芍藥品種間雜交親和性及種子破眠方法研究

孫曉梅，辛如潔，董召陽，麻永磊，費日雯，李雪婷

(沈陽農業大學 林學院，沈陽 110866)

芍藥(Paeonialactiflora)是芍藥科芍藥屬的草本宿根花卉，作為中國優良耐寒種質資源被廣泛應用于園林綠化中[1]。近年來有學者發現，芍藥屬的多個品種經長期的近親雜交和無性繁殖，出現了品種退化的現象[2]。在芍藥種子繁殖方面，常由于種子仍保持休眠狀態或休眠未被徹底解除而致使種子萌發率降低，對芍藥的栽培生產和新品種選育產生一定的影響[3]。目前，培育芍藥屬新優種質，已成為中國傳統花卉產業健康可持續發展的重要任務之一。

雜交是許多園林植物如丁香[4]、月季[5]、百合[6]、蘭花[7]等獲得新種質的主要方式。國內外芍藥屬的育種學家一直致力于用雜交技術繁育新品種，19世紀法國育種學家Victor Lemoine 雜交繁育出沿用至今的一批芍藥栽培品種，如‘Sarah Bernhardt’、‘Solange’[8]。但國內在芍藥屬雜交育種方面仍處于探索初期，研究還未深入。肖佳佳[9]、韓麗曉[10]、劉建鑫等[11]初步研究芍藥屬部分品種的雜交親和性，宋春花[12]在細胞學層面對芍藥雜交組合的親和性進行了探究。在長期的演化進程中，芍藥進化出上、下胚軸雙重休眠模式，即秋季溫度下降時下胚軸伸長并長出胚根，在冬季低溫時打破上胚軸休眠，直至春季回暖時破土長芽[13]。目前，對芍藥種子破眠技術的探究，主要集中在機械破皮、低溫處理、激素處理和溫水處理等方面[3]。

本研究選取17個不同芍藥品種，以‘粉玉奴’為母本，其余16個品種為父本，進行組內雜交。旨在探明其雜交親和性和結實性狀況，初步找出親和性較好的組合，為芍藥屬雜交育種的親本選配提供理論依據。通過不同處理打破下胚軸休眠的生根試驗和不同處理打破上胚軸休眠的發芽試驗，探究打破芍藥種子休眠技術，為芍藥實生苗和新品種的快速繁育及培育提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試芍藥品種為 ‘粉玉奴’‘紅瑪瑙’‘大富貴’‘西施粉’‘紫蓮望月’‘粉面桃花’‘銀針繡紅袍’‘艷紫向陽’‘烏龍探海’‘紅繡球’‘粉玉樓’‘少女妝’‘紅羽球’‘老來紅’‘藍田飄香’‘桃花石‘和‘楊妃出浴’共計17個品種，隔年種子(2015年采收)和當年種子(2016年采收)。試驗材料取自沈陽農業大學芍藥資源圃。

1.2 方 法

1.2.1 芍藥品種間雜交親和性試驗 分別在2015年和2016年集中于5月-6月期間，調查雜交親本的生長狀態和開花時間，選定花期較長的‘粉玉奴’作為母本，其余16個品種作為父本進行定向雜交。選擇蕾期的花朵進行去雄授粉，標明授粉日期和試驗編號。種子成熟后，按不同雜交組合采收，統計各雜交組合的結子率作為雜交親和性的評判指標。

1.2.2 芍藥雜交種子萌發生根試驗 用0.5%的高錳酸鉀溶液對各雜交種子消毒40 min后，用蒸餾水進行沖洗。隨后將清洗干凈的種子浸泡于45 ℃溫水中48 h，直到種子表皮出現軟化。將沙子浸泡于0.5%的高錳酸鉀溶液中殺菌處理1 h后沖凈，按濕沙和種子3∶1的體積比將兩者混勻后進行室溫沙藏。觀察頻率在試驗初期為每7 d統計1次，生根后每3 d統計1次，以60 d后統計的生根種子數量來計算種子的生根率。生根率=生根種子總數/供試種子總數×100%。以胚根長到種子長度的1/2作為生根種子的標準。

1.2.3 解除下胚軸休眠試驗 將均勻飽滿的隔年種子和當年種子進行清洗消毒后，分別用質量濃度100、300、500 mg/L 的GA3溶液和質量濃度100、300、500 mg/L的IAA溶液浸泡芍藥種子24 h，以清水浸泡24 h作為對照。按濕沙和種子3∶1的體積比將兩者混勻后進行室溫沙藏，期間注意將沙子的濕度維持在沙子最大持水量的50%左右。每種處理設置3次重復，每次重復選取50粒種子，60 d后統計生根率和霉爛率。

