木本花卉雜交育種研究進(jìn)展

董佳麗,于曉英,盛楨楨

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128)

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木本花卉雜交育種研究進(jìn)展

董佳麗,于曉英*,盛楨楨

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128)

對(duì)近年來(lái)的木本花卉雜交育種概況進(jìn)行了分析，簡(jiǎn)述了雜交育種在木本花卉中的應(yīng)用，其中包括常規(guī)組合雜交育種、遠(yuǎn)緣雜交育種和雜種優(yōu)勢(shì)育種3方面。并對(duì)2003～2014年幾種常見木本花卉雜交育種情況進(jìn)行了歸納總結(jié)，同時(shí)根據(jù)目前木本花卉育種狀況，對(duì)其雜交育種的前景進(jìn)行了展望。

木本花卉；雜交育種；研究進(jìn)展

中國(guó)的園林植物遺傳資源極其豐富，有著悠久的栽培歷史，然而現(xiàn)有的園林植物品種卻不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)園林植物種類品種特別是木本花卉種類品種的需求，很多需要依賴國(guó)外進(jìn)口。因此，需要自主創(chuàng)造出更多滿足市場(chǎng)需求的新品種，相關(guān)的研究工作顯得更加重要[1-3]。

1 木本花卉雜交育種概況

雜交育種是指不同種群或不同基因型個(gè)體之間進(jìn)行雜交，通過(guò)在其雜交后代中進(jìn)行選擇從而培育成純合品種的方法[4]。木本花卉的育種途徑多樣，但因?yàn)殡s交可以讓基因重新組合，能分離出更多的變異類型，為選育優(yōu)良的品種提供更多的機(jī)會(huì)，所以較常用且較有成效的育種途徑為雜交育種。表1為2003～2014年通過(guò)雜交育種選育出的園林植物新品種[5]。

1719年T.費(fèi)爾柴爾德首次以石竹科植物為材料成功獲得人工雜交種。隨著遺傳學(xué)的不斷發(fā)展、特性鑒定技術(shù)的不斷改進(jìn)，雜交育種工作逐漸形成了一套完整的體系，國(guó)內(nèi)外的育種工作者們陸續(xù)利用雜交手段開展育種工作。比利時(shí)根特農(nóng)業(yè)中心觀賞植物研究所通過(guò)雜交育種手段獲得了早、中、晚系列的杜鵑品種[6]。2002～2003年間，龔洵等[7-8]從云南含笑和灰?guī)r含笑人工雜交群體中培育出抗旱耐瘠、適于庭院觀賞的‘雛菊含笑’和‘春月含笑’，并以云南含笑和紫花含笑為親本，采用人工雜交的方式培育出‘郁金含笑’‘丹芯含笑’和‘沁芳含笑’等含笑紅花品種。蘇光瑞等[9]采用4個(gè)原產(chǎn)于我國(guó)的丁香種與16個(gè)歐洲丁香品種進(jìn)行人工雜交試驗(yàn)，共進(jìn)行了28個(gè)組合試驗(yàn)，其中有9個(gè)組合獲得了正常發(fā)育的丁香雜交種子，證明丁香種與品種間有較好的雜交親和性。甘肅省林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣總站的何麗霞等[10]人采用人工雜交育種方法，在野生牡丹之間、野生牡丹與各栽培品種之間、西北牡丹品種與中原牡丹品種之間進(jìn)行雜交育種試驗(yàn)，成功得到了14批雜交種子和實(shí)生苗，并從中選育出50多個(gè)優(yōu)良的新品種，說(shuō)明雜交育種是培養(yǎng)牡丹優(yōu)良新品種最為重要的途徑之一。

表1 2003～2014年常見木本花卉雜交育種情況匯總

接下表

2 雜交育種在木本花卉中的應(yīng)用

2.1 木本花卉的組合育種 組合育種也稱常規(guī)雜交育種，是指通過(guò)人工雜交方式，將分散在不同親本上的優(yōu)良性狀組合至雜種中，并對(duì)雜交后代進(jìn)行多代的培育選擇，以獲得基因型純合或者接近純合的新品種的育種途徑。木本花卉雜交育種中，使用有性雜交育種方式進(jìn)行雜交試驗(yàn)或選育新品種的最多，如山茶、觀賞海棠、梅花、含笑、牡丹等。

