重瓣大花萱草杂交亲和性及F1表型性状分析

张贺蕾，陈 芬，马 丽，刘 博

（1.江苏省农业科学院 宿迁农科所，江苏 宿迁 223800；2.大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023）

萱草（Hemerocallis fulva），又称鹿箭、忘忧草、金针等，为三大宿根花卉之一，是阿福花科（Asphodelaceae）萱草属（Hemerocallis）多年生宿根草本植物。其品种种类繁多，花色丰富多彩，花型千变万化，适应性强，喜阳光又耐半阴，喜干旱又耐湿润，集观花、观叶于一体，有极高的观赏价值和生态价值，是园林绿化及家庭园艺的优良植物。萱草属植物有20 余种，主要分布于中欧及东亚，原产于我国的约有11 种[1]。随着我国大力推广生态型节约型的园林绿化理念，宿根花卉在园林中广泛应用[2]，作为“宿根之王”的萱草以行植、丛植、群植的配置方式大量栽植于花境、花坛中，可以营造空间层次感，使园林景观更具柔和协调之美。

近年来，学者主要对萱草属植物的细胞学、分类学[3]、杂交育种、遗传多样性和亲缘关系等方面进行研究，如黄花花[4]以大花萱草品种金娃娃、吉星、红运、黄绣客、太谷红和香宝进行不同品种间杂交，结果表明，不同大花萱草品种间杂交亲和性差异很大，切割柱头和花蕾期授粉均可提高常规杂交亲和性。高超利[5]利用大花萱草品种金娃娃、红宝杂交，杂交后代有一定程度的进化现象。赵珺[6]将重瓣魏河作为母本与盛夏的酒红、回复、粉边玫红进行杂交，发现杂交后代的花瓣数量出现了分离现象，且广义遗传力均大于0.9，重瓣性状的遗传变异与环境无关，而是与遗传效应有关。目前，美国利用我国和日本原产的萱草已培育出了8 万多个形态各异[7]、颜色丰富、观赏性高的品种。我国的萱草品种大部分是国外培育出来的[8]，这与我国是萱草资源大国不符。新品种育种工作进展较为缓慢的原因主要与萱草染色体倍性、花粉活力及柱头可授性有关。大花萱草，尤其是重瓣萱草多数为雄蕊瓣化，由于花粉败育，杂交结实率非常低。

在干燥条件下，花药开裂携带具有活力的雄配子或其前体花粉粒到达适宜的接受柱头即为传粉过程，所以花粉的活力与柱头的可授性是保证其受精的重要因素[9]。本试验通过3 个大花萱草品种间杂交，探究亲本花粉活力和柱头可授性以及杂交后代的形态特征，以期提高杂交结实率，同时为今后培育更多的重瓣萱草品种提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与组合配制

试验于2014年6月，晴天9：00 在江苏省农业科学院宿迁农科所院内试验地进行，以北京植物园基地与虹越园艺家引进的酒红341、宝贝的眼睛作为母本，蕾丝方巾作为父本进行正、反交，配制4 组杂交组合，每个组合授粉30 朵花。

以杂交后获得的F1群体作为研究对象，将F1群体采用分株繁殖栽培，每个株系分割成3 株，每株距离为20 cm 左右，行距25 cm 左右，并标号。采用正常的水肥管理方法，定期除草，使其始终保持干净的生长环境。

1.2 花粉活力检测

花粉活力测定试验采用的是液体培养法，花粉活力高低以花粉萌发率作为衡量标准[10]。具体方法：于8：00、9：00、10：00、11：00、12：00、14：00 和16：00[11]用小刷子从酒红341、宝贝的眼睛、蕾丝方巾的花药中刮下散发出的成熟花粉，将其充分混匀，参照焦雪辉等[12]筛选的蔗糖50 g/L+硼酸30 mg/L+氯化钙40 mg/L 作为适宜花粉培养液，用移液枪将培养液滴于载玻片上，并放置于垫有湿滤纸的培养皿中，随后于25 ℃的光照培养箱中培养，2 h 后在显微镜（解剖镜）上观察花粉的萌发情况。萌发标准以花粉管长度超过花粉直径为依据，花粉活力计算公式为

