18個中國古老月季雜交結實性分析

莊得鳳，雷家軍，徐 寧，葉福民，馬 策，袁興福

（1遼寧省經濟作物研究所，遼寧遼陽111000；2內蒙古民族大學農學院，內蒙古通遼028000；3沈陽農業(yè)大學園藝學院，沈陽110866；4遼寧省農業(yè)科學院，沈陽110161）

0 引言

中國古老月季是指原產中國的多季開花的月季花，因端莊、典雅，在唐宋時期曾一度盛行，品種達百余種。由于歷史更替及城市建設等原因，許多古老月季已不復存在，至今遺留下來數(shù)十個品種[1]。近年在中國古老月季核型分析[2-4]、花粉形態(tài)[5]、染色體倍性[6]、植株再生[7-8]及親緣關系[9]等方面研究較多，也有學者開始著手中國古老月季四季開花[10]及香味[11-12]方面的研究。中國古老月季在世界月季育種史上有著不可替代的地位[1]，時至今日，它的一些重要園藝特性及抗逆性依然是培育月季新品種珍貴的基因資源。人工雜交育種是培育月季新品種的主要手段，而了解親本的雜交結實性對獲得雜交后代非常重要。月季雜交結實性與花粉量、花粉活力、授粉時期、柱頭可授性、花粉管發(fā)育、染色體倍性、親緣關系等一系列因素有關。張顥等[13]分析了20個切花月季品種間雜交結實性。宋杰和王國良[14]利用金櫻子與2個現(xiàn)代月季雜交，分析了敗育的原因。趙紅霞等[15]研究了薔薇屬植物與現(xiàn)代月季間遠緣雜交親和性。本研究以中國古老月季為親本，與現(xiàn)代月季連續(xù)4年進行人工雜交，調查雜交結實性并分析其原因，旨在為中國古老月季在月季新品種選育過程中的利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料有18個中國古老月季品種（表1）；此外，作為雜交親本之一還有127個現(xiàn)代月季和3個野生薔薇，均定植于遼寧省經濟作物研究所月季資源圃內，每個品種5～10株不等。

表1 供試18個中國古老月季品種的形態(tài)特征

1.2 花粉測定

在2014、2015年5—6月月季的盛花期，取含苞待放、花瓣抱合的花朵，取出花藥放置在硫酸紙上，自然干燥，待花藥開裂散粉后收集花粉，觀察散粉量。花粉量分為多、中、少、極少4個級別。能清晰可見成團的花粉，體積多、容易獲得大量花粉的品種為花粉量多；雖然可以清晰看見花粉團，但數(shù)量少、采集花粉相對容易，但比散粉量多的品種少，為中等花粉量；能看到花粉，但只能收集到少數(shù)花粉為花粉量少；花藥保持完整，幾乎看不到花粉的品種為花粉量極少[16]。

參照周家杏等[17]的方法，略作調整，將花粉均勻地撒在蔗糖硼酸培養(yǎng)基（10%蔗糖+2%瓊脂+0.01%硼酸）上，放在25℃的恒溫箱內進行培養(yǎng)，6 h后用光學顯微鏡觀察花粉萌發(fā)情況，每個品種花粉觀察3個視野，花粉管長度等于或大于花粉粒的長度視為萌發(fā)，分別記錄每個視野花粉總數(shù)和萌發(fā)數(shù)，計算花粉萌發(fā)率[式(1)]。重復3次。

1.3 人工雜交授粉

按常規(guī)方法進行。提前取父本花粉，在花蕾充分開放前采集花藥，置陰涼處自然晾干，備用。在晴天上午，將含苞待放母本花去雄，授粉，套袋并記錄父母本及授粉花朵數(shù)，第2天重復授粉1次，授粉后柱頭自然干燥約10天后去除套袋，注意田間管理。雜交組合以古老月季為親本之一，另一個親本為現(xiàn)代月季或野生薔薇。2014—2017年進行人工雜交，2018年春調查2017年雜交種子發(fā)芽率。將4年數(shù)據(jù)匯總求和，不同年份做的相同雜交組合算一個組合數(shù)。

1.4 種子采收、播種及數(shù)據(jù)統(tǒng)計

10月末開始對雜交結實的成熟果實進行采收，剝離種子待處理。記錄各雜交組合結實數(shù)[式(2)]，翌年1月用纖維素酶對種子進行種皮軟化處理后，4℃貯存，待到3月末4月初穴盤播種，做標簽并記錄種子數(shù)及種子發(fā)芽數(shù)[式(3)]。

