姜荷花雜交育種研究初報

柯玲俊，余惠文，彭方婷，林金水，陸鑾眉*

（1.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建漳州363000；2.閩臺特色園林植物福建省高校重點實驗室，福建漳州363000；3.福建省熱帶作物科學(xué)研究所，福建漳州363001）

姜荷花（Curcuma alsimatifolia）是原產(chǎn)于泰國的熱帶球根花卉.引入我國后，因其花朵獨特艷麗，極具觀賞性，深受消費者喜愛，同時，姜荷花的花期長，從5月一直開放到11月份，可作為鮮切花、盆栽和園林造景，具有很高的經(jīng)濟價值[1-2].目前我國姜荷花品種主要來源于國外引種，不僅國內(nèi)姜荷花品種多樣性不足，而且增加了生產(chǎn)成本；國內(nèi)自主選育的姜荷花品種目前報道的極少，僅有“紅觀音”品種，源于從泰國引進的種球中發(fā)現(xiàn)的突變株[3].

目前國內(nèi)對姜荷花研究在生理栽培和組織培養(yǎng)方面比較多.文獻[4-6]報道了姜荷花的生長習(xí)性和栽培技術(shù)；陸鑾眉（2006）[7]，仇碩（2010）[8]等報道了姜荷花種球貯藏及其鮮切花保鮮技術(shù)，這些研究為國內(nèi)姜荷花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大積累了理論基礎(chǔ).隨著姜荷花市場的發(fā)展，品種成為了制約姜荷花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一.目前國內(nèi)姜荷花育種方面的研究相對較少，本研究開展了姜荷花雜交育種，通過設(shè)計不同雜交授粉組合，篩選親和力高的親本，獲得雜交種子，對進一步培育姜荷花新品種具有重要意義.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本研究所用姜荷花品種源于閩南師范大學(xué)種質(zhì)資源圃，共30 份資源（見表1）.姜荷花均種植于溫室大棚內(nèi)，生長條件、管理水平一致，進入花期后即可授粉.

表1 姜荷花品種信息Tab.1 Details of the 30 Curcuma alsimatifolia accessions

1.2 雜交授粉

姜荷花授粉于2019年7月22—27日、9月8—20日分兩次進行，上午授粉，根據(jù)設(shè)計的雜交組合，分別采取父本已散粉花藥，直接將其花粉涂抹在母本柱頭上，因所用姜荷花品種經(jīng)多年栽培，自交未見種子，或存在自交不親和現(xiàn)象，且姜荷花花柱被花藥所包圍，去雄操作容易傷到柱頭，影響授粉成功率，因此本試驗授粉未進行去雄操作.授粉完畢后，套袋并做好相應(yīng)標(biāo)記.為提高授粉坐果率與種子發(fā)育質(zhì)量，一個花序授粉花朵數(shù)在7～10朵之間.

1.3 數(shù)據(jù)收集

記錄每天不同的授粉組合及其授粉的花朵數(shù)，坐果后統(tǒng)計每個雜交組合的結(jié)果數(shù)量，種子成熟后，統(tǒng)計每個組合的種子數(shù)量，統(tǒng)計過程中，發(fā)現(xiàn)病死花枝或因人為原因損失的花枝，對應(yīng)的數(shù)據(jù)則從總數(shù)中扣除.選取了4 對正反交組合，采收自然晾干后，分別應(yīng)用體視顯微鏡觀察種子形態(tài)，電子天平稱量種子重量，游標(biāo)卡尺分別測量20粒隨機抽取的種子的縱徑與橫徑.

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 姜荷花結(jié)果與種子采收

姜荷花授粉結(jié)束，果實經(jīng)過20 d生長即可達到成熟果大小水平，授粉45 d后果實陸續(xù)發(fā)育成熟，種子成熟后果皮自然開裂，種子為棕色（見圖1）.本試驗共設(shè)計了122 個授粉組合，最終收獲到27 個雜交組合種子（見表2），其中以“清邁粉”ד荷蘭紅”坐果率最高，為63%；“黃色夢幻”ד日出”雜交組合獲得種子數(shù)最多，為1 283粒，而“尤基”ד紅唇”雜交種子最少，僅有6粒.結(jié)果表明成功獲得雜交種子的親本主要有：“黃色夢幻”“桑巴”“紅衣少女”“日出”“荷蘭紅”“白雪公主”和“清邁粉”.