1.3 柱头可授性测定

采用联苯胺-过氧化氢法测定柱头可授性[13]。试验材料选用酒红341、宝贝的眼睛、蕾丝方巾3 个品种，每个品种分别于开花前一天9：00，开花当天9：00、12：00、15：00，开花后一天9：00[14]采取10 个柱头，将去掉花柱的柱头浸泡在有联苯胺-过氧化氢反应液（1%联苯胺∶3%过氧化氢∶水=4∶11∶22）的培养皿中，浸泡5 min 后置于Motic BA 400 光学显微镜下观察柱头情况。根据联苯胺溶液呈色情况以及是否有气泡产生确定柱头可授性等级[15-16]，分级标准为：0 级，不变色，无气泡产生，无可授性；1 级，轻微变色，有几个气泡，具有轻微可授性；2 级，呈浅蓝色，有较少气泡，具有低可授性；3 级，呈浅蓝色，有较多气泡，具有较低可授性；4 级，呈蓝色，有大量连续小气泡，具有高可授性；5 级，呈深蓝色，有连续大气泡，具有高可授性。

1.4 表型性状观测

选取开花正常、发育健全、生长健壮的F1群体作为研究对象，根据2014年中华人民共和国农业行业标准《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南——萱草属》对其叶丛、叶片、花葶、花、内外花被片等表型性状进行观察与测定。调查时间为2021年6月1日—7月1日，每个株系选取完全开放的花朵，用卷尺、游标尺测定表型性状指标并赋值（表1）。

表1 萱草的表型性状测定标准与方法

1.5 数据处理

利用Excel 2003 和SPSS 25 统计学软件对花粉活力和柱头可授性以及描述性统计进行分析，并计算变异系数。

2 结果与分析

2.1 不同采集时间花粉活力检测结果

由图1、表2 可知，栽培的单瓣萱草品种酒红341、宝贝的眼睛在9：00—12：00 花粉萌发率较高，随后呈现下降趋势，花粉平均萌发率分别为39.2%、34.1%；重瓣萱草品种蕾丝方巾在8：00—11：00有较高的花粉萌发率，随后呈现下降趋势，且下降幅度较大，花粉平均萌发率为11.0%。3 个萱草品种在9：00 的花粉萌发率高于其他时间段；重瓣萱草品种蕾丝方巾花粉萌发率低于单瓣萱草品种酒红341、宝贝的眼睛。

表2 不同萱草品种花粉的萌发率 单位：%

2.2 不同采集时间柱头可授性检测结果

由图2、表3 可知，萱草的柱头可授性受不同采集时间的影响，3 种萱草品种均在开花当天9：00 具有相对较强的柱头可授性。宝贝的眼睛柱头可授性持续时间较长，到开花当天15：00 仍有较强的可授性；开花前一天9：00 酒红341、宝贝的眼睛柱头可授性高于蕾丝方巾。3 种萱草品种的柱头可授性均在开花后一天很弱甚至没有，与萱草单朵花花期仅有一天契合。

表3 不同采集时间萱草品种柱头的可授性结果

图2 不同采集时间不同萱草品种柱头可授性观察情况

2.3 不同杂交组合的坐果率

由表4 可知，杂交组合宝贝的眼睛×蕾丝方巾的成活率、发芽率、坐果率均最高，分别为90.91%、86.67%、33.33%；重瓣萱草蕾丝方巾作为母本进行杂交不结果。在后续试验中发现，施用一定配比的肥料可以提高重瓣萱草作为母本的结实率，但是相对结实率还是比较低，可能与开花本身需要消耗大量营养物质有关，从而影响坐果发育。