2 結果與分析

2.1 花粉活力

由表2可知，18個中國古老月季花粉的散粉量及活力差異較大?；ǚ凵⒎哿枯^多的品種有6個，分別為‘大富貴’‘、思春’‘、一品朱衣’‘、月月粉’‘、紫紅香’、‘紫香絨’；散粉量中等的有‘湖中月’等3個品種；散粉量少的有‘春水綠波’等5個品種；極少的有‘赤丹紅心’、‘金甌泛綠’‘、玉玲瓏’‘、紫燕飛舞’4個。花粉萌發(fā)率變化幅度為0%～73.97%，‘玉玲瓏’的花粉萌發(fā)率為73.97%，顯著高于其他品種；在20%～50%的有6個品種，分別是‘一品朱衣’(34.00%)、‘月月粉’(32.35%)、‘ 紫 香 絨 ’(30.15%)、‘ 大 富 貴 ’(21.85%)、‘ 思 春 ’(21.50%)、‘葡萄紅’(21.14%)；在10%～20%的品種有3個，分別是‘軟香紅’(16.00%)、‘紫紅香’(15.41%)、‘云蒸霞蔚’(11.10%)；‘春水綠波’為0.99%，顯著低于其他品種。‘赤丹紅心’、‘湖中月’、‘金甌泛綠’、‘橘囊’、‘青蓮學士’、‘羽士妝’、‘紫燕飛舞’7個品種花粉沒有萌發(fā)。散粉量多的品種萌發(fā)率較高；‘玉玲瓏’雖然散粉量極少，但花粉萌發(fā)率最高。

表2 花粉散粉量與萌發(fā)率

2.2 雜交結實及種子情況

中國古老月季作為親本之一，與不同現(xiàn)代月季品種及少數(shù)野生薔薇進行了雜交，4年的雜交調查結果如表3所示。每個品種正反交雜交組合數(shù)為1～27個不等，共285個組合，雜交組合數(shù)最多的是‘紫香絨’做父本27個，最少的是‘玉玲瓏’做父本1個。雜交花朵數(shù)在3～131朵之間，共雜交1190朵花。每個組合平均雜交4.18朵花，花朵數(shù)最多的是‘紫紅香’做父本131朵，最少的是‘金甌泛綠’做父本3朵。部分組合數(shù)或雜交花朵數(shù)少，主要是由于品種花粉量太少。

表3 雜交結實及種子情況

共有271朵花雜交結實，雜交結實率為22.77%，不同雜交組合結實率變化差異較大?！普粝嘉怠龈副緯r，雜交結實率為100.00%；此外，結實率在50%以上的還有3個母本品種‘，云蒸霞蔚’‘、橘囊’‘、大富貴’，結實率分別為75.76%、55.56%、51.72%；結實率30%～50%的母本品種有‘紫香絨’，父本品種有‘思春’‘、大富貴’、‘軟香紅’‘、紫紅香’；雜交結實率為0%的親本有‘赤丹紅心’，母本品種有‘湖中月’‘、羽仕妝’‘、紫燕飛舞’，父本品種有‘金甌泛綠’‘、橘囊’‘、月月粉’。

271個雜交果實共獲得4744粒種子，平均每個果實獲得17.51粒種子?！即骸龈副緯r平均種子數(shù)最多為29.00粒；其次為‘紫紅香’做父本時（28.16粒）、‘云蒸霞蔚’做父本時（25.80粒）；平均種子數(shù)10粒以上的品種還有做母本的‘玉玲瓏’、‘云蒸霞蔚’、‘一品朱衣’、‘橘囊’、‘大富貴’，做父本的‘大富貴’、‘紫香絨’、‘軟香紅’、‘一品朱衣’、‘羽仕妝’、‘葡萄紅’。

共有1833粒種子發(fā)芽，平均發(fā)芽率為38.64%，種子發(fā)芽率差異較大。‘玉玲瓏’做父本，種子發(fā)芽率為100%，其余種子發(fā)芽率在0%～62.50%之間。達到50%以上的全部為做母本的品種，包括‘紫紅香’、‘葡萄紅’、‘一品朱衣’、‘橘囊’，分別為62.50%、59.00%、56.90%、56.14%。發(fā)芽率30%～50%做母本的品種有‘云蒸霞蔚’、‘玉玲瓏’、‘紫香絨’、‘春水綠波’；做父本的品種有‘大富貴’、‘紫香絨’、‘思春’、‘羽仕妝’、‘軟香紅’、‘云蒸霞蔚’。未發(fā)芽的品種有母本品種‘金甌泛綠’，父本品種‘春水綠波’、‘湖中月’、‘紫燕飛舞’。

