中原牡丹‘黑花魁’的雜交親和性分析

王曉暉，王二強(qiáng)，王占營，冀含樂，郭亞珍

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽 471023）

中原牡丹品種群是中國牡丹四大品種群中品種數(shù)量最多，花型、花色最為豐富且觀賞性最為突出的栽培牡丹群體。牡丹現(xiàn)有的栽培類群中，其中大部分類群與中原牡丹品種群即Paeonia suffruticosa有關(guān)[1]。隨著人們生活水平和欣賞水平的提高，偏愛花型奇特，花色純正的品種。中原品種群中傳統(tǒng)名貴品種‘黑花魁’，其花墨紫色（187A)；荷花型或菊花型；花徑17cm×7cm，花瓣常為4～5 輪，內(nèi)卷，基部墨色暈；成花率高，花期中，其花色、成花率等優(yōu)良性狀在人工雜交育種中具有一定的雜交利用價(jià)值。

于2010～2015年，在洛陽農(nóng)林科學(xué)院牡丹資源保護(hù)基地用‘黑花魁’作為骨干親本材料與大量牡丹品種進(jìn)行雜交，通過結(jié)實(shí)性分析其雜交親和性及育種利用價(jià)值，旨在通過不同品種間雜交，完成后代基因重組，讓雙親優(yōu)良觀賞性狀得以保留或互補(bǔ)，從而培育觀賞性更強(qiáng)的黑色系牡丹新品種，為牡丹黑色系品種的培育工作提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

中原牡丹品種群的‘黑花魁’、‘冠世墨玉’、‘墨潤絕倫’、‘小青龍’、‘香玉’、‘富貴紅’、‘粉中冠’、‘滿天星’、‘青龍臥墨池’、‘墨紫金珠’、‘珠光墨潤’、‘似荷蓮’；日本牡丹品種群‘太陽’、‘日向’、‘旭港’、‘日月錦’、‘島大臣’、‘島錦’、‘紫紅殿’、‘花競’、‘宣陽門’、‘新七福神’、‘玉簾’、‘八千代椿’、‘花王’、‘皇嘉門’、‘流芳百代’、‘新日月錦’、‘天衣’；西北紫斑牡丹品種群的‘黃河’、‘夜光杯’；野生種牡丹的紫牡丹、黃牡丹；歐美品種群的‘海黃’、‘瑞農(nóng)’；以及實(shí)生芍藥。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同硼酸和蔗糖濃度條件下‘黑花魁’花粉活力的測定。試驗(yàn)采用植物花粉測定實(shí)驗(yàn)中較常用的固化培養(yǎng)基，其中采用0.8%的瓊脂，配以不同的蔗糖濃度、硼酸濃度，共9 個(gè)處理（見表1）。新鮮花粉在培養(yǎng)基上培養(yǎng)16h 后統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)情況[2]。

1.2.2 雜交試驗(yàn)。采用人工定向雜交育種方法，所選母本均有育性。授粉前，先用經(jīng)消毒的鑷子把雄蕊夾掉，一定要去干凈。于每天上午9:00～11:00，連續(xù)3 天，在所授花朵柱頭分泌黏液時(shí)授粉，共重復(fù)3 次?；ǘ涫诜蹠r(shí)于授粉花朵枝條上進(jìn)行掛牌標(biāo)記，記錄親本名稱及授粉日期，其中11xxx 為2011年組合，12xxx 為2012年組合。雜交所用花粉置于-18℃的冰箱中貯藏。8 月上旬，當(dāng)母本果莢外皮呈蟹黃色同時(shí)果莢內(nèi)種子呈黑色或褐色，整個(gè)果莢采下，置陰涼通風(fēng)處完成后熟，1周后果莢自然開裂或人工剝出種子，按雜交組合編號(hào)統(tǒng)計(jì)不同組合結(jié)實(shí)種子數(shù)量，對發(fā)育不好或干癟嚴(yán)重的種子進(jìn)行淘汰處理，計(jì)算出每個(gè)組合的單朵花平均結(jié)實(shí)量（組合所得種子數(shù)/授粉花朵數(shù)）。單個(gè)組合的單朵花平均結(jié)實(shí)量大小反映不同組合間雜交親和性強(qiáng)弱。