2.1.1 山茶。在山茶的雜交親和性研究方面，楊志玲等[11-12]采用常規(guī)雜交育種途徑，用山茶屬紅山茶組的4個(gè)物種與22個(gè)品種作為雜交育種的親本，共設(shè)計(jì)了104組雜交組合進(jìn)行紅山茶組內(nèi)品種間的雜交親和性試驗(yàn)，證明了紅山茶組內(nèi)品種之間的雜交親和性比物種間的雜交親和性低。她還以長(zhǎng)瓣短柱茶為母本，浙江紅山茶為父本進(jìn)行雜交，研究了花粉管在柱頭及花柱中的行為。

2.1.2 觀賞海棠。對(duì)觀賞海棠新品種的選育，田佶等[13-15]選育出了分別以歐美觀賞海棠品種‘亞當(dāng)’‘絢麗’為母本自然雜交的，觀賞性強(qiáng)，樹體與花芽抗寒性均強(qiáng)的觀賞海棠新品系——‘宿亞當(dāng)’‘紅亞當(dāng)’‘紫霞珠’。

2.1.3 梅花。近年來(lái)，中國(guó)梅花中心開展了一系列的實(shí)生選種和雜交育種工作，比如以‘小宮粉’為母本與父本‘江南朱砂’進(jìn)行雜交和以‘殘雪’為母本與父本為‘小宮粉’和‘江南朱砂’的混合花粉進(jìn)行雜交,分別成功選育出了‘江砂宮粉’‘小紅長(zhǎng)須’‘江南臺(tái)閣’‘單輪朱砂’和‘磨山宮粉’等新品種[16]。

2.1.4 含笑。含笑的雜交育種主要是以增強(qiáng)抗逆性為目標(biāo)進(jìn)行的。毛常麗等[17]獲得了以球花含笑為母本，云南含笑為父本進(jìn)行雜交的具較強(qiáng)抗病蟲能力，耐寒耐旱耐貧瘠的含笑新品種——‘晚春’含笑的植物新品種權(quán)。李穎婕和徐海燕等人[18-19]以球花含笑與紫花含笑進(jìn)行人工雜交、云南含笑和南亞含笑尚未命名的雜交后代作為母本，再與父本深山含笑進(jìn)行雜交育種，分別培育出樹形優(yōu)美、耐旱耐瘠的含笑新品種——‘云霞’‘云瑞’。

2.1.5 牡丹。育種家們采用有性雜交育種方法，對(duì)牡丹進(jìn)行雜交育種成功獲得新品種的例子也不少。索志立等[20-21]以楊山牡丹為母本、牡丹‘趙粉’和‘紫二喬’品種為父本，于2004年成功地進(jìn)行了人工雜交育種試驗(yàn)；2005年開展了以紫斑牡丹為母本，‘海棠爭(zhēng)潤(rùn)’‘盛丹爐’以及‘胭脂紅’等3個(gè)牡丹品種為父本的雜交育種工作。成仿云等[22]用了10年時(shí)間對(duì)紫斑牡丹傳統(tǒng)品種的天然雜種進(jìn)行選育，成功選育了3個(gè)花香、花繁、長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的品種，2004年分別被命名為‘桃花鑲玉’‘祥云’和‘高原圣火’。

2.2 木本花卉的遠(yuǎn)緣雜交育種 遠(yuǎn)緣雜交是指在分類學(xué)上物種以上分類單位(種間、屬間，甚至是科間)的個(gè)體之間交配。通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交能夠?qū)崿F(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移，這對(duì)新物種的形成具有非常重要的意義，并且在育種工作中也取得了豐碩的成果[23]。