3 結論

‘大富貴’、‘思春’、‘一品朱衣’、‘月月粉’、‘紫紅香’、‘紫紅香’6個品種散粉量多。離體花粉萌發(fā)率整體偏低，20%以上的品種有‘玉玲瓏’、‘一品朱衣’、‘月月粉’、‘紫香絨’、‘大富貴’、‘思春’、‘葡萄紅’。已有文獻中未見花粉發(fā)芽率與花粉量之間相關性研究報道，在本研究中，花粉量多的品種發(fā)芽率存在較高的趨勢。中國古老月季平均結實率為22.77%，平均發(fā)芽率為38.64%，數(shù)值偏低，可能是因為中國古老月季無論是與現(xiàn)代月季還是野生薔薇，親緣關系均較遠；另外，中國古老月季中存在較多三倍體品種，導致不易結實。經綜合分析，‘大富貴’、‘葡萄紅’、‘軟香紅’、‘思春’、‘一品朱衣’、‘云蒸霞蔚’、‘紫紅香’、‘紫香絨’8個品種結實性較高，易獲得雜交后代，可以根據(jù)育種目標合理利用。

4 討論

‘赤丹紅心’、‘金甌泛綠’、‘玉玲瓏’、‘紫燕飛舞’4個品種散粉量極少，雖然‘玉玲瓏’花粉萌發(fā)率最高，但結實率也只有16.67%，所以這4個品種不適合做雜交父本。本試驗除散粉量極少品種以外，萌發(fā)率為0%的品種有‘湖中月’、‘橘囊’、‘青蓮學士’、‘羽仕妝’，但‘湖中月’、‘青蓮學士’、‘羽仕妝’都結實了，結實率分別為12.5%、7.27%、7.69%，此外，‘云蒸霞蔚’雖然花粉萌發(fā)率較低，但結實率達到100%。表明花粉萌發(fā)率不是決定結實率的唯一因素。宋杰和王國良[14]利用金櫻子與2個現(xiàn)代月季雜交，認為父本花粉活力不影響結實，授粉后花粉管異常及幼胚敗育是導致雜交不結實的主要原因。在花粉萌發(fā)率均較高的情況下，正反交雜交結實率差異顯著，也表明花粉萌發(fā)率不是決定雜交結實好壞的唯一因素[18]。

本研究中三倍體中國古老月季‘赤膽紅心’做父母本均未結實，三倍體品種做母本未結實的還有‘湖中月’、‘羽仕妝’、‘紫燕飛舞’，做父本未結實的有‘金甌泛綠’。三倍體植物主要產生非整倍性配子，可育配子比例低，產生后代的概率小，導致不結實[19]。結實但種子未發(fā)芽的母本品種有‘金甌泛綠’，父本品種有‘春水綠波’、‘湖中月’、‘紫燕飛舞’。影響薔薇屬植物種子萌發(fā)的原因有種皮的不透性[20-21]、種皮和內果皮的物理束縛作用[22]、存在抑制物質或缺乏萌發(fā)促進物質[23-24]3種，這些種子未發(fā)芽的原因有待于進一步研究。有研究報道，三倍體并非完全不育[25]，三倍體在配子形成過程中，染色體分離重組及不減數(shù)等形成的低概率育性，是育成雜交后代的重要途徑[26-27]。本研究中，結實且種子發(fā)芽的母本品種有‘春水綠波’、‘青蓮學士’，父本品種有‘青蓮學士’、‘羽仕妝’。吉乃喆等[28]報道，三倍體‘湖中月’、‘羽仕妝’、‘春水綠波’、‘青蓮學士’做母本均未結實；‘湖中月’、‘青蓮學士’做父本未結實，‘春水綠波’、‘羽仕妝’大量結實。本研究中‘羽仕妝’結實性與該報道結果一致，‘青蓮學士’、‘春水綠波’與該報道結果不一致，‘湖中月’部分一致，其原因有待于進一步研究。

‘月月粉’等4個中國古老月季品種在18世紀中期被引到歐洲，作為親本進行雜交培育出現(xiàn)代月季[29]。本研究中‘月月粉’做母本結實，父本未結實，與崔嬌鵬等[30]的研究結果一致。

雜交后代觀察篩選過程中，發(fā)現(xiàn)‘大富貴’做父本比較容易出現(xiàn)優(yōu)良個體，多數(shù)遺傳了‘大富貴’的花型特征，在做母本時，雖然比較容易獲得種子，但種子發(fā)芽率較低。此外，‘思春’做父本也易獲得優(yōu)良后代。其次，‘云蒸霞蔚’及‘橘囊’做母本易出現(xiàn)優(yōu)良個體，‘葡萄紅’、‘紫紅香’做親本也較易出現(xiàn)優(yōu)良個體。育種者根據(jù)育種目標，針對親本特性，可以參考利用。