表4 萱草杂交组合的坐果率

2.4 F1 群体表型性状及聚类分析

2.4.1 F1群体表型性状 对F1群体17 个株系（图3）的叶丛、叶片、花葶、花、内外花被片等23 个表型性状进行调查。由表5 可知，叶丛姿态半直立16 份、斜伸1 份；叶色浅绿色3 份、绿色7 份、深绿色7 份；花葶均有分枝；花均有苞片，花形状圆形16 份、三角形1 份，花型杯型7 份、喇叭型10 份，重瓣4 份、单瓣13 份，颜色数量1 种3 份、2 种7 份、3 种5 份、4 种2 份，花眼绿色15 份、黄色2 份；外花被片花色按色系分6 组：第Ⅰ组为红色色系5 份、第Ⅱ组为橙红色系4 份、第Ⅲ组为橙色系1 份、第Ⅳ组为黄色系5 份、第Ⅴ组为紫红色系1 份、第Ⅵ组为黄橙色系1 份，外花被片有斑2 份、无斑15 份，有边缘波皱13 份、无边缘波皱4 份，有花肋13 份、无花肋4 份，花肋颜色白色3 份、黄色10 份、无色4 份；内花被片无反卷3 份、反卷程度弱8 份、反卷程度中6 份，内花被片有斑8 份、无斑9 份，边缘均有波皱，波皱程度弱6份、中8 份、强3 份，均无彩缘，均有花肋，花肋颜色白色11 份、黄色6 份。

表5 杂交F1群体表型性状

图3 杂交F1 群体

2.4.2 表型性状聚类分析 对23 个表型性状采用类平均法进行标准化，运用欧氏距离作为间距对调查数据进行聚类分析。由图4 可以看出，在欧氏距离25 处可以将F1群体17 个株系和3 个亲本萱草品种分为两大类型。1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7 和亲本蕾丝方巾、酒红341 为第Ⅰ类型，其特点为叶片偏长，平均为60.4 cm；花型均为杯型，花眼均为绿色；外花被片均无斑，外花被片有花肋的前提下，花肋颜色为白色。2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10 和亲本宝贝的眼睛为第Ⅱ类型，其特点花型均为喇叭型，外花被片均有边缘波皱，外花被片花肋颜色均为黄色。

图4 F1 群体17 个株系聚类分析

亲缘关系远近可以通过遗传距离大小呈现。按亲本的不同，群体材料被分为两大类：第Ⅰ类，按亲缘远近可以分为3 个小类群，其中，1-1、1-4、1-5 可以归为一类，花系均为黄色系，外花被片均有花肋，为白色；内花被片反卷弱，边缘波皱弱；开花日期相近；花直径中等，花眼、外花被片花肋颜色、内花被片反卷程度均与母本酒红341 相同，内外花被片均无斑；1-2、1-3、1-6 归为一类，株高偏矮小，平均株高42.4 cm，叶片深绿色，外花被片均无花肋，内花被片均无反卷，边缘波皱程度中等偏上；1-2、1-3 与父本蕾丝方巾类似，花形状、花型、叶片绿色程度均与父本相同；1-7 植株相对高大，叶丛斜伸，内花被片有花肋，为黄色，生长旺盛。第Ⅱ类，按亲缘远近可以分为5 个小类群，表型性状与母本宝贝的眼睛类似；2-1、2-2 可以归为一类，花色均为橙红色系，花眼均为黄色，植株高大，平均株高62.9 cm，叶丛直径较大，叶片繁多；2-8、2-9、2-10 归为一类，叶片深绿色，花色偏深，内花被片边缘波皱程度中等；2-6 花重瓣，叶片绿色，花颜色较为丰富，内花被片反卷程度中等；2-4、2-5、2-7 归为一类，叶片浅绿色，内花被片反卷弱，边缘波皱程度中等偏强；2-3 花朵形状为三角形，植株高大，内花被片花肋明显。

