張艷秋，邢桂梅，崔玥晗，楊迪，屈連偉

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究所，遼寧 沈陽 110161；2.東北林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

郁金香是百合科郁金香屬（Tulipa）多年生球根花卉，具有極高的觀賞價值，被譽為“世界花后”，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于切花、盆栽、庭院種植等方面[1]。目前，國內(nèi)應(yīng)用的郁金香品種主要從荷蘭等國進(jìn)口，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的郁金香新品種，已經(jīng)成為制約我國郁金香產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，而通過種間雜交選育“中華郁金香新品種群”是我國郁金香產(chǎn)業(yè)必走之路[2]。

我國郁金香野生資源豐富，報道的有18個種（包含1個變種），約占世界野生郁金香資源的10%，主要分布于新疆、長江流域及東北地區(qū)[3]。野生郁金香具有較強的抗性，是進(jìn)行品種選育的優(yōu)良親本。但在郁金香種間雜交過程中常存在雜交障礙，導(dǎo)致雜交不能成功。因此，研究克服種間雜交障礙的方法，對我國郁金香新品種選育具有重要意義。雜交障礙主要包括受精前障礙和受精后障礙。受精前障礙表現(xiàn)為花粉與柱頭的不親和，主要包括花粉不能萌發(fā)、花粉萌發(fā)但花粉管不能到達(dá)胚珠、花粉管能夠到達(dá)胚珠但不能完成受精[4-6]，可通過重復(fù)授粉[4]、切割花柱[7-8]、嫁接柱頭[9-11]、蕾期授粉[12]等方法克服。受精后障礙表現(xiàn)為雜種胚發(fā)育不完全或中途敗育、胚乳不能正常發(fā)育等，可通過子房培養(yǎng)、胚珠培養(yǎng)及幼胚培養(yǎng)等離體培養(yǎng)等方法獲得雜交后代[4，13-16]。我國的郁金香育種研究起步較晚，育種技術(shù)水平也落后于國外，關(guān)于郁金香雜交障礙克服方法研究方面的報道較少。孫曉梅等[17]以郁金香栽培品種夜王后和K 奈利斯為試材，研究了不同處理對郁金香雜交不親和性的影響，發(fā)現(xiàn)刮柱頭處理對克服夜王后和K 奈利斯雜交不親和效果最好。目前，關(guān)于郁金香野生種和栽培品種種間雜交障礙克服方法的研究尚未見報道。因此，以野生種阿爾泰郁金香（T.altaica）為父本，以栽培品種愛斯基摩首領(lǐng)、世界真愛和純金為母本進(jìn)行種間雜交，研究不同授粉處理和不同植物生長調(diào)節(jié)劑處理對雜交親和性的影響，以期為郁金香雜交育種工作奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2019 年4-6 月，在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所郁金香新品種繁育基地進(jìn)行試驗。雜交父本為野生種阿爾泰郁金香，母本為栽培品種愛斯基摩首領(lǐng)、世界真愛、純金（表1、圖1）。供試材料均由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家郁金香種質(zhì)資源庫提供。試驗中所用植物生長調(diào)節(jié)劑6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）、萘乙酸（NAA）購自北京康貝斯科技有限公司。

表1 供試郁金香材料相關(guān)信息Tab.1 Related information of tested Tulipa materials

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 研究不同授粉方法和不同植物生長調(diào)節(jié)劑種類、質(zhì)量濃度對克服郁金香種間雜交障礙的效果。6 個不同授粉處理：（1）正常授粉（CK）：開花當(dāng)天授粉；（2）蕾期授粉：開花前2 d 授粉；（3）延期授粉：開花后7 d 授粉；（4）刮傷柱頭后授粉：開花當(dāng)天將母本柱頭刮傷，再用毛筆蘸取父本花粉授于母本柱頭上；（5）柱頭部分切割后授粉：開花當(dāng)天在母本子房頂部以上0.20 cm 處進(jìn)行花柱切割后授粉；（6）柱頭全部切割后授粉：開花當(dāng)天將母本柱頭全部切割后再授粉。2種植物生長調(diào)節(jié)劑及其質(zhì)量濃度見表2。

