荷花育種技術初探

（北京市豐臺區(qū)園林綠化局蓮花池公園管理處，北京 100055）

荷花（Nelumbo nucifera Gaertn.）又名蓮，菡萏。是蓮科蓮屬的多年生挺水植物，為中國十大名花之一，也是唯一的多年生水生花卉。從古至今深受人們喜愛，是夏季游園觀賞的主題花卉。隨著經濟發(fā)展和人們生活水平的提升，人們在追求物質生活水平之外對精神生活水平要求越來越高，漸漸不再滿足傳統(tǒng)荷花品種和其僅有不足一月的花期。因此，培育出更多花型獨特、花色豐富、花期較長的荷花新品種是所有荷花育種人的共同追求。

目前荷花育種方法主要分為雜交育種、輻射育種（含太空育種）、芽變育種、倍數育種、化學誘變育種等方式，本文僅討論雜交育種、輻射育種兩大類育種方式。筆者將通過對各種育種方法的總結比較，探討各育種方法的優(yōu)缺點，希望可為育種工作及科研人員在選擇荷花育種方法時提供參考。

1 育種方法

1.1 雜交育種

荷花為常異花授粉植物，雌蕊先于雄蕊成熟，自然界中以異花授粉為主，且現(xiàn)有各類型荷花品種遺傳背景高度雜合，在F1代中可以出現(xiàn)大量分離以供篩選，因此，可利用有性雜交育種，再無性繁殖固定性狀。常用的雜交育種方法有自然雜交和人工雜交。

1.1.1 自然雜交

自然雜交是在荷花育種實際工作中最常用，也是行之有效的快速選育荷花新品種的方法之一。因荷花種植園一般均有大量不同品種的存在，除專門隔離，每年均會獲得大量雜交種子。由于各品種本身性狀差異較大，從自然雜交的子代中，選擇觀賞價值較高的荷花新株系可能性較大，一經選出，可采用無性繁殖保持優(yōu)良的遺傳性狀相對穩(wěn)定。王其超等[1]利用自然雜交從275株實生苗中選育出24個荷花新品種。

1.1.2 人工雜交

人工雜交是根據育種目的來選擇適合的親本，以遺傳差異較大品種為宜，如亞洲蓮及美洲蓮進行雜交較易發(fā)生變異，其中母本應選用正常結實品種，父本既可選擇單一品種也可選取多父本混合。在進行人工雜交時，為保證品種準確性，應在開花前一天將目母本進行套袋隔離，因荷花雌蕊先于雄蕊成熟10h，可對母本不進行去雄操作。姜麗等發(fā)現(xiàn)不同品種雜交結實率存在明顯差異，正反交結實率也存在差異[2]，包建忠等也確定人工定向雜交結實率較低[3]，F(xiàn)1代分離性狀保留親本部分性狀，但大多趨向母本，可由此特性初步摸索出一些定向育種方向。

1.2 輻射誘變育種

隨著我國科技的不斷發(fā)展，自20世紀五十年代中期，我國研究者開始嘗試將輻射誘變技術應用在植物育種上，培育出了大量的植物新品種。近年來輻射育種方式也越來越多的應用在了荷花育種工作中。其中應用較多的輻射育種方式有60Coγ輻射育種、離子注入誘變育種、太空育種等。

1.2.1 60Coγ輻射育種

60Coγ射線是一種高能的電磁波，具有穿透力強、波長短的特點，是目前輻射育種中常用的一種輻射源，也是荷花輻射育種最常用的一種方式。荷花育種常使用蓮子進行外照射的方式，即將蓮子送進輻照室進行照射，且包建忠等人的研究也證明輻射蓮子較輻射藕種[3]，變異率和變異程度更大。陳秀蘭等利用60Coγ輻射選育出4個荷花新品種[4]，并對性狀變異情況進行了初步研究，錢萍等收集雜交后蓮子進行60Coγ輻射培育了一些新品種[5]。

1.2.2 離子注入誘變育種

離子注入是把某種元素的原子電離成離子，并使其在電壓下進行加速，在獲得較高速度后射入放在真空靶室中的材料表面，從而改變材料的結構和性能。離子束與生物的相互作用不僅有物理的和化學的，還會引起強烈的生物效應，從而促使生物產生各種變異，因其中有許多變異是自然條件下極為罕見或難以產生的，可以從中選出優(yōu)良變異，經過培育而成為一種新品種。鄧敏利用離子注入‘粉團’蓮子培育出新品種‘紫闡’[6]，蓮花池公園利用離子注入技術培育出多個荷花新品種[7，8]。

