部分蔷薇属植物远缘杂交亲和性评价

杨涛，宋丹，张晓莹，张迪男，李爽，钱蕾，车代弟*

（东北农业大学园艺学院，哈尔滨150030）

摘要：以抗寒野生蔷薇种质单瓣黄刺玫（Rosa xanthina f. normalis）、刺玫蔷薇（R. davurica Pall.）、野蔷薇（R. multiflora Thunb.）、深山蔷薇（R. marretii Levl.）、突厥蔷薇（R. damascene Mill.）和现代月季品种为试验材料，通过野生蔷薇与现代月季远缘杂交，研究野生蔷薇与现代月季远缘杂交不亲和性及克服方法。试验共设杂交组合31个，授粉2026朵，获得杂交果实393个，杂交种子452粒，杂交实生苗121株。结果表明，野生蔷薇与现代月季花粉萌发率差异较大，花粉萌发率与座果率呈一定相关性。远缘杂交表现出高度不亲和，采用重复授粉、激素处理克服远缘杂交不亲和，现代月季效果显著。正反交杂交结实率差异较大。现代月季品种间杂交亲和性表现也有较大不同。

关键词：蔷薇属；远缘杂交；杂交亲和性

杨涛,宋丹,张晓莹,等.部分蔷薇属植物远缘杂交亲和性评价[J].东北农业大学学报, 2015, 46(2): 72-77.

Yang Tao, Song Dan, Zhang Xiaoying, et al. Evaluation on compatibility of interspecific cross in part of the genus Rosa[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2015, 46(2): 72-77. (in Chinese with English abstract)

网络出版时间2015-1-27 16:00:56

[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150127.1600.012.html

蔷薇属（Rosa L.）隶属于蔷薇科蔷薇亚科，全世界共有200多种，我国有95种。现代月季（Rosa hybrida）是蔷薇属内种间反复杂交，经长期选育形成的四季开花品种群[1]，在切花生产及园林绿化中应用广泛。目前已知的月季栽培品种约有32 000个，80%是通过品种间杂交得到[2]。由于长期反复杂交与回交使得月季遗传基因逐渐狭窄、抗性减弱。远缘杂交可将优良基因如抗寒、抗旱、抗病虫害、芳香等性状引入现代月季。马燕等在杂交后代群体中选出具有较高观赏价值且抗逆性强的优良品种[3]。黄善武等用蔷薇与现代月季杂交，选育出优良抗寒、抗旱品种[4]。可见远缘杂交是培育月季新品种的有效途径。

本试验以寒地野生蔷薇资源为试验材料，与花色丰富、花期长的现代月季品种进行杂交，将野生蔷薇抗寒、抗病等性状引入月季中，培育出具有亲本优良性状的月季新品种，为丰富月季遗传资源奠定基础。

1　材料与方法

1.1材料

本试验于2013年、2014年在黑龙江省森林植物园和东北农业大学园艺实验站进行，试验材料如表1所示。

1.2方法

1.2.1花粉萌发率的测定

采用离体萌发法测定月季花粉萌发率，花粉培养液成分为MS+8%蔗糖+0.5 mg·L-1硼酸，每个玻片取3个视野，重复3次，计算出每个视野下花粉萌发率，取其平均值作花粉萌发率。

萌发率（%）=（萌发花粉数/观测花粉总数）×100%

1.2.2杂交试验

采用延迟授粉方法对不同杂交组合及自交组合进行处理。授粉后挂牌套袋，注明杂交组合、授粉日期。其中野蔷薇（Rosa multiflora Thunb.）×多情玫瑰（R.'Les amoureux de peynet'）杂交组合采用延迟授粉、重复授粉、赤霉素涂抹柱头三种方法，每种方法分别处理40朵花。7 d后去袋，自交组合共578个。45 d以后对杂交所得果实进行调查，记录不同杂交组合座果数及座果率。

