崔玥晗，邢桂梅，张艳秋，田海亮，付丽铭，屈连伟

（辽宁省农业科学院花卉研究所，辽宁沈阳 110161）

郁金香为百合科（Liliaceae）郁金香属（TulipaL.）多年生草本植物，又名洋荷花、洋水仙、草麝香，是世界著名的球根花卉。郁金香外形典雅、花色纯正、种类繁多，深受世人喜爱，被誉为“花中皇后”，是荷兰、伊朗、匈牙利等多国的国花[1]。目前，郁金香的栽培品种已达到8 000多个[2]，广泛应用于花海展示和鲜切花生产。荷兰郁金香生产和销售量居全球之首，为世界郁金香第一大国[3]，其新品种选育、种球繁育等方面的研究处于世界领先地位。近20年来，我国对郁金香需求量稳步增长，尤其近几年来随着国内郁金香花海热的兴起，进口郁金香种球的数量增长迅猛，年增长量在30%以上，2018年郁金香种球进口量达4亿粒。中国应用的郁金香种球主要依赖进口，国内郁金香市场直接受到荷兰郁金香产量波动的影响。2018年荷兰受极端天气影响，郁金香种球较2017年减产30%左右，导致国内种球价格出现不同程度上涨[4]。我国郁金香研究起步较晚，技术水平落后，缺少具有自主知识产权的品种，这些问题严重制约了我国郁金香产业的发展。因此，深入调查我国分布的郁金香野生资源，加大郁金香科研力度，对推动郁金香新品种选育及种球国产化进程具有重要意义。

1 郁金香属植物分类及种质资源研究

1.1 郁金香的起源与分类

郁金香属是由林奈于1753年创立的。关于郁金香属的起源问题，Hoog[5]分析认为，真正的起源地是天山和帕米尔—阿赖地区，从那里向四周呈递减的趋势。梁松筠[6]通过对郁金香属植物地理分布的分析表明，郁金香属在中亚地区不仅种类多而且类型丰富，其原始和进化类群均有，说明中亚地区是郁金香属的多样化中心。

随着研究的不断深入，郁金香属植物的新种不断被发现。据《中国植物志》记载，郁金香属植物约为150种，主要分布在亚洲、欧洲及北非地区，其中地中海至中亚地区分布最为丰富。我国有14种，其中1种为引种栽培，2种分布在东北和长江下游各省，其余11种均分布在新疆[7]。新疆是我国野生郁金香资源分布最多的地区，电影《冰山上的来客》中的歌曲“花儿为什么这样红”以及电影《天山上的红花》中的“红花”指的就是郁金香[8]。

郁金香属植物的分类系统主要有Kouch系统、Baker系统、Boissier系统、Vvedenskii系统、Botschantzeva系统、Hall系统、Stork 系统，Mao系统、Liang系统、Tamura 系统和 Van Raamsdonk&De Vries系统[6，9-10]。在Van Raamsdonk和De Vries分类系统中，将郁金香属分为2个亚属：Tulipa和Eriostemones。Tulipa亚 属 又 进 一 步 分 为Tulipa、Eichleres、Tulipanum、Kolpakowskianae和Clusiana5个组，该亚属较常见的野生种为郁金香（T.gesnerianaL.）。Eriostemones亚属又进一步分成Australes、Saxatiles和Biflores3个组，较常见野生种有福斯特郁金香（T.fosterianaHoog ex W Irving）、格雷格郁金香（T.greigiiRegel）和考夫曼郁金香（T.KaufmannianaRegel）等[3]。

20世纪80年代，国内已有学者对郁金香的分类学进行了研究。根据《中国植物志》记载，我国主要分布4个组，包括有苞组 [Sect.Amana（Honda）Mao，comb.nov.]、毛蕊组（Sect.EriostemonesBoiss.）、无毛组 （Sect.LeiostomonesBoiss.）和长柱组（Sect.OrithyiaBaker）[7]。梁松筠[6]将郁金香属分为郁金香组（Sect.Tiulpanum）、无毛组[Sect.Tulipa（Leiostemones）]、扭药组（Sect.Spiranthera）、鸡冠组（Sect.Lophophyllon）、毛蕊组（Sect.Eriostemones）、长柱组（Sect.Orithyia）、有苞组（Sect.Amana）7个组。谭敦炎等[11]以18个郁金香野生种为试材，系统研究了它们的形态学性状，结果表明：有苞组（Amana）与毛蕊组（Eriostemones）、无毛组（Leiostemones）、长柱组（Orithyia）和郁金香组（Tulipanum）在分支树上各成一支。Amana有些特征与郁金香属植物不同，如具有苞片、雌蕊花柱长度与子房长度几乎相同等。通过对郁金香属植物叶表皮、花粉、种皮等形态特征和胚囊发育过程的研究，发现有苞组与狭义郁金香属存在显著的差异。通过基因序列分析，确定了有苞组和猪牙花属的亲缘关系较近，因此认为Amana应脱离郁金香属，而独立为老鸦瓣属（AmanaHonda）。最新版APG IV分类系统基于分子水平的证据，将有苞组从郁金香属中分离出来，独立为老鸦瓣属（Amana）[12]。

