月季育種研究進(jìn)展

源朝政，鄭明燕，高小峰，賈毛毛，王 虹，周曉靜，楊廷勤

（南陽(yáng)市科學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000）

月季是薔薇科薔薇屬的多年生常綠或落葉灌木，由于其花色豐富、花型多樣、氣味芳香、花期較長(zhǎng)而深受人們喜愛(ài)，享有“花中皇后”之美譽(yù)，在園林綠化、家庭盆栽、花藝展示等方面被廣泛應(yīng)用。月季原產(chǎn)中國(guó)，18 世紀(jì)80 年代中國(guó)古老月季經(jīng)印度先后傳入英、法后，歐洲人開(kāi)始用之作為親本，與當(dāng)?shù)厮N薇進(jìn)行多次雜交，最終培育出了現(xiàn)代月季群體，2017 年美國(guó)月季協(xié)會(huì)出版的《現(xiàn)代月季12》記載的月季品種超過(guò)25 000 個(gè)，月季雜交育種堪稱世界雜交育種史上兩大奇跡之一[1]。隨著社會(huì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，世界上月季育種人數(shù)不斷增加，育種目標(biāo)和育種手段也有了很大變化，每年都有新的月季品種問(wèn)世，極大地豐富了月季種質(zhì)資源庫(kù)。

中國(guó)的月季育種最早可追溯到公元960 年，但真正進(jìn)入高速發(fā)展期始于20 世紀(jì)50—70 年代，自‘黑旋風(fēng)’‘上海之春’和‘浦江朝霞’等月季品種相繼問(wèn)世后，截至2016 年中國(guó)自主選育的月季新品種共有455 個(gè)，這有力地提高了我國(guó)在世界月季育種領(lǐng)域的地位。但與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)在育種技術(shù)、自育品種數(shù)量和取得的經(jīng)濟(jì)效益等方面還存在較大差距。為了進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)月季育種的發(fā)展，筆者對(duì)月季育種的主要目標(biāo)和育種方法進(jìn)行了綜述，并對(duì)今后月季育種的發(fā)展進(jìn)行了展望，以期為我國(guó)月季育種工作提供參考。

1 月季育種的主要目標(biāo)

1.1 花色育種

花色是月季最重要的觀賞性狀之一，月季作為色彩最為豐富的花卉，花色是月季育種的一項(xiàng)重要目標(biāo)[2]。孫彥琳等[3]對(duì)‘云蒸霞蔚’ב太陽(yáng)城’F1代材料進(jìn)行新葉和花色相關(guān)性研究的結(jié)果認(rèn)為，利用月季新葉花青苷含量和色差值進(jìn)行花色的預(yù)選有一定的可行性。李曉麗等[4]用3 種不同花色的21 個(gè)月季品種為親本，對(duì)不同花色組合后代的花色進(jìn)行遺傳研究的結(jié)果認(rèn)為，紅、粉色花月季雜交后代的花色幾乎也為紅或粉，但以白色花月季作為父、母本的雜交后代也會(huì)出現(xiàn)其他花色。不同色彩的月季花所含成分存有差別，白色月季花僅含黃酮醇，黃色月季花除了含有黃酮醇外，還含有類胡蘿卜素，而其他花色系月季花所含成分更為復(fù)雜。萬(wàn)會(huì)花[5]利用HPLC-PDA-MS 對(duì)不同顏色月季品種和花色分離的四倍體月季F1雜交群體的花瓣進(jìn)行花青苷、黃酮醇和類胡蘿卜素分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃色月季‘太陽(yáng)城’（2n=4x=28）花瓣中含有19 種黃酮醇、16 種類胡蘿卜素，‘云蒸霞蔚’等6 個(gè)不同顏色月季品種除了含有以上黃酮醇、類胡蘿卜素之外，還含有4種花青苷，其中粉色月季含有天竺葵素、5-雙氧葡萄糖苷，橙色月季含有2 類色素。Katsumoto 等[6]通過(guò)基因技術(shù)對(duì)飛燕草素苷合成途徑進(jìn)行調(diào)控并獲得了顏色偏藍(lán)的月季新品種。云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所和云南云科花卉有限公司2015 年申報(bào)的花色為淡紫色的‘海韻’月季新品種，其花色與父本‘海洋之歌’較為接近。

