景寧木蘭(Magnolia sinostellata)遠緣雜交授粉過程障礙研究

陳翔翔 盧 璐 范李節(jié) 王倩穎 尹增芳 申亞梅*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，臨安 311300； 2.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，南京 210037)

景寧木蘭(Magnoliasinostellata)遠緣雜交授粉過程障礙研究

陳翔翔1盧 璐1范李節(jié)1王倩穎1尹增芳2申亞梅1*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，臨安 311300；2.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，南京 210037)

以景寧木蘭(Magnoliasinostellata)為親本，分別與望春玉蘭(M.biondii)、紫玉蘭(M.liliiflora)、紅運二喬(M.soulangeana‘Red lucky’)、丹馨玉蘭(M.soulangeana‘Danxin’)進行種間遠緣雜交，并以景寧木蘭自交為對照，研究了景寧木蘭自交和雜交親和性。結(jié)果表明：(1)景寧木蘭具有較高的花粉活力與柱頭可授性，花粉管能正常進入雜交母本花柱，自交結(jié)實率為2%；(2)以景寧木蘭為父本，紫玉蘭柱頭對其花粉具有較好的識別性，花粉萌發(fā)率和花粉管生長速度均高于以紅運二喬和丹馨玉蘭做母本的組合，花粉管生長較為正常，結(jié)實率為25%，而與紅運玉蘭雜交的結(jié)實率為4%，與丹馨玉蘭雜交的結(jié)實率為0%；(3)以景寧木蘭為母本，望春玉蘭花粉在其柱頭上的萌發(fā)比率高于其他4個組合，但花粉管生長過程中出現(xiàn)扭曲，景寧木蘭花柱內(nèi)出現(xiàn)胼胝質(zhì)沉積，且最終并未獲得種子。花粉管發(fā)育鏡檢結(jié)果表明：受精前障礙即花粉管進入花柱基部前生長異常是引起景寧木蘭與丹馨玉蘭、望春玉蘭雜交不結(jié)實的主要原因；并進一步推測花粉管進入子房后的異常狀態(tài)是導(dǎo)致景寧木蘭自交，與紅運二喬雜交結(jié)實率低的主要原因。

景寧木蘭；人工雜交；花粉萌發(fā)；結(jié)實率；雜交親和性

景寧木蘭(Magonliasinostellata)為木蘭屬(Magonlia)玉蘭亞屬1新種，目前僅在浙江有發(fā)現(xiàn)，因其分布范圍狹窄、種群數(shù)量少、結(jié)實少，且種子萌發(fā)率低，處于極度瀕危狀態(tài)，2012年被列為浙江省保護植物[1～2]。在觀賞特性方面，該物種為木蘭屬灌木類植物，花期3月，花瓣數(shù)量9～18枚不等，花初開時粉紅色，盛花時近白色，具有較高的觀賞價值。

目前對于木蘭屬內(nèi)種間人工雜交已有報道，其中玉蘭亞屬內(nèi)雜交多為親和，并獲得雜交優(yōu)異后代，如二喬玉蘭(M.soulangeana)系列品種等[3～4]。但在自然生境中，木蘭屬植物雖然有足夠的花粉量，但不同物種花粉活力、萌發(fā)率均存在差異，最終影響了結(jié)實率，存在雜交障礙。因此為探討景寧木蘭與木蘭科木蘭屬其他物種間的雜交親和性，開發(fā)其育種潛力，本研究以其為親本，分別與望春玉蘭(M.biondii)、紫玉蘭(M.liliiflora)、紅運二喬(M.soulangeana‘Red lucky’)、丹馨玉蘭(M.soulangeana‘Fragrant cloud’)進行雜交，對授粉過程進行觀察，并統(tǒng)計結(jié)實率，研究景寧木蘭與其他玉蘭的雜交親和性，同時為開發(fā)木蘭科優(yōu)異新種質(zhì)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2013年2月底至4月以浙江安吉劉家塘林場長勢良好且花量豐富的10年生景寧木蘭及浙江農(nóng)林大學(xué)校園內(nèi)長勢良好、正常開花的10年生望春玉蘭、紫玉蘭、紅運二喬、丹馨玉蘭為試驗材料，分別于開花期進行雜交試驗。