1.2 郁金香种质资源研究

1.2.1 野生种质资源杂交利用。郁金香野生种在郁金香新品种选育历程中起到了重要作用。尖瓣郁金香（T.acuminata）被认为是郁金香的始祖，郁金香（T.gesneriana）是欧洲现代郁金香杂种的主要始祖，格雷格郁金香（T.greigiiRegel）是培育格里克型郁金香的主要亲本，福斯特郁金香（T.fosterianaW.Irving.）是培育福斯特型郁金香的主要亲本，考夫曼郁金香（T.kaufmanianaRegel）是培育考夫曼型郁金香的亲本，香花郁金香（T.suaveolensRoth）是单瓣早花类型及重瓣早花类型的主要亲本。除此之外，克鲁西郁金香（T.clusiana）、垂花郁金香（T.retroflexa）、绿花郁金香（T.viridiflora）等都是重要的种质资源，在育种过程中都有过应用[13]。

1.2.2 我国分布的野生郁金香资源。我国野生郁金香分为有苞组、无毛组、毛蕊组、长柱组4类，其中有苞组包括老鸦瓣（Amana edulis）、二叶郁金香（Amana erythronioides）；无毛组包括准噶尔郁金香（T.schrenkii）、伊犁郁金香（T.iliensis）、迟花郁金香（T.kolpakowskiana）、天山郁金香（T.tianschanica）、阿尔泰郁金香（T.altaica）、新疆郁金香（T.sinkiangensis）；毛蕊组包括柔毛郁金香（T.buhseana）、垂蕾郁金香（T.patens）、毛蕊郁金香（T.dasystemon）；长柱组包括单花郁金香（T.uniflora）、异瓣郁金香（T.heteropetala）、异叶郁金香（T.heterophylla）[7]。

随着近些年我国郁金香科研的不断发展，一些郁金香新种包括塔城郁金香（T.tarbagataica）、赛里木湖郁金香（T.tianschanicavar.sailimuensis）、括苍郁金香（Amana kuocangshanica）、皖郁金香（Amana anhuiensis）等陆续被发现。目前，我国郁金香属植物已达到18种（含1变种），其中13种分布于新疆，其余5种分布于我国东北地区和长江中下游各省[14]。

2 郁金香育种研究现状

1593年植物学家Carolus Clusius将从土耳其引种到维也纳的郁金香带到荷兰，并传遍荷兰、欧洲乃至整个世界，至今已有400多年的育种史[15]。到20世纪70年代，郁金香的育种已形成完整体系[16]。国内外学者利用传统杂交育种、倍性育种、现代分子生物技术等手段实现了郁金香育种技术的飞跃发展，选育的新品种层出不穷。

近些年，我国郁金香产业发展很快，种球的使用量逐年上升，但是市场上尚无我国自主产权的郁金香品种的大量应用。目前，国内学者对郁金香的研究主要集中在生物学特性、生理特性、栽培方法、病虫害防治等方面，郁金香的育种工作仍处于起步阶段。欧阳彤等[17]以栽培品种为亲本，进行杂交试验，获得了一部分杂交后代。上海交通大学通过芽变筛选的方法选育出郁金香新品种‘上农早霞’[18]。辽宁省农业科学院郁金香团队经过近20年的育种研究，已成功选育出7个具有我国自主知识产权的郁金香新品种，其中‘天山之星’（Star of Tianshan）、‘和平时代’（Peace Time）、‘丰收季节’（Harvest Time），‘金色童年’（Golden Childhood）和‘伊犁之春’（Spring of Ili）5个品种已完成了国际登录；‘黄玉’和‘紫玉’已成功在辽宁省非主要农作物品种备案委员会进行了品种备案[19-20]。

