杨树切枝水培杂交育种研究技术1)

矫丽曼,纪纯阳,赵继梅,于雷

(辽宁省杨树研究所,辽宁 盖州 115200)

杨树具有生长快、适应性广、抗逆性强、分布及用途广泛等特点[3]。目前杨树定向培育已成为国内外的热点问题之一,杨树杂交育种对培育胶合板材、纸浆材、大径材及抗性育种(抗旱、抗寒、耐盐碱等)有重要意义。杨树自然条件下种子少而且不易采集,室外杂交花期、授粉不易控制,为达到选育良种的目的,采用切枝杂交技术,便于调整花期,保证父本的纯正,为杨树全同胞家系育种奠定良好基础[1]。我国的杨树杂交育种工作是从20世纪40年代开始的,先后杂交培育的小黑杨、群众杨、南林杨系列、北林杨系列、中林杨系列以及辽宁杨系列等杨树品种,为提高我国杨树产量和品质作出了巨大的贡献[4]。杨树杂交育种操作过程比较简单,容易掌握。本文主要对杨树切枝水培杂交育种过程中的关键技术作一简单的介绍。

1 花枝的采集

1.1 采集前的准备

亲本的选择:根据杂交育种目的确定杂交的父本与母本,选择生长健壮、无病虫害、壮龄期的优良单株作为亲本。

花芽、叶芽的区别与鉴别方法:同一杨树种叶芽尖长,多为顶芽,部分为腋芽,芽鳞较多,剥去鳞片露出幼小叶片;花芽粗短肥大,均为腋芽,芽鳞较小,剥去鳞片,露出苞片、花盘。

同种杨树的雌雄株比较:雄株树冠上侧枝较直立,小枝稀疏粗壮,雄花芽大而密,其解剖构造为每个花盘中可挤出一团花药;雌株树冠开阔,侧枝平展,小枝多而细软,雌花芽较小,分布较稀疏,而且大部分着生在树冠的上部,其解剖构造为每个花盘仅1个子房。

1.2 花枝采集与处理

根据不同地区的气候温度等条件不同,采集花枝的时间也不一样。辽宁地区一般在2月末～3月初就将进行花枝的采集。采集粗壮而发育良好的花枝,当地品种可随采随用,外地品种提前采回,低温雪藏。黑杨派杨树花枝不易采得过早,否则易落果。为了使雌花开放时有充足的花粉,条件允许的前提下可先将雄花枝采下放入室内水培3～5d后再采雌花枝入室水培。

在已选好的母树上,从树冠中上部剪取直径1.5～2.0cm、长100～150cm左右带有花芽的枝条,去掉徒长枝,在顶端保留一个叶芽,其余叶芽全部去掉,选发育好的花芽每枝保留3～5个,所留花芽应均匀分布在枝条中上部,每个花枝挂一个标签,注明树种、采集时间等等;雄花枝保留全部花芽,以便于收集大量的花粉。

1.3 辅助的工具

选坛子作为水培容器,修枝剪,毛笔,10cm×20 cm的纸袋数个,尖头镊子,放大镜,培养皿数个,滤纸数张,标签等。

2 室内水培杂交育种

2.1 花枝的水培管理 将初步修整好的枝条,在水中将基部剪成斜口(防止空气进入导管,阻碍水分上升),增大枝条的吸水面积,然后插入装有清水的坛子中水培。室内温度保持在白天20℃左右、夜间不低于5℃,初春室内温度低,2天换1次水,后期温度上升,可1天换1次水,换水时冲洗枝条切口,以免其分泌的粘液影响水分吸收;如果枝条下端切口已变色甚至腐烂,应在换水时于水中剪去一小段,坛子也要清洗干净。自水培以后每天通氧气2次,以保证水内有足够的氧气。

2.2 花粉的采集

2.2.1 花粉采集方法。待雄花序下端有少量的小花成熟散粉时,可将干净白纸托于花序下,用毛笔轻轻抖动花序,让花粉散落于上,然后用毛笔弹去混在花粉中的小杂物,以防混在花粉中,每天应收集2～3次。收集的花粉放入干净的培养皿里(培养皿上应贴上标签,注明品种、日期等),然后将培养皿放人干燥器中干燥24h以后,将干燥器置于0～5℃冰箱中低温保存。

2.2.2 花粉的处理方法

2.2.2.1 花粉提取液(水提液)

A:取1～2g新鲜花粉,加入4mL蒸馏水后,进行充分搅拌,静置30min,再搅拌一次,以定性滤纸过滤,所得黄色滤液即为花粉提取液,放置冰箱备用。

B:取1～2g新鲜花粉,加1mL蒸馏水后,在冰箱冻融3次,加入 3mL蒸馏水,摇晃后,静置30min,再搅拌一次,以定性滤纸过滤,所得黄色滤液即为花粉提取液,放置冰箱备用。

