克服盆栽小菊遠(yuǎn)緣雜交受精前障礙的技術(shù)研究

雒新艷，劉英，王利紅，李芳，王輝，盧潔

（1.濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261000；2.山東省林木種苗和花卉站，山東 濟(jì)南 250014）

盆栽小菊是小菊的一種栽培類型，其植株低矮、株型豐滿圓整、著花繁密、色彩鮮艷、開花整齊且花期長，十分適合室內(nèi)裝飾和室外廣場大面積彩化布置[1]。但盆栽小菊花色和花型很單一，抗性也不夠優(yōu)良，因此，市場上急需突破性的品種，育種力度亟需加強(qiáng)。

遠(yuǎn)緣雜交能有效打破種、屬間的隔離，將2 個(gè)或多個(gè)物種經(jīng)長時(shí)間進(jìn)化而積累的特性重新組合，擴(kuò)大遺傳變異范圍，從而創(chuàng)造出新穎的變異類群或新物種[2]。我國是菊花的起源中心和菊屬野生種質(zhì)資源的分布中心[3]，且菊屬是種間隔離并不十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念惾篬4]，這就為盆栽小菊遠(yuǎn)緣雜交提供了便利。前人曾將紫花野菊、菊花腦和龍腦菊等種質(zhì)與菊花栽培品種雜交，成功獲得了新種質(zhì)[5～7]。但是由于栽培菊花與野生種質(zhì)之間存在時(shí)空隔離、染色體倍性、花粉活力等多方面的差異，遠(yuǎn)緣雜交不親和現(xiàn)象非常普遍。前人曾將濱菊、木茼蒿、菊花腦、異色菊和甘菊作為父本，與栽培小菊雜交，但未收獲到種子，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)主要原因是母本柱頭固著不住花粉、花粉萌發(fā)數(shù)量少且萌發(fā)異常[8～10]。基于此，本研究通過檢測盆菊花序開放時(shí)柱頭的可授性，確定母本的最佳授粉時(shí)期；采用不同的授粉方法進(jìn)行雜交，比較不同處理的授粉成功率，以期明確最合適的授粉技術(shù)，為制定盆栽小菊遠(yuǎn)緣雜交方案提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

父本為二倍體野生近緣種質(zhì)紅花除蟲菊〔Pyrethrum coccineum（Willd.）Worosch.〕（2n=2x=18）和甘野菊〔Dendranthema lavandulifolium var.seticuspe（Maxim.）Shih〕 （2n=2x=18），采用露地種植，花期分別為5～8 月和7～9 月?；ㄆ诩胁杉ǚ郏稍锖笥秒x心管密封，置于-20 ℃冰箱貯藏。待盆菊栽培品種花期時(shí)取出，放至適溫后用于授粉。

母本為盆菊栽培品種白美人菊和紅風(fēng)車（2n=6x=54），在智能溫室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，花期分別為9 月中旬至10 月下旬和10 月中旬至11 月上旬。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2021 年在山東省濰坊市進(jìn)行。父、母本每種試驗(yàn)材料均種植50 盆。

1.2.1 柱頭的可授性檢測 參照楊秀蓮等[11]方法，檢測柱頭的可授性。白美人菊和紅風(fēng)車頭狀花序中心部的管狀花從最外輪花被片展開到全部柱頭萎蔫共歷時(shí)5 d，開花前2 d 到花后2 d，每隔1 d 檢測1 次柱頭的可授性。于晴天10：00 采集5 個(gè)時(shí)期的盆菊花序，每處理10 個(gè)花序，用鑷子和刀片取下柱頭，迅速浸入已滴加聯(lián)苯胺-過氧化氫染色劑（按照1%聯(lián)苯胺、3%過氧化氫、蒸餾水體積比4∶11∶22 的比例配制，即配即用）的凹面載玻片凹槽處內(nèi)，染色15～20 min 后，先用放大鏡觀察，再在顯微鏡下觀察。若柱頭周圍液體變?yōu)樗{(lán)色并有大量氣泡出現(xiàn)，表明柱頭具有可授性；若柱頭周圍液體不變藍(lán)、無氣泡，則表明柱頭沒有可授性。依據(jù)藍(lán)色的深淺和氣泡的多少判斷可授性的強(qiáng)弱。

1.2.2 不同授粉方法對(duì)雜交結(jié)實(shí)性的影響 每個(gè)雜交組合均設(shè)6 個(gè)授粉方法處理（表1），授粉后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理?；ㄐ蚬２扛煽莺?，采收花序；晾曬后脫粒，采集種子，統(tǒng)計(jì)結(jié)實(shí)量（粒/花序，從每個(gè)頭狀花序收獲的種子數(shù)量）。

