香型多花蝴蝶蘭雜交及優(yōu)良單株選育

韋小蓮，洪生標(biāo)，張佳霞，曾寶珰，張秀珊，郭英鐸，江秀娜，湯 楷

（汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東 汕頭 515041）

【研究意義】蝴蝶蘭（Phalaenopsis）是一種蘭科蝴蝶蘭屬的單莖附生蘭，由于花姿優(yōu)美、高貴典雅、花朵色澤鮮艷，有“洋蘭皇后”之美譽(yù)［1］。蝴蝶蘭屬是蘭科植物中觀賞價(jià)值最高、商品化最好的一個(gè)屬，目前已培育了近20萬(wàn)個(gè)蝴蝶蘭雜交品種［2］。但是大多數(shù)蝴蝶蘭沒(méi)有芳香［3］，因此，育成具有香味、多花的蝴蝶蘭新品種，將大大提高蝴蝶蘭觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】2000—2020年國(guó)內(nèi)報(bào)道育成蝴蝶蘭新品種37個(gè)，其中34個(gè)為沒(méi)有香味的蝴蝶蘭，包括多麗蝴蝶蘭［4］、滴彩［5］、宮粉［6］、汕農(nóng)金鳳［7］、汕農(nóng)鳳凰［8］、鄭農(nóng)紅玉［9］等；有香味的蝴蝶蘭3個(gè)，分別為山東省青州市花卉產(chǎn)業(yè)管理局和青州市科隆生物科技有限公司育成的云門(mén)香［10］、鄭州市花卉工程技術(shù)研究中心育成的天香L04［11］以及汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的汕農(nóng)香妃。我國(guó)臺(tái)灣對(duì)香味蝴蝶蘭品種的育種已有部分成果，近年來(lái)報(bào)道的香味蝴蝶蘭有花蓮1號(hào)粉蘋(píng)果［12］等。香味是植物長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，增加香味是未來(lái)蝴蝶蘭育種的重要目標(biāo)之一［2］。目前國(guó)內(nèi)對(duì)植物花香代謝和基因工程研究較多［13-16］，花香基因工程研究引起科研工作者的興趣［17-18］，但植物花香基因工程改良有難度［17］。蝴蝶蘭育種中最常用也是最重要的方法是雜交育種［19］。利用常規(guī)雜交，研究其F1代性狀的分離情況，可為F1代定向選擇、提高育種效率提供依據(jù)［20］，為蝴蝶蘭育種親本選配和新品種選育提供理論依據(jù)［21］。香味蝴蝶蘭品種大部分花朵數(shù)少、性狀遺傳力差［22］。多花蝴蝶蘭是指植株成熟（具4～6片葉）后花梗易分枝、小花且多花的一類(lèi)蝴蝶蘭，花朵直徑大小為3.0～7.5 cm，株型小，花朵排列緊湊［23］。上述國(guó)內(nèi)選育的37個(gè)蝴蝶蘭新品種中，多花蝴蝶蘭有3個(gè)，分別為中科院華南植物園等單位選育的多花小紅花蝴蝶蘭紅絨［24］、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所選育的中花多花型紫紅花蝴蝶蘭紅珍珠［25］和中花多花型紫紅線條花蝴蝶蘭紅霞［26］，這3個(gè)多花蝴蝶蘭均無(wú)香味。關(guān)于多花蝴蝶蘭選育的研究，國(guó)內(nèi)還有報(bào)道蝴蝶蘭小飛象自交后代主要性狀分離研究［27］。香味蝴蝶蘭與大花品種雜交的后代大多數(shù)無(wú)生育能力，而與小花品種的雜交后代育性好［17］。汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自1998年底開(kāi)始致力于蝴蝶蘭等蘭花品種資源的收集、保存和開(kāi)發(fā)利用，是廣東省內(nèi)乃至大陸地區(qū)最早開(kāi)始蝴蝶蘭雜交育種的單位之一。2003年自主育成蝴蝶蘭新品種汕農(nóng)香妃，該品種為白底細(xì)紅噴點(diǎn)大花型，在盛花期晴天白天能釋放清香，之后陸續(xù)引入各類(lèi)香型、多花蝴蝶蘭種質(zhì)資源開(kāi)展雜交育種探索。【本研究切入點(diǎn)】當(dāng)前我國(guó)香型多花蝴蝶蘭育種基礎(chǔ)研究較為薄弱，原生種種質(zhì)資源有限，親本雜交親和性研究有待提高。本研究以有香味、花朵數(shù)量多、花色佳、開(kāi)花株形態(tài)佳的蝴蝶蘭為育種目標(biāo)，利用汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蝴蝶蘭選育種課題組引進(jìn)的種質(zhì)資源進(jìn)行雜交配對(duì)15個(gè)組合，其中2個(gè)組合配對(duì)成功，選育出6個(gè)符合目標(biāo)性狀的優(yōu)良單株?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)對(duì)參試雜交組合雜交親和性情況的分析，為香型多花蝴蝶蘭雜交育種提供參考，為培育新品種提供新的素材；同時(shí)，在栽培過(guò)程中了解優(yōu)良單株開(kāi)花特性，為后期品系栽培、品種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用15個(gè)蝴蝶蘭品種11 cm開(kāi)花株作為親本進(jìn)行常規(guī)雜交，具體情況見(jiàn)表1。

