǎn)業(yè)處于起步階段，基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，尚缺乏相對(duì)成熟的育種體系。目前，對(duì)油用牡丹的研究主要集中于牡丹籽油的提取［8］、脂肪酸成分分析［9-10］以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展［11-12］等方面，關(guān)于不同地區(qū)油用牡丹良種選育的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。盧林等［13］針對(duì)油用牡丹有性繁殖的采種、播種等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)開(kāi)展了初步研究，在油用牡丹產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中發(fā)揮了一定作用。成仿云等［14］以觀賞價(jià)值為育種目標(biāo)，通過(guò)甘肅紫斑牡丹品種（群）與中原牡丹品種（群）反復(fù)雜交的手段，選育出多個(gè)紫斑牡丹新品種，但面臨大面積推廣的問(wèn)題。韓欣等［15］以鳳丹白為母本，與中原牡丹、日本牡丹以及紫斑牡丹雜交，證明鳳丹白育性好、親和性高，但是沒(méi)有探討不同種源對(duì)鳳丹單株種子產(chǎn)量的影響。李曉青等［16］對(duì)不同地區(qū)鳳丹經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行調(diào)查與分析，指出不同地區(qū)鳳丹的結(jié)實(shí)能力有所差異的原因可能是自然條件和栽培管理措施，但沒(méi)有系統(tǒng)探索人工雜交和自然雜交結(jié)實(shí)差異。Cai等［17］利用鳳丹品種FenDanBai和牡丹品種HongQiao的雜交后代構(gòu)建了第一張大規(guī)模分子標(biāo)記、高密度的牡丹連鎖圖譜，為分子標(biāo)記輔助育種奠定了基礎(chǔ)。

本研究通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)、邵陽(yáng)、亳州、菏澤、銅陵不同種源的鳳丹進(jìn)行種源內(nèi)、種源間以及與觀賞牡丹品種之間的雜交試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)與分析果期相關(guān)性狀，旨在篩選出高產(chǎn)的雜交組合，并將優(yōu)良觀賞性狀滲入鳳丹，進(jìn)而培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、兼具油用與觀賞價(jià)值的鳳丹新品種，這對(duì)提高目前我國(guó)食用植物油自給率、保障國(guó)家糧油安全［18］、提高鳳丹的綜合利用價(jià)值具有重要意義［16］。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?guó)P丹分別為從洛陽(yáng)（LY，15年生）、邵陽(yáng)（SY，9年生）、亳州（BZ，10年生）、菏澤（HZ，10年生）、銅陵（TL，9年生）不同種源地引種的生長(zhǎng)健壯、單株花朵數(shù)≥5的優(yōu)株；觀賞牡丹為7個(gè)中原牡丹品種和3個(gè)日本牡丹品種，花色主要為粉色系和紅色系，花型主要為菊花型、皇冠型、臺(tái)閣型、薔薇型。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年在上海辰山植物園牡丹資源圃（31°4′52″N，121°10′14″E）進(jìn)行。

1.2.1 人工輔助授粉 在露色期采集父本花藥，于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)陰干至其散粉［19］，裝入干凈離心管中，貼好標(biāo)簽置于-20℃冰箱中貯藏備用。在母本花蕾風(fēng)鈴期或露色期用鑷子去雄、套硫酸紙袋并掛牌。套袋3～5 d后，柱頭大量分泌黏液時(shí)開(kāi)始授粉，授粉前用0.5%氯化三苯基四氮唑（TTC）檢測(cè)花粉活力。授粉時(shí)間為08：00～10：00，連續(xù)重復(fù)3次。授粉7 d后待其柱頭萎蔫、表面黏液硬化時(shí)去除套袋。

1.2.2 自然授粉 選取20株不同種源鳳丹，任其自然授粉，不進(jìn)行人為干預(yù)。

1.2.3 種子采收與統(tǒng)計(jì) 在雜交當(dāng)年7月下旬至9月初，當(dāng)蓇葖果外果皮呈蟹黃色并微裂，種皮呈紅棕色時(shí)采收［20］，按雜交組合分別統(tǒng)計(jì)果實(shí)數(shù)，剝出種子后統(tǒng)計(jì)單果種子數(shù)、單株種子數(shù)，用Sartorius BSA電子秤稱(chēng)取單果種子重，用電子數(shù)顯卡尺隨機(jī)量取每個(gè)果實(shí)8粒種子的長(zhǎng)、寬、厚，計(jì)算種子大?。ǚN子大小=長(zhǎng)×寬×厚）。利用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