1.2 試驗方法

各試驗材料花期略有不同(望春玉蘭2月底3月初，景寧木蘭、丹馨玉蘭、紅運二喬玉蘭3月，紫玉蘭4月)，且木蘭科植物具有雌蕊先熟的特性。望春玉蘭雄蕊與景寧木蘭雌蕊成熟期一致，與丹馨玉蘭、紅運二喬可花期相遇，與紫玉蘭花期不遇。因景寧木蘭花量有限，本試驗只設(shè)計了景寧木蘭×望春玉蘭、紫玉蘭×景寧木蘭、丹馨玉蘭×景寧木蘭、紅運二喬×景寧木蘭4個雜交組合，以景寧木蘭自交作為對照(CK)。2013年3月，望春玉蘭雄蕊與景寧木蘭雌蕊均成熟時，選擇晴朗天氣收集新鮮的望春玉蘭花粉對去雄后的景寧木蘭進行授粉；同時在景寧木蘭雄蕊成熟時，收集新鮮的景寧木蘭花粉進行儲藏，用于丹馨玉蘭、紅運二喬與紫玉蘭雌蕊成熟時進行授粉，并在授粉后不同時間對花粉在柱頭內(nèi)生長情況進行熒光觀察。

1.2.1 花粉采集、貯藏與活力測定

望春玉蘭新鮮花粉采集后，直接進行活力測定，并進行授粉試驗。景寧木蘭花粉采集后，分?jǐn)傞_置于硫酸紙上，放入硅膠干燥器中干燥2 h后，收集到離心管或者冷凍管中并蓋緊管蓋，置于-80℃冰箱中進行保存。分別對未干燥新鮮花粉(A)、干燥2 h后新鮮花粉(B)、未干燥低溫貯藏15 d后花粉(C)、干燥2 h低溫貯藏15 d后花粉(D)的萌發(fā)率進行測定。萌發(fā)率測定采用離體萌發(fā)法[5]。把花粉管萌發(fā)長度超過花粉粒直徑的花粉視為已萌發(fā)花粉，每次處理統(tǒng)計3個視野，每個視野花粉不少于100粒，取其平均值作為該處理的花粉萌發(fā)率[5]，并用SPSS.19軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

花粉萌發(fā)率=(萌發(fā)的花粉粒數(shù)目/觀察總花粉粒數(shù)目)×100%

(1)

1.2.2 柱頭形態(tài)觀察與柱頭可授性測定

本實驗采用觀察法和聯(lián)苯胺—過氧化氫法測定柱頭可授性[5]。采集開花后0、2、6、20、24、48、72 h的柱頭，在凹槽載玻片的凹槽處滴入聯(lián)苯胺—過氧化氫反應(yīng)液，將柱頭浸入其中。在光學(xué)顯微鏡下觀察，如果反應(yīng)液變藍并伴有大量氣泡產(chǎn)生，則柱頭有較強的可授性；反應(yīng)液變藍，有少量氣泡產(chǎn)生，表明柱頭有可授性；反應(yīng)液無明顯變色反應(yīng)且無氣泡產(chǎn)生，則柱頭可授性差。

1.2.3 雜交授粉及取樣固定

在開花期選取母本發(fā)育良好的花蕾，在松蕾時進行去雄處理，即將內(nèi)、外花被片和雄蕊全部去除(不傷及柱頭)，用毛筆蘸取收集好的花粉授于柱頭上，每種雜交組合授粉54～81個柱頭，授粉后及時套袋并掛牌記錄。授粉后0.5、1、2、6、12、24、36、48、72 h各取下6～9個雌蕊，浸沒于裝有FAA(甲醛∶冰醋酸∶50%乙醇=1∶1∶8)固定液的5 mL離心管中，固定24 h以上，進行熒光鏡檢。

1.2.4 熒光鏡檢

將雌蕊用刀片輕輕從花托上剖開，用鑷子取出雌蕊柱頭及部分花柱，投入8 mol·L-1NaOH軟化脫色2 h，然后用0.1%苯胺藍溶液浸泡10 h染色，甘油壓片，在熒光顯微鏡(Nikon Eclipse 80i)下觀察柱頭上的花粉附著與花粉萌發(fā)情況。每張切片取3個視野觀察統(tǒng)計花粉管萌發(fā)率。