座果率（%）=半膨大以上座果数/授粉花朵数× 100%

表1　部分蔷薇属资源Table 1　Part of genus Rosa resources

1.2.3果实采收与播种

采收果实剥出种子后，按照不同组合，置于4℃冷库中沙藏，低温沙藏50~60 d后将种子取出播种并统计出苗率。

出苗率（%）=杂交种子出苗率播种数/出苗数× 100%

1.2.4杂交苗的栽培管理

对播种后的杂交苗进行常规栽培管理，观察记录其生长状况。

2　结果与分析

2.1不同蔷薇属植物种和现代月季品种花粉萌发率和自交座果率

离体培养法测定花粉萌发率结果表明，5个野生蔷薇种和3个现代月季品种花粉萌发率差异显著（P<0.05）。从表2可以看出，野生蔷薇花粉萌发率普遍偏低，除野蔷薇萌发率为65.0%外，其他均低于50.0%。现代月季品种花粉萌发率均高于60.0%，粉A萌发率最高为66.7%。

2.2不同授粉方法对远缘杂交亲和性的影响

采用延迟授粉、重复授粉和1.0 mg·L-1赤霉素涂抹柱头三种方法对野蔷薇×多情玫瑰杂交组合进行处理，发现座果率差异较大（见表3），其座果率分别为50.0%、77.5%和95%。可见激素涂抹柱头法对提高蔷薇属远缘杂交座果率有较大作用，重复授粉次之。

表2　不同蔷薇属植物种和现代月季品种花粉萌发率和自交座果率Table 2　Pollen germination rate and inbred fruit set ratio of different Rosa species and modern rose cultivars

表3　不同授粉方法对野蔷薇×多情玫瑰杂交结实的影响Table 3　Impact of different pollination methods on R. multiflora Thunb.×R.'Les amoureux de peynet' hybrid seed set

2.3不同现代月季品种间杂交对杂交座果率的影响

由表4可见，不同现代月季品种之间的杂交，其座果率与所获种子数之间存在一定差异，这可能是由于杂种胚发育到一定阶段受到抑制而尚未成熟所致。在一些膨大子房内种子成熟度并不高，可能是由于出现受精后障碍而导致胚发育不完全，同时也反映出同一个杂交系的不同品种之间其亲缘关系也不同。

2.4不同野生蔷薇为父本对远缘杂交座果率的影响

当母本为多情玫瑰，父本分别为野蔷薇、深山蔷薇、刺玫蔷薇、单瓣黄刺玫时，后代子房膨大率极低，有的杂交组合中根本没有出现子房膨大现象。只有多情玫瑰×野蔷薇获得杂交果实与种子。由此可以说明蔷薇属的遗传资源本身很复杂，影响其受精成功的因素也很多。

2.5相同父本不同野生蔷薇为母本对远缘杂交座果率的影响

由表6可知，以多情玫瑰为父本，不同野生蔷薇为母本的远缘杂交，野蔷薇与多情玫瑰杂交组合座果率高达15.7%，结籽数为29，深山蔷薇与多情玫瑰的杂交组合子房膨大率只有1.0%，获得种子2粒，说明在父本花粉萌发率正常的前提下，野蔷薇是很好的母本材料；单瓣黄刺玫、突厥蔷薇作父本时，尽管有部分子房膨大，但最终几乎得不到种子，说明单瓣黄刺玫、突厥蔷薇与多情玫瑰有一定的亲和性，但后期可能是由于杂交胚营养不足，出现胚败育现象。

用正反交法直观观察同一品种现代月季分别作父母本时其杂交座果率情况，以期判断此法是否能够克服其远缘杂交不亲和性。所以本试验对现代月季品种多情玫瑰与野生蔷薇进行正反交试验，单瓣黄刺玫、刺玫蔷薇与多情玫瑰正反交都未出现果实膨大现象；深山蔷薇与多情玫瑰只有正交得到膨大果实并获得种子；野蔷薇与多情玫瑰无论正交与反交均得到杂交果实，获得种子。由此可推测，野蔷薇在育种工作中可作为良好的杂交亲本。