表1 不同處理的授粉方法Table 1 Pollination methods of different treatments

2 結(jié)果與分析

2.1 不同開花時(shí)期盆菊柱頭的可授性

檢測結(jié)果（表2）顯示，白美人菊和紅風(fēng)車的管狀小花在花被片展開前2 d，其柱頭的可授性較弱，表現(xiàn)為周圍只產(chǎn)生少量的氣泡，染色劑未變藍(lán)；花被片展開當(dāng)天，兩者的柱頭均具備了較強(qiáng)的可授性，表現(xiàn)為染色劑呈淡藍(lán)或藍(lán)色，柱頭周圍出現(xiàn)一些或較多氣泡；花被片展開的第3 天，2 個(gè)小菊品種的柱頭可授性均達(dá)到最強(qiáng)，柱頭周圍出現(xiàn)大量氣泡，染色劑變?yōu)樯钏{(lán)；至花開第5 天，柱頭的可授性減弱，柱頭周圍的氣泡減少，染色劑顏色變淺；花后2 d，兩者的柱頭均基本失去可授性。盆菊品種白美人菊和紅風(fēng)車的柱頭可授期在花被片展開后第3 天左右，一般可在花開第2～4 天進(jìn)行授粉。

表2 盆菊不同開放時(shí)期的柱頭可授性Table 2 Stigmas acceptability of potted chrysanthemum at different opening periods

2.2 不同授粉方法對(duì)雜交結(jié)實(shí)性的影響

紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合常規(guī)雜交授粉（A） 處理的結(jié)實(shí)量分別為2.5 和3.1 粒/花序，均＞與紅風(fēng)車組合常規(guī)雜交授粉的結(jié)實(shí)量（表3）。說明2個(gè)父本與白美人菊的親和性較高。

表3 不同授粉方法對(duì)盆菊雜交結(jié)實(shí)量的影響Table 2 Effect of different pollination methods on hybrid seed setting of potted chrysanthemum

4 個(gè)雜交組合提前授粉（B）處理、柱頭霧噴生理鹽水后授粉（C）處理和柱頭霧噴生理鹽水+硼酸后授粉（D） 處理的結(jié)實(shí)量均明顯＜常規(guī)雜交授粉處理（A）。柱頭霧噴赤霉素后授粉（F）處理，紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合的結(jié)實(shí)量略＜常規(guī)雜交授粉處理；而與紅風(fēng)車組合的結(jié)實(shí)量分別較常規(guī)雜交授粉處理提高13.3%和27.8%。說明柱頭霧噴赤霉素對(duì)雜交種子結(jié)實(shí)量有促進(jìn)作用。柱頭霧噴PEG1500 后授粉（E）處理，紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合的結(jié)實(shí)量與常規(guī)雜交授粉相當(dāng)；與紅風(fēng)車為母本的2 個(gè)雜交組合的結(jié)實(shí)量分別較常規(guī)雜交授粉均提高了33.3%，原因可能是PEG1500 增強(qiáng)了紅風(fēng)車柱頭的黏性，幫助其固著住花粉。

3 結(jié)論與討論

檢測不同開花期盆菊柱頭的可授性，有利于精準(zhǔn)確定有效授粉期，這是授粉成功的重要前提條件。有效授粉期是指在花粉管到達(dá)胚珠之前，胚囊保持活力和接受花粉能力的時(shí)期[12，13]。錢一凡等[14]研究表明，深山含笑柱頭可授性最佳期是花后2～3 d。嚴(yán)丹峰等[15]研究表明，杜鵑紅山茶‘紅露珍’在花瓣打開之前柱頭就有可授性，不同月份柱頭可授性不同，4 月和12 月花后48 h 柱頭仍有可授性。不同植物柱頭可授期持續(xù)時(shí)間差異較大。本研究結(jié)果表明，盆菊柱頭在花被片展開前不具備可授性，這與提前授粉未能提高雙親的親和性結(jié)果相一致；開放當(dāng)天柱頭可授性較低，此后逐漸增強(qiáng)，花開第3 天達(dá)到最強(qiáng)，隨后快速降低，至花后2 d，柱頭已基本失去可授性。盆菊柱頭的可授期較短，在花被片展開后的2～4 d 內(nèi)授粉，預(yù)期能獲得較高的成功率。此外，還有研究表明，柱頭可授性的強(qiáng)弱與過氧化物酶的活性相關(guān)[16]，且受柱頭形態(tài)的影響[17]，還易被環(huán)境因子改變。楊岑等[18]研究表明，陰雨天氣會(huì)降低枇杷柱頭可授性和授粉效率，在開花當(dāng)天至花后5 d 的可授期內(nèi)，柱頭隨著天氣轉(zhuǎn)晴又而恢復(fù)較強(qiáng)的可授性。因此，在進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交時(shí)，要綜合考慮多方面的因素，制定完善的方案。

菊科花卉某些品種的柱頭存在黏度不足問題。本研究發(fā)現(xiàn)，霧噴50 mg/L PEG1500 溶液可以有效增加柱頭黏性，提高雜交結(jié)實(shí)量。此外，菊科花卉的柱頭上還有特殊的識(shí)別物質(zhì)，能夠阻止差異性較大的花粉管萌發(fā)[19～21]，本研究中，提前授粉、柱頭霧噴生理鹽水和生理鹽水+硼酸處理均沒能抑制這些識(shí)別物質(zhì)的作用，其他物質(zhì)或混合花粉對(duì)識(shí)別物質(zhì)的抑制效果有待進(jìn)一步研究。