葉培忠[24]成功地進(jìn)行了杉木與柳杉的屬間雜交試驗(yàn)。為了培育抗寒的月季品種，黃善武等[25]選用抗寒耐瘠的新疆彎刺薔薇與現(xiàn)代月季品種進(jìn)行雜交，成功培育出了新品種‘天山之光’。孫凡雅等[26]開展了以‘國(guó)光’蘋果為母本,以10種各具特色的觀賞海棠品種為父本的雜交育種工作, 選育出9株2年即能開花結(jié)果的觀賞海棠優(yōu)良單株。梅花利用遠(yuǎn)緣雜交途徑一般很難成功獲得雜交種，但一旦成功，其后代雜種優(yōu)勢(shì)也非常明顯。北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)多年努力，進(jìn)行了一系列梅花遠(yuǎn)緣雜交與抗寒育種研究；陳瑞丹[27]開展了連續(xù)4年的梅花雜交育種工作，以‘淡豐后’為母本同父本‘北京玉蝶’進(jìn)行雜交，培育出了帶有典型梅香的梅花抗寒新品種‘香瑞白’。木蘭科屬內(nèi)屬間也進(jìn)行了數(shù)百個(gè)組合的人工雜交試驗(yàn)，最終培育了‘清心’多瓣天女花以及‘紅金星’‘紅壽星’‘紅笑星’‘綠星’玉蘭和‘紅玉’玉蘭等多個(gè)木蘭新品種[28]。2001年，關(guān)坤等[29]獲得紫牡丹和紫斑牡丹的雜種F1代，直到2004年首次開花，即被命名為‘華夏玫瑰紅’；2002年時(shí)，又獲得黃牡丹和日本品種‘白神’的雜種F1代， 2006年才首次開花，被命名為‘華夏一品黃’；牡丹的遠(yuǎn)緣雜交包括革質(zhì)花盤與肉質(zhì)花盤之間和牡丹與芍藥之間的雜交。2008年,在我國(guó)北京昌平，牡丹與芍藥的遠(yuǎn)緣雜交后代‘和諧’被發(fā)現(xiàn)鑒定[30]；2009年，王越嵐[31]首次以川赤芍為母本，‘鳳丹白’為父本進(jìn)行正交未獲得種子，而以牡丹品種‘鳳丹白’為母本，將川赤芍當(dāng)作父本反交，獲得了較高的結(jié)實(shí)率和出苗率。

2.3 木本花卉的雜種優(yōu)勢(shì)利用 雜種優(yōu)勢(shì)利用是利用雜交產(chǎn)生的雜合體的優(yōu)于2個(gè)親本的1種或者多種性狀，例如不同品種間、不同種間，甚至是不同屬間和科間進(jìn)行雜交所得到的雜交F1代往往要比它的雙親表現(xiàn)出更加強(qiáng)大的生長(zhǎng)速率和代謝功能，從而使其綜合性狀優(yōu)于親本，甚至可以產(chǎn)生新的可利用性狀[32]。

18世紀(jì)中期，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了植物上的雜種優(yōu)勢(shì)。1776年，德國(guó)學(xué)者克爾羅伊特(J. G. Koelreuter)首先描述了煙草、石竹、紫茉莉以及曼陀羅等屬不同種間的雜種優(yōu)勢(shì)。20世紀(jì)70年代，觀賞植物的雜種優(yōu)勢(shì)利用己較普遍[33]。雜種優(yōu)勢(shì)利用早已成為世界各國(guó)改良木本花卉品質(zhì)、增強(qiáng)木本花卉抗性和大幅度提高木本花卉觀賞價(jià)值的重要措施[34]。人們已經(jīng)利用雜種優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造出了大量的木本花卉新品種[35]。

