克服盆栽小菊远缘杂交受精前障碍的技术研究

雒新艳，刘英，王利红，李芳，王辉，卢洁

（1.潍坊职业学院，山东 潍坊 261000；2.山东省林木种苗和花卉站，山东 济南 250014）

盆栽小菊是小菊的一种栽培类型，其植株低矮、株型丰满圆整、着花繁密、色彩鲜艳、开花整齐且花期长，十分适合室内装饰和室外广场大面积彩化布置[1]。但盆栽小菊花色和花型很单一，抗性也不够优良，因此，市场上急需突破性的品种，育种力度亟需加强。

远缘杂交能有效打破种、属间的隔离，将2 个或多个物种经长时间进化而积累的特性重新组合，扩大遗传变异范围，从而创造出新颖的变异类群或新物种[2]。我国是菊花的起源中心和菊属野生种质资源的分布中心[3]，且菊属是种间隔离并不十分严谨的类群[4]，这就为盆栽小菊远缘杂交提供了便利。前人曾将紫花野菊、菊花脑和龙脑菊等种质与菊花栽培品种杂交，成功获得了新种质[5～7]。但是由于栽培菊花与野生种质之间存在时空隔离、染色体倍性、花粉活力等多方面的差异，远缘杂交不亲和现象非常普遍。前人曾将滨菊、木茼蒿、菊花脑、异色菊和甘菊作为父本，与栽培小菊杂交，但未收获到种子，进一步观察发现主要原因是母本柱头固着不住花粉、花粉萌发数量少且萌发异常[8～10]。基于此，本研究通过检测盆菊花序开放时柱头的可授性，确定母本的最佳授粉时期；采用不同的授粉方法进行杂交，比较不同处理的授粉成功率，以期明确最合适的授粉技术，为制定盆栽小菊远缘杂交方案提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

父本为二倍体野生近缘种质红花除虫菊〔Pyrethrum coccineum（Willd.）Worosch.〕（2n=2x=18）和甘野菊〔Dendranthema lavandulifolium var.seticuspe（Maxim.）Shih〕 （2n=2x=18），采用露地种植，花期分别为5～8 月和7～9 月。花期集中采集花粉，干燥后用离心管密封，置于-20 ℃冰箱贮藏。待盆菊栽培品种花期时取出，放至适温后用于授粉。

母本为盆菊栽培品种白美人菊和红风车（2n=6x=54），在智能温室内养护，花期分别为9 月中旬至10 月下旬和10 月中旬至11 月上旬。

1.2 试验方法

试验于2021 年在山东省潍坊市进行。父、母本每种试验材料均种植50 盆。

1.2.1 柱头的可授性检测 参照杨秀莲等[11]方法，检测柱头的可授性。白美人菊和红风车头状花序中心部的管状花从最外轮花被片展开到全部柱头萎蔫共历时5 d，开花前2 d 到花后2 d，每隔1 d 检测1 次柱头的可授性。于晴天10：00 采集5 个时期的盆菊花序，每处理10 个花序，用镊子和刀片取下柱头，迅速浸入已滴加联苯胺-过氧化氢染色剂（按照1%联苯胺、3%过氧化氢、蒸馏水体积比4∶11∶22 的比例配制，即配即用）的凹面载玻片凹槽处内，染色15～20 min 后，先用放大镜观察，再在显微镜下观察。若柱头周围液体变为蓝色并有大量气泡出现，表明柱头具有可授性；若柱头周围液体不变蓝、无气泡，则表明柱头没有可授性。依据蓝色的深浅和气泡的多少判断可授性的强弱。

1.2.2 不同授粉方法对杂交结实性的影响 每个杂交组合均设6 个授粉方法处理（表1），授粉后加强养护管理。花序梗部干枯后，采收花序；晾晒后脱粒，采集种子，统计结实量（粒/花序，从每个头状花序收获的种子数量）。

