北京地区美丽月见草抗寒育种初步研究

马 燕，蔺 艳，孙丽萍，梁 芳，董爱香

(北京市园林科学研究所，北京 100102)

美丽月见草(Oenotheraspeciosa)，柳叶菜科月见草属，原产美国南部，多年生草本，野生花卉。株高35～45 cm，花白色至粉色，花期5-11月，异花授粉植物。我国近年引种栽培，华南为多年生草本，北京地区露地越冬率极低。但其地面覆盖度较高，耐修剪，修剪后可迅速恢复地面全覆盖效果，并形成整齐的二次盛花。在北京地区6―11月可连续开花，夏季高温高湿期遇积水环境易腐烂。园林绿化中可用作点缀景观，庭院沿边布置或假山石隙点缀，也宜作大面积地被花卉。本研究针对美丽月见草在北京地区越冬率低的习性进行抗寒育种，以期提高北京地区绿化植物的多样性。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验材料为美丽月见草、金日光月见草(O.tetragona)和大花月见草(O.erythrosepala)。

1.2试验地点 美丽月见草种子播种和种苗栽培试验在北京市园林科学研究所进行。种子的60Co-γ辐射[1-2]和Si离子注入[3-7]在北京大学核物理与核技术国家重点实验室进行。

1.3试验方法 2006―2011年对美丽月见草进行越冬株的多次混合选择，选出的越冬株，混合群体栽培，自由授粉，混合采种，第2年播种繁殖，重复筛选[8-9]。

2009―2010年用不能在北京露地越冬的美丽月见草和能越冬的金日光月见草、大花月见草进行品种间有性杂交，分别进行正交和反交。其中金日光月见草和大花月见草均为抗寒越冬品种[5]。操作步骤：花前去雄→套袋→开花授粉→套袋至花败→去除套袋→种子成熟后收果→种子清选(2006―2008年曾经用过其他品种杂交均无结实)。

2009―2011年，用越冬美丽月见草获得的种子进行60Co-γ辐射和Si离子注入，其中60Co-γ辐射11个处理，Si离子注入10个处理。

试验数据中相关分析用SPSS 17.0软件处理。

2 结果与分析

2.1抗寒性选择育种试验 2006年从64株美丽月见草群体中选择出越冬植株3株，将越冬的3株混合栽培，自由授粉，混合采种，采集越冬株的种子于2007年播种。重复选择至2008年。每年从越冬株的混合种子中选出100粒饱满种子播种，每年出苗数量不等，按实际地栽苗数量调查越冬率。结果表明，连续4年的混合选择未使美丽月见草的越冬率得到明显的提高(表1)，提高其抗寒性应探索其他方法。

2010年6月选用越冬美丽月见草1株进行同株异花授粉，去雄、授粉共21朵，同月调查时所有果实均已脱落，表明美丽月见草同株异花授粉无结实能力。2011年6月选用越冬美丽月见草10株，进行自花授粉和同株异花授粉，去雄、授粉共21朵。7月调查时所有授粉花均结果，但果中均无种子，说明美丽月见草自花授粉和同株异花授粉均无结实能力。

表1 美丽月见草越冬苗率的调查Table 1 Surviving rates of overwintering of Oenothera speciosa

2006―2011年美丽月见草的抗寒选择育种试验证明，用混合选择方法培育美丽月见草抗寒品系短期效果较差；美丽月见草自花授粉和同株异花授粉均无结实能力；通过抗寒植株混合栽培，自然授粉获得的后代抗寒性无明显提高，可能是其分离度较大。因此，为尽快获得美丽月见草的抗寒品系需要采用其他方法。

2.2品种间有性杂交试验 2009―2010年分别进行美丽月见草、金日光月见草和大花月见草的品种间的有性杂交，包括正交和反交。杂交组合及杂交结果见表2。

美丽月见草与大花月见草杂交不结实，与金日光月见草正交获得了8粒种子，容器苗7株，已露地定植，形态特征与美丽月见草相同，无变化，是否杂种待定，是否越冬需要待2012年4-5月调查。

