春兰与大花蕙兰种间杂交育种的试验

郑立明

(浙江外国语学院理工学院,浙江杭州 310012)

春兰与大花蕙兰种间杂交育种的试验

郑立明

(浙江外国语学院理工学院,浙江杭州 310012)

以春兰 (Cym bidium goeringii)为母本,大花蕙兰 (Cym bidium hybridum)为父本,进行种间杂交育种试验.结果表明其杂交亲和力很强,每一杂交组合都能成功坐果结籽;杂交种子无菌播种的萌发率明显高于春兰,可达 80%以上;杂交种子萌发形成的原球茎,初期都为圆球形,发育成熟时的形态多数株系介于春兰的条状根状茎和大花蕙兰的桑葚型结构之间的中间类型;多数杂种原球茎株系容易分化成苗;杂交苗多数株系的生态习性、株型特征介于春兰和大花蕙兰之间;一个能在试管中开花的杂交株系,其花形既有春兰的特征,也有大花蕙兰的特征,并有春兰的香味.

春兰;大花蕙兰;杂交育种

大花蕙兰(Cym bidium hybridum)是近年来从国外引进的一类人工杂交种,主要由兰属中的大花型附生种类如虎头兰、蝉兰、独占春、碧玉兰、大雪兰等经有性杂交培育而成[4].其株型、花型硕大,色泽艳丽丰富,花瓣圆阔丰满,开花数目多而花期长,深受广大群众喜爱,在国内外都有广阔的市场.但大花蕙兰也有不足之处,一是多数没有香味,二是栽培管理不如春兰等地生兰容易.如大花蕙兰一般需在海拔 800～1000m以上、昼夜温差较大的高山越夏栽培才能正常开花,大花蕙兰的抗寒和耐热性也远不如春兰[5].

如将春兰和大花蕙兰进行杂交,有希望培育出既具有春兰那样花有清香、抗寒耐热、能在低海拔地区栽培开花,也具有大花蕙兰那样花大花多、色泽艳丽的兰花新品种.为此我们进行了春兰与大花蕙兰杂交育种的试验.

1 材料与方法

1.1 亲本及人工有性杂交

以产于浙江地区、花有清香的野生春兰 (C.goeringii)及栽培品种“宋梅”为母本,以韩国进口的大花蕙兰 (C.hybridum)“粉姬”等品种为父本,母本开花后除去唇瓣以防昆虫混杂传粉,开花后第三天进行人工授粉.授粉后数天合蕊柱末端开始膨大,表明授粉成功,以后子房发育形成蒴果.

1.2 杂交种子无菌培养

授粉后 5个月蒴果未完全成熟时,采集蒴果经 70%乙醇和 0.1%升汞消毒,在无菌条件下取出种子,均匀播种于 1/2MS培养基上,在 25℃条件下进行暗培养.

1.3 杂种原球茎无性株系的建立

1.幸福指数呈现提升态势。近年来，企业各项生产经营指标持续向好，员工收入水平大幅提高，员工工作热情进一步提高；企业文化的发展与繁荣，使得员工群众荣誉感、自豪感空前高涨；基层硬件设施建设的逐步完善，日常工作环境的明显改善，基层文化建设的逐步深入等因素，使得员工的物质生活与精神生活得到了双向满足，员工的幸福指数持续提升。而随着“十八大”的召开，各项惠民新举措不断实施，让员工的生活进一步改善，员工幸福感再度提升。

杂交种子无菌培养 2个月后陆续萌发,每一种子分别形成肉眼可见的圆球形白色原球茎,外表密生根毛状物.此后在光照条件下培养,原球茎转为绿色并不断长大.当杂种原球茎直径达2～3mm时,将每个原球茎分开培养于 1/2MS、VW、KC等培养基,经增殖后每个原球茎就形成基因型一致的无性株系.

1.4 杂种原球茎的增殖与分化培养

当每一杂交种子形成的原球茎无性株系达一定量时,转入含 BA 0.5～2 mg·L-1的 1/ 2MS、VW、KC等培养基,使原球茎进一步增殖并同时开始分化出芽.

1.5 杂交苗的生根与壮苗培养

将在分化培养基形成的芽转入含 NAA 0.5～2 mg·L-1的 1/2MS培养基进行生根和壮苗培养.

1.6 杂交苗的移栽

杂交苗经 2～3个月生根与壮苗培养后,移栽于树皮或泥炭和珍珠岩组成的基质中,在温室中培养.

