油用兼观赏型凤丹牡丹杂交育种研究初探

戚 杰，何新颖，宣亚楠，刘庆华，胡永红

（1.青岛农业大学园林与林学院，山东 青岛 266109；2.上海辰山植物园/中国科学院上海辰山植物科学研究中心/上海市资源植物功能基因组学重点实验室，上海 201602；3.北京林业大学园林学院，北京 100083；4.东北农业大学园艺学院，黑龙江 哈尔滨 150036）

油用兼观赏型凤丹牡丹杂交育种研究初探

戚 杰1，2，何新颖2，3，宣亚楠2，4，刘庆华1，胡永红1，2

（1.青岛农业大学园林与林学院，山东 青岛 266109；2.上海辰山植物园/中国科学院上海辰山植物科学研究中心/上海市资源植物功能基因组学重点实验室，上海 201602；3.北京林业大学园林学院，北京 100083；4.东北农业大学园艺学院，黑龙江 哈尔滨 150036）

为通过杂交育种培育高产、优质、兼具观赏和油用价值于一身的凤丹牡丹新品种，收集洛阳、邵阳、亳州、菏泽、铜陵5个种源的105株凤丹，进行种源内和种源间的杂交试验，同时开展凤丹与观赏性状优良的中原牡丹和日本牡丹品种之间的杂交。结果表明：同种源及不同种源间的凤丹优株人工杂交，种源因素对单株种子产量影响不大；不同种源的凤丹人工杂交比自然杂交单果种子数多，但种子均重和种子大小较自然杂交略小；不同种源凤丹与7个中原牡丹品种杂交，洛阳凤丹与香玉杂交、邵阳凤丹与玉面桃花杂交、菏泽凤丹与玉面桃花杂交、邵阳凤丹与霓虹焕彩杂交，单株种子重均超过12 g；不同种源凤丹与3个日本牡丹品种杂交，洛阳凤丹与太阳杂交单株种子产量最高（92.64 g）。该研究为利用传统育种手段进行高产、优质、兼具观赏和油用价值的新品种选育奠定了研究基础。

观赏牡丹；凤丹；杂交育种；种子产量；种源

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr）为原产中国的木本名贵花卉［1］，品种众多，素有国色天香、花中之王的美誉，观赏价值极高，“天下真花独牡丹”更是将牡丹之美推向了极致［2］。其根皮含有牡丹酚，可加工后成为中药材丹皮，具有较高的药用价值［3］。牡丹为新兴的木本油料作物，籽油营养价值高、保健功能强，被称为“世界上最好的油”［4］。牡丹籽油不饱和脂肪酸含量达90%以上，特别是α-亚麻酸含量高达45%左右［5-6］，已于2011年3月被卫生部正式批准为新资源食品［7］。油用牡丹主要包括凤丹牡丹和紫斑牡丹，凤丹牡丹是目前全国各地栽培面积最广、数量最多的油用牡丹。迄今为止，我国油用牡丹种植面积已超过2.03万hm2，牡丹籽年产量达5.78万t［4］。油用牡丹虽然发展前景广阔，但我国的油用牡丹产业处于起步阶段，基础研究相对薄弱，尚缺乏相对成熟的育种体系。目前，对油用牡丹的研究主要集中于牡丹籽油的提取［8］、脂肪酸成分分析［9-10］以及产业化发展［11-12］等方面，关于不同地区油用牡丹良种选育的相关研究鲜见报道。卢林等［13］针对油用牡丹有性繁殖的采种、播种等关键技术环节开展了初步研究，在油用牡丹产业化过程中发挥了一定作用。成仿云等［14］以观赏价值为育种目标，通过甘肃紫斑牡丹品种（群）与中原牡丹品种（群）反复杂交的手段，选育出多个紫斑牡丹新品种，但面临大面积推广的问题。韩欣等［15］以凤丹白为母本，与中原牡丹、日本牡丹以及紫斑牡丹杂交，证明凤丹白育性好、亲和性高，但是没有探讨不同种源对凤丹单株种子产量的影响。李晓青等［16］对不同地区凤丹经济性状进行调查与分析，指出不同地区凤丹的结实能力有所差异的原因可能是自然条件和栽培管理措施，但没有系统探索人工杂交和自然杂交结实差异。Cai等［17］利用凤丹品种FenDanBai和牡丹品种HongQiao的杂交后代构建了第一张大规模分子标记、高密度的牡丹连锁图谱，为分子标记辅助育种奠定了基础。