1.2.4 雜交種子的處理及播種 種子采收40 d完成后熟，用0.5%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行消毒處理，室溫用水浸泡至種子吸脹，在20℃恒溫條件下沙藏30～50 d，然后播種于穴盤(pán)中，移至冷庫(kù)4℃低溫完成春化，定期澆水，保持土壤濕潤(rùn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，計(jì)算出苗率，出苗率（%）=發(fā)芽種子數(shù)/播種數(shù)×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 鳳丹優(yōu)株間雜交試驗(yàn)

為了研究不同種源鳳丹雜交結(jié)實(shí)性，進(jìn)行了種源內(nèi)、不同種源間鳳丹的人工雜交試驗(yàn)以及不同種源鳳丹自然雜交試驗(yàn)。

2.1.1 鳳丹優(yōu)株間人工雜交試驗(yàn) 由表1可知，以洛陽(yáng)鳳丹為父本，洛陽(yáng)、亳州、邵陽(yáng)、菏澤、銅陵不同種源的鳳丹為母本，不同雜交組合的結(jié)實(shí)情況有所差異。其中，以洛陽(yáng)鳳丹為母本時(shí)，雖然種子均重和種子大小并非最大，但單株種子數(shù)最多，因此單株種子重即單株種子產(chǎn)量明顯高于其余雜交組合；以邵陽(yáng)鳳丹為母本時(shí)，雖然種子均重和種子大小最大，但單果種子數(shù)和單株種子數(shù)較少，因此單株種子產(chǎn)量受到影響。不同雜交組合種子出苗率較高，均超過(guò)50%。綜合分析，雖然同種源鳳丹雜交單株種子重明顯高于不同種源間鳳丹，但是單果種子數(shù)、單果種子重、種子均重和種子大小均不是最高的，由此看出種源因素對(duì)鳳丹單株種子產(chǎn)量影響不大。

表1 同種源及不同種源鳳丹優(yōu)株間雜交結(jié)果

2.1.2 不同種源鳳丹自然雜交試驗(yàn) 由表2可知，邵陽(yáng)、亳州、菏澤、銅陵不同種源鳳丹自然雜交，共授粉112朵，結(jié)實(shí)48個(gè)，結(jié)種總數(shù)613粒。不同種源鳳丹結(jié)實(shí)情況有所差異，邵陽(yáng)鳳丹單株種子產(chǎn)量最高，其次為亳州、菏澤、銅陵；銅陵鳳丹自然雜交種子均重和種子大小最大，但單株種子數(shù)和單果種子數(shù)最少，因此單株種子產(chǎn)量受到影響；4個(gè)種源鳳丹種子均重均高于0.4 g，種子大小均大于600 mm3，粒大飽滿。

表2 不同種源鳳丹自然雜交結(jié)果

圖1 不同種源鳳丹人工雜交與自然雜交單株種子數(shù)

圖2 不同種源鳳丹人工雜交與自然雜交單果種子數(shù)

圖3 不同種源鳳丹人工雜交與自然雜交單株種子重

圖5 不同種源鳳丹人工雜交與自然雜交種子均重

2.1.3 鳳丹人工雜交與自然雜交對(duì)比 由圖1～圖6可知，4個(gè)不同種源的鳳丹人工雜交的單株種子數(shù)、單果種子數(shù)和單株種子重均明顯超過(guò)自然雜交，人工雜交單株種子數(shù)是自然雜交的1.44～2.84倍，人工雜交單果種子數(shù)是自然雜交的1.21～2.45倍，人工雜交單株種子重是自然雜交的1.51～2.32倍，但種子均重和種子大小均略低于自然雜交，人工雜交種子均重是自然雜交的0.80～1.05倍，人工雜交種子大小是自然雜交的0.79～1.01倍。

圖6 不同種源鳳丹人工雜交與自然雜交種子大小

2.2 不同種源鳳丹與觀賞牡丹雜交試驗(yàn)