有花粉管的柱頭比率=(花粉萌發(fā)柱頭數(shù)/所觀察花粉柱頭數(shù))×100%

(2)

花粉萌發(fā)率=(萌發(fā)形成花粉管的花粉數(shù)目/觀察總花粉粒數(shù)目)×100%

(3)

1.2.5 雜交結(jié)實性測定

景寧木蘭×望春玉蘭、紅運二喬×景寧木蘭、丹馨玉蘭×景寧木蘭各組合分別授粉50朵；因紫玉蘭花朵數(shù)較少，紫玉蘭×景寧木蘭組合授粉32朵。60 d后統(tǒng)計坐果率，90 d后統(tǒng)計結(jié)實率。每個組合3次重復(fù)。數(shù)據(jù)用Excel記錄。

坐果率=(果實數(shù)量/授粉花朵數(shù))×100%

(4)

結(jié)實率=(含有有胚種子的果實數(shù)/授粉花朵數(shù))×100%

(5)

2 結(jié)果與分析

2.1 景寧木蘭與望春玉蘭花粉活力比較

圖1顯示，景寧木蘭新鮮未干燥花粉萌發(fā)率為88.63%(圖1:S-FP)，干燥2 h后花粉萌發(fā)率為89.05%(圖1:S-FP-2h)，未干燥-80℃貯藏15 d后花粉萌發(fā)率為77.54%(圖1:S-FP-15D)，干燥2 h-80℃貯藏15 d后花粉萌發(fā)率為79.78%(圖1:S-FP-2h-15D)。由此可見，花粉萌發(fā)率主要受儲藏時間影響，儲藏時間越長，萌發(fā)率越低。新鮮未干燥、新鮮干燥2 h后花粉活力明顯高于-80℃冷藏15 d花粉的活力(P<0.01)。相同儲藏時間條件下，干燥后花粉萌發(fā)率略高于未干燥花粉，且這種效果隨儲藏時間的延長表現(xiàn)更明顯。經(jīng)干燥2 h處理的新鮮花粉活力高于未干燥的新鮮花粉活力，但二者差異不顯著；-80℃冷藏15 d后干燥處理花粉活力顯著高于未干燥冷藏處理花粉活力(P<0.01)(圖1:GR)。圖1:B-FP顯示，望春玉蘭新鮮花粉活力81.74%，由此可見，景寧木蘭與望春玉蘭花粉活力均能滿足授粉的要求。

2.2 柱頭可授性檢測

觀察不同開花時期的柱頭形態(tài)，發(fā)現(xiàn)從花苞開始膨大到花蕾完全打開，柱頭形態(tài)均為向外向下彎曲，有明顯的粘性分泌物，柱頭表面均呈不同程度透明狀，其中花蕾膨大到將要完全展開階段最明顯，推測該階段柱頭具有較高的可授性。到花瓣完全張開后1～2 d，柱頭表面開始出現(xiàn)褐化現(xiàn)象。聯(lián)苯胺—過氧化氫法測定結(jié)果顯示(圖2)，景寧木蘭、紫玉蘭、紅運二喬、丹馨玉蘭在花蕾期至開放前期狀態(tài)時，柱頭有明顯的粘性分泌物，并向外彎曲，反應(yīng)液檢測氣泡量較大。

2.3 景寧木蘭自交親和性

熒光鏡檢結(jié)果顯示(表1)，景寧木蘭開花初期，可觀察到有花粉附著于柱頭上(圖3:A)；12 h時可觀察到花粉管生長，具有花粉萌發(fā)的柱頭比率為80.0%(圖3:B)；到了24 h時可觀察到花粉管已生長至花柱中，有花粉萌發(fā)的柱頭比率為83.3%，花粉萌發(fā)率為100%(圖3:C)。