表1 用于雜交的蝴蝶蘭親本類(lèi)型及其花色Table 1 Types of Phalaenopsis parents used for hybridization and their flower patterns

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015—2019年在汕頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所種質(zhì)資源與雜交育種圃進(jìn)行。試驗(yàn)期間進(jìn)行常規(guī)的水肥管理。分別于2015年1月、2016年1月、2017年1月選擇供試品種健康開(kāi)花株進(jìn)行雜交配對(duì)，雜交配對(duì)數(shù)分別為4對(duì)、10對(duì)、1對(duì)，共15對(duì)（表2）。雜交選用親本新開(kāi)放花朵進(jìn)行人工授粉，每個(gè)組合授粉1朵花，授粉后觀察不同組合子房膨大情況以及是否發(fā)育成成熟蒴果。待蒴果成熟后采收，在當(dāng)年5—6月通過(guò)無(wú)菌播種與培養(yǎng)獲得雜交后代瓶苗。瓶苗于第2年3月上旬出瓶種植，按照常規(guī)方法栽培管理。第3年8月中旬進(jìn)行平地空調(diào)催花，第4年1月上旬獲得11 cm開(kāi)花株。觀察雜交后代群體表現(xiàn)，在雜交后代群體中選擇具有目標(biāo)性狀的優(yōu)良單株開(kāi)花株，編號(hào)并觀測(cè)記錄相關(guān)性狀，與親本進(jìn)行比較。觀測(cè)性狀包括主要目標(biāo)性狀（花朵香味、花朵總數(shù)、花色）和開(kāi)花株形態(tài)性狀（葉長(zhǎng)、葉寬、花梗數(shù)、花梗長(zhǎng)、花序長(zhǎng)、側(cè)枝總數(shù)、花朵橫徑、花朵縱徑、花朵間距）。其中，花朵香味以嗅覺(jué)為準(zhǔn)；葉片觀測(cè)在開(kāi)花植株的最長(zhǎng)葉上進(jìn)行；花梗長(zhǎng)測(cè)量對(duì)象為單枝或多支花梗中最大花梗；對(duì)于花部性狀的觀測(cè)，在花序上有50%的花已開(kāi)之時(shí)，選擇最近開(kāi)花的最大花并在其花色沒(méi)有褪去之前對(duì)相關(guān)性狀進(jìn)行觀測(cè)；花色的觀測(cè)部位為其內(nèi)側(cè)面［28］。

表2 15個(gè)雜交組合的親本及雜交時(shí)間Table 2 Parents and date of hybridization of 15 hybrid combinations

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交成功組合與雜交后代培育情況

2015—2017年共配對(duì)雜交組合15對(duì)，僅編號(hào)16161（PL608×PL321）和編號(hào)16162（390×PL321）兩對(duì)組合雜交成功，在2016年獲得成熟蒴果，其他13對(duì)雜交組合均沒(méi)有獲得蒴果或成熟蒴果。