本研究通过对洛阳、邵阳、亳州、菏泽、铜陵不同种源的凤丹进行种源内、种源间以及与观赏牡丹品种之间的杂交试验，统计与分析果期相关性状，旨在筛选出高产的杂交组合，并将优良观赏性状渗入凤丹，进而培育高产、稳产、兼具油用与观赏价值的凤丹新品种，这对提高目前我国食用植物油自给率、保障国家粮油安全［18］、提高凤丹的综合利用价值具有重要意义［16］。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试凤丹分别为从洛阳（LY，15年生）、邵阳（SY，9年生）、亳州（BZ，10年生）、菏泽（HZ，10年生）、铜陵（TL，9年生）不同种源地引种的生长健壮、单株花朵数≥5的优株；观赏牡丹为7个中原牡丹品种和3个日本牡丹品种，花色主要为粉色系和红色系，花型主要为菊花型、皇冠型、台阁型、蔷薇型。

1.2 试验方法

试验于2015年在上海辰山植物园牡丹资源圃（31°4′52″N，121°10′14″E）进行。

1.2.1 人工辅助授粉 在露色期采集父本花药，于实验室内阴干至其散粉［19］，装入干净离心管中，贴好标签置于-20℃冰箱中贮藏备用。在母本花蕾风铃期或露色期用镊子去雄、套硫酸纸袋并挂牌。套袋3～5 d后，柱头大量分泌黏液时开始授粉，授粉前用0.5%氯化三苯基四氮唑（TTC）检测花粉活力。授粉时间为08：00～10：00，连续重复3次。授粉7 d后待其柱头萎蔫、表面黏液硬化时去除套袋。

1.2.2 自然授粉 选取20株不同种源凤丹，任其自然授粉，不进行人为干预。

1.2.3 种子采收与统计 在杂交当年7月下旬至9月初，当蓇葖果外果皮呈蟹黄色并微裂，种皮呈红棕色时采收［20］，按杂交组合分别统计果实数，剥出种子后统计单果种子数、单株种子数，用Sartorius BSA电子秤称取单果种子重，用电子数显卡尺随机量取每个果实8粒种子的长、宽、厚，计算种子大小（种子大小=长×宽×厚）。利用Excel 2003进行数据统计和分析。

1.2.4 杂交种子的处理及播种 种子采收40 d完成后熟，用0.5%的高锰酸钾溶液进行消毒处理，室温用水浸泡至种子吸胀，在20℃恒温条件下沙藏30～50 d，然后播种于穴盘中，移至冷库4℃低温完成春化，定期浇水，保持土壤湿润。统计发芽数，计算出苗率，出苗率（%）=发芽种子数/播种数×100。

2 结果与分析

2.1 凤丹优株间杂交试验

为了研究不同种源凤丹杂交结实性，进行了种源内、不同种源间凤丹的人工杂交试验以及不同种源凤丹自然杂交试验。

2.1.1 凤丹优株间人工杂交试验 由表1可知，以洛阳凤丹为父本，洛阳、亳州、邵阳、菏泽、铜陵不同种源的凤丹为母本，不同杂交组合的结实情况有所差异。其中，以洛阳凤丹为母本时，虽然种子均重和种子大小并非最大，但单株种子数最多，因此单株种子重即单株种子产量明显高于其余杂交组合；以邵阳凤丹为母本时，虽然种子均重和种子大小最大，但单果种子数和单株种子数较少，因此单株种子产量受到影响。不同杂交组合种子出苗率较高，均超过50%。综合分析，虽然同种源凤丹杂交单株种子重明显高于不同种源间凤丹，但是单果种子数、单果种子重、种子均重和种子大小均不是最高的，由此看出种源因素对凤丹单株种子产量影响不大。

表1 同种源及不同种源凤丹优株间杂交结果

2.1.2 不同种源凤丹自然杂交试验 由表2可知，邵阳、亳州、菏泽、铜陵不同种源凤丹自然杂交，共授粉112朵，结实48个，结种总数613粒。不同种源凤丹结实情况有所差异，邵阳凤丹单株种子产量最高，其次为亳州、菏泽、铜陵；铜陵凤丹自然杂交种子均重和种子大小最大，但单株种子数和单果种子数最少，因此单株种子产量受到影响；4个种源凤丹种子均重均高于0.4 g，种子大小均大于600 mm3，粒大饱满。