2.2.2.2 高温失活花粉及混合花粉。取少量亲本花粉,放于干燥的平皿中,放置于120℃的烘箱中,5min后取出,即得到高温失活的花粉,放于冰箱中备用。按照需要选择好要混合的花粉,用精确的电子天平称量,按比例混合均匀,放于冰箱中备用。

2.3 隔离 为了保证杂交育种的亲本纯正,父本应在开花前进行隔离。可把不同杂交组合的枝条培养在不同的房间,或在雌花序上套纸袋隔离。

2.4 授粉 当雌花柱头呈晶莹透亮且有分泌汁液时,开始授粉。一般每天上午用毛笔粘少量花粉轻轻抖动洒在柱头上,授粉时毛笔不能触及蛀头,授粉量不易过多,用放大镜观察授粉后的柱头上均匀密布花粉即可。同一雌花序各部分都要授到花粉。由于雌花序各小花开放不一致,因此要连续授粉2～3d。授粉后,写上标签,记上杂交的亲本组合。当发现柱头干枯子房膨大,说明已授精。授粉时温度控制在15℃左右,通过重复授粉增加结实几率。如果温室过高,应通过调节遮阳网、天窗、风扇等来降低室内温度。

2.5 授粉后的管理 授粉后约3～5d柱头开始枯萎,子房渐渐膨大进入果实发育期(如有套袋,即可除去),正常的温度条件下(白天15～25℃)从授粉到成熟一般需30～50d。授粉后1天换1次水,1天通 2次氧气,此时室温逐渐上升,室内要保持通风,温度控制在22℃以内,湿度初期不低80%,后期不低于50%,枝条顶端叶芽待展叶后留1～2片叶子,去掉生长点,保留其蒸腾拉力,又不过多消耗养分,如有病虫害,应及时去除。

2.6 播种育苗

2.6.1 采种。一般在5月份果实开始由绿变黄时,发现蒴果有开裂的,在果序外套上小纸袋,防止带绒毛的种子飞散,待蒴果全部张开后取下装有种子的纸袋,取出种子,按杂交组合分别放置。对种子数量和饱满程度情况进行调查。

2.6.2 催芽。种子采收后,为保证种子的质量,一般立即进行催芽,方法是先在直径12.5cm的培养皿中放一张滤纸,用水滴湿,用镊子将种子均匀摆放在滤纸上,盖好培养皿,将其置于室内向阳的窗台上,一般1周左右,种子开始萌发,待种子子叶萌出且变绿时(长度0.2～0.5cm)插入穴盘内。

2.6.3 育苗。一般用经高压灭菌锅高温灭菌消毒的营养土填充穴盘,用尖头镊子先在盆土表面轻戳上小洞,然后夹取0.2～0.5cm 长的小苗,将其根部移入小穴内,用镊子将穴口封住,不覆土。注意保持土壤湿润。小苗正常生长后,即可进人正常管理。对出苗情况、六叶期实生苗数和分化情况等进行调查,为研究孕性、配合力和遗传稳定性等打好基础。

3 关键问题

杨树切枝水培杂交育种技术非常容易掌握,但在实际操作过程中还存在着一些技术性问题,应注意以下几点。

3.1 杨树室内切枝杂交雌雄花的花期调整是很关键的一步,当地如果出现暖冬,更应人为将雄株提早切入室内培养,或将雌花枝放在室内阴凉的地方培养,待雄花成熟收粉后再将雌花枝放在正常室内培养以免雌花先开,授粉工作被动。另外,采花枝的时间不宜过早。

3.2 授粉要连续 2～3d,利于后期开放的雌花授到粉。

3.3 种子应随采随播,以防种子失去生命力。最好在播种前进行催芽(催芽的方法是先在直径为12.5cm的培养皿中放一张滤纸,用水滴湿,用镊子将种子均匀摆放在滤纸上,盖好培养皿,将其置于室内向阳的窗台上,要保持滤纸湿润)。

3.4 果实近成熟时,用纸袋套袋避免成熟的种子飞扬,不易采收,并做好记录。

3.5 杂种苗在苗期管理时,注意防治苗木立枯病,可采用经常喷0.1%～0.2%高锰酸钾的方法进行防治。

3.6 种子催芽随采随催,由于种子细小,要播在培养皿内的湿滤纸上,待子叶长出后移入穴盘内。

[1] 孙霞,张鲜明.杨树切枝杂交及播种育苗技术[J].林业实用技术,2003,(4):25-26.

[2] 刘榕,史元增.甘肃杨树[M].兰州:兰州大学出版社,1995.

[3] 王殿文,张建平.杨树水培杂交育种技术[J].防护林科技,2007,(2):88-89.

[4] 彭儒胜,董雁,王丙峰等.杨树切枝杂交技术[J].辽宁林业科技,2004,2:45-46.