表2 植物生長調(diào)節(jié)劑種類、質(zhì)量濃度及處理方法Tab.2 Type，concentration method of plant growth regulators and treatment

1.2.2 雜交授粉及調(diào)查方法 每個品種于開花前3 d 去雄，防止異種花粉污染。每個處理挑選生長健壯、無病蟲害的植株15 株授粉。授粉于上午9：00—10：00 進(jìn)行，授粉完畢后用錫箔紙將柱頭連帶子房包裹好，掛標(biāo)簽標(biāo)明授粉日期、處理及組合，7 d后摘除錫箔紙。待6月中旬收獲雜交果實后，以正常授粉為對照，對果實膨大率、結(jié)實率、有胚種子數(shù)進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查參照屈連偉[3]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對愛斯基摩首領(lǐng)×阿爾泰郁金香雜交親和性的影響

由表3 可知，6 個授粉處理中，延期授粉獲得26粒種子（其中，11粒有胚種子），結(jié)實率為13.33%，有胚率為42.31%；刮傷柱頭后授粉處理次之，獲得19粒種子（其中，4粒有胚種子），結(jié)實率為6.67%，有胚率為21.05%；其他3 個處理與正常授粉（CK）相同，均未獲得種子，其中，蕾期授粉子房不能膨大（表3、圖2）。

表3 不同授粉處理對愛斯基摩首領(lǐng)×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.3 Effect of different pollination treatments on hybrid seed setting of Eskimo Chief×T.altaica

不同質(zhì)量濃度6-BA和NAA處理能夠顯著提高子房膨大率，膨大率由對照的20.00% 提高到66.67%～86.67%（表4）。但所有處理與對照相同，均未獲得雜交種子。

表4 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對愛斯基摩首領(lǐng)×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.4 Effect of different plant growth regulators on hybrid seed setting of Eskimo Chief×T.altaica

2.2 不同處理對世界真愛×阿爾泰郁金香雜交親和性的影響

6種授粉處理均未獲得果實和種子，且蕾期授粉和正常授粉（CK）子房均不能膨大（圖3、表5）。除蕾期授粉處理外，其他4 個授粉處理的子房膨大率均高于對照，其中延期授粉的子房膨大率為53.33%；其余3 個處理（表5）以及不同質(zhì)量濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑處理（表6）的子房膨大率均為100.00%。

表5 不同授粉處理對世界真愛×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.5 Effect of different pollination treatments on hybrid seed setting of World's Favourite×T.altaica

表6 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對世界真愛×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.6 Effect of different plant growth regulators on hybrid seed setting of World's Favourite×T.altaica

2.3 不同授粉處理對純金×阿爾泰郁金香雜交親和性的影響

由表7 可知，6種授粉處理均未獲得種子；蕾期授粉與正常授粉（CK）相同，子房均不能膨大；其他4 個處理的子房膨大率較CK 明顯提高，膨大率由CK的0提高到6.67%～73.33%。

表7 不同授粉處理對純金×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.7 Effect of different pollination treatments on hybrid seed setting of Strong Gold×T.altaica

不同質(zhì)量濃度的6-BA 和NAA 處理中，1.00 mg/L NAA 處理子房不能膨大，其他7 個處理的子房膨大率較其均有所提高（表8、圖4）。其中，1.00 mg/L6-BA 處理柱頭子房膨大率最高，為100.00%，1.50 mg/L NAA 處理柱頭子房膨大率較小，為20.00%。

表8 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對純金×阿爾泰郁金香雜交結(jié)實的影響Tab.8 Effect of different plant growth regulators on hybrid seed setting of Strong Gold×T.altaica