2.2.1 不同種源鳳丹與中原牡丹雜交 以不同種源鳳丹為母本，7個(gè)中原牡丹品種為父本，共授粉384朵，結(jié)實(shí)117個(gè)，結(jié)種總數(shù)1 033粒。由表3可知，不同雜交組合結(jié)實(shí)差異較大，單株種子數(shù)4.17～67.18粒，單果種子數(shù)2.10～23.50粒，單株種子重1.29～30.24 g，單果種子重0.88～7.31 g。香玉為父本時(shí)，以洛陽(yáng)鳳丹為母本的單株種子產(chǎn)量最高，但是出苗率低于以銅陵鳳丹為母本；玉面桃花為父本時(shí)，以邵陽(yáng)鳳丹為母本的單株種子產(chǎn)量較高，且粒大飽滿；霓虹煥彩、脂紅為父本時(shí)種子均重和種子大小較大，但LY×ZH單果種子數(shù)僅有2.10粒，產(chǎn)量受到影響；魯荷紅為父本時(shí)，以邵陽(yáng)鳳丹為母本的種子均重和大小最大，但是單株種子數(shù)最少，因此單株種子產(chǎn)量最高的雜交組合是BZ×LHH；珊瑚臺(tái)為父本時(shí)，以邵陽(yáng)鳳丹為母本除單果種子數(shù)、單果種子重和出苗率以外，其余各項(xiàng)指標(biāo)都是最高的；洛陽(yáng)紅為父本時(shí)，母本無(wú)論是邵陽(yáng)鳳丹還是菏澤鳳丹，單株種子數(shù)均低于5粒，產(chǎn)量最低。綜合分析，雜交組合LY×XY、SY×YMTH、HZ×YMTH、SY×NHHC單株種子產(chǎn)量較高，單株種子重均超過(guò)12 g；超過(guò)50%的雜交組合出苗率高于60%，說(shuō)明以中原牡丹為父本時(shí)，實(shí)生苗的育性較高。

表3 不同種源鳳丹與中原牡丹雜交結(jié)果

2.2.2 不同種源鳳丹母本與日本牡丹雜交試驗(yàn) 以洛陽(yáng)、邵陽(yáng)、銅陵和亳州不同種源鳳丹為母本，太陽(yáng)、島錦和花王3個(gè)日本牡丹品種為父本，共授粉257朵，結(jié)實(shí)93個(gè)，結(jié)種總數(shù)1 008粒。由表4可知，洛陽(yáng)鳳丹為母本時(shí)，以太陽(yáng)為父本雜交單株種子重最大，且具有明顯優(yōu)勢(shì)；島錦為父本時(shí)，單果種子數(shù)差異不大，但以洛陽(yáng)和邵陽(yáng)鳳丹為母本時(shí)單株種子產(chǎn)量明顯高于銅陵和亳州鳳丹，且以銅陵鳳丹為母本時(shí)種子均重和種子大小最??；花王為父本時(shí)，以銅陵鳳丹為母本單株種子重最大，其次為邵陽(yáng)和亳州。綜合分析，篩選出單株種子產(chǎn)量較高的雜交組合為L(zhǎng)Y×TY、LY×DJ和SY×DJ。

表4 不同種源鳳丹與日本牡丹雜交結(jié)果

2.2.3 日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹雜交試驗(yàn) 日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹雜交，由表5可知，共授粉75朵，結(jié)實(shí)60個(gè)，結(jié)種總數(shù)612粒。雖然單株種子數(shù)多，但種子均重和種子大小較小。其中，DJ×LY雖然種子均重和種子大小較TY×LY小，但單株種子數(shù)較大，因此單株種子產(chǎn)量較高。表明以日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹雜交也能結(jié)實(shí)，與太陽(yáng)相比，島錦的母本育性更高。

表5 日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹雜交結(jié)果

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，同種源及不同種源間的鳳丹雜交，種源因素對(duì)鳳丹單株種子產(chǎn)量影響不大，這可能是因?yàn)椴煌N源鳳丹存在相互引種的現(xiàn)象。但是以洛陽(yáng)鳳丹為母本時(shí)單株種子產(chǎn)量具有明顯優(yōu)勢(shì)，其原因可能是洛陽(yáng)鳳丹為15年生，株齡較大，單株果實(shí)數(shù)較多。本研究將不同種源鳳丹引種到同一環(huán)境下，進(jìn)行相同的栽培管理，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)上較李曉青等［16］的研究更加嚴(yán)謹(jǐn)。不同雜交組合出苗率高低不一，這可能與種子采收時(shí)期有密切關(guān)系［21］，9月前采收的種子在萌發(fā)過(guò)程中易腐爛，種子采收過(guò)晚，種皮硬化，不易萌發(fā)［22］。因此可以選擇健壯、多花的鳳丹作母本來(lái)提高單株種子產(chǎn)量。

