杜鵑葉山茶Camellia azalea與紅山茶組10個(gè)物種間的雜交親和性研究*

柯歡 嚴(yán)丹峰 劉信凱

山茶屬Camellia紅山茶組Sect.Camellia的原生種具有重要的觀賞價(jià)值和育種價(jià)值，據(jù)報(bào)道，世界上80%的山茶花品種均是直接或間接通過山茶屬紅山茶組的原生物種雜交繁育而成[1]。杜鵑葉山茶Camellia azalea，又稱杜鵑紅山茶或假大頭茶，是紅山茶組中唯一具有四季開花特性的原生物種，其余紅山茶組原生種的花期則主要集中在冬季、春季，通過杜鵑葉山茶與紅山茶組物種之間進(jìn)行雜交育種，有望獲得夏季開花的山茶花雜交新品種[2～4]。目前關(guān)于杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種間的雜交育種報(bào)道并不多見[5～9]，筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)通過多年來對(duì)杜鵑葉山茶與紅山茶組原生物種間的雜交育種實(shí)驗(yàn)，培育出夏季開花的山茶花新品種?，F(xiàn)對(duì)杜鵑葉山茶與10個(gè)山茶屬紅山茶組原生物種的種間雜交親和性進(jìn)行報(bào)道。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 雜交育種材料與方法

2010—2012 年，在棕櫚生態(tài)城鎮(zhèn)發(fā)展股份有限公司肇慶高要基地內(nèi)開展杜鵑葉山茶的雜交育種試驗(yàn)。隨機(jī)選擇生長(zhǎng)健壯的杜鵑葉山茶嫁接苗為親本育種材料，與山茶屬紅山茶組其余10個(gè)原生種進(jìn)行正交和反交的雜交授粉試驗(yàn)（表1），授粉后套袋標(biāo)記，采收成熟的雜交果實(shí)并播種，繁育其雜交苗F1代，具體按照劉信凱等[10]介紹的方法進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定

觀測(cè)和記錄20個(gè)雜交組合的授粉花數(shù)、結(jié)果數(shù)、種子數(shù)和種子破土出苗數(shù)，并計(jì)算結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率以及出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比。其中：結(jié)果率=結(jié)果數(shù)/授粉花數(shù)×100%；每果平均結(jié)種子數(shù)=采收種子總數(shù)/采收果實(shí)總數(shù)；出苗率=種子破土出苗數(shù)/播種子總數(shù)×100%；出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比=種子破土出苗數(shù)/授粉花數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析由Excel2003和SAS8.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交組合的雜交親和性分析

杜鵑葉山茶與紅山茶組10個(gè)物種正交時(shí)的結(jié)果率不高（表2），平均結(jié)果率僅為8.66%。有60%的雜交組合的結(jié)果率＞10%，其父本由結(jié)果率高至低排列依次為滇山茶、多齒紅山茶、南山茶、全緣紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、浙江紅山茶；剩余4個(gè)雜交組合的結(jié)果率均極低。

據(jù)報(bào)道，杜鵑葉山茶自然雜交的每果結(jié)種子數(shù)約為2.88粒[18]。杜鵑葉山茶與紅山茶組10個(gè)物種正交時(shí)有80%的正交組合的每果平均結(jié)種子數(shù)低于杜鵑葉山茶自然雜交，其中以毛蕊紅山茶為父本的雜交組合最低，僅為1.00粒；只有以怒江紅山茶、厚葉紅山茶為父本的雜交組合的每果平均結(jié)種子數(shù)高于杜鵑葉山茶自然雜交，分別達(dá)到3.40粒和3.00粒。

表1 雜交育種親本材料及其結(jié)果屬性

杜鵑葉山茶的10個(gè)正交組合的出苗率較低，平均值僅為33.30%，出苗率最高的組合不超過50%。其中，70%的雜交組合的種子出苗率均＞30%，其父本由出苗率高至低排列分別為怒江紅山茶、浙江紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、尖萼紅山茶、多齒紅山茶、南山茶、全緣紅山茶。而剩余的以滇山茶、厚葉紅山茶和毛蕊紅山茶為父本的雜交組合出苗率分別為28.13%、22.22%和0。

在杜鵑葉山茶10個(gè)正交組合中，育種效率最高的4個(gè)父本分別為多齒紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、浙江紅山茶、南山茶，雜交組合的出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比為0.10～0.13，其中多齒紅山茶和長(zhǎng)毛紅山茶的育種效率相同；其次為全緣紅山茶、滇山茶、尖萼紅山茶，雜交組合的出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比為0.07～0.09；再次為怒江紅山茶、厚葉紅山茶，雜交組合的出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比分別為0.04和0.01；以毛蕊紅山茶為父本的雜交組合的育種效率為0。