表2 不同种源凤丹自然杂交结果

图1 不同种源凤丹人工杂交与自然杂交单株种子数

图2 不同种源凤丹人工杂交与自然杂交单果种子数

图3 不同种源凤丹人工杂交与自然杂交单株种子重

图5 不同种源凤丹人工杂交与自然杂交种子均重

2.1.3 凤丹人工杂交与自然杂交对比 由图1～图6可知，4个不同种源的凤丹人工杂交的单株种子数、单果种子数和单株种子重均明显超过自然杂交，人工杂交单株种子数是自然杂交的1.44～2.84倍，人工杂交单果种子数是自然杂交的1.21～2.45倍，人工杂交单株种子重是自然杂交的1.51～2.32倍，但种子均重和种子大小均略低于自然杂交，人工杂交种子均重是自然杂交的0.80～1.05倍，人工杂交种子大小是自然杂交的0.79～1.01倍。

图6 不同种源凤丹人工杂交与自然杂交种子大小

2.2 不同种源凤丹与观赏牡丹杂交试验

2.2.1 不同种源凤丹与中原牡丹杂交 以不同种源凤丹为母本，7个中原牡丹品种为父本，共授粉384朵，结实117个，结种总数1 033粒。由表3可知，不同杂交组合结实差异较大，单株种子数4.17～67.18粒，单果种子数2.10～23.50粒，单株种子重1.29～30.24 g，单果种子重0.88～7.31 g。香玉为父本时，以洛阳凤丹为母本的单株种子产量最高，但是出苗率低于以铜陵凤丹为母本；玉面桃花为父本时，以邵阳凤丹为母本的单株种子产量较高，且粒大饱满；霓虹焕彩、脂红为父本时种子均重和种子大小较大，但LY×ZH单果种子数仅有2.10粒，产量受到影响；鲁荷红为父本时，以邵阳凤丹为母本的种子均重和大小最大，但是单株种子数最少，因此单株种子产量最高的杂交组合是BZ×LHH；珊瑚台为父本时，以邵阳凤丹为母本除单果种子数、单果种子重和出苗率以外，其余各项指标都是最高的；洛阳红为父本时，母本无论是邵阳凤丹还是菏泽凤丹，单株种子数均低于5粒，产量最低。综合分析，杂交组合LY×XY、SY×YMTH、HZ×YMTH、SY×NHHC单株种子产量较高，单株种子重均超过12 g；超过50%的杂交组合出苗率高于60%，说明以中原牡丹为父本时，实生苗的育性较高。

表3 不同种源凤丹与中原牡丹杂交结果

2.2.2 不同种源凤丹母本与日本牡丹杂交试验 以洛阳、邵阳、铜陵和亳州不同种源凤丹为母本，太阳、岛锦和花王3个日本牡丹品种为父本，共授粉257朵，结实93个，结种总数1 008粒。由表4可知，洛阳凤丹为母本时，以太阳为父本杂交单株种子重最大，且具有明显优势；岛锦为父本时，单果种子数差异不大，但以洛阳和邵阳凤丹为母本时单株种子产量明显高于铜陵和亳州凤丹，且以铜陵凤丹为母本时种子均重和种子大小最小；花王为父本时，以铜陵凤丹为母本单株种子重最大，其次为邵阳和亳州。综合分析，筛选出单株种子产量较高的杂交组合为LY×TY、LY×DJ和SY×DJ。

表4 不同种源凤丹与日本牡丹杂交结果

2.2.3 日本牡丹为母本与洛阳凤丹杂交试验 日本牡丹为母本与洛阳凤丹杂交，由表5可知，共授粉75朵，结实60个，结种总数612粒。虽然单株种子数多，但种子均重和种子大小较小。其中，DJ×LY虽然种子均重和种子大小较TY×LY小，但单株种子数较大，因此单株种子产量较高。表明以日本牡丹为母本与洛阳凤丹杂交也能结实，与太阳相比，岛锦的母本育性更高。

表5 日本牡丹为母本与洛阳凤丹杂交结果

3 结论与讨论

本研究结果表明，同种源及不同种源间的凤丹杂交，种源因素对凤丹单株种子产量影响不大，这可能是因为不同种源凤丹存在相互引种的现象。但是以洛阳凤丹为母本时单株种子产量具有明显优势，其原因可能是洛阳凤丹为15年生，株龄较大，单株果实数较多。本研究将不同种源凤丹引种到同一环境下，进行相同的栽培管理，在试验设计上较李晓青等［16］的研究更加严谨。不同杂交组合出苗率高低不一，这可能与种子采收时期有密切关系［21］，9月前采收的种子在萌发过程中易腐烂，种子采收过晚，种皮硬化，不易萌发［22］。因此可以选择健壮、多花的凤丹作母本来提高单株种子产量。