生根率=生根種子總數/試驗種子總數×100%

霉爛率=霉爛種子總數/試驗種子總數×100%

1.2.4 解除上胚軸休眠試驗 對當年新采收種子清洗消毒后進行沙藏處理，待胚根長達3～4 cm時取出，以4 ℃低溫沙藏0 d、10 d、20 d、30 d、40 d，和先用質量濃度為300 mg/L 的GA3溶液浸泡芍藥生根種子4 h后再置于4 ℃低溫沙藏 0 d、10 d、20 d、30 d、40 d，以這2種方式進行發芽試驗。每種處理設置3次重復，每次重復選取30粒種子。觀察頻率在試驗初期為每7 d統計1次，發芽后每3 d統計1次，在40 d后統計種子發芽率和霉爛率。

發芽率=發芽種子總數/供試種子總數×100%

霉爛率計算公式同“1.2.3”。

2 結果與分析

2.1 芍藥品種間雜交組合的結子率比較

芍藥品種間的定向雜交組合共計16組，授粉1 569朵花，收獲5 663粒種子。由表1中結子情況可以看出，父本為‘紅羽球’的雜交組合結子率最高，為5.37粒/朵，兩者間雜交親和性最高；父本為‘粉面桃花’‘西施粉’和‘藍田飄香’的雜交組合，其結子率均在4粒/朵以上，親和性較高；父本為‘老來紅’的雜交組合結子率最低，為1.91 粒/朵，兩者間親和性最低。

表1 不同雜交組合結子情況Table 1 Seed ratio of different cross combinations

2.2 芍藥雜交種子生根狀況比較

用相同的處理方法將不同雜交組合獲得的 3 403粒種子進行生根試驗，其中生根種子數為 1 434粒，平均生根率為42.14%。由表2可以看出，父本為‘西施粉’的雜交組合種子生根率最高，為54.00%，說明此雜交組合種子可育性最強；父本為‘藍田飄香’‘粉面桃花’‘艷紫向陽’‘粉玉樓’‘大富貴’‘少女妝’和‘紅羽球’的雜交種子生根率較高，均在40.00%以上；父本為‘紅繡球’‘老來紅’‘紅瑪瑙’和‘烏龍探海’的雜交種子生根率均在30.00%以下，尤以父本為‘烏龍探海‘的雜交種子生根率最低，僅為17.39%。

表2 雜交種子生根狀況Table 2 Condition of hybrid seeds rooting

注：每雜交組合種子沙藏300粒，不足300粒的，則全部沙藏。

Note:300 seeds of each hybrid combination are stored in sand and all of them are stored in sand in case of less than 300 seeds.

2.3 GA3處理對芍藥種子生根的影響

由表3可知，GA3處理的隔年種子和當年種子的首次最快生根時間相較于對照組分別提前14 d和13 d；不同質量濃度GA3處理的隔年種子和當年種子的生根率均明顯優于對照，尤以質量濃度為100 mg/L GA3處理效果最佳，生根率分別為36.67%和65.33%；在種子霉爛率方面，只有質量濃度為100 mg/L GA3處理的隔年種子的霉爛率比對照組有所降低，為18.67%，用質量濃度為100 mg/L GA3處理的當年種子霉爛率為9.33%。

2.4 IAA處理對芍藥種子生根的影響

從表4可知，IAA處理的隔年種子和當年種子的首次最快生根時間相較于對照組均提前4 d；質量濃度為100 mg/L IAA處理的隔年種子和當年種子的生根率略高于對照組，分別為28.67%和50.00%；在種子霉爛率方面，IAA質量濃度降低處理的隔年種子和當年種子的霉爛率均未有對照組明顯，其中質量濃度為100 mg/L IAA處理的當年種子霉爛率較低，為8.00%。