表1 試驗(yàn)因素和水平及處理

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硼酸和蔗糖濃度條件下‘黑花魁’花粉的萌發(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[3]。在植物花粉萌發(fā)和花粉管壁形成過程中糖是重要營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)外源硼酸能有效刺激植物花粉萌發(fā)，并對花粉管的伸長生長有顯著促進(jìn)作用。不同濃度的硼酸和蔗糖條件下對‘黑花魁’的花粉萌發(fā)率的影響如表2 所示。

從表2 可以看出，不同濃度硼酸和蔗糖條件下‘黑花魁’花粉的萌發(fā)率差異顯著，其中處理1 條件下，花粉萌發(fā)率最高達(dá)68.00%，對應(yīng)硼酸、蔗糖濃度為：硼酸0.04g/L+蔗糖50g/L，而處理9 條件下，‘黑花魁’花粉的萌發(fā)率則為7.7%，對應(yīng)硼酸、蔗糖濃度為：硼酸0.08g/L+蔗糖150g/L。試驗(yàn)說明，不同濃度的蔗糖、硼酸濃度對‘黑花魁’花粉的萌發(fā)情況影響很大，同時(shí)也說明‘黑花魁’花粉具有較高的離體萌發(fā)率，‘黑花魁’花粉本身具有較高活力，這意味著‘黑花魁’花粉本身不是導(dǎo)致雜交受精障礙、影響雜交結(jié)實(shí)率高低的重要因素。

表2 不同質(zhì)量濃度的硼酸和蔗糖對“黑花魁”花粉萌發(fā)的影響

2.2 ‘黑花魁’與不同牡丹品種的雜交結(jié)實(shí)性分析

2.2.1 作為母本‘黑花魁’與不同中原牡丹品種群品種的雜交結(jié)實(shí)性分析。黑花魁’花型為荷花型，雌蕊和雄蕊都比較正常，自身有良好結(jié)實(shí)性，在培育牡丹黑色系品種或紫紅色系品種時(shí)常作為母本進(jìn)行雜交育種。本次試驗(yàn)以‘黑花魁’為母本共配置8 個(gè)雜交組合，結(jié)實(shí)情況見表3。從收獲種子數(shù)量可以看出，所有雜交組合均成功收獲有效雜交種，組合的平均結(jié)實(shí)率為5.66 粒/朵?？梢姡诨鳛槟副九c傳統(tǒng)中原品種群品種雜交有良好結(jié)實(shí)性，不存在雜交不親和現(xiàn)象。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)與不同品種間雜交結(jié)實(shí)率差異顯著。其中‘黑花魁’ב富貴紅’雜交結(jié)實(shí)量最高，為9.20 粒/朵，其次為‘黑花魁’ב冠世墨玉’，雜交結(jié)實(shí)量為8.70 粒/朵，而組合‘黑花魁’ב青龍臥墨池’雜交結(jié)實(shí)量最低，僅有0.67 粒/朵。說明‘黑花魁’作為母本進(jìn)行品種群內(nèi)部雜交具有良好結(jié)實(shí)性，但與不同品種間雜交親和性有顯著差異，雜交親和力強(qiáng)的組合篩選對收獲種子數(shù)量和新品種培育成效影響大。

2.2.2 作為父本‘黑花魁’與不同牡丹品種的雜交結(jié)實(shí)性分析。通過‘黑花魁’花粉萌發(fā)率的測定，發(fā)現(xiàn)‘黑花魁’花粉有較高的萌發(fā)率和活性，在牡丹雜交育種過程中是比較理想的父本材料。本次試驗(yàn)以‘黑花魁’為父本材料，分別以中原牡丹品種群品種、日本牡丹品種群品種、西北牡丹品種群品種、肉質(zhì)花盤亞組野生種以及歐美牡丹品種群品種和實(shí)生芍藥為母本，共配置雜交組合33 個(gè)。牡丹不同品種群品種形成時(shí)野生種構(gòu)成各不相同，品種生物學(xué)特性也差異明顯，性狀遺傳規(guī)律復(fù)雜。通過表4 可以發(fā)現(xiàn)，以‘黑花魁’為父本在雜交過程中，結(jié)實(shí)性差別明顯不同，與中原牡丹品種群品種、西北牡丹品種群品種和日本牡丹品種群品種雜交均有較高結(jié)實(shí)性，與肉質(zhì)花盤亞組野生種紫牡丹、黃牡丹雜交能夠結(jié)實(shí)，而與芍藥和歐美品種群‘海黃’、‘瑞農(nóng)’的雜交，不能結(jié)實(shí)。其中中原品種群雜交平均結(jié)實(shí)率為6.87粒/朵，西北品種群平均結(jié)實(shí)率為13.50 粒/朵，日本品種群平均結(jié)實(shí)率為5.93 粒/朵，肉質(zhì)花盤野生種平均結(jié)實(shí)率為0.40 粒/朵。

