木兰属植物育种研究进展

2011-08-15王子华潘玉霞李庆有李明媛徐兴友

河北科技师范学院学报 2011年4期

王子华，潘玉霞，李庆有，李明媛，徐兴友*

(1河北科技师范学院野生植物资源应用研究所，河北秦皇岛，066600;2河北省宽城满族自治县林业局)

木兰属(Magnolia)是木兰科(Magnoliaceae)植物中分布最广泛的属，分布范围从热带一直到温带。木兰属植物花大艳丽，花色繁多，香气浓郁，是少有的集树形优美、观花、观果为一体的优良树种。有些木兰属植物还具有很高的药用价值，如辛夷(M．liliiflora)、厚朴(M．officinalis)等都是传统中药材，市场消费量巨大。还有不少木兰属植物的材质优良，耐腐，久供建筑造船之用。此外，木兰属植物叶片富含芳香物质，是提制高级香精和浸膏的重要原料。

国外对木兰属植物育种研究较早，培育出了许多优良的观赏植物品种;国内对该属植物育种的研究较晚，但近年来也取得了一些成绩。笔者对国内外木兰属植物的育种研究进展进行了综述，介绍其育种的方法及新成果，以推动我国木兰属植物的不同育种目标工作的开展，促进优良木兰属育种成果在我国园林中的应用。

1 木兰属植物的育种资源

木兰属植物中约2/3的种分布于地处热带及温带的东南亚，从喜马拉雅到中国、日本、台湾和马来西亚均有分布，其余约1/3的种分布于新大陆的北美到巴西之间［1］。我国的木兰属植物主要分布在长江流域和西南各省，北部至甘、陕南部和吉林长白山区［2］。

全球木兰属植物约70种，我国约有35种［3］。木兰科植物是古老植物之一，在进化过程中不断发生变异。随着调查深入，许多新的种和变种被发现。马履一等［3］在湖北发现木兰属一新种，2006年命名为红花玉兰(M．wufengensis L．Y．Ma et L．R．Wang)，随后又发现了它的变种多瓣红花玉兰(M．wufengensis var．multitepala)［4］。丁宝章等［5］在河南省进行木兰属植物调查中也发现了新种河南玉兰(M．honanensis)，同时也发现了许多望春玉兰(M．biondii)的变种。这些新种和变种含有特异性状基因，可用于木兰属植物的育种。除木兰属植物外，部分含笑属、木莲属等木兰科植物和木兰属植物也有亲和性，可作为木兰属植物育种的基础资源［6，7］。

2 木兰属植物的育种方法

2．1 杂交育种法

目前木兰属观赏植物品种改良的目的是提高观赏特性。木兰属植物的缺陷主要在于花期较短，花色品种较少，花型单一，抗寒种类较少等。木兰属植物种质资源丰富，有许多具有优良观赏特性的种质资源，可用于新品种培育。

人工杂交是培育新品种的常用方法。木兰属植物花大，两性，雌蕊群无柄，雄蕊多数，覆瓦状环抱于花托之上，便于去雄，杂交易于操作。根据育种目标，选择具有目标性状的亲本，要注意亲本的优势互补和杂交亲和性，选用合适的杂交方式［8］。

花粉的采收与处理是杂交的一个重要环节。在花初开时采集花蕾，取出雄蕊，置于室内阴干获得花粉，新鲜花粉萌发率最高，花粉品质最好，此时花瓣初张，花药近于开裂或开始散粉，易于采集处理［8，9］。花粉贮藏是解决花期不遇的重要手段，室温下二乔玉兰花粉只能维持几天的生活力，5℃，－20℃贮藏下，其生活力可保持20～30 d;超低温贮藏1年，其花粉生活力没有显著降低［10］。天女木兰的花粉在室温下只能维持5 d;在4℃和－10℃低温下贮藏，其生活力仅能维持9～10 d［9］。

木兰属植物多为雌蕊早熟型的虫媒花，多数种类在开花前1～2 d，雌蕊表现出较强的生理活性，是授粉的最佳时机;开花后，雌蕊活力下降或完全丧失［11～13］。

木兰科植物生长周期长，这对选育周期和育种效率有很大影响。利用容器栽植幼苗以控制生长条件，观测株高、胸径以及分枝数量、长度等指标，建立各指标与杂交后代观赏特性的关系，用来早期选育F1代理想株型［14］。随着科学的发展，细胞学、同工酶等技术已用于杂交育种的早期鉴定。张国莉等［15］研究了红花山玉兰(♀)×广玉兰(♂)和红花山玉兰(♀)×乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensis)(♂)的亲本及F1代的染色体数目和形态，表明细胞学方法是木兰科植物杂交育种中早期检测的有效方法之一。芮冬梅等［16］运用分子标记来判断目标基因是否存在于杂交种中。这种分子标记辅助育种或叫间接选择育种不受环境因素的影响，可对其杂交后代进行早期选择与预测，加快育种进程，缩短选育周期从而提高育种效率。

