14個亞組間遠緣雜交牡丹品種花粉形態(tài)觀察

李京璟，瞿丹，何智宏，徐晶晶，張晶晶，張延東，何麗霞

（甘肅省林業(yè)科技推廣總站，甘肅 蘭州 730046）

花粉形態(tài)特征不易受環(huán)境影響，具有很強的遺傳保守性和穩(wěn)定性[1]，花粉外壁紋飾是最具價值的分類依據(jù)之一，在亞組間遠緣雜交雜種鑒定中具有一定的參考價值[2]。對芍藥科芍藥屬牡丹組野生種在花粉形態(tài)方面的研究早有一些報道[3-7]，但對近幾年培育的牡丹新品種的花粉形態(tài)研究報道較少。本研究旨在利用掃描電鏡，對近幾年培育的14 個亞組間遠緣雜交新品種進行花粉形態(tài)特征觀察，通過比較幾個新品種的花粉形態(tài)，探討父母本在花粉外壁紋飾上的遺傳性。

1 材料與方法

1.1 材料來源

供試材料均取自甘肅省林業(yè)科技推廣總站牡丹種質資源圃，為近年亞組間雜交培育的新品種，親本來自革質花盤亞組：紫斑牡丹Paeonia rockii、四川牡丹P.decomposita、卵葉牡丹P.qiui；肉質花盤亞組：黃牡丹P.lutea、紫牡丹P.delavayi；中原牡丹品種：‘五洲紅’‘虞姬艷裝’‘紅綾’‘珊瑚臺’；西北牡丹品種群：‘紫荷’‘白單’‘蘭蝶’。

1）‘丹心’，♀黃牡丹哈拉村居群×♂‘五洲紅’

2）‘洮絹’，♀黃牡丹中鄉(xiāng)居群×♂紫斑牡丹臨洮居群

3）‘仙女’，♀黃牡丹中鄉(xiāng)居群×♂四川牡丹馬爾康居群

4）‘中國紅’，♀黃牡丹格咱居群×♂‘虞姬艷裝’

5）‘洮玉’，♀黃牡丹中鄉(xiāng)居群×♂紫斑牡丹臨洮居群

6）‘天鵝絨’，♀紫牡丹安南居群×♂紫斑牡丹臨洮居群

7）‘彩練’，♀紫牡丹安南居群×♂紫斑牡丹文縣居群

8）‘云鄂粉’，♀紫牡丹安南居群×♂卵葉牡丹?？稻尤?/p>

9）‘深墨紅’，♀紫牡丹安南居群×♂‘紅綾’

10）‘紫荷韻’，♀紫牡丹安南居群×♂‘珊瑚臺’

11）‘玫香紅’，♀紫牡丹安南居群×♂‘紫荷’

12）‘甘林黃’，♀紫斑牡丹文縣居群×♂黃牡丹湯堆居群

13）‘黃水晶’，♀‘白單’×♂黃牡丹中鄉(xiāng)居群

14）‘海的女兒’，♀‘蘭蝶’×♂黃牡丹湯堆居群

1.2 試驗方法

從花蕾上取下花藥，放在紙上自然陰干，包裝后置于低溫干燥處保存。

花粉試樣均勻涂抹于樣品臺上，鍍膜機噴鍍金膜，日立S-450 掃描電鏡下觀察拍照，分別在750 倍、2 300 倍、6 000 倍下觀察花粉粒的群體、個體及花粉粒外壁紋飾?；ǚ坌螒B(tài)描述參照Erdtman[8]、Walker[9]等進行。

2 結果與分析

袁濤等[3]的研究表明，芍藥屬的花粉粒多為長球形，赤面觀為橢圓形，極面觀為三裂圓形，具三擬孔溝，有溝膜，屬N3P4C5型花粉。

本研究重點描述供試花粉外壁紋飾，與已有相關研究的花粉外壁紋飾作對照[3,7]，探討相同居群母本或父本亞組間遠緣雜交的品種花粉外壁紋飾差異，及亞組間遠緣雜交品種的花粉異常率與結實的關系。

