蝴蝶蘭Phal.‘B’和Phalaenopsis.SogoYukidian‘V3’正反交后代花部性狀分離表現

張 果,楊書才,王世堯,王 俊,蔣拴麗,馮 建,趙玉安,王瑞華,楊錄軍

(鄭州市農林科學研究所,河南鄭州 450005)

蝴蝶蘭為蘭科(Orchidaceae)蝴蝶蘭屬植物,花形似蝶,花色絢麗,賞花期長,被譽為“蘭花皇后”,是國際上銷量最高的蘭科花卉之一[1]。雜交育種是選育蝴蝶蘭新品種最常見且重要的一種手段,截至2021年3月在英國皇家園藝學會(RHS)上登錄的蘭科蝴蝶蘭屬雜交種達37 211個[2],由于國內蝴蝶蘭育種工作起步較晚,且種質資源多依賴于引進,自育品種較少,與我國蝴蝶蘭市場規模極不匹配[3]。隨著雜交育種工作的開展,國內蝴蝶蘭新品種培育也步入正途,關于蝴蝶蘭觀賞性狀分離表現研究也隨之增多[4-6]。研究表明蝴蝶蘭雜交F1代出現親本沒有的花部紋案,存在較深花斑色覆蓋遮擋住較淺花底色的表現,推測花部紋案受多基因調控結果,可能與易變基因的體細胞突變或轉座子的位置效應有關[7-9]。

在蝴蝶蘭雜交育種過程中,花色、花斑、唇部性狀等觀賞性狀是衡量一個新品種優良的重要指標,探究花被片底色、花斑類別、唇部肉突和中裂片顏色等花部性狀遺傳表現,有助于更好地選擇適宜的親本,提高目標性狀的育種效率。目前關于蝴蝶蘭唇部肉突和中裂片顏色的研究尚未見報道,因此,筆者以Phal.‘B’和PhalaenopsisSogoYukidian‘V3’及其正反交后代(F1)為材料,探討蝴蝶蘭正反交F1代花色和唇部性狀的遺傳規律,以期為雜交育種選育親本和目標性狀定向育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試親本材料為Phal.‘B’和PhalaenopsisSogoYukidian ‘V3’,試驗親本及其雜交后代均栽培于鄭州市農林科學研究所新品種試驗中心連棟溫室內,植株長勢良好。

1.3 數據分析采用Microsoft Office Excel 2003、SPSS Statistics 26對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 親本花部性狀表現P.‘B’為白色花,花心有紫紅色斑塊,且該斑塊有粗糙顆粒觸感;P.‘V3’為大花型白色花,具體的花部性狀見表1、圖1A。

表1 親本性狀

注:A.親本及雜交F1代花色;B.F1代肉突顏色;C.F1代中裂片顏色。Note:A.Parental and hybrid F1 generation flower color;B.F1 generation callus color;C.F1 generation mid-lobe color.

2.2 正反交F1代花部性狀的分離表現

2.2.1正反交F1代花色花斑分離表現。根據花色、花斑的性狀特征,P.‘B’ 和P.‘V3’的正反交后代(F1)均表現出一致的性狀分離規律,故將其后代分為5個組群,編號為Group 1～Group 5(圖1A),其中Group 1～Group 3組群特征:花被片上有紫紅色斑塊,且斑塊的面積逐漸減少;Group 4～Group 5特征:花被片上無斑塊,其中Group 4的側萼片分布均勻紅點,而Group 5則為純白花。

在P.‘B’和P.‘V3’的正反交后代中,不同組群所占總F1代比例的分布趨勢一致,均為Group 5> Group 4> Group 2> Group 1> Group 3;同一組群在正反交后代中所占比例有所差別,表現為反交組合中Group 1～Group 3組群所占比例均大于正交組合,而反交組合中Group 4和Group 5組群所占比例則小于正交組合(表2)。表明P.‘B’ 為雜交親本時其紫紅色花斑可以遺傳給后代,且后代會分離出面積及分布規律不同的紫紅色花斑,此外,P.‘B’ 作為父本更容易將紫紅色花斑這一性狀遺傳給子代。

表2 蝴蝶蘭正反交雜交F1代花斑分離比率

2.2.2正反交F1代唇部肉突顏色分離表現。供試親本正反交后代(F1)中均分離出3種肉突顏色,分別為紫紅色(圖1B1)、黃底帶紫紅斑塊(圖1B2)及黃底分布均勻紅點(圖1B3)。在5個組群中,正反交組合的肉突顏色分布及所占比例規律基本一致,具體為Group 1～Group 3僅表現出紫紅色和黃底帶紫紅斑塊2種顏色,而Group 4和Group 5均表現黃底分布均勻紅點,且隨著紫紅色花斑面積的增加,紫紅色肉突所占正反交比例隨之增加,均為Group 1> Group 2> Group 3;在總F1代中,正反交組合的肉突顏色趨勢分布一致,但所占比例有所不同,黃底分布均勻紅點最多,黃底帶紫紅斑塊次之,紫紅色最少,同時反交組合中紫紅色和黃底帶紫紅斑塊所占比例均比正交組合高(表3)。運用Spearman等級相關系數檢驗花瓣花斑面積與紫色肉突之間的相關性,得到的相關系數為0.975,說明花瓣面積越大,紫紅色肉突出現的可能越大,顯著性水平0.005<0.05,表明兩變量之間的正向關系很顯著。表明紫紅色肉突與紫紅色花斑的分布有一定的正向相關性,當花瓣上有紫紅色花斑的,肉突顏色會顯現紫紅色,而花瓣上沒有紫紅色花斑的,肉突顏色則不會呈現紫紅色,且會隨著紫紅色花斑面積的增加,紫紅色肉突所占比例隨之增加。 此外,P.‘B’為父本能提高雜交后代的肉突出現紫紅色和黃底帶紫紅斑塊的概率。

