三倍体萱草杂交及胚拯救

【作者】 周静； 王营； 崔毓萱； 吕奕； 丁丽雅； 高亦珂； 张启翔；

【机构】 北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心；

【摘要】 萱草(Hemerocallis spp.)是阿福花科多年生草本花卉,为单子叶植物,其花型优美、花期长、适应性好,被广泛应用于园林绿化和盐碱地改良。萱草育种方法主要包括杂交育种、倍性育种和分子育种等。杂交育种作为萱草育种最基本的方法,目前通过杂交育种已经得到了数万个萱草品种,自秋水仙素成功诱导萱草四倍体以来,大量不同倍性萱草品种间的杂交工作展开,但实践证明,不同倍性萱草间均存在不同程度的杂交障碍,其中合子后杂交障碍造成杂交结果的大量败育,胚拯救,是克服这一障碍的重要方法。为克服不同倍性萱草杂交障碍,提高萱草杂交育种效率,采用三倍体萱草Hemerocallis fulva与15个二倍体、四倍体萱草品种进行正反交杂交,观察败育情况。结果表明:三倍体与二倍体、四倍体萱草进行正反交杂交,三倍体做父本的膨大率和结实率均极低。三倍体做母本各组合均有不同程度的膨大和结实,说明三倍体做母本与二倍体、四倍体的杂交亲和性更高,三倍体×二倍体和三倍体×四倍体杂交的平均膨大率分别为73.06%和49.00%,平均结实率为22.47%和26.12%,平均败育率为70.17%和42.07%。其中二倍体做父本的组合膨大率达到了73.06%,比四倍体做父本的组合高出了20%多,可能是由于二倍体花粉活力比四倍体高,四倍体萱草小孢子减数分裂时存在异常。三倍体做母本与二倍体、四倍体杂交的平均结实率相差不大,分别为22.47%和26.65%,但在二倍体膨大率远高于四倍体的基数下,二倍体的败育率也远高于四倍体的败育率,同时在杂交过程中观察到各组合败育时间较为一致,一般在杂交7d左右会出现大批量败育,这之后陆续存在少量败育,败育的果实先由青绿色逐渐变成黄褐色,然后萎蔫脱落。二倍体做父本的组合发芽率略高于四倍体做父本的组合,在播种过程中发现四倍体某些组合存在一些具有欺骗性的种子,这些种子外表与正常种子一致,有饱满圆润的黑色种皮,但种皮内却没有胚乳和胚,这一定程度上影响了发芽率。结合三倍体与二倍体、四倍体萱草杂交亲和性的研究,进行了胚拯救工作,主要探讨了胚龄和胚珠处理方法对于胚拯救效率的影响。结果得到,在目前的萱草胚拯救体系下胚龄小于10d的胚珠拯救难度较大,成活率极低,而胚龄大于10d的胚拯救成活率较高。本研究创造性地探索了3种胚珠处理方法对于胚拯救效率的影响,包括接种完整胚珠、切开胚珠直接接种以及切开胚珠挑出胚接种,发现胚龄10d以内的胚珠适用的接种方法为接种完整胚珠,胚龄10～16d的胚珠切开胚珠直接接种效率最高,胚龄大于16d的胚珠可切开胚珠挑出胚接种。一个创新性的尝试是切开胚珠直接接种的方法,通常接种时不能在肉眼下分辨种子的内部结构,尤其是区分胚和胚乳,但接种10d左右,在接近培根的中间位置会有胚或愈伤长出,后期胚可直接发育成芽,愈伤增值后移入分化和生根培养基后可发育成完整植株。对比同时期接种的完整胚珠在30d后仍然没有发芽迹象,推测切开胚珠直接接种的方法使得胚性细胞直接接受外部营养的供给和外源激素的调节,不再依赖于胚乳,避免了因胚乳发育不正常导致胚败育的情况。因此,切开胚珠直接接种对于萱草胚龄12～16d的胚珠拯救是极为高效便捷的方法。更多还原