克服盆栽小菊遠緣雜交受精前障礙的技術研究

雒新艷，劉英，王利紅，李芳，王輝，盧潔

（1.濰坊職業學院，山東 濰坊 261000；2.山東省林木種苗和花卉站，山東 濟南 250014）

盆栽小菊是小菊的一種栽培類型，其植株低矮、株型豐滿圓整、著花繁密、色彩鮮艷、開花整齊且花期長，十分適合室內裝飾和室外廣場大面積彩化布置[1]。但盆栽小菊花色和花型很單一，抗性也不夠優良，因此，市場上急需突破性的品種，育種力度亟需加強。

遠緣雜交能有效打破種、屬間的隔離，將2 個或多個物種經長時間進化而積累的特性重新組合，擴大遺傳變異范圍，從而創造出新穎的變異類群或新物種[2]。我國是菊花的起源中心和菊屬野生種質資源的分布中心[3]，且菊屬是種間隔離并不十分嚴謹的類群[4]，這就為盆栽小菊遠緣雜交提供了便利。前人曾將紫花野菊、菊花腦和龍腦菊等種質與菊花栽培品種雜交，成功獲得了新種質[5～7]。但是由于栽培菊花與野生種質之間存在時空隔離、染色體倍性、花粉活力等多方面的差異，遠緣雜交不親和現象非常普遍。前人曾將濱菊、木茼蒿、菊花腦、異色菊和甘菊作為父本，與栽培小菊雜交，但未收獲到種子，進一步觀察發現主要原因是母本柱頭固著不住花粉、花粉萌發數量少且萌發異常[8～10]。基于此，本研究通過檢測盆菊花序開放時柱頭的可授性，確定母本的最佳授粉時期；采用不同的授粉方法進行雜交，比較不同處理的授粉成功率，以期明確最合適的授粉技術，為制定盆栽小菊遠緣雜交方案提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

父本為二倍體野生近緣種質紅花除蟲菊〔Pyrethrum coccineum（Willd.）Worosch.〕（2n=2x=18）和甘野菊〔Dendranthema lavandulifolium var.seticuspe（Maxim.）Shih〕 （2n=2x=18），采用露地種植，花期分別為5～8 月和7～9 月。花期集中采集花粉，干燥后用離心管密封，置于-20 ℃冰箱貯藏。待盆菊栽培品種花期時取出，放至適溫后用于授粉。

母本為盆菊栽培品種白美人菊和紅風車（2n=6x=54），在智能溫室內養護，花期分別為9 月中旬至10 月下旬和10 月中旬至11 月上旬。

1.2 試驗方法

試驗于2021 年在山東省濰坊市進行。父、母本每種試驗材料均種植50 盆。

1.2.1 柱頭的可授性檢測 參照楊秀蓮等[11]方法，檢測柱頭的可授性。白美人菊和紅風車頭狀花序中心部的管狀花從最外輪花被片展開到全部柱頭萎蔫共歷時5 d，開花前2 d 到花后2 d，每隔1 d 檢測1 次柱頭的可授性。于晴天10：00 采集5 個時期的盆菊花序，每處理10 個花序，用鑷子和刀片取下柱頭，迅速浸入已滴加聯苯胺-過氧化氫染色劑（按照1%聯苯胺、3%過氧化氫、蒸餾水體積比4∶11∶22 的比例配制，即配即用）的凹面載玻片凹槽處內，染色15～20 min 后，先用放大鏡觀察，再在顯微鏡下觀察。若柱頭周圍液體變為藍色并有大量氣泡出現，表明柱頭具有可授性；若柱頭周圍液體不變藍、無氣泡，則表明柱頭沒有可授性。依據藍色的深淺和氣泡的多少判斷可授性的強弱。

1.2.2 不同授粉方法對雜交結實性的影響 每個雜交組合均設6 個授粉方法處理（表1），授粉后加強養護管理。花序梗部干枯后，采收花序；晾曬后脫粒，采集種子，統計結實量（粒/花序，從每個頭狀花序收獲的種子數量）。