3 結(jié)論與討論

種間雜交是實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移、種質(zhì)創(chuàng)新的一條重要途徑，已在百合[18]、蝴蝶蘭[19]、牡丹[20]等多種植物上發(fā)揮了重要作用。郁金香在進(jìn)行種間雜交過程中存在雜交障礙。本研究發(fā)現(xiàn)，不同雜交組合及處理方法對郁金香種間雜交結(jié)實影響較大。在正常授粉條件下，以世界真愛和純金為母本的2 個雜交組合子房不能膨大，以愛斯基摩首領(lǐng)為母本的雜交組合子房膨大率為20.00%，但未能獲得雜交種子；在蕾期授粉條件下，3 個雜交組合均未獲得雜交種子；1.00 mg/L NAA 不能促進(jìn)純金×阿爾泰郁金香子房膨大；其他處理均對克服種間雜交障礙具有一定的積極作用，但只有當(dāng)愛斯基摩首領(lǐng)為母本時，部分處理才收獲到雜交種子，而當(dāng)世界真愛和純金為母本時，均未獲得種子，這可能和母本的倍性有關(guān)。父本阿爾泰郁金香為二倍體，母本愛斯基摩首領(lǐng)為二倍體，世界真愛和純金均為三倍體。二倍體與二倍體雜交不親和性較小，而二倍體和三倍體雜交則存在嚴(yán)重的雜交障礙[21]。

延期授粉對克服世界真愛×阿爾泰郁金香、純金×阿爾泰郁金香2 個雜交組合雜交障礙有一定效果，子房膨大率明顯提高，但最終沒有收獲到種子。延期授粉對克服愛斯基摩首領(lǐng)與阿爾泰郁金香雜交障礙的效果最好，結(jié)實率（13.33%）和有胚率（42.31%）均高于對照（結(jié)實率和有胚率均為0），獲得了11 粒有胚種子。這與畢曉穎等[22]在馬藺×溪蓀種間雜交研究中的結(jié)果相似。在郁金香[17]（栽培品種間雜交）、甜櫻桃[23]雜交中也得到了類似的結(jié)果。這可能是由于柱頭上存在抑制物影響雜交親和性，延期后柱頭發(fā)育過成熟，抑制物含量有所減少，進(jìn)而提高了雜交親和性。

刮傷柱頭是通過去除柱頭上的抑制物，提高雜交親和性的一種方法。在本研究中，正常授粉情況下，愛斯基摩首領(lǐng)與阿爾泰郁金香雜交組合未能獲得雜交種子，而刮傷柱頭后授粉處理獲得了4 粒有胚種子。孫曉梅等[17]研究也發(fā)現(xiàn)，刮傷柱頭后授粉處理對克服夜王后和K 奈利斯雜交不親和效果最好。這表明柱頭上的抑制物能夠影響愛斯基摩首領(lǐng)與阿爾泰郁金香這個雜交組合的親和性，刮傷柱頭去除了柱頭上的抑制物，在一定程度上提高了該組合的雜交親和性。

切割柱頭是通過去除柱頭上或花柱中的抑制物，提高雜交親和性的重要方法，同時也可以避免花粉管由于長度不夠等原因而不能達(dá)到子房，或花粉管即使達(dá)到子房，雌雄配子不能結(jié)合受精形成合子的問題產(chǎn)生[24]。楊利平等[25]對留有0.5 cm 的花柱進(jìn)行授粉，獲得了雜交種子。黃濟明[26]在母本子房以上0.3 cm 處割去花柱并在傷口內(nèi)授以父本花粉，得到王百合×大衛(wèi)百合遠(yuǎn)緣雜交種。本研究發(fā)現(xiàn)，切割柱頭對克服郁金香種間雜交障礙具有一定的積極作用，通過切割花柱，3個雜交組合的子房膨大率均得到提高。

植物生長調(diào)節(jié)劑對克服雜交障礙具有一定的積極作用[24]?？赡苁侵参锷L調(diào)節(jié)劑使柱頭上的識別蛋白溶解或變性失活，從而無法識別自花和異花花粉，降低了自交或雜交不親和程度，提高雜交成功率[27]，也可能是植物生長調(diào)節(jié)劑通過促進(jìn)花粉管的伸長和生長，抑制花的衰老和脫落，從而提高受精結(jié)實率[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，植物生長調(diào)節(jié)劑處理在一定程度上能夠克服雜交障礙。在柱頭上涂抹6-BA 和NAA 后，多數(shù)處理的子房膨大率高于對照，但仍未能獲得雜交種子，說明存在嚴(yán)重的種間雜交受精后障礙，需要做進(jìn)一步研究。