通過(guò)組培無(wú)菌播種，編號(hào)16161于2017年3月栽培雜交后代群體200株，栽培過(guò)程中淘汰26株弱苗；2018年8月中旬通過(guò)平地空調(diào)催花174株，2019年1月獲得健康開(kāi)花株174株。編號(hào)16162于2017年3月栽培雜交后代群體21株，栽培過(guò)程中淘汰9株弱苗；2018年8月中旬通過(guò)平地空調(diào)催花12株，2019年1月獲得健康開(kāi)花株12株。

2.2 雜交后代群體主要目標(biāo)性狀表現(xiàn)與花芽發(fā)育特性

2.2.1 主要目標(biāo)性狀表現(xiàn) 編號(hào)16161雜交組合后代數(shù)量多、開(kāi)花株多、株葉型整齊、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)。其母本PL608、父本PL321有香味，兩者雜交后代100%有香味，說(shuō)明雜交后代整體上遺傳了親本的香味，但香味有濃淡梯度變化。雜交后代花朵數(shù)量多遺傳母本特性，接近母本，多于父本，多花后代占比65%。其母本PL608大花瓣顏色為深鮮黃色帶細(xì)紅斑點(diǎn)，父本PL321大花瓣為純黃色，兩者唇色相近，雜交后代85%為黃色帶細(xì)紅斑點(diǎn)、10%為桔黃色帶細(xì)紅斑點(diǎn)、5%為黃色無(wú)斑點(diǎn)。表明雜交后代的花色、唇色整體上為父母本花色的調(diào)和色，花色唇色深淺有梯度變化，與親本花色相同的極少數(shù)，斑點(diǎn)分布規(guī)律同母本，未出現(xiàn)明顯差異的花色分離或突變類(lèi)型。該雜交組合后代出現(xiàn)了符合目標(biāo)性狀的優(yōu)良單株。

編號(hào)16162雜交組合后代數(shù)量少、開(kāi)花株少、株葉型偏小、生長(zhǎng)勢(shì)較弱。其母本390有濃郁香味，父本PL321有香味，兩者雜交后代均沒(méi)有香味，表明雜交后代整體沒(méi)有遺傳親本的香味。雜交后代花朵數(shù)量多遺傳父本特性，接近父本，少于母本，多花后代占比20%。其母本390大花瓣顏色為桔紅色帶細(xì)紅斑，父本PL321大花瓣為純黃色，兩者雜交后代90%為黃花帶細(xì)紅斑、10%位桔紅色帶細(xì)紅斑，唇色整體上為父母本唇色的調(diào)和色。該雜交組合后代沒(méi)有出現(xiàn)符合目標(biāo)性狀的優(yōu)良單株。

2.2.2 花芽發(fā)育特性 在溫室大棚空調(diào)平地催花環(huán)境，在空調(diào)設(shè)置日溫26℃、夜溫17℃條件下，編號(hào)16161雜交組合后代群體在生殖生長(zhǎng)期的花芽發(fā)育特性與目前市場(chǎng)上大多數(shù)蝴蝶蘭不同，在溫室大棚平地空調(diào)催花中易出現(xiàn)花芽轉(zhuǎn)變?yōu)槿~芽的現(xiàn)象，親本PL321也有相同特性，花序發(fā)育初期需要較充足涼溫，應(yīng)注意做好花序發(fā)育前期的環(huán)境調(diào)控。同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)編號(hào)16161雜交組合后代群體具有較好的耐寒性。通過(guò)調(diào)整空調(diào)溫度設(shè)置等，成功獲得開(kāi)花株。

2.3 優(yōu)良單株與親本主要目標(biāo)性狀的比較

根據(jù)育種目標(biāo)，在雜交組合16161后代群體開(kāi)花株里挑選出符合目標(biāo)性狀的優(yōu)良單株6株，分別編號(hào)為16161-1、16161-2、16161-3、16161-4、16161-5、16161-6，并與親本進(jìn)行性狀比較，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

