比利時(shí)杜鵑與幾種野生杜鵑雜交親和性研究

李葉芳 尹楊萍 杜 娟 關(guān)文靈 楊 婷

( 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650201)

杜鵑花屬（Rhododendron）是杜鵑花科（Ericaceae）中最大的屬，是世界著名的木本花卉，具有極高的觀賞價(jià)值。全世界的杜鵑花大約有1 000種，中國(guó)約有571種，是名副其實(shí)的世界杜鵑花的分布中心[1]，然而我國(guó)杜鵑花資源的開(kāi)發(fā)利用和育種與世界先進(jìn)國(guó)家相比存在很大差距[2]。截止2004年，國(guó)際上登記的杜鵑花新品種已經(jīng)有28 000個(gè)[3]，目前已超過(guò)30 000個(gè)[4]。而我國(guó)常見(jiàn)栽培的杜鵑種類和品種很少，園藝栽培品種總數(shù)不到400個(gè)[5-6]，而且大多是從國(guó)外引進(jìn)的，自主研發(fā)的新品種卻非常少，截止于2004年，進(jìn)行登記的品種僅有34個(gè)[7-8]，雖然近幾年有部分科研人員在開(kāi)展杜鵑育種工作，并陸續(xù)有新品種登記，但育種進(jìn)展仍比較慢。這與我國(guó)擁有豐富杜鵑花資源的國(guó)情是極不相稱的[7]。因此，充分利用我國(guó)現(xiàn)有的、豐富的杜鵑花資源，進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新，選育出適合我國(guó)城鄉(xiāng)綠化、家庭盆栽的杜鵑花品種，對(duì)促進(jìn)我國(guó)杜鵑花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

比利時(shí)杜鵑（Rhododendron hybridum）又名西洋鵑，最早在歐洲的荷蘭、比利時(shí)育種成功，尤以比利時(shí)繁殖、栽培和輸出最多，因此得名比利時(shí)杜鵑，是比利時(shí)園藝學(xué)家用毛白杜鵑（R.mucronatum）、皋月杜鵑（R. indicum）、映山紅（R. simsii）等反復(fù)雜交選育而成[8-9]。因其株型矮壯緊湊、花色花型豐富、花期長(zhǎng)等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。目前已成為全國(guó)杜鵑園藝品種中連續(xù)花期最長(zhǎng)、銷售市場(chǎng)最大的類群[10-12]。但比利時(shí)杜鵑在園林綠化中存在退化嚴(yán)重的現(xiàn)象。利用我國(guó)豐富的野生杜鵑資源，對(duì)比利時(shí)杜鵑進(jìn)行遺傳改良，有望培育出適應(yīng)性更強(qiáng)、品質(zhì)更優(yōu)的杜鵑新品種。

本研究以比利時(shí)杜鵑為母本，以常綠杜鵑亞屬（Hymenanthes sub.）、映山紅亞屬（Tsutsusi sub.）、杜鵑亞屬（Rhododendron sub.）、糙葉杜鵑亞屬（Pseudorhodorastrum sub.）、羊躑躅亞屬（Pentanthera sub.）的11個(gè)野生種及1個(gè)栽培種為父本進(jìn)行雜交研究，探討比利時(shí)杜鵑與它們雜交的親和性，旨在為我國(guó)杜鵑的雜交育種提供科學(xué)依據(jù)和中間材料，促進(jìn)我國(guó)野生杜鵑資源的開(kāi)發(fā)利用和種質(zhì)創(chuàng)新。

1 材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇植株生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲害、花苞飽滿、柱頭發(fā)育良好的比利時(shí)杜鵑品種“鐵紅”作為雜交母本，以常綠杜鵑亞屬、映山紅亞屬、杜鵑亞屬、糙葉杜鵑亞屬、羊躑躅亞屬的11個(gè)野生種及1個(gè)栽培種為父本（見(jiàn)表1）。試驗(yàn)在云南農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)園林園藝學(xué)院苗圃（102°74′68″E，25°12′79″N）大棚內(nèi)進(jìn)行。