2.4 景寧木蘭(♀)×望春玉蘭(♂)雜交的親和性

望春玉蘭新鮮花粉的活力為81.7%，極顯著低于景寧木蘭新鮮花粉活力(P<0.01)，但極顯著高于冷藏后的景寧木蘭花粉活力(P<0.01)，能滿足授粉要求(圖1)。熒光鏡檢結(jié)果顯示(表1)，授粉6 h后(圖3:D)景寧木蘭柱頭上可觀察到少量花粉萌發(fā)，且有花粉萌發(fā)的柱頭比率為5%，而花粉萌發(fā)率為100%。12 h后有花粉萌發(fā)的柱頭比率達到37%(圖3:E)，24 h后升至50%。且此時花粉萌發(fā)率達到88.33%，花粉管進一步伸長，但部分花粉管呈現(xiàn)扭曲(圖3:F)。36 h時可觀察到花粉管生長數(shù)量增加減少，但花粉管末端出現(xiàn)膨大、扭曲，周圍出現(xiàn)胼胝質(zhì)沉積(圖3:G)，此時有花粉萌發(fā)的柱頭比率為63.3%。48 h時可觀察到部分花粉管達到花柱，其余花粉管末端變形，甚至出現(xiàn)斷裂，生長受到抑制(圖3:H)，有花粉管萌發(fā)的柱頭比率為48.6%。

2.5 紫玉蘭(♀)×景寧木蘭(♂)雜交的親和性

熒光鏡檢結(jié)果顯示(表1)，4 h時可觀察到紫玉蘭柱頭上有少量景寧木蘭花粉(圖3:I)，12 h后附著的花粉粒數(shù)量增加，但未見花粉萌發(fā)(圖3:J)。24 h時，大量花粉萌發(fā)，花粉管向花柱基部方向伸長，其中有花粉萌發(fā)的柱頭比率為11.7%，花粉萌發(fā)率為92.57%(圖3:K)，大部分花粉管生長形態(tài)正常，并能順利進入花柱。授粉后36～72 h，花粉大量萌發(fā)，花粉管快速生長，到72 h時有花粉萌發(fā)的柱頭比率達33.3%，并可觀察到花粉管花伸向柱基部方向(圖3:L-N)。

圖1 不同處理下景寧木蘭、望春玉蘭花粉萌發(fā)率 S-FP.景寧木蘭新鮮未干燥花粉萌發(fā)情況；S-FP-2h.景寧木蘭新鮮花粉干燥2 h后花粉萌發(fā)情況；S-FP-15D.景寧木蘭未干燥低溫貯藏15 d后花粉萌發(fā)情況；S-FP-2h-15D.景寧木蘭干燥2 h低溫貯藏15 d后花粉萌發(fā)情況；B-FP.望春玉蘭新鮮花粉的萌發(fā)情況；GR. 花粉萌發(fā)率，差異極顯著P<0.01Fig.1 Pollen germination rate of M.sinostellata and M.biondii in vitro under different conditions S-FP. The germination of fresh pollen of M.sinostellata; S-FP-2h. The germination of fresh pollen which was drought for 2 h of M.sinostellata; S-FP-15D. The germination of fresh pollen was stored in -80℃ after 15 d of M.sinostellata; S-FP-15D. The germination of drought pollen was stored in -80℃ after 15 d of M.sinostellata; B-FP. The germination of fresh pollen of M.biondii; GR.Pollen germination rate(significant different was P<0.01)

圖2 4個種質(zhì)的母本柱頭可授性 MS-1.景寧木蘭花朵；MS-2.景寧木蘭柱頭可授性；ML-1.紫玉蘭花朵，ML-2.紫玉蘭柱頭可授性；MR-1.紅運二喬花朵；MR-2.紅運二喬柱頭可授性；MF-1.丹馨玉蘭花朵；MF-2.丹馨玉蘭柱頭可授性Fig.2 Stigma receptivity of four species MS-1. Flower of M.sinostellata; MS-2. Stigma receptivity of M.sinostellata; ML-1. Flower of M.liliiflora; ML-2. Stigma receptivity of M.liliiflora; MR-1. Flower of M.soulangeana ‘Red lucky’; MR-2. Stigma receptivity of M.soulangeana ‘Red lucky’; MF-1. Flower of M.soulangeana ‘Danxin’; MF-2. Stigma receptivity of M.soulangeana ‘Fragrant cloud’