2．2 系统育种法

系统育种法是从现有品种或引进品种的后代中选择优良的变异个体，通过鉴定、比较和繁殖从而培育成新品种的方法，也称为“一穗传”，“一株传”育种法，其实质是优中选优。在木兰属植物引种栽培繁殖过程中，积极寻找优良的自然变异类型是育种最直接有效的方法。通过此种方法已经选育出了许多优良的品种，如:玉灯玉兰、红霞玉兰、红脉二乔等［17］。

2．3 诱变育种法

诱变育种是指用物理、化学因素诱导动植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。但木兰科植物的内部构造具原始性和保守性，物理、化学诱变应用的很少，处理后的种子萌发率极低，且变异性状不明显［18］。因此目前尚未见报道有通过诱变育种法培育出新品种。

3 木兰属植物的国内外育种成果

木兰属植物就其价值而言有经济和观赏两方面的价值，但就其育种而言人们更注重它的观赏价值，因此在育种工作中多以观赏价值为目标。

3．1 国外育种进展

国外的木兰科植物资源不多，但却有众多的木兰树种爱好者。早在唐朝时期，日本、欧美等国就引种了我国的木兰、白玉兰等树种，成为杂交育种的亲本。紫玉兰(M．liliflora)是一种重要的育种资源。1807年，Richard A S发现一种株型、花叶纤小的变种，定名为狭萼辛夷‘Gracilis’(M．liliflora Desr．var．gracilis Rehd．);1861年，Veitch把花瓣内外面同为紫红色的紫玉兰命名为 M．liliflora var‘Nigra’;‘Holland Red’开纯色深红色花朵，开花时间较晚;1970年由Sore培育出‘Mini Mouse’，这种紫玉兰各部分都要纤小［19］。这些资源成为木兰属植物杂交育种重要的资源。

法国军队外交官Etiene Soulange Bodin于1820年在巴黎附近的皇家园艺学院，利用紫玉兰和白玉兰做亲本进行杂交，培育出抗性更强的杂种二乔玉兰(Magnolia×soulangeana)，该杂交种花色、花期均介于双亲之间，具有生长快、适应性强、花色鲜艳等优良特性。经世界上许多国家或地区广泛引种栽培并进一步选育，现已有上百个品种，广泛应用于园林绿化［20］。

美国虽原产木兰属植物仅8种，但一直重视木兰属植物的引种和育种工作［11］。William F Kosar和Francis de Vos分别于1955，1956年在美国国立树木园利用紫玉兰(M．liliflora)和日本辛夷(毛木兰)(M．stellata)杂交，从可育的三倍体中选育出8个抗寒性优于亲本的红色到紫色的品种，花期较玉兰推迟2周，在寒冷地区可避免早春霜冻对花蕾的伤害。1968年由William F Kosar以女孩儿名命名推广，即‘Ann’，‘Betty’，‘Judy’，‘Randy’，‘Rick’，‘Susan’，‘Pinkie’，‘Jane’。随后 William F Kosar又推出了由紫玉兰和武当玉兰(M．sprengeri)杂交出的Magnolia‘spectrum’，乔木型，生长速度较快，花中至大型，深粉红色，内侧浅色，近白花，先花后叶，偶尔夏季可再度开花。D Todd Gresham为了培育具有滇藏木兰(M．campbelii)花型且营养生长时间短的品种，于1955～1969年在Santa Cruz以木兰、二乔玉兰、滇藏木兰、维氏玉兰及其一系列优良品种作为亲本进行杂交组合，培育出了一系列的优良品种，如具有浓郁芳香气味的‘天堂香’(‘Heaven Scent’);花浅黄色，花瓣有纹理的‘满族扇’(‘Manchu Fan’);还有‘Full Eclipse’，‘Joe McDaniel’，‘Jon Jon’，‘Royal Crown’，‘Sweet Sixteen’，‘Tina Durio’，‘Todd Gresham’，‘Crimson Stipple’，‘Cup Cake’，‘Royal Flush’等优良的园林栽培品种，有些杂交种有些许的‘杯盘状’，但是都没有滇藏木兰的明显。Evamaria Sperber于1954年在布鲁克林植物园(Brooklyn Botanic Garden)利用尖头木兰(M．acuminata)×紫玉兰(M．liliflora)培育出M．×brooklynensis，其花型类似木兰，花期5月中下旬至6月中旬。该杂种的后代花色丰富，有黄色、绿色、粉色和紫色。用布鲁克林杂种玉兰与渐尖玉兰回交得到黄色花的品种‘Yellow Bird’等，其他品种还有，‘Evamaria’，‘Golden Girl’，‘Hattie Carthan’，‘Woodsman’，‘金星’(‘Gold Star’)和‘黄灯笼’(‘Yellow Lantern’)等。其中栽培品种‘Woodsman’的花紫色略带黄绿色，很受育种者的喜爱。

