紫斑牡丹品种‘夜光杯’杂交亲和性及育种利用价值分析

王二强,王占营,2,庞静静,冀含乐,卢林

（1.洛阳农林科学院,河南洛阳471022；2.华大基因河南洛阳创新中心,河南洛阳471022）

紫斑牡丹品种‘夜光杯’杂交亲和性及育种利用价值分析

王二强1,王占营1,2,庞静静1,冀含乐1,卢林1

（1.洛阳农林科学院,河南洛阳471022；2.华大基因河南洛阳创新中心,河南洛阳471022）

为探讨紫斑牡丹‘夜光杯’的育性及育种利用价值,分别于2011、2012、2013、2014年用‘夜光杯’作为亲本材料进行广泛杂交工作,测定其花粉活性,并对其自交亲和性和自然结实性进行验证.结果表明：‘夜光杯’自然授粉结实量为7.40粒/朵,属异花授粉植物,不存在无融合生殖现象；‘夜光杯’作为父本与中原品种群、西北品种群、日本品种群牡丹杂交均有较高的平均结实量,分别为8.62粒/朵、14.85粒/朵、9.68粒/朵,而与野生黄牡丹、紫牡丹杂交的平均结实量为0.39粒/朵,与欧美品种群牡丹海黄、瑞农杂交不亲和；‘夜光杯’作为母本,其平均杂交结实量为14.38粒/朵,远远高于自然授粉结实量,对提高油用牡丹种子产量有重要参考价值‘.夜光杯’的育性较强,亲和性高,是一种值得进一步挖掘与利用的优良牡丹种质资源.

‘夜光杯’；杂交；亲和性；育种

紫斑牡丹品种群（Cultivar Group of Rockii Tree Peony）主要是由甘肃中南部广为分布的紫斑牡丹（Paeonia rockii）演化而来[1].该品种群牡丹品种根系发达,耐干旱,也耐贫瘠土壤,花色、花型丰富,花香浓郁,大多数品种有较强的结实性.其中，‘夜光杯’是西北品种群少有的黑色系品种之一,花紫黑色,单瓣型,花头直立,长势强,花期早,花香.‘夜光杯’结实性强,种子饱满,是兼观赏、油用于一体,有很高营养和保健价值的木本油料作物[2-3].

2011—2014年,本课题组在洛阳农林科学院牡丹资源圃用‘夜光杯’与不同牡丹品种进行广泛杂交,分析其杂交亲和性及育种潜力,旨在通过杂交,进行优良性状互补,培育花色、花型丰富,结实性强,高抗性,兼顾油用与观赏价值的牡丹新品种,为今后开展油用、观赏型牡丹品种改良工作提供参考和指导.

1 材料与方法

1.1试验材料

杂交亲本材料为‘夜光杯’,中原牡丹品种群（P.suffruticosa Zhongyuan Group）的18个品种，日本牡丹品种群（P.suffruticosa Japan Group）的15个品种,西北紫斑牡丹品种群（Cultivar Group of Rockii Tree Peony）的6个品种,野生种紫牡丹（Paeonia delavayi var.delavayi）、黄牡丹（Paeonia delavayi var.lutea）,欧美品种群海黄、瑞农.

1.2试验方法

1.2.1 ‘夜光杯’花粉活力测定试验试验采用0.8%的琼脂固化培养基,pH值控制在7.0,CaCl20.04 g/L.设计蔗糖质量浓度、硼酸质量浓度两个因素,各3个水平（见表1）.新鲜花粉在培养基上培养16 h后统计花粉萌发率[4].

表1 试验因素及水平Tab.1 The experimental factors and levels

1.2.2 ‘夜光杯’品种自身结实性分析试验对生长健壮、能正常开花的‘夜光杯’植株进行去雄套袋、不去雄套袋和自然授粉3种处理,每处理选取20朵花.

1.2.3 杂交试验采用常规杂交育种方法,所选母本均有育性.柱头分泌黏液时开始授粉.授粉于上午9：00—11：00进行,连续重复3 d,共授粉3次.备用花粉置于-20℃的冰箱中贮藏.授粉花朵进行挂牌标记（11xxx为2011年配置组合,12xxx为2012年配置组合）,并注明父母本品种名称.8月初,当母本果荚种皮呈蟹黄色且微裂时摘下,置阴凉通风处,待果荚自然开裂,剥出种子,按杂交组合分别观察统计结果数,计算结实量（结实量/（粒/朵）=结种数/授粉朵数）.单个组合的单朵花平均结实量反应单个组合的杂交亲和性.

2 结果与分析

2.1 不同硼酸和蔗糖质量浓度下‘夜光杯’的花粉萌发率

花粉离体萌发的基本条件需要有糖源、矿质元素（如外源Ca2+和Mg2+等）及硼酸的参与[5].糖是花粉粒萌发及花粉管壁合成的营养物质.外源硼酸可以刺激花粉萌发和花粉管的伸长.不同硼酸和蔗糖质量浓度下‘夜光杯’的花粉萌发率见表2.