2.1 母本居群相同

‘洮絹’‘仙女’‘洮玉’3 個品種的母本均來自黃牡丹中鄉(xiāng)居群，三者花粉外壁紋飾均表現(xiàn)出母本網(wǎng)狀紋飾的特點。圖1 所示，‘仙女’網(wǎng)眼較大，網(wǎng)脊較細，帶有父本四川牡丹細網(wǎng)狀紋飾的特點?！辍W(wǎng)眼較小，網(wǎng)脊較粗，帶有父本紫斑牡丹臨洮居群粗網(wǎng)狀紋飾的特點。‘洮玉’網(wǎng)眼較小且不規(guī)則，網(wǎng)脊較粗，帶有一定的皺波，帶有父本紫斑牡丹臨洮居群皺波—粗網(wǎng)狀紋飾的特點。即三者花粉外壁紋飾特點更偏向父本，‘洮玉’比‘洮絹’更能體現(xiàn)父本花粉外壁紋飾特點。

‘天鵝絨’‘彩練’‘云鄂粉’‘深墨紅’‘紫荷韻’‘玫香紅’6 個品種的母本均來自紫牡丹安南居群。紫牡丹安南居群外壁具網(wǎng)狀紋飾，6 個品種雖均表現(xiàn)出母本的特點，但差異較大。圖1 所示，‘天鵝絨’外壁具皺波—網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼不規(guī)則，大小不等，少許網(wǎng)眼呈穴狀，帶有父本紫斑牡丹臨洮居群皺波—粗網(wǎng)狀紋飾的特點；‘彩練’外壁具粗網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼圓形或近圓形，大小不等，部分網(wǎng)眼呈穴狀，網(wǎng)脊較平滑，寬度大于或等于網(wǎng)眼直徑，帶有父本紫斑牡丹文縣居群粗網(wǎng)狀紋飾的特點；‘云鄂粉’外壁具細網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼圓形或近圓形，大小較均勻，網(wǎng)脊較平滑；‘深墨紅’外壁具網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼不規(guī)則，網(wǎng)眼較大，大小不等，網(wǎng)脊寬窄不均勻，小于網(wǎng)眼直徑，有的小于2 倍以上；‘紫荷韻’外壁具網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼近圓形，部分網(wǎng)眼呈穴狀，網(wǎng)脊較平滑，寬窄均勻，小于或等于網(wǎng)眼直徑；‘玫香紅’外壁具網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼圓形或近圓形，大小不均勻，部分網(wǎng)眼呈穴狀，網(wǎng)脊較平滑，寬度均勻，小于網(wǎng)眼直徑。即‘天鵝絨’‘彩練’兩者花粉外壁紋飾特點更偏向父本，‘云鄂粉’‘深墨紅’‘紫荷韻’‘玫香紅’4 個品種表現(xiàn)了母本網(wǎng)狀紋飾，但網(wǎng)眼大小、形狀、網(wǎng)脊粗細均不同，說明也受到了父本一定的影響或變異。

圖1 14 個品種花粉外壁紋飾

2.2 父本居群相同

‘甘林黃’‘海的女兒’2 個品種的父本來自黃牡丹湯堆居群，均帶有父本網(wǎng)狀紋飾，但也有一些差異。如圖1 所示，‘甘林黃’花粉外壁具粗網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼近圓形，大小不等，部分網(wǎng)眼不規(guī)則或呈穴狀，網(wǎng)脊較突出，寬度均勻。‘海的女兒’外壁具網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼圓形或近圓形，大小較均勻，網(wǎng)脊較平滑，小于或等于網(wǎng)眼直徑?！S水晶’外壁具皺波—網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼極不規(guī)則，大小不等，網(wǎng)脊突出，寬度大于或等于網(wǎng)眼直徑，與父本黃牡丹中鄉(xiāng)居群網(wǎng)狀紋飾差異較大。

‘丹心’‘中國紅’‘深墨紅’‘紫荷韻’4 個品種的父本均來自中原牡丹品種群，其中，‘丹心’具皺波—粗網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼形狀極不規(guī)則，大小不等，網(wǎng)脊較突出，寬窄不均勻，呈不規(guī)則彎曲，似皺波，帶有其母本黃牡丹哈拉居群的皺波—網(wǎng)狀紋飾。‘中國紅’具細網(wǎng)狀紋飾，網(wǎng)眼圓形或近圓形，網(wǎng)眼較大且大小均勻，網(wǎng)脊平滑，寬度很細，與母本黃牡丹格咱居群皺波—網(wǎng)狀紋飾相差較大?！钅t’‘紫荷韻’花粉外壁紋飾偏父或偏母特性不明顯。