表4　不同现代月季品种间杂交对杂交座果率的影响Table 4　Impact of hybridization fruit setting rate on different modern rose cultivars

表5　不同野生蔷薇为父本对杂交座果率的影响Table 5　Impact of hybridization fruit setting rate on different wild rose as male parent

表6　不同野生蔷薇种为母本对杂交座果率的影响Table 6　Impact of hybridization fruit setting rate on different wild Rosa as female parent

2.6部分杂交组合对成苗率的影响

将经过层积处理的部分杂交种子于2014年3月初播种到苗盘中，实生苗从3月中下旬陆续长出。10个杂交组合均长出实生苗，但出苗率差异很大。杂交组合野蔷薇×野蔷薇、深山蔷薇×多情玫瑰出苗率可达80%以上，明显高于其他组合种子出苗率。北京红×粉A、多情玫瑰×野蔷薇两个杂交组合各有1株实生苗在生长过程中死亡，可能由于受精卵与胚乳不协调导致种子发育不健全，而不能发芽或发芽后不能发育成正常植株。

表7　不同杂交组合成苗情况Table 7　Different hybrid combinations of seedling establishment

3　讨论

3.1花粉萌发率与杂交座果率的相关性

花粉萌发率是促使杂交座果的重要条件，与杂交结实率有相关性。花粉萌发率不代表花粉实际萌发能力。本试验中，野生蔷薇5个种比现代月季3个品种花粉萌发率偏低。粉A花粉萌发率最高，也获得最高座果率，萌发率相对较高的黄蝴蝶品种，却只获得28%座果率。野生蔷薇花粉萌发率与座果率关系不明显，没有较高花粉萌发率的突厥蔷薇仍有6.3%座果率，在Gudin[5]、孙宪芝[6]研究中也出现过相似情况。因此，在杂交育种试验中，确定杂交组合是提高座果率的一种途径。花粉管伸长长度比花粉萌发率更能说明花粉的实际萌发能力。在杂交育种中将花粉萌发率和花粉管长度测定结合，可达到最佳效果，探索其不亲和原因。

3.2不同授粉方法对远缘杂交不亲和的影响

月季远缘杂交育种具有极大的应用潜力，但也存在很多问题，主要表现为杂交不亲和与杂种的高度不育。以下几种方法可以克服远缘杂交的不亲和性：①母本要选择结实率高的种或品种。②蕾期授粉、重复授粉、混合授粉及蒙导法可克服杂交不亲和。试验中发现重复授粉对杂交座果非常有益，可能是由于同一时间内母本柱头的成熟度和生理状况存在差异，在不同时间内进行重复授粉可使最有利于受精过程进行的条件增加，促进受精率提高。该方法对提高多特蒙德×粉A座果率有显著效果。重复授粉次数以2~3次为好，过多重复反而会损伤柱头，降低受精率。但由于雄蕊发育不成熟，过早的蕾期授粉会造成杂交失败[7]。③激素处理。利用高锰酸钾、赤霉素等激素涂抹母本雌蕊，对促使杂交幼果成熟有较好效果。赤霉素除能提高杂交结实率外，还能加速果实发育，对克服月季种间杂交不亲和性具有明显作用[8]。本试验中使用赤霉素涂抹柱头的杂交组合其座果率远远高于其他授粉方法。④胚培养。由于远缘杂交生理机能不协调，导致杂种胚后期发育不良或败育。幼胚的离体培养可以提高成苗率。

3.3不同杂交组合对杂交苗生长势的影响

本试验采用常规沙藏处理后的杂交种子播种萌发率较低，部分组合无法得到杂种苗。蔷薇类种子的休眠机制复杂，种间差异极大，杂交种子的处理也是是否得到杂交苗的决定因素之一。Semeniuk等指出蔷薇种子具有二次休眠特点，如果打破休眠后不立即播种或播种后环境条件不适宜，如温度过高、湿度低等会导致种子二次休眠[9]。本试验中部分杂交实生苗如北京红×粉A生长过程中出现的早期衰亡现象，很可能是由于杂种胚不育导致，具体原因有待进一步研究。组合野蔷薇×多情玫瑰、刺玫蔷薇×刺玫蔷薇虽能得到种子，但种子不能萌发,或即使种子能萌发，但植株生长势极弱，在苗期早夭。这与Svejda研究结果一致[10]。

