杜鹃叶山茶Camellia azalea与红山茶组10个物种间的杂交亲和性研究*

柯欢 严丹峰 刘信凯

山茶属Camellia红山茶组Sect.Camellia的原生种具有重要的观赏价值和育种价值，据报道，世界上80%的山茶花品种均是直接或间接通过山茶属红山茶组的原生物种杂交繁育而成[1]。杜鹃叶山茶Camellia azalea，又称杜鹃红山茶或假大头茶，是红山茶组中唯一具有四季开花特性的原生物种，其余红山茶组原生种的花期则主要集中在冬季、春季，通过杜鹃叶山茶与红山茶组物种之间进行杂交育种，有望获得夏季开花的山茶花杂交新品种[2～4]。目前关于杜鹃叶山茶与红山茶组原生种间的杂交育种报道并不多见[5～9]，笔者所在的研究团队通过多年来对杜鹃叶山茶与红山茶组原生物种间的杂交育种实验，培育出夏季开花的山茶花新品种。现对杜鹃叶山茶与10个山茶属红山茶组原生物种的种间杂交亲和性进行报道。

1 试验材料与方法

1.1 杂交育种材料与方法

2010—2012 年，在棕榈生态城镇发展股份有限公司肇庆高要基地内开展杜鹃叶山茶的杂交育种试验。随机选择生长健壮的杜鹃叶山茶嫁接苗为亲本育种材料，与山茶属红山茶组其余10个原生种进行正交和反交的杂交授粉试验（表1），授粉后套袋标记，采收成熟的杂交果实并播种，繁育其杂交苗F1代，具体按照刘信凯等[10]介绍的方法进行。

1.2 试验指标测定

观测和记录20个杂交组合的授粉花数、结果数、种子数和种子破土出苗数，并计算结果率、每果平均结种子数、出苗率以及出苗数与授粉花数之比。其中：结果率=结果数/授粉花数×100%；每果平均结种子数=采收种子总数/采收果实总数；出苗率=种子破土出苗数/播种子总数×100%；出苗数与授粉花数之比=种子破土出苗数/授粉花数。

1.3 数据处理

数据统计分析由Excel2003和SAS8.0完成。

2 结果与分析

2.1 正交组合的杂交亲和性分析

杜鹃叶山茶与红山茶组10个物种正交时的结果率不高（表2），平均结果率仅为8.66%。有60%的杂交组合的结果率＞10%，其父本由结果率高至低排列依次为滇山茶、多齿红山茶、南山茶、全缘红山茶、长毛红山茶、浙江红山茶；剩余4个杂交组合的结果率均极低。

据报道，杜鹃叶山茶自然杂交的每果结种子数约为2.88粒[18]。杜鹃叶山茶与红山茶组10个物种正交时有80%的正交组合的每果平均结种子数低于杜鹃叶山茶自然杂交，其中以毛蕊红山茶为父本的杂交组合最低，仅为1.00粒；只有以怒江红山茶、厚叶红山茶为父本的杂交组合的每果平均结种子数高于杜鹃叶山茶自然杂交，分别达到3.40粒和3.00粒。

表1 杂交育种亲本材料及其结果属性

杜鹃叶山茶的10个正交组合的出苗率较低，平均值仅为33.30%，出苗率最高的组合不超过50%。其中，70%的杂交组合的种子出苗率均＞30%，其父本由出苗率高至低排列分别为怒江红山茶、浙江红山茶、长毛红山茶、尖萼红山茶、多齿红山茶、南山茶、全缘红山茶。而剩余的以滇山茶、厚叶红山茶和毛蕊红山茶为父本的杂交组合出苗率分别为28.13%、22.22%和0。

在杜鹃叶山茶10个正交组合中，育种效率最高的4个父本分别为多齿红山茶、长毛红山茶、浙江红山茶、南山茶，杂交组合的出苗数与授粉花数之比为0.10～0.13，其中多齿红山茶和长毛红山茶的育种效率相同；其次为全缘红山茶、滇山茶、尖萼红山茶，杂交组合的出苗数与授粉花数之比为0.07～0.09；再次为怒江红山茶、厚叶红山茶，杂交组合的出苗数与授粉花数之比分别为0.04和0.01；以毛蕊红山茶为父本的杂交组合的育种效率为0。

表2 杜鹃叶山茶与红山茶组原生种正交组合的杂交亲和性分析

表3 杜鹃叶山茶与红山茶组原生种反交组合的杂交亲和性分析

综合结果率、每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比4项指标可知，以杜鹃叶山茶为母本的10个正交组合中，父本为毛蕊红山茶时与杜鹃叶山茶杂交不亲和，多齿红山茶、长毛红山茶、南山茶等为父本时的杂交亲和性和育种效率在10个组合中较高。