2.3 亞組間雜交品種花粉異常情況

根據(jù)國內學者的研究，在栽培芍藥及牡丹的成熟花粉中含有大量的異常花粉[10-11]。我們觀察的14 個品種中，有13 個品種花粉粒異常率均超過一半。這些異常的花粉明顯小于正?；ǚ郏螒B(tài)不規(guī)則或畸形，外壁內凹、空癟，均為不育花粉。而‘海的女兒’花粉粒飽滿，形狀規(guī)則，異?；ǚ哿O少。

圖2 14 個品種花粉粒異常情況

3 討論

3.1 牡丹亞組間遠緣雜交品種花粉形態(tài)與親本

何麗霞等[12]對‘晨韻’‘彩練’‘夕陽’‘夢幻’4個品種開展了與親本花粉形態(tài)的比較研究，結果表明當雜交種的遺傳組成發(fā)生變化時，其花粉形態(tài)及外壁紋飾類型必然有一定的改變，但雜交后代中出現(xiàn)的外壁紋飾類型與雙親所具有的類型并無相關性。本研究對母本或父本相同居群或品種群的14 個亞組間遠緣雜交后代的花粉外壁紋飾進行比較分析發(fā)現(xiàn)：14 個品種的花粉外壁紋飾雖均表現(xiàn)出了父母本的特性，但‘洮絹’‘仙女’‘洮玉’‘天鵝絨’‘彩練’‘中國紅’等6 個品種更偏向父本，表明黃牡丹中鄉(xiāng)居群、格咱居群及紫牡丹安南居群花粉外壁紋飾的遺傳力較弱，紫斑牡丹臨洮居群、文縣居群花粉外壁紋飾的遺傳力較強。形態(tài)特征觀察發(fā)現(xiàn)‘洮絹’‘洮玉’植株高大，生長勢強，體現(xiàn)了紫斑牡丹的特性；‘黃水晶’‘丹心’更偏向母本，表明黃牡丹哈拉村居群花粉外壁紋飾的遺傳力較強；‘甘林黃’‘云鄂粉’‘深墨紅’‘紫荷韻’‘玫香紅’‘海的女兒’等6 個品種介于父母本之間，表明其父母本花粉外壁紋飾的遺傳力差異不大。

趙娜等[13-14]以黃牡丹為母本亞組間遠緣雜交研究表明，花粉外壁紋飾的表現(xiàn)受父本影響較大。本試驗結果表明，相同居群母本或父本亞組間遠緣雜交后代在花粉外壁紋飾上差異較大，雖均表現(xiàn)了雙親特性，但有些偏父，有些偏母，有些則變異較大，沒有一定的規(guī)律性。在以后的研究中，還需通過大量的試驗材料來探索花粉外壁紋飾與父母本的遺傳關系，并結合形態(tài)學、分子學等共同探究遺傳性，以此作為種屬分類、品種鑒定的依據(jù)。

3.2 牡丹亞組間遠緣雜交品種花粉形態(tài)與結實

根據(jù)國內學者的研究，芍藥屬植物的成熟花粉中含有大量的異?；ǚ踇15-16]。本研究結果表明，革質花盤亞組和肉質花盤亞組間遠緣雜交品種花粉中也有大量的異?；ǚ?，而這些品種都不結實，唯獨‘海的女兒’的異常花粉率很低，且能夠正常結實。

相關研究表明，由于親緣關系遠的花粉既不易使卵細胞受精，又能刺激卵細胞單性發(fā)育，產(chǎn)生單倍體或二倍體的胚，已在許多作物中利用亞組間遠緣雜交誘導孤雌生殖獲得單倍體或二倍體[17-19]。本研究中的‘海的女兒’雖為亞組間遠緣雜交組合產(chǎn)生的后代，但其形態(tài)特征基本與母本相同，沒有表現(xiàn)出亞組間遠緣雜交后代的特點，花粉發(fā)育正常，是否是亞組間遠緣雜交誘導了孤雌生殖，使該品種表現(xiàn)出可育性，還有待于進一步探討。