2.6 紅運二喬(♀)×景寧木蘭(♂)雜交的親和性

熒光鏡檢結(jié)果顯示(表1)，授粉后12 h內(nèi)，花粉開始粘附于柱頭上(圖4:A)，隨著時間延長，粘附的花粉量逐漸增加，但花粉并未萌發(fā)；授粉24 h后，觀察到花粉管生長，有花粉萌發(fā)的柱頭比率達18.5%，此時花粉萌發(fā)率為84.17%(圖4:B)；36 h后有花粉萌發(fā)的柱頭比率達到25.8%(圖4:C)；授粉后48～72 h，花粉管進一步生長(有花粉萌發(fā)的柱頭比率分別為29.4%和17.5%)，但部分花粉管生長方向雜亂，花粉管末端出現(xiàn)膨大并扭曲(圖4:D-F)。

2.7 丹馨玉蘭(♀)×景寧木蘭(♂)雜交的親和性

熒光鏡檢結(jié)果顯示(表1)，丹馨玉蘭做母本與景寧木蘭雜交時，同樣具有雜交親和性。授粉后12 h多數(shù)柱頭上未觀察到有花粉粘附(圖4:G)，少量有花粉粘附的柱頭上花粉也未萌發(fā)(圖4:H)；到授粉后24 h，花粉萌發(fā)率為81.76%，有花粉萌發(fā)的柱頭比率為8.8%，并觀察到花粉管生長，但只有部分花粉管伸向花柱方向，另一部分卷曲在柱頭周圍，出現(xiàn)異常生長(圖4:I)；在授粉36、48 h后，有花粉萌發(fā)的柱頭比率依次為18.7%、13.1%，花粉管生長明顯受到抑制(圖4:J-K)，到授粉72 h時，花粉管末端呈現(xiàn)尖刺狀，未見其延伸到花柱基部方向(圖4:L)。

表1 5個組合有花粉萌發(fā)的柱頭比率與花粉萌發(fā)率

注：景寧木蘭自交，景寧木蘭×望春玉蘭在6 h之前未見花粉萌發(fā)情況；紅運玉蘭×景寧木蘭，丹馨玉蘭×景寧木蘭，紫玉蘭×景寧木蘭在12 h之前未見花粉萌發(fā)。

Note:No pollen germination was found inM.sinostellataself-hybridization,M.sinostellata×M.biondiibefore 6 h; No pollen germination was found inM.liliflora×M.sinostellata,M.soulangeana‘Red lucky’×M.sinostellata,M.soulangeana‘Fragrant cloud’×M.sinostellatabefore 12 h.

圖3 花粉萌發(fā)與花粉管生長 pg.花粉粒；pt.花粉管 A-C依次為0、12、24 h景寧木蘭自交時花粉管萌發(fā)情況；D-H依次為6、12、24、36、48 h望春玉蘭花粉粒在景寧木蘭柱頭上花粉萌發(fā)與花粉管生長情況；I-N依次為6、12、24、36、48、72 h景寧木蘭花粉粒在紫玉蘭柱頭上花粉萌發(fā)與花粉管生長情況。Fig.3 The germination of pollen and the growth of pollen tube pg.Pollen grains；pt.Pollen tube A-C.The pollen germination and pollen tube growth of M.sinostellata selfing at 0, 12, 24 h; D-H.The pollen germination and pollen tube growth of M.sinostellata×M.biondii at 6, 12, 24, 36, 48 h; I-N. The pollen germination and pollen tube growth of M.liliflora×M.sinostellata at 6, 12, 24, 36, 48, 72 h.

圖4 花粉萌發(fā)與花粉管生長情況說明 pg.花粉粒；pt.花粉管 A-F依次為6、12、24、36、48、72 h景寧木蘭花粉粒在紅運二喬柱頭上花粉萌發(fā)與花粉管生長情況；G-L依次為6、12、24、36、48、72 h景寧木蘭花粉粒在丹馨玉蘭柱頭上花粉萌發(fā)與花粉管生長情況。Fig.4 The germination of pollen and the growth of pollen tube pg.Pollen grains；pt.Pollen tube A-F.The pollen germination and pollen tube growth of M.×soulangeana ‘Red lucky’×M.sinostellata at 6, 12, 24, 36, 48, 72 h; G-L. The pollen germination and pollen tube growth of M.‘Danxin’×M.sinostellata at 6, 12, 24, 36, 48, 72 h.