表3 正反交雜交F1代唇部性狀分離比率

2.2.3正反交F1代唇部中裂片顏色分離表現。在P.‘B’ 和P.‘V3’ 雜交后代(F1)中,均分離出2種中裂片顏色,分別為純白色黃唇、白色黃唇帶些許紅色點或紅紋。在Group 1～Group 3中,正反交后代中裂片顏色的分布趨勢和比例均存在一定差異,其中正交后代的中裂片為白色帶些許紅色所占比例大小為Group 1> Group 2> Group 3,而反交組合則剛好相反為Group 3> Group 2> Group 1;在Group 4和Group 5中,白色帶些許紅色的分布和比例基本一致,除Group5反交外,均為Group 4> Group 5,且反交組合中白色帶些許紅色的比例都比正交組合大;在總F1代中,正反交組合均表現一致,具體為白色帶些許紅色所占比例都小于純白色中裂片,同時反交組合中白色帶些許紅色中裂片所占比例要高于正交組合(表3)。表明紫紅色花斑分布對中裂片顏色有一定的影響,當花瓣上有紫紅色花斑時,中裂片更易呈現紅色,且P.‘B’為父本時雜交后代中這種遺傳影響尤甚。

2.2.4正反交F1代唇須分離表現。在P.‘B’ 和P.‘V3’ 的正反交后代(F1)中,唇須類型均分離出3種,分別為長須、中須和短須,除Group 5外,正反交后代中的其他4個組群與總F1代的唇須比例規律基本一致,均為長須>中須>短須,不同組群的唇須分布差異不大(表3)。父母本均為長須,正反交后代結果表明長須和長須雜交更容易出現長須性狀。

2.2.5正反交F1代花型及花瓣排列方式分離表現。在雜交后代(F1)中,正交組合后代花型分離出內彎和平整2種類型,分別占3.59 %和96.41 %,而反交組合則分離出內彎、平整及外彎3種類型,分別占比11.70%、86.70%和1.60%。結果表明雜交后代中出現了親本沒有的內彎和外彎,推測可能是受環境和遺傳雙重因素的影響,有待進一步的研究。雜交F1代花瓣均表現為分開,但分開的幅度有所不同,幅度最小花瓣幾乎相接,幅度最大的花瓣接近父本。

3 討論

蝴蝶蘭的花瓣顏色、花斑分布、唇色、花型及花瓣排列方式等花部性狀是主要的觀賞部位,研究其后代的遺傳分離規律,可為雜交育種中親本的選擇和新品種的選育提供理論參考。

目前已對蝴蝶蘭花部性狀在雜交F1代中性狀分離規律開展了大量研究[12-15]。關于花斑的形成機理比較復雜,形成花部彩斑的原因主要有嵌合體和病毒病質體、位置效應、葉綠體的分離和缺失、易變基因的體細胞突變和各種類型的染色體畸變等[16]。該研究以P.‘B’ 和P.‘V3’ 為親本進行正反交,通過親本性狀及其F1代的性狀分離,發現正反交后代性狀分離的類別、分布趨勢及所占比例基本保持一致,這與李佐等[7-9]研究結果一致。表明P.‘B’ 為雜交親本時其紫紅色花斑可以遺傳給后代,且后代會分離出面積及分布規律不同的紫紅色花斑,此外,P.‘B’ 作為父本更容易將紫紅色花斑這一性狀遺傳給子代。

關于肉突的顏色遺傳尚未見相關的報道,該研究著重探究了花斑面積分布對肉突顏色的影響,結果表明紫紅色肉突與紫紅色花斑的分布有一定的正向相關性,當花瓣上有紫紅色花斑的,肉突顏色會顯現紫紅色,而花瓣上沒有紫紅色花斑的,肉突顏色則不會呈現紫紅色,且會隨著紫紅色花斑面積的增加,紫紅色肉突所占比例隨之增加。 此外,P.‘B’為父本能提高雜交后代的肉突出現紫紅色和黃底帶紫紅斑塊的概率。

蝴蝶蘭花斑色的遺傳規律研究除在雜交后代性狀分離方面外,還集中在調控花青素合成的轉錄因子方面,Hsu 等[17-18]在小蘭嶼蝴蝶蘭中鑒定出 3 個R2R3-MYB 轉錄因子,即 PeMYB2、PeMYB11 和 PeMYB12,推測三者分別參與了萼片和花瓣中紅色色素沉著、紅色斑點和條紋性狀的形成,而唇瓣中底色和斑點的著色則由PeMYB12 和PeMYB11 決定,據此可以推測,MYB轉錄因子家族表達的時空特異性可能與蝴蝶蘭花被片復雜多樣著色模式的形成密不可分。隨后,進一步證明了PeMYB11 轉錄因子對黑色花朵上深紫色斑點的形成起調控作用[18]。隨著基因組、轉錄組、代謝組、蛋白組等多組學時代的到來,花色相關功能基因的挖掘將是未來蘭花研究的熱點[19],未來將繼續加深對蝴蝶蘭花斑、唇色等花色形成機理的探索。

蝴蝶蘭花部性狀在雜交后代中遺傳研究雖取得了一定的進展,但仍存在不足之處。蝴蝶蘭花色受多基因調控,機理復雜,后續將繼續探索不同品種雜交后代觀賞性狀的遺傳規律,為雜交育種選擇親本提供參考,為目標性狀定向育種提供依據。