表2 杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種正交組合的雜交親和性分析

表3 杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種反交組合的雜交親和性分析

綜合結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比4項(xiàng)指標(biāo)可知，以杜鵑葉山茶為母本的10個(gè)正交組合中，父本為毛蕊紅山茶時(shí)與杜鵑葉山茶雜交不親和，多齒紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、南山茶等為父本時(shí)的雜交親和性和育種效率在10個(gè)組合中較高。

2.2 反交組合的雜交親和性分析

研究10個(gè)杜鵑葉山茶與紅山茶組的反交組合（表3）可知，其平均結(jié)果率不高。僅有40%的反交組合的結(jié)果率≥10%，其母本按結(jié)果率由高到低排列分別為滇山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、多齒紅山茶、尖萼紅山茶；結(jié)果率居中的母本由高至低依次為全緣紅山茶、南山茶、浙江紅山茶、毛蕊紅山茶，結(jié)果率為5.56%～8.57%；杜鵑葉山茶與厚葉紅山茶、怒江紅山茶反交時(shí)的結(jié)果率極低，分別僅為2.22%和1.11%。

杜鵑葉山茶與紅山茶組反交組合的每果平均結(jié)種子數(shù)較高，平均值達(dá)到4.77粒。反交組合中每果平均結(jié)種子數(shù)高于平均值的母本分別為南山茶、浙江紅山茶、怒江紅山茶、多齒紅山茶。而以毛蕊紅山茶為母本時(shí)的每果平均結(jié)種子數(shù)最少，僅為1.80粒。

杜鵑葉山茶與10個(gè)紅山茶組物種反交時(shí)，70%的組合的出苗率≥50%，其母本由出苗率高至低依次為多齒紅山茶、怒江紅山茶、南山茶、浙江紅山茶、尖萼紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、厚葉紅山茶。而出苗率最低的雜交組合—全緣紅山茶×杜鵑葉山茶也達(dá)到了36.96%。

10個(gè)杜鵑葉山茶的反交組合的出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比的平均值達(dá)到0.20，其中，出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比≥0.20的組合占了60%，其母本由比值高至低排列依次為多齒紅山茶、南山茶、浙江紅山茶、滇山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、尖萼紅山茶；出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比最低的組合母本為怒江紅山茶、厚葉紅山茶、毛蕊紅山茶，表明杜鵑葉山茶與三者反交時(shí)的雜交效率最低。

以杜鵑葉山茶為父本的10個(gè)反交組合中，綜合結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比4項(xiàng)指標(biāo)可知，怒江紅山茶、厚葉紅山茶、毛蕊紅山茶為母本時(shí)的雜交親和性和育種效率最低，遠(yuǎn)低于其他種類；多齒紅山茶、南山茶、浙江紅山茶、滇山茶、長(zhǎng)毛紅山茶等為母本的雜交親和性和育種效率最高。

2.3 正反交組合的親和性Duncan排序分析

對(duì)杜鵑葉山茶正反交組合的結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比等指標(biāo)進(jìn)行Duncan排序分析（表4）。杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種間正交組合的結(jié)果率平均值是反交組合的1.16倍，差異未達(dá)到顯著（p<0.05）；反交組合的每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比的平均值分別是正交組合的1.99倍、1.71倍、2.50倍，差異均達(dá)到極顯著（p<0.01）。故雖然杜鵑葉山茶正交組合的結(jié)果率稍高，但其反交組合的每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比3個(gè)指標(biāo)均顯著于正交組合。因此，杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種間反交時(shí)的雜交親和性和育種效率顯著高于正交組合。

表4 杜鵑葉山茶與紅山茶組原生種間雜交的Duncan排序分析

表5 紅山茶組10個(gè)原生種與杜鵑葉山茶雜交親和性指標(biāo)比較

圖1 紅山茶組10個(gè)物種與杜鵑葉山茶的雜交親和性平均距離聚類分析

2.4 雜交親和性綜合分析

以10個(gè)山茶屬紅山茶組物種與杜鵑葉山茶正反交的結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)、出苗率、出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比4項(xiàng)指標(biāo)的平均值（表5）進(jìn)行平均距離聚類分析①對(duì)4個(gè)指標(biāo)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使其均值為0、標(biāo)準(zhǔn)偏差為1，再進(jìn)行平均距離聚類分析。（圖1）可知：在參試的10個(gè)紅山茶組物種中，多齒紅山茶與杜鵑葉山茶的雜交親和性最佳，其次為南山茶、浙江紅山茶；尖萼紅山茶、長(zhǎng)毛紅山茶、滇山茶、全緣紅山茶與杜鵑葉山茶的雜交親和性居中；厚葉紅山茶、怒江紅山茶與杜鵑葉山茶的雜交親和性較差；毛蕊紅山茶與杜鵑葉山茶的雜交親和性最差。