2.3.1 優(yōu)良單株花朵香味 表3顯示，優(yōu)良單株全部遺傳了雙親的香味，香味濃淡略有不同。

2.3.2 優(yōu)良單株花朵數(shù)量 從表3可以看出，6個(gè)優(yōu)良單株的花朵總數(shù)都高于父本PL321花朵總數(shù)（7朵），最低為14朵，最高為21朵。其中16161-1花朵總數(shù)為14朵，低于母本PL608花朵總數(shù)17.65%；16161-2、16161-3、16161-5花朵總數(shù)一致，為21朵，高于母本PL608花朵總數(shù)23.53%；16161-4、16161-6花朵總數(shù)總數(shù)一致，為19朵，高于母本PL608花朵總數(shù)11.76%，整體優(yōu)于父母本。

2.3.3 優(yōu)良單株花色 由表3可知，6個(gè)優(yōu)良單株整體上花色為父母本花色的調(diào)和色，色澤明亮鮮艷，16161-1為純鮮黃色，其他優(yōu)良單株遺傳了母本花色中的細(xì)紅斑點(diǎn)。

表3 優(yōu)良單株與親本主要目標(biāo)性狀比較Table 3 Comparison of main target traits between superior individual plants and their parents

2.3.4 優(yōu)良單株開(kāi)花株形態(tài) 從表4可以看出，6個(gè)優(yōu)良單株最小花梗長(zhǎng)27.0 cm、最大花梗長(zhǎng)43.0 cm，高于父本PL321的24.7 cm，大部分略高于母本PL608的31.5 cm。6個(gè)優(yōu)良單株中，有3株花梗數(shù)量為3枝/株，1株花梗數(shù)量為2枝/株，2株花梗數(shù)量為1枝/株。側(cè)枝總數(shù)大部分為1個(gè)，同父本，少于母本?；ǘ溟g距都高于父本PL321的1.6 cm，大于或等于母本的2.0 cm，最低為2.0 cm、最高為2.3 cm。葉長(zhǎng)最小值14.0 cm、最大值21.5 cm，大部分接近母本；葉寬最小值6.2 cm、最大值7.7 cm，大部分接近父母本。由這些指標(biāo)可以看出，6個(gè)優(yōu)良單株整體上遺傳了母本的開(kāi)花株形態(tài)。

表4 優(yōu)良單株與親本開(kāi)花株形態(tài)比較Table 4 Comparison of the morphology of flowering plants between superior individual plants and their parents

3 討論

朱根發(fā)［22］指出香味基因的主要來(lái)源是紫花蝴蝶蘭。葉志新等［29］指出具有香氣的蝴蝶蘭大多屬于蠟質(zhì)花瓣，如以P.venosa、P.amboinensis為親本育成的后代花朵雖小，但花朵數(shù)多，香氣濃郁且遺傳性良好。俞繼英等［30］以蝴蝶蘭蠟質(zhì)黃花品種P.Taipei Gold為母本進(jìn)行雜交育種有一個(gè)突出問(wèn)題是不育性障礙，但采用蠟質(zhì)黃花品種P.Sara Gold為父本可培育出雜交后代群體。劉曉榮等［31］以蝴蝶蘭蠟質(zhì)黃花品種Phla.20與蠟質(zhì)紫紅花品種Phla.462雜交，培育出雜交后代群體。本研究以蠟質(zhì)黃花品種PL321為父本，分別與蠟質(zhì)黃花品種PL608、蠟質(zhì)桔花品種390雜交，均能獲得后代，其中16161（PL608×PL321）親本性狀最相近，獲得后代數(shù)量多、生長(zhǎng)勢(shì)好，這與前人研究結(jié)果基本一致。

孔瀅等［18］指出，花香化合物主要由植物花瓣的表皮細(xì)胞和特殊分泌組織釋放，釋放過(guò)程受到花發(fā)育和授粉狀態(tài)、內(nèi)源生物鐘、環(huán)境條件等影響。李艷華等［3］認(rèn)為花香的本質(zhì)問(wèn)題較為復(fù)雜，香味等揮發(fā)性物質(zhì)的合成和釋放還受到其調(diào)控模式的影響。劉曉榮等［31］以蝴蝶蘭蠟質(zhì)黃花品種Phla.20與蠟質(zhì)紫紅花品種Phla.462雜交，雜交后代70%遺傳了母本的香味。本研究中16161雜交后代100%遺傳親本的香味，香味有濃淡梯度變化；16162雜交后代均沒(méi)有遺傳親本香味。說(shuō)明不同雜交組合香味遺傳有明顯差異。由于蝴蝶蘭遺傳背景復(fù)雜，選育出一個(gè)香味蝴蝶蘭品種需要多個(gè)具有香味的原生種參與作復(fù)合雜交［22］，因此不同雜交組合香味的遺傳特性還有待深入探索。