Table2Comparisonoffertilitybetweenfourcrossingcombinations

組合Crossingcombination授粉數(shù)Pollinationnumber坐果率Capsulesnumber(%)結(jié)實率Capsulesetting(%)種子數(shù)量(粒)Seedsnumber景寧木蘭自交(CK)M.sinostellataselfing5020%2%5景寧木蘭×望春玉蘭M.sinostellata×M.biondii5010%0%0紫玉蘭×景寧木蘭M.liliflora×M.sinostellata3264%25%13紅運玉蘭×景寧木蘭M.×soulangeana‘Redlucky’×M.sinostellata506%4%3丹馨玉蘭×景寧木蘭M.‘Fragrantcloud’×M.sinostellata506%0%0

2.8 雜交結(jié)實性比較

雜交結(jié)實性統(tǒng)計結(jié)果顯示(表2)，60 d后紫玉蘭×景寧木蘭組合坐果率最高，為64%，高于對照(CK)的20%，其余依次為景寧木蘭×望春玉蘭10%、紅運玉蘭×景寧木蘭6%、丹馨玉蘭×景寧木蘭6%，且均低于對照CK。90 d后觀察，4個組合結(jié)實率均很低，景寧木蘭×望春玉蘭與丹馨玉蘭×景寧木蘭組合未見種子，紫玉蘭×景寧木蘭組合收獲13粒種子，紅運玉蘭×景寧木蘭組合收獲3粒種子，對照(CK)組收獲5粒種子。

3 討論

木蘭科植物為雌雄異熟，在傳統(tǒng)意義上被認為是為了避免自交的繁殖機制，但也有研究者認為這種現(xiàn)象可能屬于較原始種類植物在性狀上表現(xiàn)出的保守性[6]。其交配方式多為異交，部分自交親和[7]，如木蘭科特有種(品種)(M.praecocissima‘borealis’)[8]、瀕危物種星花木蘭(M.Stellata)[9]、大果木蓮(Manglietiagrandis)[10]、醉香含笑(Micheliamacclurei)[11]等。對以上種類進行人工自交，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自交結(jié)實率均低于異交與常規(guī)自然授粉，且種子繁殖系數(shù)極低[8]。本研究結(jié)果中，景寧木蘭也具有以上特征。在研究景寧木蘭花粉活力與柱頭可授性時發(fā)現(xiàn)，新鮮花粉、低溫儲藏、干燥處理之后的景寧木蘭花粉活力與柱頭可授性均能滿足自交的要求，且花粉管正常萌發(fā)，并能進入花柱，但結(jié)實率低。由此可見，景寧木蘭應(yīng)存在受精后障礙。

遠緣雜交的親和性是反映物種之間的親緣關(guān)系以及育種可能性的重要依據(jù)[12]，親緣關(guān)系較遠物種間存在嚴(yán)重的生殖障礙而導(dǎo)致雜交往往難以成功[13～15]。在雜交過程中，母本的育性、父本花粉的活力是雜交獲得高結(jié)實率的關(guān)鍵因素[16]。而在花粉具備活力的情況下，花粉粒與柱頭、花粉管與花柱之間相互識別對雜交成功也有重要影響[17]，相互間不能識別就會導(dǎo)致生殖障礙[18～19]。本研究中花粉活力與柱頭可授性均滿足了授粉的條件，各個柱頭對所授花粉均能識別，但花粉萌發(fā)與花粉管生長情況存在差異。在授粉初期，僅景寧木蘭×望春玉蘭組合中花粉管開始萌發(fā)，其他組合均未見萌發(fā)；到24 h觀察到其余組合花粉管萌發(fā)，且除丹馨玉蘭×景寧木蘭組合外，其余組合的多數(shù)花粉管都能生長到花柱位置。通常情況下，雜交親和表現(xiàn)為花粉在柱頭上最初萌發(fā)時間早，花粉管生長速度較快，到達花柱底部的花粉管比率較高；而花粉管形態(tài)出現(xiàn)不同程度的扭曲、末端膨大、末端刺狀等，這些現(xiàn)象是導(dǎo)致雜交不親和的主要原因[20]。本試驗中，隨著時間的延長，各個組合花粉管生長形態(tài)發(fā)生變化：望春玉蘭花粉管生長過程中末端出現(xiàn)膨大、扭曲，且當(dāng)花粉管進入花柱時，出現(xiàn)大量的胼胝質(zhì)沉積，影響了花粉管的進一步生長，表現(xiàn)出較低的親和性；丹馨玉蘭柱頭內(nèi)，景寧木蘭花粉管末端呈現(xiàn)刺狀，未能進入花柱中，親和性最低；紫玉蘭×景寧木蘭與紅運玉蘭×景寧木蘭組合雖然花粉在柱頭上萌發(fā)時間較晚，但是大部分花粉管生長形態(tài)正常，并能順利到達花柱，與此同時花粉管萌發(fā)率高于其他組合。坐果率、結(jié)實率統(tǒng)計結(jié)果進一步表明，景寧木蘭與紫玉蘭親和性最好，其次為紅運二喬、望春玉蘭，與丹馨玉蘭的親和力最低。以上結(jié)果也進一步驗證了景寧木蘭與紫玉蘭親緣關(guān)系較近[21]，其與紅運二喬表現(xiàn)出較好的親和性，是因為該物種為紫玉蘭與白玉蘭的雜交后代，從遺傳角度看，該物種特征可能更接近紫玉蘭。