2.1 杂交育种

杂交是最重要的传统育种方式，也是新品种选育的主要手段。大多数育种家都采取种内杂交，获得新品种也较容易。一些野生种往往具有较强的抗性和适应性，因此，栽培品种和野生种的远缘杂交是获得优良新品种的重要途径[21]。但远缘杂交往往存在受精前障碍和受精后障碍[22]。受精前障碍主要是指：花粉与柱头的不亲和、花粉不能萌发、花粉管不能伸长、花粉管能够伸长但不能到达胚珠或到达胚珠后不能完成受精，这些障碍可以通过柱头切割、柱头嫁接等方法予以克服[3]。孙晓梅等[23]研究了不同处理方法对郁金香品种‘夜王后’和‘K奈利斯’自交、杂交不亲和性的影响，结果表明，延期授粉有利于克服‘夜王后’和‘K奈利斯’自交不亲和性，10 mg/LGA处理柱头能够刺激果实膨大；刮柱头处理对克服‘夜王后’和‘K奈利斯’杂交不亲和效果最好。受精后的障碍表现为：杂种胚发育不全或中途败育，可以通过子房切片培养、子房培养及幼胚培养等予以克服。Custers等[24]采用胚抢救、胚珠培养的方法成功获得了T.gesneriana种内杂交和T.gesneriana×T.kaufmanniana的种间杂交苗，为克服受精后障碍提供了参考。

2.2 倍性育种

倍性育种是选育新品种的重要手段，而多倍体育种是提高园艺作物生长势和抗逆性的重要途径之一。郁金香的多倍体品种较少，有报道指出，在600个郁金香品种中只发现了81个三倍体和4个四倍体[25]。市场上应用的郁金香品种绝大多数是二倍体；仅达尔文类品种多数为三倍体，极少数四倍体。赵雁等[26]用不同浓度的秋水仙碱处理6个郁金香栽培品种花器官，成功诱导出3个二倍体品种‘奥维茨’、‘法国之光’和‘比万普特’的2n配子，为郁金香的有性多倍化育种提供了参考。徐萍[27]研究了不同倍性的亲本材料之间的杂交性状，结果表明，二倍体与二倍体或四倍体相互杂交结实率较好，而三倍体与二倍体或四倍体杂交成功率较低。屈连伟[25]通过对分布在我国的8个野生种和42个栽培品种进行倍性及花粉生活力研究，确定了8个野生种均为二倍体，其中，天山郁金香、新疆郁金香和异叶郁金香的染色体数目为首次报道，老鸦瓣具有二倍体和四倍体2个倍性水平。

通过有性多倍化和体细胞加倍可以实现郁金香多倍化，但这2种方式都有一定的难度，国内专家已经尝试利用2n配子进行多倍体种质资源的创新。Qu等[28]使用N2O在6个大气压条件下处理二倍体品种‘西内德阿莫’和‘里约嘉年华’，成功诱导出2个品种的2n花粉，诱导率分别达到16.00%和26.67%。用这些花粉作父本与二倍体品种杂交，在后代中检测到三倍体材料，多倍化率介于4%～18%，证实了有性多倍化育种是一个获得郁金香高倍体新种质的有效手段。

屈连伟[25]和陈娟娟[29]通过秋水仙素浸泡法、秋水仙素组培法和氨磺乐灵组培法对野生郁金香种子进行加倍诱导。结果发现，使用秋水仙素浸泡野生郁金香种子可以进行多倍体诱导，并且在总体效果上要优于组培法。试验得出了使用秋水仙素浸泡诱导新疆和伊犁2种郁金香种子多倍化的最佳组合，同时发现伊犁郁金香种子在添加不同浓度的秋水仙素和氨磺乐灵的培养基上培养时，诱导效果较差。

2.3 芽变育种

郁金香生产上采用无性繁殖，在栽培过程中可以发生芽变，因此利用其芽变也是选育新品种的重要方法之一。芽变育种在郁金香育种中起到重要作用，花色、花型、叶缘颜色、株高及种球的产量都容易产生突变。有很多郁金香品种都来源于突变，占比最大的就是自发产生的性状芽变。1996—2005年通过国际登录的1 500个郁金香新品种中约有28%是通过突变选育的，并以自发芽变为主[3]。与常规杂交育种相比，芽变育种周期短，方法简单易于掌握；一些性状优良的栽培品种，一旦发生可利用的性状变异，马上可以推广应用[30]。芽变品种的选择也比较简捷，只要在栽培过程中注意观察就容易发现新的突变植株[31]。荷兰早在1987年就利用芽变育种培育了49个新品种，在多倍体育种上也选育出了‘阿普多美’等植株高大、鳞茎肥大的三倍体品种[16]。根据荷兰郁金香品种分类和国际登录目录资料，截至1987年培育出的2 400个品种当中，有20%左右属于芽变品种。早期须边型品种主要靠芽变而来，而且数量很少。现代一些伦布朗型品种也是由一些郁金香品种芽变而来。鹦鹉型类郁金香也无法从杂交种子后代中培育，主要依靠各个类型品种芽变获得[27]。