由表2可知,在pH 7.0,CaCl20.04 g/L的条件下,不同硼酸质量浓度和蔗糖质量浓度下‘夜光杯’花粉的萌发率存在明显差异,花粉萌发率最高达46.5%,对应的培养基处理为硼酸0.09 g/L+蔗糖50 g/L.试验说明,‘夜光杯’花粉具有较高的离体萌发率,‘夜光杯’花粉本身不会影响杂交试验结果,也就是说‘夜光杯’花粉本身不是导致杂交受精障碍、影响杂交结实率的原因.

表2 不同硼酸和蔗糖质量浓度下‘夜光杯’的花粉萌发率Tab.2 Pollen germination rate of‘Yeguangbei’under different concentrations ofboric acid and sucrose

2.2 ‘夜光杯’品种自身结实性分析

不同处理方式的结实情况见表3.

表3 3种处理方式的结实情况Tab.3 Settingrate ofthree different treatments

通过田间性状观察及采后种子统计分析发现,去雄套袋花朵,果荚心皮能够正常伸长生长,但果荚膨大不明显,整体未发生提前干枯现象,果荚内未见整体发育正常种子,表明‘夜光杯’不存在无融合生殖现象.在不去雄套袋花朵中,果荚发育情况和去雄处理果荚相似,没获得正常发育种子,说明‘夜光杯’品种自花授粉不结实.可见,‘夜光杯’与其他芍药科植物一样,不存在无融合生殖现象,以异花授粉为主[6].在不采取任何隔离措施的花朵中,每朵花均有不同量的结实现象,共收获127粒种子,结实量为6.35粒/朵.

2.3 ‘夜光杯’与不同牡丹品种的杂交结果分析

2.3.1 ‘夜光杯’作为父本与不同品种的杂交结果分析‘夜光杯’作为父本与其他品种杂交的结实情况见表4.

由表4可知,以‘夜光杯’为父本,以11个中原品种群牡丹、6个西北牡丹品种群牡丹、9个日本品种群牡丹、2个肉质花盘亚组野生种、2个欧美品种群品种为母本,共配置杂交组合34个.除欧美品种群‘海黄’、‘瑞农’外,以其他品种为母本时均有不同程度的结实现象,其中中原品种群平均结实量为8.62粒/朵,西北品种群平均结实量为14.85粒/朵,日本品种群平均结实量为9.68粒/朵,肉质花盘野生种平均结实量为0.39粒/朵.

同时发现,以‘夜光杯’为父本在同一品种群内不同组合间结实情况也存在明显差异.中原品种群以‘黑海撒金’结实量最高,为15.60粒/朵；其次为‘墨紫莲’,结实量为13.92粒/朵；结实性最差的组合为‘向阳红’ב夜光杯’,结实量为1.80粒/朵.以西北牡丹品种群为母本,所配置组合中‘梦想’ב夜光杯’结实量最高,达26.80粒/朵；组合‘陇原红’ב夜光杯’结实量最低,为8.90粒/朵.以日本牡丹品种群为母本,所配置组合中‘皇嘉门’ב夜光杯’结实量最高,达19.27粒/朵；组合‘岛锦’ב夜光杯’结实量最低,为3.20粒/朵.以紫牡丹、黄牡丹为母本结实量较低,说明以‘夜光杯’为父本进行革质花盘亚组和肉质花盘亚组间远缘杂交有一定难度,杂交亲和性较差.与欧美品种群杂交表现杂交不亲和,没收到正常杂交种.

表4 ‘夜光杯’作为父本与其他品种杂交的结实情况Tab.4 The seed settingrate of‘Yeguangbei’with different cultivar group as male parent

2.3.2 ‘夜光杯’作为母本与不同品种的杂交及其结果分析‘夜光杯’作为母本与不同品种杂交的结实情况见表5.

由表5可知,以‘夜光杯’为母本,主要以中原牡丹和日本牡丹为父本,共配置杂交组合17个,所有组合均成功收获杂交种.组合的平均结实量为14.38粒/朵,不同组合间杂交结实量差异较大.其中,‘夜光杯’ב凤丹白’杂交结实量最高,为21.80粒/朵；其次为‘夜光杯’ב芳纪’、‘夜光杯’ב日月锦’,分别为21.10粒/朵和17.80粒/朵；组合‘夜光杯’ב小青龙’杂交结实量最低,也是唯一个低于‘夜光杯’自然授粉结实量的一个组合.

同时发现,同一组合配置在不同年份实施,其结实量也不很一致（11048和14109）,这样的差异很可能与气候及花朵发育情况有关.总之‘夜光杯’作为母本与日本牡丹和中原牡丹杂交不存在杂交不亲和现象,且杂交结实量较高,其平均结实量远远高于‘夜光杯’自然授粉杂交的结实量,很可能与自然条件下‘夜光杯’授粉不充分或授粉时机不当有关.