1.2.3 太空育種

太空育種也稱空間誘變育種，是將種子放入是將作物種子或誘變材料搭乘返回式航空器送到太空，利用太空特殊的環(huán)境條件，如宇宙射線、高真空、弱地磁場等因素對植物的誘變作用，使種子產生變異，再返回地面通過嚴格選育，獲得優(yōu)良植物新品種的育種技術。在荷花的太空育種方面，1994年廣昌白蓮研究所將白蓮蓮子搭載返回式衛(wèi)星，進行太空育種研究，種植后F1代就產生了廣泛的分離，篩選出“太空1號、2號、36號”等新品種[9]。羅登強完成了300個品種3000粒蓮子的太空育種實驗[10]。

2 討論

2.1 雜交育種方面

雜交育種作為操作簡便且應用范圍最廣的育種方式，至今已培育出大量的優(yōu)秀荷花新品種。但自然雜交因其無法掌握傳粉媒介，父本信息模糊，故在育種方向上會產生較大不確定性，無法進行定向育種研究。人工雜交雖然F1代性狀能保留部分親本性狀，但不同親本雜交結實率有較大差異，且有可能因花粉活力、胚胎敗育等因素造成雜交失敗[11]，而且人工雜交的子代變異率有限，花色上紅色遺傳潛力大于白色[2]，想要定向選取一個優(yōu)秀的荷花新品種需要進行大量的雜交篩選，工作量較大。

2.2 輻射誘變育種方面

輻射誘變育種雖然普遍具有廣譜，變異率高，變異幅度大，育種周期短的優(yōu)點，但也有著輻照后需盡快播種以防誘變效果衰退；輻照所引起的誘變特征有些可以遺傳，但有些不穩(wěn)定，在第一代發(fā)生的變異又在第二代后第三代消失了，需要至少兩年時間確定品種性狀的穩(wěn)定等缺點。同時，不同輻射方法也有其各自的局限性。

如60Coγ輻射育種最有效的輻照劑量應在各品種致死量內進行，但是輻照后的發(fā)芽率會降低，且輻照對紅色系及復色系品種較易發(fā)生變異[12]，隨著輻照劑量的增加，其表征性狀更易發(fā)生變異，主要是發(fā)生在花色、雌蕊數量等方面，而花期、著花密度、花型、花徑等方面變異不明顯，其原因可能是輻照誘發(fā)質量性狀發(fā)生變異，而數量性狀受輻照誘變的影響較小。各品種適宜的輻射劑量和致死率有一定差別，還需要更多研究摸索。

與其他輻射方式相比，離子注入雖然具有誘變損傷輕、有效突變率高、突變譜廣等優(yōu)點，但因在荷花育種領域研究還較為初期，目前只發(fā)現(xiàn)了部分變異特性，用于注入的離子僅嘗試了C+、Fe+和Al+等[6，7，8]，其他適宜注入的離子和劑量還在摸索階段，且在實際工作中發(fā)現(xiàn)注入C+、Fe+培育的荷花新品種在栽培5年后有一定幾率退化，但退化機制還需要摸索。

太空育種，由于其環(huán)境的特殊性，有許多輻射條件是人類試驗難以模擬的，人為控制蓮子在太空接受輻射的強度或劑量目前是不可能的，畢竟高能離子的輻射是隨機的。因此太空育種的隨機性較大，會有很多不可控因素。太空育種一次花費較高，實驗機會有限，需至少4代篩選穩(wěn)定性狀，并不能高效的完成育種工作。

3 結語

我國豐富的荷花品種為荷花的研究提供了豐富的原材料，取得了一定的研究成果?，F(xiàn)階段雖有雜交育種、輻射育種、芽變育種、倍數育種、化學誘變育種等多種育種方式，但單獨使用一種育種方式都有一定的局限。如雜交育種存在的一些問題，包括人工定向雜交結實率低，F(xiàn)1代性狀變異率有限，且花型、花色趨向母本；自然雜交父本具有不確定性，無法進行定向育種。在輻射育種方面，荷花輻射能誘發(fā)產生變異，但突變方向不好掌握，隨機性大，有些變異性狀通過無性繁殖難以穩(wěn)定，要確定其性狀的穩(wěn)定，需進行多代系統(tǒng)觀察和對比分析。通過對育種的方式研究，發(fā)現(xiàn)將輻射方法與雜交育種相結合并通過無性繁殖來培養(yǎng)出能夠穩(wěn)定遺傳的荷花新品種是今后育種工作的方向。隨著人們審美水平的提高，對于觀賞荷花的性狀要求越來越高，單一育種方法越來越難滿足荷花育種的需求，多學科多種育種方式相結合才是今后的主流。因此，荷花遺傳育種工作任重而道遠。