操君喜等［20］對(duì)蝴蝶蘭P42×P39 F1代性狀分離進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)F1代的花朵數(shù)平均值高于雙親或與雙親基本持平，呈現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)。林蘭［32］以蝴蝶蘭大紅花品種超群火鳥(niǎo)×R4雜交，F(xiàn)1代主枝花朵數(shù)少于母本、多于父本，呈現(xiàn)負(fù)向中親優(yōu)勢(shì)；超群火鳥(niǎo)×R4雜交，F(xiàn)1代主枝花朵數(shù)多于母本和父本，呈現(xiàn)超親優(yōu)勢(shì)。本研究中16161雜交后代花朵數(shù)量多遺傳母本特性，接近母本，多于父本，多花后代占比65%；16162雜交后代花朵數(shù)量多遺傳父本特性，接近父本，少于母本。結(jié)合前人研究，說(shuō)明不同雜交組合花朵數(shù)量遺傳有差異。

郭文姣等［33］以蝴蝶蘭大紅花品種大辣椒和0436為親本，雜交后代的花瓣主色出現(xiàn)更多樣的梯度變化，俞繼英等［30］研究中，雜交后代花瓣和唇瓣的顏色基本遺傳雙親的特點(diǎn)。本研究試驗(yàn)結(jié)果雜交后代花色、唇色整體上為父母本花色的調(diào)和色，深淺有梯度變化，這與前人研究結(jié)果基本一致。

肖佳佳［34］通過(guò)對(duì)芍藥屬雜交親和性及雜種敗育研究指出，父本花粉的育性和雜交親和性是影響種子結(jié)實(shí)率的重要因素。本研究中16161、16162兩個(gè)組合父本相同而母本不同，獲得后代數(shù)量與生長(zhǎng)勢(shì)有明顯差異，說(shuō)明母本對(duì)后代數(shù)量和生長(zhǎng)勢(shì)也有一定影響。在后續(xù)研究中，可以PL321為主要親本，選擇合適母本，配制多類(lèi)型雜交組合，篩選出更為豐富的香味多花蝴蝶蘭優(yōu)良單株。

李冬梅等［35］認(rèn)為，蝴蝶蘭花芽的發(fā)育仍需較低溫度，若將其置于高溫下花芽將變成營(yíng)養(yǎng)芽。張?chǎng)?6］指出在蝴蝶蘭組織培養(yǎng)花梗誘導(dǎo)叢生芽過(guò)程中，適宜溫度十分重要。較低溫度有利于腋芽轉(zhuǎn)化為花芽，而較高溫度則有利于腋芽轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)芽。本試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，16161雜交組合后代群體及親本PL321的花芽發(fā)育特性相似，在花芽發(fā)育前期需要做好環(huán)境溫度調(diào)控，保持較充足低溫，否則花芽容易轉(zhuǎn)變?yōu)槿~芽，試驗(yàn)結(jié)果與前人研究基本一致。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)雜交配對(duì)，在雜交后代中篩選出6個(gè)香型多花優(yōu)良單株，100%有香味，花朵數(shù)為14～21朵，小黃花，顏色鮮亮，開(kāi)花株形態(tài)好。結(jié)果表明兩個(gè)親本相近的香型蝴蝶蘭通過(guò)雜交，可選育出符合目標(biāo)性狀的香型多花蝴蝶蘭優(yōu)良單株。但由于蝴蝶蘭香味遺傳背景及機(jī)制復(fù)雜，在親本都有香味的情況下，后代可能沒(méi)有香味。蝴蝶蘭PL321、PL608可為今后香型多花蝴蝶蘭雜交選育親本選配提供參考。