2.4.3 F1群体表型性状的遗传变异 由表6 可知，以酒红341 作为母本、蕾丝方巾作为父本及蕾丝方巾作为母本、酒红341 作为父本，杂交的F1个体之间表现的性状各不相同，存在一定的变异。标准差最大的是叶丛直径，最小的是花葶粗度；变异系数为12.31%～47.37%，变异系数最小的是叶片长度，变异系数最大的是花葶粗度，其次为着花密度。

表6 F1 群体表型性状的描述性统计

10 个表型性状均近正态单峰分布，符合数量性状特点。花葶粗度偏度和峰度均大于1，着花密度的峰度大于1，呈现明显正偏性和极端值，其余8 个表型性状峰度和偏度绝对值均小于1。

3 讨论

花粉活力是杂交育种的关键因素，是植物有性繁殖的基础要素，最适宜的授粉时间与花粉的萌发率、萌发时间直接相关[17]。本试验中，花粉活力最高的是酒红341，平均萌发率为39.2%；最低的是蕾丝方巾，平均萌发率为11.3%；二者均在14：00 后花粉活力呈现下降趋势。酒红341、宝贝的眼睛萌发率整体高于蕾丝方巾。

柱头可授性对开花不同阶段传粉成功率、自花传粉率、各传粉者相对重要性有很大程度的影响，是传粉过程中必不可少的因素[18]。不同萱草品种在不同时期的柱头可授性结果不同，3 种萱草品种均在开花当天9：00 具有相对较强的柱头可授性；宝贝的眼睛柱头可授性可持续到开花当天15：00；3 种萱草品种的柱头可授性均在开花后一天很弱，甚至没有；重瓣萱草品种蕾丝方巾与单瓣萱草品种酒红341、宝贝的眼睛花期只有一天契合。为了提高杂交结实率，可以根据萌发时间和柱头可授性确认杂交授粉时间。重瓣萱草品种蕾丝方巾、单瓣萱草品种酒红341、宝贝的眼睛最适宜授粉时间均为9：00，此时花粉散发与柱头可授性最强时间一致，花粉与柱头有足够的时间完成受精，重瓣萱草蕾丝方巾可以通过二次授粉的方式促进杂交育种，为萱草杂交育种最佳授粉时间提供理论依据。

在新品种培育工作上，首先要深入了解杂交群体表型性状的变异程度和多样性水平[19]。本试验通过聚类分析将F1群体17 个株系分为两大类型：第Ⅰ类共7 份材料，其特点为花型均为杯型，花眼均为绿色，外花被片均无斑，外花被片有花肋且颜色为白色；其中1-2、1-3 与父本蕾丝方巾始花期接近，花型、花形状、叶片绿色程度与父本相同；1-4、1-5 与母本酒红341 表型性状相似，花眼、外花被片花肋颜色、内花被片反卷程度均与母本相同。第Ⅱ类共10 份材料，与母本宝贝的眼睛表型性状类似，其特点为叶片偏长，平均68.4 cm，花型均为喇叭型，外花被片均有边缘波皱，外花被片花肋颜色均为黄色。

F1群体17 个株系表型性状呈现多样性，观赏价值较高，适应性强，符合花境和园林景观造景需求，适合在江苏省宿迁地区栽植；酒红341、宝贝的眼睛、蕾丝方巾均是较好的亲本材料，具有较好的经济价值。但蕾丝方巾作为母本时，杂交组合后代平均发芽率为60.0%，坐果率为0。在后续试验中发现，施用一定配比的肥料可以提高重瓣萱草的结实率，但是相对结实率还是比较低，可能与开花本身需要消耗大量营养物质有关，还有待研究。10 个表型性状均分离广泛，遗传变异程度均达到了中等水平以上，遗传改良能力较强，为今后选育出观赏性较强的萱草品种提供理论依据。在后续的试验中，可扩大萱草的品种范围，并结合分子标记、孢粉学等技术，进一步研究萱草的亲和性，进行更准确的遗传多样性分析，以期更快培育出萱草新品种。