為了解決茶樹種間雜交的不親和性，劉本英等[36]采用云南大理茶與福鼎大白茶進(jìn)行雜交育種，對(duì)其F1代的雜種幼胚進(jìn)行組織培養(yǎng)，并采用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)其F1代組培苗進(jìn)行親子鑒定，結(jié)果證明了雜種的真實(shí)性。在常綠杜鵑與具芳香的落葉杜鵑雜交試驗(yàn)中，Kobayashi等[37]得到了具有香味的雜種后代，并且建立了一整套新的用來(lái)追蹤nrDNA、cpDNA 和 mtDNA 遺傳的、能更好地被用來(lái)解析遠(yuǎn)緣雜交后代的核基因組和細(xì)胞器基因組復(fù)雜遺傳機(jī)制的PCR分子標(biāo)記體系。在對(duì)月季的雜種優(yōu)勢(shì)利用中，育種工作者們開展了大量的雜交育種工作，取得了一定的成果。為了選育無(wú)刺、抗病性強(qiáng)、觀賞價(jià)值高以及耐粗放管理的新品系，李增武等[38]選用生長(zhǎng)勢(shì)及抗性都較強(qiáng)的荷花薔薇同無(wú)刺野薔薇進(jìn)行雜交；郭潤(rùn)華等[39]利用新疆本土野生薔薇為母本，引進(jìn)的國(guó)內(nèi)外優(yōu)良品種‘粉和平’和‘紅帽子’的混合花粉為父本，進(jìn)行雜交育種，培育出了具有抗寒性強(qiáng)、觀賞價(jià)值高等優(yōu)良性狀的‘94-4’‘94-8’月季品系；鮑平秋等[40]用6年時(shí)間，開展了藤本月季‘多特蒙德’和‘北林紅’‘北林俏’的雜交育種工作，最終從其雜種F1代中篩選出‘特嬌’‘特俏’等結(jié)實(shí)率極低、觀賞價(jià)值高的5～6個(gè)月季新品系?！┯裉m’是胡挺進(jìn)等[41]利用狹葉廣玉蘭為母本，紫二喬玉蘭為父本進(jìn)行雜交培育出的雜種一代，是北京重要的夏花品種之一，繼承了母本的花期并有超顯性性狀，能從3月底到9月初開花不斷。

3 展望

我國(guó)花卉行業(yè)研究起步較晚，在木本花卉育種方向亦是如此，加上很多科研人員對(duì)新品種缺乏保護(hù)意識(shí)，造成了雖然我國(guó)木本花卉資源豐富，但是具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新品種相當(dāng)缺乏的現(xiàn)狀。因此，科研工作者們要充分利用各地植物園、專類園、科研基地以及公園等地的木本花卉資源，從觀賞、藥用、用材等方面的育種目標(biāo)著手，有目標(biāo)地進(jìn)行雜交育種工作，提高育種效率，推動(dòng)我國(guó)木本花卉育種工作又快又好的發(fā)展。

雜交育種一直都是培育植物新品種的一個(gè)重要手段，尤其是在草本花卉上。而木本花卉常規(guī)雜交育種的年份較長(zhǎng)，所以常規(guī)雜交育種在木本花卉中開展并不多。相對(duì)其他育種途徑而言，雜交育種對(duì)改善木本花卉性狀具有十分重要的作用，對(duì)改良其觀賞品質(zhì)的潛力也是最大，所以，應(yīng)該大力推動(dòng)和加強(qiáng)雜交育種在木本花卉中的應(yīng)用，以培育出更加優(yōu)良的雜交品種。

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Research Progress on Cross Breeding for Woody Flowers

DONG Jia-li, YU Xiao-ying*, SHENG Zhen-zhen

(College of Horticulture and Landscape, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128)

The general situation of the woody flower cross breeding in recent years was analyzed, and the application of cross breeding in woody flower was reviewed, including the conventional cross breeding, distant hybridization breeding and heterosis breeding. The cross breeding situations of several woody flowers during 2003-2014 were summarized, and according to breeding conditions of woody flowers at present, the prospect of woody flowers cross breeding was forecasted.

Woody flowers; Cross breeding; Research progress

董佳麗(1990-)，女，湖南株洲人，碩士研究生，研究方向：紅花檵木實(shí)生選種。*通訊作者，教授，博士生導(dǎo)師，從事觀賞植物種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究。

2015-04-17

S 722.3+4

A

0517-6611(2015)17-246-03