表5 ‘夜光杯’作为母本与其他品种杂交的结实情况Tab.5 The seed settingrate of‘Yeguangbei’with other cultivar group as male parent

3 结论与讨论

‘夜光杯’作为紫斑牡丹品种群少有的黑色系品种之一,花色突出,生长势强,同时具备紫斑牡丹的优良抗性特征,具有很高的育种价值.通过本文试验发现,‘夜光杯’花粉具有较高的花粉离体萌发率,同时具有一定的自然杂交结实量,可见‘夜光杯’作为杂交亲本材料,其自身不是导致杂交受精障碍、影响杂交结实率的原因,可在培育黑色系品种或兼用型品种（观赏+油用）时大量采用.由于‘夜光杯’不存在无融合生殖现象,同时自花不结实,因此在杂交工作中只要单朵花隔离及时,可省去去雄程序,并且以‘夜光杯’为母本杂交所获得种子均为杂交种,可保证杂种的真实性.

‘夜光杯’作为父本,与不同品种群牡丹杂交,紫斑牡丹品种群结实量最高,中原品种群和日本品种群结实量比较接近.杂交亲和性能在一定程度上反映亲本间的亲缘关系[7],日本品种多是由中国中原牡丹选育而来[8],日本品种群牡丹和中国中原牡丹品种群亲缘关系接近.本次杂交试验也是对品种群亲缘关系远近的有力印证.试验中同时发现,‘夜光杯’同紫牡丹、黄牡丹野生种杂交有一定的杂交亲和性,20世纪前后,欧美国家的园艺学家通过此种类型杂交已培育出大量高观赏性品种[9],因此大量开展此类杂交对培育新奇品种意义很大.‘夜光杯’与欧美品种群‘海黄’、‘瑞农’杂交没有成功,说明此种类型杂交高度不亲和,但是笔者在进行西北品种群牡丹与欧美品种群牡丹杂交亲和性分析时,发现个别组合还是有一定的结实性[10].因此,下一步通过广泛配置杂交组合,扩大杂交授粉数量,以‘夜光杯’为亲本材料进行此类型杂交亲和性鉴定还需进一步研究.

牡丹籽油的不饱和脂肪酸含量超过90%,尤其是α-亚麻酸含量高达40%,具有很好的营养和保健价值[11].目前紫斑牡丹品种群牡丹和‘凤丹’是油用牡丹的主要种苗来源.紫斑牡丹具有优良的抗逆性及较强的结实性,是今后油用牡丹选育、改良或兼用型牡丹培育的重要原始材料.通过本次试验发现,以‘夜光杯’为母本进行杂交试验,所配组合平均结实量远远高于‘夜光杯’自然授粉结实量,可见人为辅助授粉措施对提高牡丹的结实性非常有效.本文研究内容对提高油用牡丹产量具有很好的理论指导意义.

[1]李嘉珏.中国牡丹品种图志[M].北京：中国林业出版社,2005：53-54.

[2]成仿云,李嘉珏,陈德忠.中国紫斑牡丹[M].北京：中国林业出版社,2005：142.

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[5]姚成义,赵洁.钙和硼对蓝猪耳花粉萌发及花粉管生长的影响[J].武汉植物学研究,2004,22（1）：1-7.

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[9]李奎,王雁,郑宝强,等.黄牡丹研究现状及展望[J].林业科学研究,2014,27（2）：259-264.

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（责任编辑：邓天福）

Analysis on cross compatibility and breeding utilization value of‘Yeguangbei’cultivar group of Paeonia rockii

WANG Erqiang1,WANG Zhanying1,2,PANG Jingjing1,JI Hanle1,LU Lin1
（1.LuoyangAcademyofAgriculture and ForestrySciences,Luoyang471022,China；2.BYZHenan Agricultural Inovation Center,Luoyang471022,China）

The research measured the pollen activity of Paeonia Rockii‘Yeguangbei’and verified its selfcompatibility and natural fecundity,and proved‘Yeguangbei’have good fertility and important breeding value in use.We have done extensive hybridization work by taking‘Yeguangbei’as a parent material in 2011,2012,2013 and 2014,respectively.The results showed that：The natural pollination rate of‘Yeguangbei’was 7.40/flower,it belong to cross-pollinated plants,and the apomixis phenomenon does not exist；There have high average seed rate when‘Yeguangbei’crossbreed with Zhongyuan cultivar group,northwest cultivar group and Japanese cultivar groupas the male parent.The average seed rate was 8.62/flower,14.85/flower,9.68/flower respectively,however the average seed rate was only 0.39/flower when‘Yeguangbei’crossbreed with Paeonia lutea and Paeonia delacayi.There was hybrid incompatibility between‘Yeguangbei’and Europe and American group and‘HaiHuang’,‘RuiNong’；The average hybrid seed was 14.38/flower,when‘Yeguangbei’as the female parent,it was much higher than the rate of natural pollination.‘Yeguangbei’has important reference value for improving seed yield of oil peony.In conclusion,‘Yeguangbei’have strong fertility and high affinity,it is a fine peony germplasm and worth further mining and using.

‘Yeguangbei’；hybridization；affinity；breeding

S685.11

A

1008-7516（2017）01-0014-06

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.01.004

2016-11-15

河南省重大科技专项（2060402）；洛阳市科技发展计划项目（1401073A）

王二强（1979―）,男,河南新安人,助理研究员.主要从事牡丹育种及种质资源收集研究工作.