試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明，以‘黑花魁’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。如與日本牡丹品種雜交，所配置組合中‘皇嘉門’ב黑花魁’結(jié)實(shí)量最高，達(dá)27.64 粒/朵；組合‘花競’ב黑花魁’結(jié)實(shí)量排第2 位，2015年是17.67 粒/ 朵，2011年是14.44 粒/朵；而‘玉簾’、‘花王’、‘流芳百代’、‘天衣’為母本時(shí)，沒有收獲雜交種子，說明‘黑花魁’與此品種雜交親和性較差。另外發(fā)現(xiàn)不同年份實(shí)施的相同雜交組合，雜交結(jié)實(shí)性也存在差異，這種現(xiàn)象應(yīng)該與氣候條件差異、牡丹發(fā)育情況及授粉處理措施誤差有關(guān)。

表3 “黑花魁”作為母本與其他品種雜交的結(jié)實(shí)情況

以紫牡丹、黃牡丹為母本配置雜交組合結(jié)實(shí)性差，說明‘黑花魁’與肉質(zhì)花盤亞組牡丹遺傳距離較遠(yuǎn)，從而造成親和性差。歐美品種群品種的來源大都有革質(zhì)花盤牡丹和肉質(zhì)花盤牡丹的共同參與，品種本身的育性已經(jīng)喪失，因此‘黑花魁’與歐美品種不結(jié)實(shí)應(yīng)與歐美品種牡丹品種的本身育性直接相關(guān)，和芍藥雜交表現(xiàn)雜交不親和屬于植物種間生殖隔離現(xiàn)象。

表4 “黑花魁”作為父本與其他品種雜交的結(jié)實(shí)情況

3 結(jié)論與討論

‘黑花魁’作為中國牡丹的黑色系少有名貴品種之一，花色墨黑，雌雄蕊正常，并有較高成花率、結(jié)實(shí)性，同時(shí)花粉活性良好，在牡丹新品種培育中可作為親本材料廣泛應(yīng)用。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，‘黑花魁’花粉具有較高的離體萌發(fā)率，用‘黑花魁’作父本材料進(jìn)行雜交授粉時(shí)，其花粉本身不是導(dǎo)致雜交不親和或親和性差的主要因素，雜交結(jié)實(shí)性的強(qiáng)弱能直觀反映親本材料之間的親和性高低。

母本的育性是影響雜交結(jié)果的重要因素之一，雜交中應(yīng)選擇雌性器官發(fā)育健全、結(jié)實(shí)性好的品種或材料作母本[4]。本次試驗(yàn)，以‘黑花魁’為母本與中原牡丹品種群牡丹進(jìn)行雜交時(shí)，各組合均有一定結(jié)實(shí)量。但各組合間結(jié)實(shí)量存在差異，如排除父本花粉活力不一致因素后，對品種之間雜交親和性也是一種直觀反映。

‘黑花魁’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[5]，日本品種多是由中國中原牡丹選育而來[6]，日本品種群牡丹和中國中原牡丹品種群親緣關(guān)系接近。試驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)，‘黑花魁’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，歐美國家的園藝學(xué)家通過此種類型雜交已培育出大量高觀賞性品種[7]，因此大量開展此類雜交試驗(yàn)，對培育新奇特品種意義較大?！诨c歐美品種群‘海黃’、‘瑞農(nóng)’和芍藥組的實(shí)生芍藥雜交沒有成功，說明此種類型雜交高度不親和。但是王二強(qiáng)[8]在西北品種群牡丹與歐美品種群牡丹雜交時(shí)，個(gè)別組合還是有一定的結(jié)實(shí)性。因此，下一步通過擴(kuò)大雜交授粉數(shù)量，用赤霉素、硼酸等激素在授粉后涂抹母本花柱和子房莖部，促進(jìn)花粉發(fā)芽和花粉管伸長，以提高遠(yuǎn)緣雜交成功率。