觀賞鳳梨雜交育種與無菌播種技術(shù)

陳 春

（福建省林業(yè)科技試驗(yàn)中心，福建 南靖 363600）

觀賞鳳梨（Ornativa pineapple）是鳳梨科（Bromeliaceae）多年生的草本植物，原產(chǎn)自于中、南美洲等地區(qū)，常見種類與品種主要有珊瑚鳳梨屬（Aech-mea）、鶯歌屬（Vriesea）、果子蔓屬（Guzmania）、彩葉鳳梨屬（Neoregelia）、鐵蘭屬（Tillandsia）等.它們既能觀花，又可觀葉，具有較高的觀賞價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在國內(nèi)外的市場(chǎng)前景廣闊[1-3].目前，國內(nèi)的觀賞鳳梨種苗主要引自西歐的荷蘭和比利時(shí)，包括世界三大觀賞鳳梨種苗供應(yīng)商（比利時(shí)德魯仕公司、愛克索特植物公司和荷蘭康巴克公司）.這3 家公司擁有全世界90%以上的觀賞鳳梨的種質(zhì)資源，具有較為強(qiáng)大的育種科研力量[4].我國主要栽培的觀賞鳳梨品種約有60 多個(gè)，且大多數(shù)從國外引進(jìn).高昂的品種引進(jìn)費(fèi)用嚴(yán)重制約著花卉企業(yè)的發(fā)展；同時(shí)，由于新品種權(quán)的問題，導(dǎo)致國外新品種在中國的推廣受到限制，觀賞鳳梨品種在國內(nèi)普遍存在著品種陳舊、更新緩慢等狀況[4-8].因此，觀賞鳳梨雜交育種及組培快繁技術(shù)的研究工作尤為重要.自2011 年起，選取福建省林業(yè)科技試驗(yàn)中心從比利時(shí)引進(jìn)的多個(gè)觀賞鳳梨品種，進(jìn)行種屬間雜交或自交試驗(yàn)，獲得雜交果莢，通過種子無菌播種、壯苗生根等試驗(yàn)研究，獲得雜種后代，探討并總結(jié)觀賞鳳梨的雜交育種及無菌播種技術(shù)，以期為國內(nèi)觀賞鳳梨新品種選育提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為福建省林業(yè)科技試驗(yàn)中心從比利時(shí)引進(jìn)的16 個(gè)觀賞鳳梨品種，其中鶯歌屬6 個(gè)：V.‘Cupido’、V.‘Melottle’、V.‘como’、V.‘Saturn’、V.‘Mambo’、V.‘Porto’；果子曼屬9 個(gè)：G.‘loja’、G.‘Javita’、G.‘Kronos’、G.‘Amore’、G.‘Focus’、G.‘Formax’、G.‘Alerta’、G.‘Denise’、G.‘Happiness’；鐵蘭屬1 個(gè)：T.‘sandy’.

1.2 雜交方法

1.2.1 親本選擇 選擇生長(zhǎng)較健壯、無病蟲害，花序大且小花生長(zhǎng)正常的植株作為父母本.根據(jù)溫室大棚栽培的觀賞鳳梨品種的花序、柱頭等實(shí)際生長(zhǎng)的情況開展雜交授粉試驗(yàn).

1.2.2 雜交授粉（1）授粉試驗(yàn)前的準(zhǔn)備：觀賞鳳梨經(jīng)催花后，花序大約在100～120 d 時(shí)長(zhǎng)成，選擇生長(zhǎng)健壯、具有品種特性的花序，若是果子蔓鳳梨，則應(yīng)剪除總苞片，同時(shí)在之后的幾天，可根據(jù)花的生長(zhǎng)情況繼續(xù)剪掉每朵花的苞片；若是麗穗鳳梨，則只需剪去小花苞片.（2）母本去雄：在開花當(dāng)天早上8 點(diǎn)之前，輕輕將母本小花的花藥用鑷子除去，將柱頭移動(dòng)至遠(yuǎn)離花藥的位置后，用鑷子小心夾住花絲，由下至上除去花藥，保證花藥不被弄破而導(dǎo)致散粉，同時(shí)應(yīng)避免損傷柱頭.（3）花粉采集：將當(dāng)日開花的父本小花的花藥收集，不同的父本，其花藥應(yīng)存放在不同的培養(yǎng)皿內(nèi)，標(biāo)明編號(hào).（4）授粉：當(dāng)父本的花藥開裂，將花粉用鑷子從花粉囊中取出，均勻地涂抹在母本植株的柱頭上.授粉后，將單個(gè)雌性柱頭分別用套袋隔離，同時(shí)掛牌并在牌上寫上父母本、授粉日期.