表1 不同处理的授粉方法Table 1 Pollination methods of different treatments

2 结果与分析

2.1 不同开花时期盆菊柱头的可授性

检测结果（表2）显示，白美人菊和红风车的管状小花在花被片展开前2 d，其柱头的可授性较弱，表现为周围只产生少量的气泡，染色剂未变蓝；花被片展开当天，两者的柱头均具备了较强的可授性，表现为染色剂呈淡蓝或蓝色，柱头周围出现一些或较多气泡；花被片展开的第3 天，2 个小菊品种的柱头可授性均达到最强，柱头周围出现大量气泡，染色剂变为深蓝；至花开第5 天，柱头的可授性减弱，柱头周围的气泡减少，染色剂颜色变浅；花后2 d，两者的柱头均基本失去可授性。盆菊品种白美人菊和红风车的柱头可授期在花被片展开后第3 天左右，一般可在花开第2～4 天进行授粉。

表2 盆菊不同开放时期的柱头可授性Table 2 Stigmas acceptability of potted chrysanthemum at different opening periods

2.2 不同授粉方法对杂交结实性的影响

红花除虫菊和甘野菊与白美人菊组合常规杂交授粉（A） 处理的结实量分别为2.5 和3.1 粒/花序，均＞与红风车组合常规杂交授粉的结实量（表3）。说明2个父本与白美人菊的亲和性较高。

表3 不同授粉方法对盆菊杂交结实量的影响Table 2 Effect of different pollination methods on hybrid seed setting of potted chrysanthemum

4 个杂交组合提前授粉（B）处理、柱头雾喷生理盐水后授粉（C）处理和柱头雾喷生理盐水+硼酸后授粉（D） 处理的结实量均明显＜常规杂交授粉处理（A）。柱头雾喷赤霉素后授粉（F）处理，红花除虫菊和甘野菊与白美人菊组合的结实量略＜常规杂交授粉处理；而与红风车组合的结实量分别较常规杂交授粉处理提高13.3%和27.8%。说明柱头雾喷赤霉素对杂交种子结实量有促进作用。柱头雾喷PEG1500 后授粉（E）处理，红花除虫菊和甘野菊与白美人菊组合的结实量与常规杂交授粉相当；与红风车为母本的2 个杂交组合的结实量分别较常规杂交授粉均提高了33.3%，原因可能是PEG1500 增强了红风车柱头的黏性，帮助其固着住花粉。

3 结论与讨论

检测不同开花期盆菊柱头的可授性，有利于精准确定有效授粉期，这是授粉成功的重要前提条件。有效授粉期是指在花粉管到达胚珠之前，胚囊保持活力和接受花粉能力的时期[12，13]。钱一凡等[14]研究表明，深山含笑柱头可授性最佳期是花后2～3 d。严丹峰等[15]研究表明，杜鹃红山茶‘红露珍’在花瓣打开之前柱头就有可授性，不同月份柱头可授性不同，4 月和12 月花后48 h 柱头仍有可授性。不同植物柱头可授期持续时间差异较大。本研究结果表明，盆菊柱头在花被片展开前不具备可授性，这与提前授粉未能提高双亲的亲和性结果相一致；开放当天柱头可授性较低，此后逐渐增强，花开第3 天达到最强，随后快速降低，至花后2 d，柱头已基本失去可授性。盆菊柱头的可授期较短，在花被片展开后的2～4 d 内授粉，预期能获得较高的成功率。此外，还有研究表明，柱头可授性的强弱与过氧化物酶的活性相关[16]，且受柱头形态的影响[17]，还易被环境因子改变。杨岑等[18]研究表明，阴雨天气会降低枇杷柱头可授性和授粉效率，在开花当天至花后5 d 的可授期内，柱头随着天气转晴又而恢复较强的可授性。因此，在进行远缘杂交时，要综合考虑多方面的因素，制定完善的方案。

菊科花卉某些品种的柱头存在黏度不足问题。本研究发现，雾喷50 mg/L PEG1500 溶液可以有效增加柱头黏性，提高杂交结实量。此外，菊科花卉的柱头上还有特殊的识别物质，能够阻止差异性较大的花粉管萌发[19～21]，本研究中，提前授粉、柱头雾喷生理盐水和生理盐水+硼酸处理均没能抑制这些识别物质的作用，其他物质或混合花粉对识别物质的抑制效果有待进一步研究。