2.5 不同低溫時間對芍藥種子發芽的影響

從表5可知，種子首次最快發芽時間與低溫持續時間成反比，低溫40 d處理的芍藥種子首次發芽比對照組提前37 d，且種子發芽率也提升到45.56%；低溫30 d處理芍藥種子首次發芽時間相對于對照組提前34 d，且種子發芽率最高，為57.78%；種子的霉爛率與低溫維持時間成正比，低溫40 d處理的種子霉爛率為13.33%，比低溫30 d略低一些，但總體仍表現為遞增的趨勢。通過以上分析可知，低溫可以有效解除芍藥種子上胚軸休眠，也可以縮短種子發芽時間，提高種子的發芽率，但霉爛率會有所升高。低溫30 d處理的芍藥種子霉爛率略高于對照，但發芽率最高，且發芽時間較短。因此，低溫30 d處理的芍藥種子發芽效果最佳。

表3 不同GA3質量濃度處理對芍藥種子生根的影響Table 3 Influences on peony seed rooting by different GA3 mass concentrations

表4 不同IAA質量濃度處理對芍藥種子生根的影響Table 4 Influences on peony seed rooting by different IAA mass concentrations

表5 低溫對芍藥種子發芽的影響Table 5 Influences on peony seed germination by low temperature

2.6 GA3與低溫對芍藥種子發芽的影響

由表6可知，300 mg/L GA3浸泡4 h與低溫處理相結合的方法能有效縮短首粒種子的發芽時間，并提高種子的發芽率。對照處理的發芽時間為26 d，發芽率為40.00%，低溫30 d+GA3處理的種子，首粒種子發芽時間為9 d，比對照提前 17 d，且發芽率最高，為76.67%；低溫40 d+GA3處理首粒種子發芽時間最短為7 d，比低溫0 d+GA3處理提前19 d，比低溫30 d+GA3處理提前2 d，但發芽率低于30 d+GA3處理，為 65.56%，霉爛率最高，為24.44%；其余2種處理的種子發芽時間均高于10 d，且發芽率低于30 d+GA3處理的種子。對比表5和表6發現，低溫+300 mg/L GA3浸泡4 h的各組處理中，首粒種子發芽均比單獨低溫處理所需時間短，且發芽率有所提高。綜上，GA3與低溫處理均能有效打破芍藥種子上胚軸休眠，且以低溫30 d+300 mg/L GA3處理效果最好。

表6 GA3與低溫對芍藥種子發芽的影響Table 6 Influences on peony seed germination by GA3 and low temperature treatments

3 討 論

父本花粉的育性和雜交親和性是影響種子結實率的重要因素[9]。本研究以‘粉玉奴’為母本與不同的芍藥品種進行雜交，計算不同品種組合的結實率。結果發現，所有的組合均結實，這與侯祥云[14]試驗中“母本為‘粉玉奴’的2個雜交組合出現了雜交不親和現象”的結論不同，這與雜交時選擇的品種有關。本試驗還根據結實率和生根率雙重指標來共同評定各雜交組合的親和性，結果表明，父本為‘紅羽球’的結子率最高，為5.37粒/朵，生根率為41.61%，而父本為‘老來紅’的結子率最低，為1.91粒/朵，生根率為26.85%。所以，在近緣雜交中應選擇與母本親和性較好的品種作為父本材料，才能收獲育性強的雜交種子。

芍藥屬植物種子休眠主要由種皮產生的機械阻礙[15-16]、內含抑制物的作用[16-17]和種胚未發育成熟[17]等因素制約。芍藥屬植物種子有上、下胚軸雙重休眠的特性，本研究分別用不同質量濃度的GA3、IAA和清水(對照組)對隔年種子和當年種子進行生根試驗。試驗結果表明，GA3和IAA均可以有效解除芍藥種子下胚軸休眠，但以質量濃度為100 mg/L GA3處理的生根效果最佳，這與袁燕波等[18]以不同質量濃度GA3處理芍藥種子得出的結論一致。本研究還分別以4 ℃低溫處理和GA3與4 ℃低溫相結合處理的方式，對根長3～4 cm的芍藥種子進行發芽試驗，結果發現4 ℃低溫可以有效解除芍藥種子上胚軸休眠，并且上胚軸休眠解除效果與低溫持續時間成正比，與林松明等[19]以牡丹種子為材料得出“低溫(4 ℃)處理能夠打破鳳丹種子上胚軸的休眠，而且低溫階段越久，上胚軸休眠解除效果越好”的結果一致。此外，本研究還發現，低溫30 d+300 mg/L GA3浸泡4 h處理對打破芍藥種子上胚軸休眠最為有利，且發芽時間和發芽率都優于單獨4 ℃低溫處理。因此，以4 ℃低溫和GA3處理相結合的方式更有利于破除種子的休眠。