表1 不同處理的授粉方法Table 1 Pollination methods of different treatments

2 結果與分析

2.1 不同開花時期盆菊柱頭的可授性

檢測結果（表2）顯示，白美人菊和紅風車的管狀小花在花被片展開前2 d，其柱頭的可授性較弱，表現為周圍只產生少量的氣泡，染色劑未變藍；花被片展開當天，兩者的柱頭均具備了較強的可授性，表現為染色劑呈淡藍或藍色，柱頭周圍出現一些或較多氣泡；花被片展開的第3 天，2 個小菊品種的柱頭可授性均達到最強，柱頭周圍出現大量氣泡，染色劑變為深藍；至花開第5 天，柱頭的可授性減弱，柱頭周圍的氣泡減少，染色劑顏色變淺；花后2 d，兩者的柱頭均基本失去可授性。盆菊品種白美人菊和紅風車的柱頭可授期在花被片展開后第3 天左右，一般可在花開第2～4 天進行授粉。

表2 盆菊不同開放時期的柱頭可授性Table 2 Stigmas acceptability of potted chrysanthemum at different opening periods

2.2 不同授粉方法對雜交結實性的影響

紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合常規雜交授粉（A） 處理的結實量分別為2.5 和3.1 粒/花序，均＞與紅風車組合常規雜交授粉的結實量（表3）。說明2個父本與白美人菊的親和性較高。

表3 不同授粉方法對盆菊雜交結實量的影響Table 2 Effect of different pollination methods on hybrid seed setting of potted chrysanthemum

4 個雜交組合提前授粉（B）處理、柱頭霧噴生理鹽水后授粉（C）處理和柱頭霧噴生理鹽水+硼酸后授粉（D） 處理的結實量均明顯＜常規雜交授粉處理（A）。柱頭霧噴赤霉素后授粉（F）處理，紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合的結實量略＜常規雜交授粉處理；而與紅風車組合的結實量分別較常規雜交授粉處理提高13.3%和27.8%。說明柱頭霧噴赤霉素對雜交種子結實量有促進作用。柱頭霧噴PEG1500 后授粉（E）處理，紅花除蟲菊和甘野菊與白美人菊組合的結實量與常規雜交授粉相當；與紅風車為母本的2 個雜交組合的結實量分別較常規雜交授粉均提高了33.3%，原因可能是PEG1500 增強了紅風車柱頭的黏性，幫助其固著住花粉。

3 結論與討論

檢測不同開花期盆菊柱頭的可授性，有利于精準確定有效授粉期，這是授粉成功的重要前提條件。有效授粉期是指在花粉管到達胚珠之前，胚囊保持活力和接受花粉能力的時期[12，13]。錢一凡等[14]研究表明，深山含笑柱頭可授性最佳期是花后2～3 d。嚴丹峰等[15]研究表明，杜鵑紅山茶‘紅露珍’在花瓣打開之前柱頭就有可授性，不同月份柱頭可授性不同，4 月和12 月花后48 h 柱頭仍有可授性。不同植物柱頭可授期持續時間差異較大。本研究結果表明，盆菊柱頭在花被片展開前不具備可授性，這與提前授粉未能提高雙親的親和性結果相一致；開放當天柱頭可授性較低，此后逐漸增強，花開第3 天達到最強，隨后快速降低，至花后2 d，柱頭已基本失去可授性。盆菊柱頭的可授期較短，在花被片展開后的2～4 d 內授粉，預期能獲得較高的成功率。此外，還有研究表明，柱頭可授性的強弱與過氧化物酶的活性相關[16]，且受柱頭形態的影響[17]，還易被環境因子改變。楊岑等[18]研究表明，陰雨天氣會降低枇杷柱頭可授性和授粉效率，在開花當天至花后5 d 的可授期內，柱頭隨著天氣轉晴又而恢復較強的可授性。因此，在進行遠緣雜交時，要綜合考慮多方面的因素，制定完善的方案。

菊科花卉某些品種的柱頭存在黏度不足問題。本研究發現，霧噴50 mg/L PEG1500 溶液可以有效增加柱頭黏性，提高雜交結實量。此外，菊科花卉的柱頭上還有特殊的識別物質，能夠阻止差異性較大的花粉管萌發[19～21]，本研究中，提前授粉、柱頭霧噴生理鹽水和生理鹽水+硼酸處理均沒能抑制這些識別物質的作用，其他物質或混合花粉對識別物質的抑制效果有待進一步研究。