圖1 姜荷花雜交結(jié)果狀與種子（標(biāo)簽牌尺寸4.5 cm×3 cm）Fig.1 Hybrid fruits and seeds of Curcuma alsimatifolia（Label size 4.5 cm×3 cm）

表2 姜荷花雜交數(shù)據(jù)統(tǒng)計Tab.2 Statics of hybridization

續(xù)表2

2.2 雜交種子形態(tài)特點

授粉獲得雜交種子均呈腎臟形，種皮革質(zhì)堅硬、表面光滑無絨毛，種孔位于種子一端（圖2）.通過測量種子縱徑、橫徑與平均百粒重（表3），結(jié)果顯示不同正反交組合種子間縱徑與橫徑均未存在顯著差異，其中“荷蘭紅”ד紅衣少女”縱徑/橫徑最小，為1.929，種子較短，“黃色夢幻”ד紅衣少女”縱徑/橫徑最大，為2.664，種子較長.平均百粒重最大為“清邁粉”ד桑巴”，為1.039 g，平均百粒重最輕為“日出”ד黃色夢幻”，為0.624 g.

圖2 姜荷花種子形態(tài)（標(biāo)尺1 mm）Fig.2 Morphology of Curcuma alsimatifolia seeds（Bar 1 mm）

表3 姜荷花雜交種子特征Tab.3 Characteristic of hybrid seeds of Curcuma alsimatifolia

2.3 姜荷花雜交種子播種

雜交第一批種子于2019年9月6日采收后，9月7日未催芽直接播種，于2020年5月1日開始發(fā)芽，5月19日大量發(fā)芽，可見姜荷花種子自然休眠期可達8個月.第二批授粉的雜交種子采收后，于2020年4月14日播種，5月25日開始陸續(xù)發(fā)芽，且不同雜交組合間發(fā)芽時間可相差10～20 d，且發(fā)芽勢差異顯著（見圖3），其中以“黃色夢幻”ד紅衣少女”和“荷蘭紅”ד紅衣少女”兩個雜交組合發(fā)芽最早.

圖3 姜荷花雜交苗Fig.3 Hybrids of Curcuma alsimatifolia

3 討論

供試的30個姜荷花品種所設(shè)計的122個授粉雜交組合，最終成功獲得27個組合的種子，表明供試的30份姜荷花種質(zhì)資源之間的雜交親和性存在差異.不同雜交組合之間坐果率及獲得種子數(shù)差異較大，表明不同親本的育性存在較大差異，成功獲得雜交種子的親本中，以“黃色夢幻”“桑巴”“紅衣少女”“日出”“荷蘭紅”“白雪公主”和“清邁粉”作為親本更容易獲得雜交種子，以“紅唇”作為親本則較難獲得雜交種子.在未來育種工作中，可根據(jù)本研究結(jié)果進行雜交組合設(shè)計，提高授粉成功率，獲得相應(yīng)數(shù)量的雜交種子.

姜荷花雜交種子采收后，如未進行催芽處理直接播種，種子休眠期可達8月之久，如次年進行播種，發(fā)芽早的組合仍需一個多月時間，而發(fā)芽較晚的組合則需2個多月的才能發(fā)芽，很大程度影響了姜荷花雜交育種的效率.且未經(jīng)處理的種子發(fā)芽勢相差很大，種子全部發(fā)芽時間較長，不利于苗期管理，因此姜荷花雜交種子播種宜進行催芽處理，提早打破種子休眠，提高種子發(fā)芽勢.

因栽培過程中未發(fā)現(xiàn)姜荷花自然雜交產(chǎn)生的種子，因此本試驗雜交過程中未進行去雄處理，但不能排除姜荷花存在一定的自交親和性，因此后期姜荷花雜交實生苗在進行新品種選育過程中，對于候選新品種或需進行雜種鑒定，以排除實生變異的因素.本實驗為姜荷花雜交育種積累了理論基礎(chǔ)，也為姜荷花新品種選育積累了群體基礎(chǔ)，具有重要的生產(chǎn)試驗意義.