种子数量和大小是影响种子产量的重要因素，本研究中4个种源的凤丹人工杂交单果种子数均比自然杂交多，但种子均重和种子大小较自然杂交略小。可见人工辅助授粉增加了母本柱头授粉成功率，明显提高了种子数量，但是由于营养供给问题或者其余外界原因，致使通过人工杂交获得的种子在重量和体积上优势不明显。因此在后续育种试验及生产中筛选出种子粒大饱满的优株进行人工辅助授粉，并重视水肥栽培管理，这对提高凤丹的种子产量具有重要的参考价值。

本研究不同种源凤丹与中原牡丹、日本牡丹品种之间杂交以及日本牡丹为母本与洛阳凤丹反交，均不存在种间杂交不亲和的现象，但不同杂交组合间存在差异，与宋升德等［23］的研究结果一致。杂交母本间差异不大，中原牡丹和日本牡丹各品种间雄蕊瓣化程度不一［2］，对花粉活力的影响不同［24］，因此形成了不同杂交组合单株种子产量的差异。以日本牡丹为母本与洛阳凤丹反交，单株种子数较多，但是种子均重和大小均小于正交的杂交组合，表明凤丹和日本牡丹杂交时凤丹是杂交育种的优良母本资源。本研究在凤丹和观赏牡丹品种的杂交试验中筛选出了单株种子产量较高的杂交组合，为新品种的选育提供了资源。但未针对高产兼观赏的杂交后代进行选择，拟通过后续对子代反复选择，将有望培育出高产、质优、油用兼观赏的凤丹新品种。

［1］洪德元，潘开玉. 芍药属牡丹组的分类历史和分类处理［J］. 植物分类学报，1999，37（4）：351-368.

［2］李嘉珏，张西方，赵孝庆. 中国牡丹［M］. 北京：中国大百科全书出版，2011.

［3］国家药典委员会 . 中华人民共和国药典［M］.北京：中国医药科技出版社，2010.

［4］刘德晶，焦晓旭. 油用牡丹产业发展现状及对策［J］. 西部林业科学，2015，44（2）：170-173.

［5］Li S S，Yuan R Y，Chen L G，et al. Systematic qualitative and quantitative assessment of fatty acids in the seeds of 60 tree peony（Paeonia section Moutan DC. ） cultivars by GC–MS［J］. Food chemistry，2015，173：133-140.

［6］Yu S Y，Du S B，Yuan J H，et al. Fatty acid profile in the seeds and seed tissues of Paeonia L. species as new oil plant resources［J］. Scientific reports，2016，6：26944.

［7］李凯，周宁，李赫宇. 牡丹花，牡丹籽成分与功能研究进展［J］. 食品研究与开发，2012，33（3）：228-230.

［8］肖丰坤，施蕊，耿菲菲，等. 滇牡丹籽油的超临界CO2萃取工艺优化及其脂肪酸成分分析［J］.中国油脂，2015，40（6）：12-14.

［9］Li S S，Wang L S，Shu Q Y，et al. Fatty acid composition of developing tree peony（Paeonia section Moutan DC.）seeds and transcriptome analysis during seed development［J］. BMC genomics，2015，16：1-14.

［10］Li Z X，Qin G W，He J H，et al. Comparative analysis of fatty acid composition in seed kernel and coat of Paeonia rockii seeds［J］. Seed，2010，29：34-36.

［11］周琳，王雁. 我国油用牡丹开发利用现状及产业化发展对策［J］. 世界林业研究，2014，27（1）：68-71.

［12］Wang G D，Dend Y，Zhang Z W，et al. The Olea europaea of Predominant Cultivars in Longnan City of Gansu Province Oil Rate Determination and Analysis［J］. Forest By-Product and Speciality in China，2012，5：55-57.

［13］卢林，王二强，郭亚珍，等. 油用牡丹的品种选择及高产栽培技术［J］. 内蒙古农业科技，2014（1）：112-112，124.

［14］成仿云，陈德忠. 紫斑牡丹新品种选育及牡丹品种分类研究［J］. 北京林业大学学报，1998，20（2）：27-32.