2 结果与分析

2.1 春兰与大花蕙兰杂交的亲和性及杂交种子的萌发

春兰与大花蕙兰杂交的亲和性很强,我们以野生春兰多个不同株系及栽培品种“宋梅”为母本,以大花蕙兰“粉姬”等不同品种为父本的每个杂交组合,都能成功坐果结籽.虽然每一杂交蒴果中种子的数量少于春兰自交蒴果的种子数量,但在相同的无菌培养条件下,杂交种子萌发的时间明显早于春兰自交的种子,杂交种子播种后 2个月就开始大量萌发,春兰自交的种子播种后 5个月才见少量萌发.杂交种子的萌发率也很高,可达 80%以上,而春兰自交种子的萌发率一般都很低(我们的试验表明春兰自交种子的萌发率在不同品种之间也有一定差异).可见春兰与大花蕙兰杂交种子在萌发时间和萌发率方面都出现较强的杂种优势.

2.2 春兰与大花蕙兰杂种原球茎的形态特征与生长习性

春兰等地生兰的种子在萌发初期形成单个圆球形的原球茎,以后每个原球茎发育为条状分支的根状茎.大花蕙兰等附生兰种子萌发初期也形成单个圆球形的原球茎,以后每个原球茎形成由多个圆球形原球茎聚合而成的桑葚型结构.而春兰与大花蕙兰杂交种子萌发形成的原球茎,初期都为圆球形;以后则来自不同的种子形成的原球茎发育为不同的形态,有的比较类似于春兰的条状根状茎,有的比较类似于大花蕙兰的桑葚型原球茎,而多数表现为介于条状根状茎和桑葚型原球茎之间的中间类型.这表明不同杂交种子之间的基因型不同,所形成的成熟原球茎的形态特征也不同.但杂种原球茎的形态或多或少都带有双亲的特征.

春兰等地生兰的条状根状茎在培养基中具有垂直向下生长的习性,而附生兰的原球茎主要在培养基表面生长,春兰与大花蕙兰的杂种原球茎也主要在培养基表面生长,即更接近附生兰原球茎的生长习性.

2.3 春兰与大花蕙兰杂种原球茎的增殖与分化特性

春兰与大花蕙兰杂种原球茎在 1/2MS、VW、KC等多种培养基中一般都能快速增殖,当原球茎发育到一定程度都能分化成苗.但不同杂交种子所形成的原球茎株系,增殖与分化特性有较大差异.少数杂种原球茎株系增殖很快,分化却很困难,在多种不同浓度的细胞分裂素和生长素的配比组合下都难以分化.多数株系很容易分化,无论培养基中是否添加细胞分裂素和生长素,都能分化成苗,从播种到形成完整植株只需 5个月.这可能与不同杂种原球茎株系本身所含的内源激素不同有关.

我们在 1/2MS培养基中分别加入不同浓度的NAA和BA,对一个杂种原球茎株系的增殖与分化进行比较试验(表1、表2).结果表明三个不同浓度NAA组与对照组之间在杂种原球茎个数的增殖、叶芽和根的分化数方面都无统计学差异.而三个不同浓度BA组杂种原球茎个数的增殖、叶芽的分化数都极显著地大于对照组,但BA 4mg.L-1组根的分化数显著小于对照组.

表 1 不同浓度的 NAA对杂种原球茎增殖与分化的影响

表 2 不同浓度的 BA对杂种原球茎增殖与分化的影响

2.4 春兰与大花蕙兰杂交苗试管开花现象

我们在春兰与大花蕙兰杂种原球茎的增殖与分化培养过程中,发现有一杂种株系能直接从原球茎或幼苗上形成花蕾.这些花蕾有的能正常发育直至开放,有的发育到不同程度时开始黄萎而不能开放[6].正常开放的花朵,其形态和色泽等性状方面,表现出即有春兰的特征,又有大花蕙兰的特征.如萼片、捧瓣的形状和色泽接近春兰,并有与春兰类似的香味;唇瓣特别宽大,其形状、斑点与大花蕙兰类似,充分体现了杂交种的特征.但其他杂种株系未见能在试管中开花.

2.5 春兰与大花蕙兰杂交苗的生态习性与栽培管理要求

从已出瓶移栽春兰与大花蕙兰杂交苗不同株系数万株的多年栽培生长情况来看,不同株系的生态习性有较大差异.但大多数株系的生态习性似乎介于春兰与大花蕙兰之间,抗寒和耐热性比大花蕙兰强,但比春兰略低.多数株系能耐 -1～-2℃低温和 30～33℃高温,栽培环境要求通风良好,栽培基质要求疏松透气,施肥浓度不能过高,夏季需遮阴.杂交苗的生长速度和分蘖率都显著高于春兰.目前还不清楚春兰与大花蕙兰杂交苗在低海拔地区能否正常孕蕾开花.

2.6 春兰与大花蕙兰杂交苗的叶型、株型特征

春兰与大花蕙兰杂交苗的叶型、株型特征,在不同杂种株系之间存在很大区别.有的株系叶片较窄,比较接近春兰;有的株系叶片较宽,比较接近大花蕙兰.多数株系的叶片宽度和长度、假鳞茎的大小等株型特征介于春兰和大花蕙兰之间.大多数株系叶片边缘没有春兰所具有的细齿.