綜上所述，景寧木蘭自交親和性很低。該物種的野生生境存在破碎化，種群極小，近交衰退也可能是導(dǎo)致其自身繁育障礙的主要原因。由此可見，景寧木蘭與其他玉蘭物種雜交不親和，也可能是自身繁育系統(tǒng)原因?qū)е码s交障礙。因此，有必要開展景寧木蘭授粉后受精、胚胎發(fā)育等的系統(tǒng)研究，為景寧木蘭的保護與育種開發(fā)提供重要理論基礎(chǔ)。

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National Natural Science Foundation of China(31400599);the 12th Five-Year-Plan Projects for Floriculture Special Breeding of Zhejiang Province,China(2012C12909-4)

introduction：CHEN Xiang-Xiang(1992—)，female，master whose major is application of garden plants.

date:2017-03-29

DistantHybridizationBarriersofMagnoliasinostellatainthePollinationProcess

CHEN Xiang-Xiang1LU Lu1FAN Li-Jie1WANG Qian-Ying1YIN Zeng-Fang2SHEN Ya-Mei1*

(1. School of Landscape Architecture,Zhejiang A&F University,Linan 311300； 2.College of Biology and the Environment,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037)

With selfing ofMagnoliasinostellataas a control, distant crosses ofM.sinostellatawithM.biondii,M.liliiflora,M.soulangeana‘Red lucky’ andM.soulangeana‘Danxin’, respectively, were conducted to study the compatibility of selfing and that between species.M.sinostellatahad a relatively high pollen viability and stigma receptivity, and its pollen tube could go into the maternal style normally but had a selfing-based fruiting rate of 2%. The pollen fromM.sinostellatawas fast identified by the stigma ofM.liliifloraand germinated at a higher percentage with a faster growing normal tube than by those ofM.soulangeana‘Red lucky’ andM.soulangeana‘Danxin’.M.liliiflora×M.sinostellatahad a fruiting rate of 25% while the fruiting rate ofM.soulangeana‘Red lucky’×M.sinostellataandM.‘Fragrant cloud’×M.sinostellatawas only 4% and 0, respectively. WithM.sinostellataas a maternal parent, the pollen ofM.biondiihad a higher pollen germination rate than that of other three species, but the pollen tube twisted during growth and the callose was formed inside the style ofM.sinostellata, which resulted in no seed formation. All these indicated that pre-fertilization barriers, i.e. abnormal growth of pollen tube before reaching the bottom of the style, was the main reason for no fruiting in the cross ofM.sinostellatawith either ofM.soulangeana‘Danxin’ andM.biondii. The abnormal state of pollen tube after entering into the ovary might lead to a low fruiting rate from selfing ofM.sinostellataand hybridization ofM.sinostellatawithM.liliiflora, orM.soulangeana‘Red lucky’.

Magnoliasinostellata;artificial crossing;pollen germination;fruiting rate;crossing compatibility

國家自然科學(xué)基金資助項目(31400599)；浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技專項(2012C12909-4)

陳翔翔(1992—)，女，碩士研究生，主要從事園林植物應(yīng)用研究。

* 通信作者：E-mail：yameishen@zafu.edu.cn

2017-03-29

* Corresponding author：E-mail：yameishen@zafu.edu.cn

S685.11

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.06.003