表 1 雜交父本基本信息Table 1 Basic information of hybrid father

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花粉萌發(fā)率測(cè)定

從野外采集12種杜鵑的花藥，放置于自封袋內(nèi)，再保存于便攜式冰壺中并帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室將花粉取出并收集到小試管內(nèi)，放置于硅膠干燥器中干燥48 h，密封并保存于4 ℃冰箱備用。用離體培養(yǎng)法測(cè)定12種杜鵑花粉生活力，培養(yǎng)基為100 g/L蔗糖+20 mg/L H3BO3+40 mg/L CaCl2+0.4%瓊脂。將已撒過(guò)花粉的裝有培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿密封，置于干燥培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，培養(yǎng)箱溫度為25 ℃，4 h后觀察花粉萌發(fā)情況，以后隔2 h觀察1次，直到?jīng)]有萌發(fā)為止。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)視野花粉不少于50粒。因?yàn)槎霹N花花粉為四合體，所以在統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)數(shù)時(shí)，只要有1個(gè)萌發(fā)即視為萌發(fā)，以花粉管長(zhǎng)度超過(guò)花粉直徑為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。按公式（1）計(jì)算花粉萌發(fā)率

1.2.2 授粉套袋

開(kāi)花前3～4 d，即花苞膨大松散而未開(kāi)放前，去除雄蕊和花冠，此時(shí)，雄蕊未成熟，柱頭未分泌粘液，可避免自交授粉。待柱頭分泌較多粘液時(shí)即可授粉，于早上8：00—10：00進(jìn)行人工授粉，每個(gè)雜交組合授粉花朵數(shù)不低于48朵。授粉后套袋，第2天重復(fù)授粉1次。給已授粉的花朵掛上標(biāo)簽，并注明授粉時(shí)間及父本中文名。為避免影響葉片的光合作用，授粉后3 d除去雜交袋。

1.2.3 坐果率、結(jié)實(shí)率和萌發(fā)率的測(cè)定

定期觀察子房發(fā)育情況，及時(shí)統(tǒng)計(jì)子房膨大數(shù)，按公式（2）計(jì)算坐果。當(dāng)膨大的果實(shí)果皮變褐時(shí)即可采收，并統(tǒng)計(jì)果實(shí)內(nèi)種子數(shù)量及其飽滿種子數(shù)，每個(gè)雜交組合統(tǒng)計(jì)3個(gè)果實(shí)，取平均值，按公式（3）計(jì)算結(jié)實(shí)率。對(duì)每個(gè)雜交組合隨機(jī)抽取50粒飽滿的種子，培養(yǎng)皿內(nèi)墊2層濾紙，將種子均勻撒在濾紙上，用滴管將濾紙滴濕，將其置于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，培養(yǎng)皿內(nèi)每日加水保濕，每天觀察統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)情況，每個(gè)處理重復(fù)3次，按公式（4）計(jì)算種子萌發(fā)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 父本杜鵑的萌發(fā)率

由圖1可知，所有父本花粉萌發(fā)率在30%以上，可用于杜鵑花的雜交授粉試驗(yàn)。同時(shí)可以看出，映山紅花粉萌發(fā)率最高，為70%，明顯高于其他種類；其次是云南杜鵑和云上杜鵑，分別為61%和56%；其他各種類杜鵑花粉活力為30%～50%，其中高尚杜鵑的花粉萌發(fā)率最低，為30%。

圖1 不同父本杜鵑花粉萌發(fā)率Fig. 1 Pollen germination rate of different male Rhododendron

2.2 坐果率、結(jié)實(shí)率與雜交種子萌發(fā)率分析

由表3可知，比利時(shí)杜鵑自交坐果率很低，僅有1.25%，且種子萌發(fā)率為0，說(shuō)明自交不親和。比利時(shí)杜鵑與不同的杜鵑雜交，其坐果率、結(jié)實(shí)率及種子萌發(fā)率各不相同，反映出比利時(shí)杜鵑與這幾種杜鵑的雜交親和性是不同的。其中露珠杜鵑、云上杜鵑、富源杜鵑作為父本的坐果率為0，雜交完全不親和；馬纓杜鵑、基毛杜鵑作為父本雜交，其坐果率分別為1.35%和5.81%，雖然得到了雜交種子，但種子萌發(fā)率為0，也屬于雜交不親和。云錦杜鵑、映山紅、羊躑躅、金躑躅作為父本雜交具有較高的坐果率、結(jié)實(shí)率及種子萌發(fā)率，雜交親和性強(qiáng)。大白花杜鵑、高尚杜鵑及云南杜鵑作為父本雜交雖然獲得較多雜交種子，但種子萌發(fā)率很低，僅為5%、5%及1%，因此認(rèn)為具有弱親和性。