種子數(shù)量和大小是影響種子產(chǎn)量的重要因素，本研究中4個(gè)種源的鳳丹人工雜交單果種子數(shù)均比自然雜交多，但種子均重和種子大小較自然雜交略小?？梢?jiàn)人工輔助授粉增加了母本柱頭授粉成功率，明顯提高了種子數(shù)量，但是由于營(yíng)養(yǎng)供給問(wèn)題或者其余外界原因，致使通過(guò)人工雜交獲得的種子在重量和體積上優(yōu)勢(shì)不明顯。因此在后續(xù)育種試驗(yàn)及生產(chǎn)中篩選出種子粒大飽滿的優(yōu)株進(jìn)行人工輔助授粉，并重視水肥栽培管理，這對(duì)提高鳳丹的種子產(chǎn)量具有重要的參考價(jià)值。

本研究不同種源鳳丹與中原牡丹、日本牡丹品種之間雜交以及日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹反交，均不存在種間雜交不親和的現(xiàn)象，但不同雜交組合間存在差異，與宋升德等［23］的研究結(jié)果一致。雜交母本間差異不大，中原牡丹和日本牡丹各品種間雄蕊瓣化程度不一［2］，對(duì)花粉活力的影響不同［24］，因此形成了不同雜交組合單株種子產(chǎn)量的差異。以日本牡丹為母本與洛陽(yáng)鳳丹反交，單株種子數(shù)較多，但是種子均重和大小均小于正交的雜交組合，表明鳳丹和日本牡丹雜交時(shí)鳳丹是雜交育種的優(yōu)良母本資源。本研究在鳳丹和觀賞牡丹品種的雜交試驗(yàn)中篩選出了單株種子產(chǎn)量較高的雜交組合，為新品種的選育提供了資源。但未針對(duì)高產(chǎn)兼觀賞的雜交后代進(jìn)行選擇，擬通過(guò)后續(xù)對(duì)子代反復(fù)選擇，將有望培育出高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)、油用兼觀賞的鳳丹新品種。

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（責(zé)任編輯 鄒移光）

Preliminary investigation on cross breeding of a new oil and ornamental tree peony of Paeonia ostii Fengdan

QI Jie1，2，HE Xin-ying2，3，XUAN Ya-nan2，4，LIU Qing-hua1，HU Yong-hong1，2
（1. College of Landscape Architecture and Forestry，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，China；2. Shanghai Chenshan Botanical Garden/Shanghai Chenshan Plant Science Research Center，Chinese Academy of Sciences /Shanghai Key Laboratory of Plant Functional Genomics and Resources，Shanghai 201602，China；3. College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China；4. College of Horticulture，Northeast Agricultural University，Harbin 150036，China）

In order to cultivate a new oil and ornamental tree peony Paeonia ostii Fengdan with high yield and superior quality by cross breeding，105 accessions of Fengdan from five geographic sources such as Luoyang，Shaoyang，Bozhou，Heze，and Tongling were crossed within same or between different geographic sources. In addition，F(xiàn)engdan were crossed with P. suffruticosa Zhongyuan Group and P. suffruticosa Japan Group with excellent ornamental traits respectively. Results indicated that geographic sources played an unimportant role in seed yield per plant. The seed number per fruit of artificial hybridization was more than that of natural hybridization，but the single seed weight and size were lightly smaller than that of natural hybridization. Fengdan in different geographicsources were crossed with 7 cultivars of P. suffruticosa Zhongyuan Group，seed yield per plant of Luoyang Fengdan × Xiangyu，Shaoyang Fengdan × Yumian Taohua，Heze Fengdan × Yumian Taohua，ShaoyangFengdan× Nihong Huancai were more than 12 g. Fengdan in different geographic sources were crossed with 3 cultivars of P. suffruticosa Japan Group，seed yield per plant of Luoyang Fengdan × Taiyang was the biggest（92.64 g）. This study has laid the research foundation to get high yield and superior quality cultivars with ornamental and oil value by traditional breeding method.

ornamental tree peony；Paeonia ostii Fengdan；cross breeding；seed yield；geographic sources

S685.11

A

1004-874X（2017）03-0067-08

2017-01-15

上海市綠化與市容管理局重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目（G152424，G162419，G172401）；上海市科委創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目（14JC1403902）

戚杰（1990-），女，在讀碩士生，E-mail：h1qijie@126.com

胡永紅（1968-），男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，E-mail：huyonghong@csnbgsh.cn

袁軍輝老師對(duì)試驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行了指導(dǎo)和建議，謹(jǐn)此致謝。

戚杰，何新穎，宣亞楠，等.油用兼觀賞型鳳丹牡丹雜交育種研究初探［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（3）：67-74.