3 結(jié)論與討論

在20個(gè)紅山茶組與杜鵑葉山茶的雜交組合中，雜交親和性和育種效率最高的組合為多齒紅山茶×杜鵑葉山茶，出苗數(shù)與授粉花數(shù)之比遠(yuǎn)高于其他組合，結(jié)果率、每果平均結(jié)種子數(shù)和出苗率3項(xiàng)指標(biāo)均排在前列；雜交親和性和育種效率最低的組合為杜鵑葉山茶×毛蕊紅山茶，結(jié)果率最低，僅為1.76%，且種子不能萌發(fā)，出苗率為0，表明杜鵑葉山茶與毛蕊紅山茶正交的親和力極差。

杜鵑葉山茶與多齒紅山茶、浙江紅山茶、南山茶等7個(gè)紅山茶組物種正交時(shí)的結(jié)果率高于反交時(shí)，僅有與尖萼紅山茶、厚葉紅山茶和毛蕊紅山茶在反交時(shí)的結(jié)果率比正交時(shí)更高。這表明在紅山茶組中，與杜鵑葉山茶進(jìn)行雜交時(shí)，以其作為母本進(jìn)行授粉，獲得較高結(jié)果率的概率較大。

杜鵑葉山茶與10個(gè)紅山茶物種反交時(shí)的每果平均結(jié)種子數(shù)均高于正交，這與杜鵑葉山茶的生物學(xué)特性有很大關(guān)系：杜鵑葉山茶的每果結(jié)種子數(shù)較少，平均約為2.88粒[18]，相比之下，不少紅山茶組物種的每果結(jié)種子數(shù)要多于杜鵑葉山茶，如南山茶、厚葉紅山茶、多齒紅山茶的每果結(jié)種子數(shù)分別為10～21粒、9～15粒、9～16 粒[11～17]。因此，在紅山茶組中，以杜鵑葉山茶為父本進(jìn)行雜交，在同等授粉花朵數(shù)的情況下，往往能夠獲得更多的雜交種子。

杜鵑葉山茶與10個(gè)紅山茶物種反交時(shí)的出苗率均高于正交，這也與杜鵑葉山茶的生物學(xué)特性直接相關(guān)：據(jù)李辛雷等[18]報(bào)道，杜鵑葉山茶成熟果實(shí)中飽滿種子僅占43.29%，對(duì)飽滿種子進(jìn)行活力檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)有活力種子僅占35%；據(jù)羅曉瑩等[19]報(bào)道，杜鵑葉山茶飽滿種子僅占調(diào)查總數(shù)的40%，有活力種子比例為73%，平均萌發(fā)率為38%?？梢姸霹N葉山茶的有效種子較少，質(zhì)量較差，種子向幼苗的轉(zhuǎn)化率低。而不少紅山茶組物種的發(fā)芽率遠(yuǎn)高于杜鵑葉山茶的發(fā)芽率[11,13,20～21]。因此，以杜鵑葉山茶為父本與紅山茶組物種進(jìn)行雜交，種子萌發(fā)率與成苗率會(huì)更高。

在10個(gè)紅山茶物種當(dāng)中，毛蕊紅山茶與杜鵑葉山茶的雜交親和性最低，一方面是由于種間親和性不高：毛蕊紅山茶在自然條件下自花授粉時(shí)的每果平均結(jié)種子數(shù)達(dá)到8.19粒[14]，在本實(shí)驗(yàn)中，杜鵑葉山茶×毛蕊紅山茶、毛蕊紅山茶×杜鵑葉山茶的每果平均結(jié)種子數(shù)分別為1.00粒和1.80粒，遠(yuǎn)低于前者。另一方面也與毛蕊紅山茶自身的生物學(xué)特性有關(guān)：毛蕊紅山茶在自然條件下自花授粉時(shí)，其平均結(jié)果率僅為15.2%～30.3%，種子中不飽滿種子比例達(dá)16.60%，種子敗育率較高[14]。