3 讨 论

春兰等中国兰花的种子在结构和生理上发育不良,用传统的播种方法很难使之萌发;而且从种子萌发形成实生苗到长成能进行性状鉴定的开花植株周期很长,一般需 4～5年,甚至更久;目前对中国兰花主要性状的遗传规律也了解很少.这些可能是春兰等中国兰花有性杂交育种工作至今未能普遍开展的主要因素.但中国兰花的杂交育种与其它进行有性繁殖的植物相比,也有有利的一面.有性繁殖的植物杂交后必须还经连续多代自交、选择,才能得到可稳定遗传的品种.而中国兰花在实际栽培生产中主要进行无性分蘖繁殖,亲本的基因型一般又是杂合的,如进行杂交育种,在杂交一代即可分离出各种类型.因此在杂交一代即可进行选择,选择出来的优良株系即可成为无性繁殖的品种.因此通过有性杂交方法培育中国兰花新品种的周期,不一定会比其它植物更长.应用植物组织培养技术,中国兰花种子难以萌发的问题也基本得到了解决.如何使兰花杂交苗提早开花,提早对杂交后代进行性状鉴定和选择,是目前影响兰花杂交育种效率的关键因素.王熊(1984)研究表明,兰花试管苗在试管中开花时,其花型、花色、香味等性状均与同种兰花成熟植株盆栽时所开的花相同[7].我们发现的春兰与大花蕙兰杂交苗试管开花时,其香味、花形,花色等方面,也是既有春兰的特征,又有大花蕙兰的特征.因此掌握兰花试管开花技术,将有助于提早对杂交后代进行性状鉴定和选择,提高兰花杂交育种效率.

春兰和大花蕙兰在形态特征、生理特性、生态习性、园艺性状等方面都有很大的差异和互补性.根据遗传学原理和杂种优势原理,春兰和大花蕙兰杂交,有希望培育出花大而多、色泽艳丽、具有清香、抗寒耐热、能在低海拔地区栽培开花,即具有春兰和大花蕙兰双亲优点甚至超越双亲的兰花新品种,这样的兰花新品种在花卉产业中将有广阔的发展前景.我们的试验初步表明,春兰与大花蕙兰杂交,在杂交种子萌发、原球茎增殖与分化、杂交苗的生长等方面都出现了较强的优势,杂交苗在园艺性状、生态习性方面也往往具有双亲的特征.只要选择合适的春兰和大花蕙兰品种进行杂交,在一定规模的杂交后代株系中,完全有可能选择出具有春兰和大花蕙兰双亲优点甚至超越双亲的、能适合产业化生产的兰花新品种.

[1]陈心启,吉占和.中国兰花全书[M].北京:中国林业出版社,1998:94-96.

[2]卢思聪.中国兰与洋兰[M].北京:金盾出版社,1994:59-62.

[3]吴应祥.中国兰花[M].北京:中国林业出版社,1993:31-45.

[4]朱根发.大花蕙兰[M].广州:广东科技出版社,2004:1-6.

[5]卢思聪,石雷.大花蕙兰[M].北京:中国农业出版社,2005:15-32.

[6]郑立明,庞基良.春兰 ×大花蕙兰杂交种试管苗开花现象[J].植物生理与分子生物学学报,2006,32(3): 320-324.

[7]王熊.兰花快速无性繁殖系的研究及花芽分化的探讨[J].植物生理学报,1984,10(4):391-396.

Crossbreedi ng Experiments between Cymbidium GoeringiiandCymbidium Hybridium

ZHENG Liming
(School of Science and Technology,Zhejiang International StudiesUniversity,Hangzhou 310012,China)

Crossbreeding experiments bet weenCym bidium goeringii(as female parent)and Cym bidium hybridium (asmale parent)are conducted.Results show strong crossbreeding compatibility.Each cross combination seeds successfully.Aseptic seeding has germination rate above 80%, significantly higher than that ofCym bidium goeringii.Hybrid protocorms are initially spherical,but when fully grown,most take a for m intermediate betweenCym bidium goeringii’sbar-shaped root stock andCym bidium hybridium’smulberry-like structure.The majority of hybrid protocor ms easily differentiate into seedlings,mostofwhich having ecological traits and external features between those of their parents.One strain that floweredin vitrohas flower with features from both parent flowers, and fragrance from theCym bidium goeringiiflower.

Cym bidium goeringii;Cym bidium hybridum;crossbreeding

S682.31

A

1671-6574(2010)03-0061-05

2010-03-30

郑立明(1955-),男,浙江金华人,浙江外国语学院理工学院生物系副教授.