［15］韩欣，成仿云，肖佳佳，等. 以‘凤丹白’为母本的杂交及其育种潜力分析［J］. 北京林业大学学报，2014，36（4）：121-125.

［16］李晓青，韩继刚，刘炤，等. 不同地区凤丹经济性状及其籽油脂肪酸成分分析［J］. 粮食与油脂，2014，27（4）：43-46.

［17］Cai C F，Cheng F Y，Wu J，et al. The first highdensity genetic map construction in tree peony（Paeonia Sect. Moutan） using genotyping by specific-locus amplified fragment sequencing［J］. Plos one，2015，10：e0128584.

［18］李育材. 中国油用牡丹工程的战略思考［J］. 中国工程科学，2014，16（10）：58-63.

［19］成仿云. 紫斑牡丹有性生殖过程的研究［D］. 北京：北京林业大学，1996.

［20］杨振晶，褚鹏飞，张秀省，等. 我国油用牡丹繁殖技术研究进展［J］. 北方园艺，2015（21）：201-204.

［21］成仿云，杜秀娟. 低温与赤霉素处理对凤丹牡丹种子萌发和幼苗生长的影响［J］. 园艺学报，2008，35（4）：553-558.

［22］景新明，郑光华. 栽培牡丹的种子萌发和贮藏特性（简报）［J］. 植物生理学通讯，1995，31（4）：268-270.

［23］宋升德，李一龙，杨善明，等. 牡丹品种间杂交亲和性分析［J］. 吉林农业科技学院学报，2012，21（3）：23-25.

［24］朱惜晨，王静，静恒，等. 芍药花粉生活力测定与杂交亲本选择初步研究［J］. 福建林业科技，2007，34（2）：121-123.

（责任编辑 邹移光）

Preliminary investigation on cross breeding of a new oil and ornamental tree peony of Paeonia ostii Fengdan

QI Jie1，2，HE Xin-ying2，3，XUAN Ya-nan2，4，LIU Qing-hua1，HU Yong-hong1，2
（1. College of Landscape Architecture and Forestry，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，China；2. Shanghai Chenshan Botanical Garden/Shanghai Chenshan Plant Science Research Center，Chinese Academy of Sciences /Shanghai Key Laboratory of Plant Functional Genomics and Resources，Shanghai 201602，China；3. College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China；4. College of Horticulture，Northeast Agricultural University，Harbin 150036，China）

In order to cultivate a new oil and ornamental tree peony Paeonia ostii Fengdan with high yield and superior quality by cross breeding，105 accessions of Fengdan from five geographic sources such as Luoyang，Shaoyang，Bozhou，Heze，and Tongling were crossed within same or between different geographic sources. In addition，Fengdan were crossed with P. suffruticosa Zhongyuan Group and P. suffruticosa Japan Group with excellent ornamental traits respectively. Results indicated that geographic sources played an unimportant role in seed yield per plant. The seed number per fruit of artificial hybridization was more than that of natural hybridization，but the single seed weight and size were lightly smaller than that of natural hybridization. Fengdan in different geographicsources were crossed with 7 cultivars of P. suffruticosa Zhongyuan Group，seed yield per plant of Luoyang Fengdan × Xiangyu，Shaoyang Fengdan × Yumian Taohua，Heze Fengdan × Yumian Taohua，ShaoyangFengdan× Nihong Huancai were more than 12 g. Fengdan in different geographic sources were crossed with 3 cultivars of P. suffruticosa Japan Group，seed yield per plant of Luoyang Fengdan × Taiyang was the biggest（92.64 g）. This study has laid the research foundation to get high yield and superior quality cultivars with ornamental and oil value by traditional breeding method.

ornamental tree peony；Paeonia ostii Fengdan；cross breeding；seed yield；geographic sources

S685.11

A

1004-874X（2017）03-0067-08

2017-01-15

上海市绿化与市容管理局重点攻关项目（G152424，G162419，G172401）；上海市科委创新行动计划项目（14JC1403902）

戚杰（1990-），女，在读硕士生，E-mail：h1qijie@126.com

胡永红（1968-），男，博士，教授级高级工程师，E-mail：huyonghong@csnbgsh.cn

袁军辉老师对试验过程及数据分析等方面进行了指导和建议，谨此致谢。

戚杰，何新颖，宣亚楠，等.油用兼观赏型凤丹牡丹杂交育种研究初探［J］.广东农业科学，2017，44（3）：67-74.