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大花蕙兰杂交育种研究

王利民  
【摘要】: 本试验在北京林业大学科技股份有限公司花卉分公司从日本引进的35个大花蕙兰(Cymbidium hybridum)品种基础上进行,研究工作主要有以下几个方面的内容。一是品种的分类,为科研和生产实践提供较为系统与合理的分类指导依据;二是通过核型分析和系谱检索,明确大花蕙兰的遗传背景,包括其倍性、品种来源、亲缘关系等,为育种时亲本的选配提供理论依据;三是大花蕙兰的花粉活力和人工授粉、果实生长等的研究,开展大花蕙兰杂交育种的基础研究工作,了解大花蕙兰杂交过程中可能出现的问题;四是对得到杂交组合的种子进行非共生萌发研究,从基本培养基、培养条件、添加物等方面入手,建立完整的非共生萌发技术体系;五是利用分子标记技术探索杂种后代的早期鉴定的可行性,筛选出多态性较高的引物,建立高效的扩增体系,通过谱带的判读研究大花蕙兰的某些遗传规律和现象。主要的研究结果如下: 1.形态学分类建立起以亲本来源为一级分类依据,花葶生长姿态、花色、花径(两侧萼瓣间距)、唇瓣形状分别为二级、三级、四级、五级分类指标的分类系统。将引进的大花蕙兰分为二群(附生地生杂交品种群、附生杂交品种群),两系(直立花葶系、下垂花葶系),五组(红色组橙色组黄色组绿色组白色组),三类(大花类、中花类、小花类),两型(圆唇型尖唇型),之后的系谱分析基本验证了这个分类系统的科学性。数学分类的方法选用41个性状指标进行观测,对所得到的数据聚类分析,得到以花径为一级分类选择。花色为二级分类选择的分类结果,该结果能部分解释品种的倍性。 2.染色体观察的结果证明大花蕙兰的染色体基数为20(X=20),引进的品种具有多样的倍性,其中二倍体、三倍体、四倍体的比例大致相当,还有少量的非整倍体。核型分析说明大花蕙兰为对称型核型,核型大多为B型,有少量的A型和C型,这和兰属的其它种是一致的。结合杂交结果,发现当倍性不同的亲本杂交时,倍性高的亲本作为父本具有较高的座果率。核型似近系数表明大花蕙兰品种间的核型比较近似,似近系数0.8839~0.9908。分析不同似近系数的品种作为亲本杂交的结果,发现随两亲本的似近系数增高,杂交成功率和座果率都有增高的趋势。成功的杂交组合亲本似近系数多在0.950~0.980左右。综合考虑核型似近系数和倍性,可以为亲本选配提供依据。 检索英国皇家园艺学会(RHS)60年(1941~2001)的品种(GREX)登录情况,确定引进的大花蕙兰品种涉及13个原生种。美花兰(C.insigne)、碧玉兰(C.lowianum)、独占春(C.eburneum)和虎头兰(C.hookerianum)在这些品种中的遗传贡献较大,其余如红柱兰(C.erythrostylum)、西藏虎头兰(C.tracyanum)等的遗传贡献因品种而异,充分说明了大花蕙兰不同品种的来源和相互之间的关系。根据各原生种对品种的遗传贡献对品种进行分析,引进品种的遗传距离在0.025~0.536之间,杂交时随两亲本遗传距离的增加,杂交的成功率和座果率都有降低的趋势,成功杂交组合亲本的遗传距离多在0.2~0.3左右,这和核型似近系数的结果一致。 检索品种在以往的杂交育种历史中作为亲本参与杂交的情况,可以帮助很好地了解这些品种的育种价值,一定程度上避免亲本选配时的盲目性。 3.花粉离体萌发试验得到大花蕙兰花粉离体萌发的有效培养基为蔗糖30%+硼酸0.03%+甘氨酸0.03%+GA_350mg.L~(-1)+CaCl_20.15%+琼脂0.3%。花粉的活力在干燥和低温的条件下,可以保藏6—12个月。 大花蕙兰适宜的授粉时间为开花后的1~3天,品种间杂交成功率较低,座果组合仅占全部组合的20%左右。其果实生长发育为单“S”形的生长曲线,人工授粉后50~60天和150~170天分别有两次落果高峰,这两次落果高峰分别对应于受精过程和胚的发育。果实脱落的原因主要在于品种亲缘关系的远近和倍性的差异。 4.非共生萌发试验证明大花蕙兰种子萌发适宜的培养基为1/2MS培养基,固体培养或液体培养均可用于大花蕙兰的种子萌发。适宜的培养基pH为5.4,培养基中不需要添加植物生长调节物质。0.2%的活性炭(AC)有益于大花蕙兰的种子萌发,抑制萌发过程中的褐变。培养需在有光条件下进行,培养基中糖的浓度为25g/L。高糖培养基抑制种子的萌发,说明大花蕙兰的球形胚已经脱离了原胚的生长阶段。种子萌发具有明显的群体效应,培养基表面有胚种子的播种密度10—15粒/cm~2萌发率最高。原球茎的茎叶和根的生长发育需在培养基中添加0.6mg.L~(-1)的NAA。通过炼苗移栽,形成共计1560株的杂交后代群体。 5.筛选出多态性较高的8对引物:E03/M08、E04/M02、E04/M03、E05/M01、E07/M01、E07/M02、E07/M06、E08/M01。证明AFLP可以有效地对大花蕙兰的杂种进行早期鉴定,父母本的特征条带大多可以结合到杂种的谱带中。有的杂种谱带会出现特异性条带的增加或者双亲特征谱带的丢失。 通过3年多的大花蕙兰品种间杂交育种实践,总结出从亲本选配,杂交、非共生 萌发、杂种鉴定等环节具有指导意义的指标或技术体系。我国目前大花蕙兰的育种工作才刚刚开始,此研究得到的结果对这项工作的深入进行具有重要的价值。


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