1.3 雜交種子的采收

授粉后，應(yīng)隨時(shí)注意觀察花序生長(zhǎng)發(fā)育的情況，觀賞鳳梨從授粉一直到果莢的成熟，一般要經(jīng)歷4～6 個(gè)月，而且不同的親本，果莢的成熟期也不同.當(dāng)果莢的外觀飽滿，有光澤時(shí)，即可采收，統(tǒng)計(jì)不同雜交組合的果莢成熟時(shí)間，獲得蒴果數(shù)和結(jié)實(shí)率.結(jié)實(shí)率/%=（獲得的果莢數(shù)/雜交的花朵數(shù)）×100%.

1.4 雜交種子的無菌播種

1.4.1 外植體的消毒 以雜交果莢作為外植體，用0.1% HgCl2溶液進(jìn)行消毒試驗(yàn).具體步驟：將果莢用自來水沖洗15 min，之后在超凈工作臺(tái)上待用；然后用75 %酒溶液輕輕搖晃1min，用無菌水清洗2～3遍，倒入0.1%HgCl2溶液中，輕輕搖晃20 min，最后用無菌水洗4～5 遍，切開蒴果，將種子播種在萌發(fā)誘導(dǎo)培養(yǎng)基上.

1.4.2 萌發(fā)誘導(dǎo)培養(yǎng)基的優(yōu)化 采用正交試驗(yàn)的方法，通過正交設(shè)計(jì)L9(34)，基本培養(yǎng)基為1/2 MS、MS、MS（改良），設(shè)置6-BA 的濃度為0、0.5、1.0 mg·L-1；NAA 的濃度為0、0.2、0.4 mg·L-1，因子水平見表1，每個(gè)處理播種10 瓶，重復(fù)3 次，統(tǒng)計(jì)雜交種子的平均萌芽率，通過方差分析，選擇鳳梨雜交種子的萌發(fā)誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基.

表1 萌發(fā)誘導(dǎo)試驗(yàn)的因子水平表

1.5 壯苗生根培養(yǎng)

將萌發(fā)的雜交后代接種到壯苗培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，本試驗(yàn)以1/2 MS+0.1 mg·L-16-BA+0.5 mg·L-1IBA+0.2 g·L-1蛋白胨+30 g·L-1蔗糖+7.5 g·L-1瓊脂為基本培養(yǎng)基，設(shè)置不同有機(jī)添加物（80 g·L-1香蕉、80 g·L-1土豆），每個(gè)處理接種10 瓶，每個(gè)培養(yǎng)瓶接入芽苗3 株，試驗(yàn)重復(fù)3 次.放置在培養(yǎng)室中30 d，觀察壯苗生根情況.

1.6 培養(yǎng)條件

以上培養(yǎng)基設(shè)置pH 值5.80，培養(yǎng)室中的光照周期為12H/12D，光照強(qiáng)度為2 000 Lx，溫度23～25 ℃.

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用DPS 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種雜交對(duì)自然結(jié)實(shí)率的影響

由表2 可知，鶯歌屬間的雜交授粉比較容易成功，結(jié)實(shí)率為40.0%～60.0%，其中V.‘Melottle’×V.‘Como’結(jié)實(shí)率達(dá)60.0%；鶯歌屬×果子蔓屬、果子蔓屬×果子蔓屬、果子蔓屬×鶯歌屬、果子蔓屬×鐵蘭屬、鐵蘭屬×鐵蘭屬均未獲得蒴果，結(jié)實(shí)率均為0，這可能是由于這些品種之間雜交不親和，造成雜交授粉試驗(yàn)的失敗.由表2 中可以看出，不同品種的觀賞鳳梨從授粉至果莢的成熟經(jīng)歷4～6 個(gè)月，不同雜交組合果莢成熟時(shí)間不同，應(yīng)根據(jù)果莢的成熟情況適時(shí)采摘果莢.

表2 不同觀賞鳳梨品種雜交對(duì)自然結(jié)實(shí)率的影響

2.2 雜交后花序的生長(zhǎng)變化

對(duì)2015 年11 月23 日雜交的花序（雜交組合為V.‘Melottle’ ×V.‘Como’）進(jìn)行跟蹤拍照并記錄，觀察雜交前后花序的生長(zhǎng)變化（圖1）.觀察結(jié)果顯示，在雜交授粉后10 d，既可觀察到觀賞鳳梨花序的變化，花序開始膨大，雜交授粉后50 d 時(shí)，可看到果莢成綠色，果莢逐漸成熟；雜交5 個(gè)月時(shí)，果莢開始由綠色漸漸變?yōu)楹稚?，此時(shí)果莢內(nèi)得種子基本成熟，可采摘.