1.2 花香育種

除了花色育種之外，花香也是月季的一項(xiàng)重要育種目標(biāo)。花香不但可以提高月季自身的觀賞價(jià)值，而且還可從中提取素有“液體黃金”之稱的精油，被廣泛應(yīng)用于香水、護(hù)膚品等工業(yè)生產(chǎn)中，從而大大提高了月季的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。月季花香的遺傳性強(qiáng)，為數(shù)量性狀，濃香月季與不香月季的雜交后代可呈現(xiàn)不同程度的香味[7]。劉佳[8]以培育芳香、抗病月季新品種為目標(biāo)，利用形態(tài)學(xué)和SSR 分子標(biāo)記對(duì)11個(gè)玫瑰品種和58 個(gè)現(xiàn)代月季進(jìn)行雜交的后代進(jìn)行鑒定，篩選出了10 株F1真雜種。通過(guò)選用不同親本，已先后培育出茶香月季新品種‘美人香’‘醉紅顏’和‘香妃’[9-11]。

1.3 抗逆性育種

月季的適應(yīng)性強(qiáng)，在世界多地均有分布，但過(guò)低的氣溫也會(huì)發(fā)生凍害。Bryson 等[12]用抗寒疏花薔薇和現(xiàn)代月季進(jìn)行雜交與多次回交，培育出了抗寒性強(qiáng)的月季品種‘Carefree Beauty’。用抗寒性強(qiáng)的新疆野生薔薇與現(xiàn)代月季雜交，選育出的月季新品種‘天山春色’可以在－30℃下自然越冬[13]。

月季易發(fā)生白粉病、黑斑病、根癌病等多種病害，對(duì)其觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都會(huì)造成不利影響。Oglilvie 等[14]通過(guò)雜交育種培育出的月季新品種‘Lamber Close’，對(duì)白粉病、黑斑病均有較強(qiáng)抗性。馬燕等[15-16]通過(guò)野生薔薇和現(xiàn)代月季進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交，選育出了具有較強(qiáng)抗逆性的月季品種。趙小蘭等[17]以根癌土壤桿菌高度保守的VirD2和ipt基因部分序列設(shè)計(jì)出的引物對(duì)4 個(gè)月季品種中純化出的9 株分離物進(jìn)行PCR 檢測(cè)，篩選出了4 個(gè)中抗和5 個(gè)高抗月季根癌病的品種。Marchant 等[18]采用基因槍法將水稻幾丁酶基因?qū)胍赘泻诎卟≡录尽瓾eckenzauber’‘Pariser Charme’ 和‘Carefree Beauty’，獲得的陽(yáng)性植株具有較強(qiáng)抗黑斑病能力，其黑斑病發(fā)生率下降13%～45%。

蚜蟲是月季栽培中發(fā)生最普遍、危害最嚴(yán)重的害蟲之一。范元蘭等[19]采用人工接種蚜蟲的方法，對(duì)75 份薔薇屬種質(zhì)資源進(jìn)行抗蚜性鑒定的結(jié)果表明，高抗、中抗種質(zhì)資源共有28 份，占比37.33%，可用作抗蚜育種親本或進(jìn)行商業(yè)性栽培。

2 月季育種的主要方法

2.1 雜交育種

雜交育種是月季育種最常用的方法，并在國(guó)內(nèi)外均取得了豐碩的成果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已知的現(xiàn)代月季栽培品種超過(guò)2 萬(wàn)個(gè)，其中80%是通過(guò)品種間雜交獲得的[20]。以‘多特蒙德’為母本，分別與‘北林俏’‘北林紅’為父本進(jìn)行雜交，選育得到的‘特嬌’‘特俏’等月季新品種（系）在保持親本優(yōu)良性狀的同時(shí)，改良了母本‘多特蒙德’的某些遺傳特征[21]。以‘假日美景’為母本，與‘貝寧’為父本進(jìn)行雜交，培育出了正紅色、具有強(qiáng)抗寒能力的月季新品種‘紅五月’[22]。