2.4 分子标记辅助育种

近些年，分子标记技术在植物育种中得到广泛应用，但在球根花卉上的应用还处于起步阶段，这是因为球根花卉的基因组较大。郁金香的基因组DNA大约为30 G，是人类基因组的10倍、拟南芥基因组DNA的200倍以上，这导致分子标记、遗传图谱构建等新技术的应用存在一定的困难[3]。据《中国花卉报》报道，荷兰团队已成功测出郁金香的基因组DNA序列，可为以后郁金香分子育种提供参考[32]。生物技术领域的花粉培养、胚状体诱导、组织培养等细胞工程技术在郁金香的快速繁殖、远缘杂交或倍性育种等方面均有应用[33-34]。杨永刚等[35]以4个郁金香栽培品种的叶、花茎、花托、子房、鳞片及腋芽等不同器官为外植体开展了小鳞茎诱导研究，其中只有叶和子房未能诱导出小鳞茎外，其他外植体都成功诱导出小鳞茎，花托和花茎外植体直接诱导小鳞茎的频率分别达到56.7%和33.3%。Shoji等[36]通过将与铁离子转运和贮藏相关的基因Tg Vit1和Tg FER1过表达，使郁金香（T.gesneriana）细胞中铁离子含量明显升高，成功地将紫色郁金香转变为深蓝色。

2.5 荧光原位杂交技术（FISH）

郁金香属植物有2～3对染色体形状相似，不容易区分和辨别，因此鉴别工作存在很大的困难。为了对它们之间的核型差异或演化进行更深入的研究，需要依靠分子定位等手段。自20世纪80年代以来，荧光原位杂交技术（Fluorescence in situ hybridization，FISH）一直是染色体标记的重要手段，用以分析回交后代中重组或互换的染色体，同时可以避免杂交工作的盲目性[37-38]。Booy[39]运用FISH技术对T.gesneriana、T.clusiaha、T.australis和T.kaufmanniana的 rDNA位点的发生和数量进行了定位，揭示了种间位点数目的差异，证明了郁金香属中ITS序列异质性的发生，初步开始了这方面的研究。Marasek和Okazaki[40]分析了栽培品种‘Purissima’（2n=2x=24）及其杂交后代的5S rDNA、45S rDNA位点分布状况，可以对杂交后代的真实性进行鉴定。Mizuoehi等[41]以5S rDNA、45S rDNA为探针对T.gesneriana和T.fosteriana的中期染色体加以区分，并探讨了它们的亲缘关系。徐萍[27]选取了10个郁金香品种进行了原位杂交试验，结果发现45S rDNA位点均位于染色体长臂末端且数量较少。尤淳宁[42]运用FISH技术对10个郁金香品种进行了分析，结果表明5S rDNA位点在绝大部分染色体和染色体着丝点附近均有分布，45S rDNA位点均位于染色体长臂末端且数量较少，二倍体和三倍体的45S rDNA位点数量差异不大。

3 展望

我国郁金香育种工作仍处于起步阶段，自主知识产权的郁金香新品种还没有大面积应用于生产，远远不能满足国内市场的需求。我国拥有丰富的郁金香野生资源，这些资源是郁金香新品种选育的珍贵材料[25]。野生郁金香资源具有很强的抗病性、抗逆性和广泛适应性，蕴含很多栽培品种没有的优良性状基因，因此要充分利用野生郁金香资源，与栽培品种开展种间杂交，促进郁金香品种资源的创新[42-43]。国外已经利用栽培品种与郁金香属的野生种进行了广泛的远缘杂交，获得了大量的杂交后代，目前已经成为市场上的主要商业品种[44-45]。而对原产于我国的郁金香野生资源的研究较少，进一步加强郁金香种质资源的收集、保存和利用十分必要，尤其是针对我国优异的郁金香野生种开展相关研究，势在必行。我国的郁金香野生资源，如阿尔泰郁金香（T.altaicaPall.ex Spreng）、天山郁金香（T.thianschanicaRegel）、柔毛郁金香（T.buhseanaBoiss.）等，其花色亮丽、花型优美，具有很强的抗病性、抗寒性和抗旱性，可作为培育郁金香新品种的新型亲本[20]。在育种技术上，应该以传统杂交育种为主，并结合现代分子生物技术，选育具有自主产权的郁金香新品种[43]，以解决制约我国郁金香产业发展的瓶颈问题，促进我国郁金香产业的可持续发展。