圖1 花序雜交前后的生長(zhǎng)變化

2.3 培養(yǎng)基對(duì)觀賞鳳梨種子萌發(fā)的影響

把鳳梨的雜交種子播種到萌發(fā)誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，15 d 后種子萌發(fā)出綠色的小芽點(diǎn)（圖2）.由正交試驗(yàn)結(jié)果（表3）可知，A（基本培養(yǎng)基）、B（6-BA）、C（NAA）3 個(gè)因子對(duì)鳳梨雜交種子萌芽率的影響力大小順序?yàn)锳 >B >C，基本培養(yǎng)基對(duì)種子萌發(fā)的影響最大，其次是6-BA，最后為NAA.同時(shí)，由方差分析表（表4）可看出，這3 個(gè)因子對(duì)萌芽率的影響均達(dá)到極顯著.

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的基本培養(yǎng)基與不同濃度6-BA 和NAA 組合，雜交種子萌芽率不同，適當(dāng)濃度6-BA 與NAA 有利于種子的萌發(fā)誘導(dǎo)，在9 個(gè)不同處理中，平均萌芽率最高的處理為2 號(hào)，平均萌芽率為75.6%.由表3 的正交試驗(yàn)結(jié)果得出，誘導(dǎo)鳳梨雜交種子萌芽的培養(yǎng)基的最佳組合是A1B2C3，即1/2 MS+0.5 mg·L-16-BA+0.4 mg·L-1NAA+30 g·L-1糖+7.5 g·L-1瓊脂.

表3 種子萌芽誘導(dǎo)培養(yǎng)正交試驗(yàn)結(jié)果

表4 萌芽誘導(dǎo)培養(yǎng)正交試驗(yàn)方差分析表

圖2 觀賞鳳梨雜交種子誘導(dǎo)培養(yǎng)結(jié)果（15 d）

2.4 培養(yǎng)基對(duì)組培苗壯苗生根培養(yǎng)的影響

觀賞鳳梨無菌萌發(fā)的苗比較細(xì)弱，因此將其接入添加有機(jī)添加物的培養(yǎng)基種進(jìn)行壯苗培養(yǎng).從表5可判斷出添加了香蕉和土豆對(duì)觀賞鳳梨的苗增高及根長(zhǎng)與對(duì)照組相比有顯著的差異，有機(jī)添加物對(duì)苗增高及根的生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用.添加香蕉也有利于促進(jìn)苗高及根長(zhǎng)，但對(duì)苗增高的影響力不如添加土豆的培養(yǎng)基.因而，觀賞鳳梨壯苗生根培養(yǎng)基為1/2 MS+0.1 mg·L-16-BA+0.2 g·L-1蛋白胨+80 g·L-1土豆泥+30 g·L-1蔗糖+7.5 g·L-1卡拉膠，組培苗生長(zhǎng)健壯，平均根長(zhǎng)2.65 cm，根數(shù)4.35 條.

表5 有機(jī)添加物對(duì)觀賞鳳梨組培苗壯苗生根的影響

3 小結(jié)

本研究以16 個(gè)觀賞鳳梨的品種作為雜交育種材料，根據(jù)育種目標(biāo)，選擇花色、葉形、株形、抗逆性等性狀優(yōu)良的親本開展雜交育種研究，結(jié)果顯示，鶯歌屬內(nèi)的雜交授粉比較容易成功，結(jié)實(shí)率較高（40.0%～60.0 %）；鶯歌屬×果子蔓屬、果子蔓屬×果子蔓屬、果子蔓屬×鶯歌屬、果子蔓屬×鐵蘭屬、鐵蘭屬×鐵蘭屬卻均未獲得蒴果，這可能是由于這些品種之間雜交不親和，造成雜交授粉試驗(yàn)的失敗.這與周強(qiáng)[8]在對(duì)觀賞鳳梨雜交親和性與種子形成及萌發(fā)特性研究是一致的，雜交不親和在不同品種的觀賞鳳梨中是普遍存在的.對(duì)雜交試驗(yàn)獲得的果莢進(jìn)行無菌播種試驗(yàn)，播種平均萌芽率達(dá)75.6%.這些試驗(yàn)的結(jié)果將為今后觀賞鳳梨的育種試驗(yàn)提供參考.

目前國內(nèi)在觀賞鳳梨雜交育種技術(shù)方面的研究?jī)H有少量的報(bào)道[9-10]，本研究通過對(duì)多個(gè)的觀賞鳳梨品種開展雜交授粉、無菌播種及壯苗生根等試驗(yàn)，摸索了觀賞鳳梨的雜交育種技術(shù)，優(yōu)化出雜交種子萌芽最適誘導(dǎo)培養(yǎng)基組合，為我國觀賞鳳梨新品種的選育奠定基礎(chǔ).