1907年，英国利用原产中国的滇藏木兰和玉兰在维奇(Veitch)苗圃杂交育成杂种维氏玉兰(M．×veitehii)。维氏玉兰，耐霜，花色介于两亲本之间，白至粉红，品种很多，树姿强健，花被9片。常见品种有维奇、伊卡维奇、彼得维齐等。

1990年，由新西兰人 Felix Jury利用滇藏木兰 M．campbelii×紫玉兰 M．liliflora培育的‘Pat′s Delight’，‘Red Lion’，‘Star Wars’等系列杂交种。

Philip从1968年开始主要以玉兰亚属的种类为亲本，致力于培养开花期延迟、抗寒的落叶品种。他以渐尖玉兰和玉兰(M．denudata‘Sawada′s Cream’)为亲本，杂交培育出著名的‘Butterflies’，是非常抗寒，花色较其它黄色品系深的品种［21］。

除以上杂种外，国外的杂交种还有很多，很多植物园的苗圃有商品苗出售。

3．2 国内育种进展

我国原产木兰属植物资源丰富，但相对国外来说，对木兰属植物的育种工作起步比较晚，不过近几年来也取得了一些成就。

1972年，西安植物园开始进行木兰科植物的引种驯化和栽培技术研究，通过人工杂交选育等手段，推出一批适应性强、观赏效果好的优良品种，‘玉灯玉兰’(M．denudata var pyriformi)是普通白玉兰的一个芽变品种，花纯白，花径10～15 cm，花蕾卵圆形，将开时如灯泡状，盛开时如洁白的莲花。花被片12～33，叶厚、浓绿、圆形或卵圆形，适应性强、生长快，嫁接苗1年生长高度可达220 cm，耐移栽，可作行道树栽植［22］。此外，西安植物园还培育出‘红霞玉兰’、‘香蕉玉兰’、‘红脉二乔玉兰’、‘紫二乔玉兰’、‘紫霞玉兰’、‘火炬二乔玉兰’等新品种［18］。

浙江省嵊州市木兰科新品种研究所在木兰属育种工作中成绩显著，先后培育出‘常春二乔玉兰’、‘红运玉兰’、‘红元宝二乔玉兰’、‘飞黄玉兰’、‘多瓣玉兰’、‘丹馨玉兰’、‘景新玉兰’、‘长花玉兰’等8个新品种，并进行了品种登记［23］。其中‘红运玉兰’是在嫁接繁殖二乔玉兰时选育出的芽变品种，该品种花瓣外呈红色，内为白色，小枝密集，株形紧凑，除4月为集中开花期外，还能在6～11月陆续开花不断［24，25］。‘飞黄玉兰’是白玉兰里面一个自然芽变的品种，花瓣纯黄色，飞黄玉兰的花期相对要迟一些，花也稍小一些，叶片呈圆锥形，每年4月份开花，花期在1个月左右，抗寒能力较强，在北京地区普遍适应。‘景新玉兰’是‘景宁玉兰’中的自然芽变品种，花瓣多，提高了观赏价值，性状稳定，适应性强。

胡挺进和彭春生［26］以‘狭叶广玉兰’作母本，以‘紫二乔玉兰’作父本杂交培育出了‘京玉兰’，其外形酷似‘紫二乔玉兰’，花色暗紫，花蕾呈黑紫色，枝叶繁茂，花期较长，是目前木兰科植物中花期最长的，从3月底到9月中旬开花不断。

4 木兰属植物育种的前景展望

木兰属植物具有较高的药用、观赏等价值，特别是作为观赏树种在园林中的应用很广泛，具有很大的开发利用潜力。我国木兰科植物资源十分丰富，各地都十分重视木兰科植物的引种工作，许多植物园都建有木兰园，进行木兰科植物的引种、繁育展示，甚至有私人企业进行木兰科植物的引种繁殖推广工作，如广东朱开甫在湛江徐闻县建立了约106．6 hm2的神州木兰旅游生态园，引种了110多种木兰科珍稀濒危树种。这种以木兰科植物为媒介搞特色旅游、推广优良品种、创造经济效益的模式值得参考。

木兰科植物是较原始的科，部分种对生存环境要求比较苛刻，经济的发展使木兰科植物的生存状态不容乐观［27］，木兰科有20多个种被列为珍稀濒危植物，其中木兰属就有6种［28］。因此，在开发利用种质资源时，利用各地的植物园、木兰园保护资源也是同等重要的。在引种本国木兰科资源同时，也要积极从国外引种，尤其是国外近年来培育的优良新品种，丰富我国的育种资源及园林植物资源。

木兰属植物花大，杂交育种容易操作，但种子苗童期长，致使木兰属植物杂交育种周期长，科研人员不愿涉及，国家不愿资助，我国高水平的花卉爱好者较少，诸多原因造成了我国虽然植物资源丰富，但具有知识产权的杂交品种缺乏的现状。因此，通过科学普及，提高花卉爱好者的水平，充分利用各地的植物园、木兰园进行有目标的杂交育种工作，扩大育种目标，从用材以及药用等方面进行选育，提高育种效率，以推动我国木兰属植物的育种。

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