表 2 幾種杜鵑的雜交親和性Table 2 The affinity of several Rhododendron

3 結(jié)論與討論

在所有雜交組合中，比利時(shí)杜鵑×映山紅的結(jié)實(shí)率和種子萌發(fā)率最高，因而認(rèn)為其親和性最強(qiáng)。資料表明，比利時(shí)杜鵑是用映山紅亞屬的毛白杜鵑、皋月杜鵑、映山紅等反復(fù)雜交選育而成[11]，具有映山紅的血統(tǒng)，因此比利時(shí)杜鵑×映山紅的雙親具有非常近的親緣關(guān)系。這也預(yù)示了杜鵑雜交親和性與親本間的親緣關(guān)系密切相關(guān)，親緣關(guān)系近的雜交親和性強(qiáng)，更易獲得雜交后代。但在雜交后代的性狀上可能難以有較大的突破。

比利時(shí)杜鵑屬于映山紅亞屬，其與常綠杜鵑亞屬的幾個(gè)種的雜交親和性差異很大，其中與云錦杜鵑具有很高的雜交親和性，但與露珠杜鵑、大白花杜鵑、高尚杜鵑及馬纓杜鵑的雜交親和性很差。比利時(shí)杜鵑與杜鵑亞屬的幾個(gè)種的雜交其親和性也表現(xiàn)出類似結(jié)果。比利時(shí)杜鵑與羊躑躅亞屬的羊躑躅和金躑躅雜交表現(xiàn)出較好親和性。上述表明，不同亞屬的杜鵑之間進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交是有機(jī)會(huì)獲得雜交后代的。這或許可以說(shuō)明杜鵑種間雜交親和性與其經(jīng)典的形態(tài)學(xué)分類地位關(guān)系不大。耿興敏等[13]、莊平[14]有關(guān)杜鵑亞屬間雜交的研究結(jié)果中也發(fā)現(xiàn)類似的情況。這為杜鵑花屬植物選育提供了更多機(jī)會(huì)和新的思路，因此在杜鵑雜交育種中，可不拘泥于親緣關(guān)系近的亞屬內(nèi)的種間雜交，應(yīng)大膽嘗試經(jīng)典分類系統(tǒng)中不同亞屬杜鵑之間的遠(yuǎn)緣雜交，這樣更有可能創(chuàng)制出杜鵑新種質(zhì)，在杜鵑育種上取得新突破。

莊平[15]在對(duì)杜鵑亞屬植物種間雜交的研究中發(fā)現(xiàn)，雜交不可育或敗育情況有3種：不能坐果、不能結(jié)實(shí)和可結(jié)實(shí)而種子不能發(fā)芽。而本研究中，比利時(shí)杜鵑與不同亞屬的杜鵑種類進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，其不親和與敗育的情況有不能坐果和可結(jié)實(shí)但不能萌發(fā)，其中比利時(shí)杜鵑×露珠杜鵑、比利時(shí)杜鵑×云上杜鵑、比利時(shí)杜鵑×富源杜鵑等3個(gè)雜交組合為不能坐果型，比利時(shí)杜鵑×馬纓花、比利時(shí)杜鵑×基毛杜鵑等2個(gè)雜交組合為可結(jié)實(shí)而種子不能發(fā)芽型。不能坐果型可能是前合子期不親和與后合子期不親和的綜合表現(xiàn)，而可結(jié)實(shí)而種子不能發(fā)芽型則可以肯定為后合子期種子發(fā)育過(guò)程敗育所致[16]。具體的不親和與敗育機(jī)制有待于通過(guò)形態(tài)解剖、生理生化等手段開(kāi)展深入研究。

耿興敏等[17]研究表明延遲授粉法（柱頭過(guò)成熟時(shí)授粉）可以克服大部分杜鵑遠(yuǎn)緣雜交受精前障礙，提高遠(yuǎn)緣雜交結(jié)實(shí)率；花粉培養(yǎng)液處理也可提高大部分雜交組合的子房膨大率或結(jié)實(shí)率。因此，今后杜鵑雜交過(guò)程中可嘗試多種授粉方法以克服雜交受精前障礙。

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