在月季雜交育種中，父母本的選擇至關(guān)重要。月季品種數(shù)量眾多，但部分品種存在結(jié)實(shí)率低、品種退化等問(wèn)題，因此篩選適合的親本是雜交育種的一項(xiàng)重要內(nèi)容。以5 個(gè)薔薇種和25 個(gè)現(xiàn)代月季品種進(jìn)行多種組合雜交，并對(duì)不同雜交組合的結(jié)實(shí)率進(jìn)行篩選的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，薔薇和法國(guó)薔薇與現(xiàn)代月季雜交的結(jié)實(shí)率較高，其可作為現(xiàn)代月季雜交育種的父本[23]。吳洪娥等[24]對(duì)60 個(gè)月季品種的雜交組合進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)茶香月季品種間雜交的結(jié)實(shí)率比較高，雜交成功率達(dá)87.5%，同時(shí)正反交結(jié)合有利于提高雜交結(jié)實(shí)率。柴菲[25]對(duì)20 個(gè)月季品種的2 773 朵花選配了34 個(gè)雜交組合，并得到了846 個(gè)雜交果實(shí)。王澤翻等[26]用薔薇為父本、現(xiàn)代月季為母本進(jìn)行雜交育種，篩選出了22 個(gè)雜交親和性好的組合。楊逢玉等[27]以新疆野生薔薇為母本，21 個(gè)現(xiàn)代月季品種和1 個(gè)紫枝玫瑰為父本選配73 個(gè)雜交組合探討新疆野生薔薇與現(xiàn)代月季品種進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交的親和性，并篩選出了疏花薔薇、伊犁薔薇和托木爾薔薇適合作雜交育種的母本。Plugatar 等[28]用‘Kordes’和‘Sondermeldung’進(jìn)行雜交，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在培育出抗真菌病害品種的可能性。尹世華等[29]采用常規(guī)授粉方法對(duì)5 份中國(guó)古老月季、3 份野生薔薇和22 份現(xiàn)代月季進(jìn)行雜交的結(jié)果表明，選用古老月季作親本具有較好的雜交親和性，并篩選出了3 個(gè)適合做母本、2 個(gè)適合做父本的古老月季品種。另外，在實(shí)際雜交育種過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)子代性狀不如親本的現(xiàn)象，這便促使育種者不得不做大量組合及重復(fù)才可能育成具有優(yōu)良特性的新品種[30]。盡管月季雜交育種存在一系列問(wèn)題，但該方法操作簡(jiǎn)便、技術(shù)成熟、成本較低，因此雜交育種是當(dāng)前采用最普遍的育種方法。

2.2 誘變育種

誘變育種是一種采用物理、化學(xué)因素誘發(fā)產(chǎn)生遺傳性變異，并經(jīng)人工篩選、鑒定、培育新品種的一種方法，其具有突變率高、程序簡(jiǎn)單、周期短的特點(diǎn)，但變異方向和性質(zhì)無(wú)法把控，目前很少和其他育種方法結(jié)合使用[2]。60Co γ 是一種具有效率高、不易產(chǎn)生毒性和致癌物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)的射線，在輻射誘變育種中得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所采用輻射誘變方法，培育出了‘霞光萬(wàn)道’和‘南海浪花’等月季新品種。云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院通過(guò)輻射誘變育成了月季新品種‘胭脂扣’。蘇重娣[31]對(duì)月季‘紅帽子’和‘恩培林’等8 個(gè)品種進(jìn)行60Co γ 照射，經(jīng)過(guò)對(duì)突變枝的分離獲得了4 個(gè)穩(wěn)定的突變體。許肇梅等[32]用60Co γ 對(duì)現(xiàn)代月季的休眠枝條進(jìn)行照射，選育出了‘鄭州春色’‘黃嬌’‘紅雨’‘春燕起飛’和‘青春似火’5 個(gè)月季新品種。李惠芬等[33]用經(jīng)60Co γ 照射月季品種‘薩曼莎’得到的花色突變株，通過(guò)嫁接繁育得到了月季新品種‘霞暉’。李樹(shù)發(fā)等[34]用不同劑量的60Co γ 對(duì)10 個(gè)切花月季品種進(jìn)行輻射，選育出了1 個(gè)切花月季變異新品種。