4　结论

野生蔷薇不同种与现代月季之间的远缘杂交结果表明两者之间具有较高的不亲和性。野生蔷薇与现代月季花粉萌发率差异较大。1.0 mg·L-1赤霉素涂抹柱头方法能够有效克服远缘杂交不亲和。在今后育种工作中，建议使用正反交确定亲本组成，克服远缘杂交不亲和。现代月季不同品种间杂交亲和性也存在一定差异。

[参考文献]

[1]许凤,张颢,李凌.月季杂交亲和性研究进展[J].安徽农学通报, 2009, 15(8): 143-145．

[2]孙宪芝,赵惠恩.月季育种研究现状分析[J].西南林学院学报, 2003, 23(4): 65-69.

[3]马燕,陈俊愉.培育刺玫月季新品种的初步研究[J].北京林业大学学报, 1989, 12(3): 18-25.

[4]黄善武,葛红.弯刺蔷薇在月季抗寒育种上的研究利用初报[J].园艺学报, 1989, 16(3): 237-240.

[5]Gudin S．Rose breeding technologies[J]. Acta Hort, 2001, 547: 23-26.

[6]孙宪芝.北林月季杂交育种技术体系初探[D].北京:北京林业大学, 2004.

[7]黄善武.月季育种[M].北京:中国农业出版社, 2000: 385-401.

[8]韩进.月季杂交育种的初步研究[J].山东农业大学学报:自然科学版, 2004, 35(4): 517-520.

[9]Semeniuk P, Stewart R N. Temperature reversal of after ripening of rose seeds[J]. Proc Amer Soc Hort Sci, 1962, 80: 615-621.

[10]Svejda F. Reproductive capacity of F1 hybrids from Rosa rugosa and Chinese cultivars[J]. Euphytica, 1974, 23(3): 665-669.

Evaluation on compatibility of interspecific cross in part of the genus

Rosa

/YANG Tao, SONG Dan, ZHANG Xiaoying, ZHANG Dinan, LI Shuang, QIAN Lei, CHEDaidi(School of Horticulture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:Rosa xanthina f. normalis, Rosa davurica Pall., Rosa multiflora Thunb., Rosa marretii

Levl., Rosa damascene Mill. which were wild Rosa germplasm had cold resistance and modern rose cultivars were selected as experimental materials. Wild Rosa species and modern rose interspecific incompatibility and overcoming method were studied through wild Rosa species and modern rose distant hybridization. The experiment consisted of 31 hybrids which pollinated 2 026 flowers, obtained 393 hybrid fruits, 452 hybrid seeds and 121 hybrid seedlings. The results showed that there was significantly different pollen germination rate between wild Rosa species and moder rose cultivars. Pollen germination rate and fruit setting rate showed some correlation. Distant hybridization showed a high degree of incompatibility. Repeat pollination, hormone treatment could be used to overcome distant hybridization incompatibility. The latter effect was remarkable. There was large differences in reciprocal cross seed setting rate. Modern rose cultivars hybridization affinity performance were also different.

Key words:Rosa; distant hybridization; cross-compatibility

*通讯作者：车代弟，教授，博士生导师，研究方向为园林植物与应用。E-mail: daidiche@aliyun. com

作者简介：杨涛（1980-），女，实验师，硕士，研究方向为园林植物与应用。E-mail: yangtao1013@aliyun. com

基金项目：国家自然科学基金项目（31171986）；高等学校博士学科点转向科研基金项目（20122325110007）；黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（2013W0106）；哈尔滨市科技创新人才研究专项基金资助项目（2012RFXXN015）

收稿日期：2014-10-08

文章编号：1005-9369（2015）02-0072-06

文献标志码：A

中图分类号：S685.12