美丽月见草与其他品种的月见草几乎都不结实(2005―2008年用美丽月见草和另外5个越冬品种的月见草杂交均无结实)(表2)。因此，利用品种间杂交育种培育抗寒品系还需要采用其他技术手段提高其亲和性。

表2 2009―2010年有性杂交的登记Table 2 Sexual hybridization registration from 2009 to 2010

2.3抗寒性辐射育种及离子注入试验 2009―2011年从越冬美丽月见草植株中获得的种子中筛选出小粒种子和大粒种子，分别对种子进行不同辐射剂量的60Co-γ辐射和不同能量及注量的Si离子注入试验[6]。60Co-γ辐射大粒种子试验中辐射剂量200 Gy，成活率44.4%的美丽月见草越冬率为37.5%，其他均低于10%(表3)。

Si离子注入试验小粒种子越冬率大于大粒种子，其中能量35 MeV、注量5×1010P·cm-2的美丽月见草(小粒)种子成活率73.1%时，越冬率为55.3%，为此项试验中最大越冬率(表4)。说明选择育种同时进行Si离子注入可提高美丽月见草越冬率，但其能量和注量还需进一步探讨。

2.4Si离子注入处理月见草田间试验 2011年6月对Si离子注入处理的、越冬率相对高的美丽月见草越冬率、地面覆盖度及每平方米株数进行调查，B17处理的草坪盖度可达100%(表5)。另外，对越冬率与覆盖度，覆盖度与每平方米株数进行相关分析，得到越冬率与覆盖度相关系数为0.850，覆盖度与每平方米株数相关系数0.908，说明它们之间分别存在正相关关系。

3 讨论与结论

植物的抗寒性是指植物在长期对低温环境的适应中，通过本身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能力，是由多种微效的特异的抗寒基因调控的，包括抗冷性和抗冻性。根据植物生物膜的膜脂相变温度可将植物划分为完全不抗寒植物、低度抗寒植物、中等抗寒植物、高度抗寒植物、非常抗寒植物5类[10]。抗寒性基础理论和技术的发展，推动着人们对提高植物抗寒性的研究，而提高抗寒性最有效方法之一就是植物抗寒育种。植物抗寒育种的途径很多，包括抗寒芽变选种、抗寒实生苗选种、抗寒杂交育种、抗寒诱变育种和抗寒生物技术育种等[11]。另外，也有通过植物某种营养元素的使用改变其代谢的生化指标提高抗寒性的研究[10]。

表3 美丽月见草种子60Co-γ辐射试验的调查Table 3 Investigation of the 60Co-γ-radiation seeds of Oenothera speciosa

表4 美丽月见草种子Si离子注入试验的调查Table 4 Investigation in the Si-ion implantation seeds of Oenothera speciosa

表5 Si离子注入处理美丽月见草越冬率与覆盖度及每平方米株数的调查Table 5 Coverage and plant numbers per square metre of Oenothera speciosa treated by Si-ion implantation

本研究应用了抗寒实生苗选种、抗寒杂交育种和抗寒诱变育种的方法进行了美丽月见草抗寒育种。经多年田间试验美丽月见草自花授粉及同株异花授粉均无结实。采用多次混合选择的方法经多代混合选择提高了美丽月见草的抗寒率，但效果不显著(自2005年至2009年越冬率从4.7%仅提高到6.5%)。利用美丽月见草与其他抗寒品种进行有性杂交，结果几乎不结实，未获得杂交种子。试验利用60Co-γ辐射和Si离子注入的方法进行美丽月见草抗寒育种，其中60Co-γ辐射的方法使越冬率最高达到37.5%，35 MeV、注量5×1010P·cm-2的Si离子注入可使越冬率最高达到55.3%，而且此处理下返青地面覆盖度可达到100%的全覆盖效果，试验得到了抗寒美丽月见草的新材料，下一步将进行此处理的重复试验以进一步验证其结果。另外，下一步研究也将继续采用多次选择的方法不断选择出高抗寒性的美丽月见草植株。在未来的科研工作中还需尝试其他方法获得高抗寒性美丽月见草的新品系。

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