2.3 分子育種

隨著高通量測(cè)序技術(shù)、基因組學(xué)分析技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分子育種已成為月季育種的重要手段之一，分子標(biāo)記有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)育種方式存在的目的性不強(qiáng)、研究效率低等問(wèn)題[35]。Gion 等[36]通過(guò)構(gòu)建35S：AatTCP3：EAFmotif（TCP3SRDX）嵌合蛋白超表達(dá)載體轉(zhuǎn)化月季，獲得了花瓣邊緣的月季轉(zhuǎn)基因株系。李紹翠等[37]利用實(shí)時(shí)定量PCR 技術(shù)，對(duì)從月季品種‘薩曼莎’中分離的RhMYB61進(jìn)行分析的結(jié)果顯示：RhMYB61的表達(dá)特性隨著開(kāi)花級(jí)數(shù)的增加而遞增。邱顯欽[38]采用遺傳連鎖圖譜和熒光定量PCR 技術(shù)，對(duì)野生薔薇及其雜交后代的4個(gè)目的基因進(jìn)行分析，通過(guò)RhML01基因的正義表達(dá)載體和反義表達(dá)載體對(duì)月季品種‘白玉’進(jìn)行轉(zhuǎn)化并得到轉(zhuǎn)基因植株。包穎等[39]為了研究月季‘月月粉’的RcWER-like 基因在逆境中的表達(dá)特性，進(jìn)行生物信息學(xué)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR研究的結(jié)果顯示：月季RcWER-like在逆境中不同組織不同時(shí)間點(diǎn)的表達(dá)模式存有差異，但也發(fā)現(xiàn)R2R3-MYB類轉(zhuǎn)錄因子RcWER-like參與了月季鹽脅迫響應(yīng)和對(duì)水楊酸和茉莉酸甲酯的應(yīng)答過(guò)程，為后期培育耐鹽月季分子育種提供了候選基因資源。Ding 等[40]對(duì)玫瑰（Rosa hybrida）進(jìn)行研究的結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)錄因子RhNAC31與開(kāi)花有關(guān)，可通過(guò)增加鹽、低溫和脫水脅迫處理誘導(dǎo)，同時(shí)經(jīng)過(guò)定量PCR 技術(shù)發(fā)現(xiàn)，許多非生物脅迫相關(guān)基因被RhNAC31表達(dá)激活，其在耐逆作物分子育種中具有潛在用途。丁愛(ài)琴等[41]采用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和cDNA 末端快速擴(kuò)增（RACE）技術(shù)研究切花月季‘薩曼莎’后分離出1 個(gè)名為RhMYB96的MYB 類型的轉(zhuǎn)錄因子基因，用qRT-PCR 技術(shù)對(duì)該基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫、脫落酸（ABA）均可誘導(dǎo)RhMYB96 表達(dá)。Kastumoto 等[42]對(duì)百余種月季的類黃酮成分及花瓣pH 值進(jìn)行分析，篩選出了黃酮醇、液泡pH 值均較高的月季品種作為轉(zhuǎn)化宿主，采用RNAi 抑制該宿主月季的DFR表達(dá)，然后將三色堇（Viola tricolor）F3'5'H基因及鳶尾（Iris tectorum）DFR基因?qū)朐录臼荏w進(jìn)行表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化株能專一性表達(dá)飛燕草素，且含量提高至95%。Li 等[43]將洋蔥轉(zhuǎn)脂蛋白基因Ace-AMP1轉(zhuǎn)入月季，獲得了抗白粉病的月季新品系。Yu 等[44]以月季花色為育種目標(biāo)，在第4、6、7 連鎖群定位了4 個(gè)控制黃色花的QTL，第2、6 連鎖群定位了2 個(gè)控制粉色花的QTL。Xu 等[45]從月季中克隆了GA生物合成負(fù)調(diào)控因子RcSPY，并在煙草中進(jìn)行了異位表達(dá)，在對(duì)rcspy6轉(zhuǎn)基因煙草植株保守TPR 重復(fù)序列的反義干預(yù)中導(dǎo)致了花期延遲，表明轉(zhuǎn)基因煙草植株顯示的其他表型是在RcSPY的作用下引起的，這一結(jié)果為月季新品種的分子育種提供了理論支持。可見(jiàn)分子育種技術(shù)已經(jīng)在提高月季抗逆性、改良花型等方面得到了應(yīng)用，并取得了一定的成績(jī)。但由于對(duì)月季觀賞性狀的形成與遺傳機(jī)理還不十分清楚，且對(duì)操作技術(shù)、儀器設(shè)備的要求較高，因此分子育種在月季育種中還未大規(guī)模運(yùn)用。今后研究遺傳機(jī)理、分子育種技術(shù)與其他育種技術(shù)的結(jié)合，將成為月季育種的優(yōu)先方向。

2.4 芽變育種

芽變是體細(xì)胞突變的一種形式，芽變育種就是利用發(fā)生變異的枝、芽進(jìn)行無(wú)性繁殖，使之性狀固定，然后通過(guò)比較鑒定、篩選培育成新品種。自然界中月季發(fā)生芽變的頻率較高，一些經(jīng)典品種就源自芽變[27]。楊玉勇等[46]從引自荷蘭OLIJ 公司的切花月季‘Olijglu’產(chǎn)生的芽變成功選育出了芽變新品種‘冰清’，并首次在鮮切花生產(chǎn)上大量應(yīng)用。月季‘金輝’和‘溫馨’是分別從切花月季‘口紅’和‘金香檳’的花色芽變中選育出的新品種[47-48]。張譽(yù)穩(wěn)等[49]采用薔薇屬DUS 測(cè)試技術(shù)對(duì)月季品種‘波塞尼娜’繁育出的子株進(jìn)行外部形態(tài)測(cè)定的結(jié)果初步推斷‘波塞尼娜’是一個(gè)芽變株系。

月季芽變具有普遍性、重演性等特點(diǎn)。同一品種在不同地區(qū)都會(huì)發(fā)生芽變，且同一品種的芽變也會(huì)重復(fù)發(fā)生。如用1945 年法國(guó)育成的‘和平’，通過(guò)芽變育種1950 年法國(guó)選育出‘藤和平’、1951 年德國(guó)也選育出‘藤和平’、1962 年美國(guó)選育出‘芝加哥和平’等；用‘淺日輝’通過(guò)芽變獲得了‘藤淺日輝’‘藤深日輝’和‘桃花面’等品種[50]。

3 展 望

目前，月季育種方法已由過(guò)去單一的雜交育種，發(fā)展到了輻射誘變育種和分子育種被廣泛應(yīng)用到月季育種實(shí)踐中，并在國(guó)內(nèi)外取得了不少成果。雖然月季育種方法已經(jīng)多樣化，但雜交育種仍然是應(yīng)用最廣泛的方法，因?yàn)殡s交育種方法簡(jiǎn)單易行、技術(shù)難度較低，育種者能在較短時(shí)間內(nèi)掌握[30]。雜交育種的缺點(diǎn)是常出現(xiàn)坐果率和結(jié)果率低、親和性不高等現(xiàn)象，而且因月季的種殼硬，其種子難發(fā)芽，因此雜交育種除了需要篩選合適的親本外，還需要做大量的雜交組合，比較耗時(shí)、費(fèi)力。分子育種技術(shù)的快速發(fā)展為月季育種提供了一種全新的方法?；趯?duì)月季花色、抗逆性、花香等基因作用機(jī)理的了解，采用分子育種技術(shù)可以定向選育適合市場(chǎng)需求的新品種。中國(guó)的月季育種雖然取得了不少成績(jī)，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比還存在一定差距，自育品種數(shù)量明顯少于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，在國(guó)際月季育種領(lǐng)域缺乏話語(yǔ)權(quán)。因此，今后應(yīng)加大宣傳力度，呼吁更多單位和人員從事月季育種，積極參與相關(guān)國(guó)際交流，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的育種技術(shù)，還要以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，定準(zhǔn)育種目標(biāo)，加大投入，培育出更多、更優(yōu)的月季新品種，以逐步縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。