2.2 反交组合的杂交亲和性分析

研究10个杜鹃叶山茶与红山茶组的反交组合（表3）可知，其平均结果率不高。仅有40%的反交组合的结果率≥10%，其母本按结果率由高到低排列分别为滇山茶、长毛红山茶、多齿红山茶、尖萼红山茶；结果率居中的母本由高至低依次为全缘红山茶、南山茶、浙江红山茶、毛蕊红山茶，结果率为5.56%～8.57%；杜鹃叶山茶与厚叶红山茶、怒江红山茶反交时的结果率极低，分别仅为2.22%和1.11%。

杜鹃叶山茶与红山茶组反交组合的每果平均结种子数较高，平均值达到4.77粒。反交组合中每果平均结种子数高于平均值的母本分别为南山茶、浙江红山茶、怒江红山茶、多齿红山茶。而以毛蕊红山茶为母本时的每果平均结种子数最少，仅为1.80粒。

杜鹃叶山茶与10个红山茶组物种反交时，70%的组合的出苗率≥50%，其母本由出苗率高至低依次为多齿红山茶、怒江红山茶、南山茶、浙江红山茶、尖萼红山茶、长毛红山茶、厚叶红山茶。而出苗率最低的杂交组合—全缘红山茶×杜鹃叶山茶也达到了36.96%。

10个杜鹃叶山茶的反交组合的出苗数与授粉花数之比的平均值达到0.20，其中，出苗数与授粉花数之比≥0.20的组合占了60%，其母本由比值高至低排列依次为多齿红山茶、南山茶、浙江红山茶、滇山茶、长毛红山茶、尖萼红山茶；出苗数与授粉花数之比最低的组合母本为怒江红山茶、厚叶红山茶、毛蕊红山茶，表明杜鹃叶山茶与三者反交时的杂交效率最低。

以杜鹃叶山茶为父本的10个反交组合中，综合结果率、每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比4项指标可知，怒江红山茶、厚叶红山茶、毛蕊红山茶为母本时的杂交亲和性和育种效率最低，远低于其他种类；多齿红山茶、南山茶、浙江红山茶、滇山茶、长毛红山茶等为母本的杂交亲和性和育种效率最高。

2.3 正反交组合的亲和性Duncan排序分析

对杜鹃叶山茶正反交组合的结果率、每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比等指标进行Duncan排序分析（表4）。杜鹃叶山茶与红山茶组原生种间正交组合的结果率平均值是反交组合的1.16倍，差异未达到显著（p<0.05）；反交组合的每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比的平均值分别是正交组合的1.99倍、1.71倍、2.50倍，差异均达到极显著（p<0.01）。故虽然杜鹃叶山茶正交组合的结果率稍高，但其反交组合的每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比3个指标均显著于正交组合。因此，杜鹃叶山茶与红山茶组原生种间反交时的杂交亲和性和育种效率显著高于正交组合。

表4 杜鹃叶山茶与红山茶组原生种间杂交的Duncan排序分析

表5 红山茶组10个原生种与杜鹃叶山茶杂交亲和性指标比较

图1 红山茶组10个物种与杜鹃叶山茶的杂交亲和性平均距离聚类分析

2.4 杂交亲和性综合分析

以10个山茶属红山茶组物种与杜鹃叶山茶正反交的结果率、每果平均结种子数、出苗率、出苗数与授粉花数之比4项指标的平均值（表5）进行平均距离聚类分析①对4个指标变量进行标准化，使其均值为0、标准偏差为1，再进行平均距离聚类分析。（图1）可知：在参试的10个红山茶组物种中，多齿红山茶与杜鹃叶山茶的杂交亲和性最佳，其次为南山茶、浙江红山茶；尖萼红山茶、长毛红山茶、滇山茶、全缘红山茶与杜鹃叶山茶的杂交亲和性居中；厚叶红山茶、怒江红山茶与杜鹃叶山茶的杂交亲和性较差；毛蕊红山茶与杜鹃叶山茶的杂交亲和性最差。

3 结论与讨论

在20个红山茶组与杜鹃叶山茶的杂交组合中，杂交亲和性和育种效率最高的组合为多齿红山茶×杜鹃叶山茶，出苗数与授粉花数之比远高于其他组合，结果率、每果平均结种子数和出苗率3项指标均排在前列；杂交亲和性和育种效率最低的组合为杜鹃叶山茶×毛蕊红山茶，结果率最低，仅为1.76%，且种子不能萌发，出苗率为0，表明杜鹃叶山茶与毛蕊红山茶正交的亲和力极差。

杜鹃叶山茶与多齿红山茶、浙江红山茶、南山茶等7个红山茶组物种正交时的结果率高于反交时，仅有与尖萼红山茶、厚叶红山茶和毛蕊红山茶在反交时的结果率比正交时更高。这表明在红山茶组中，与杜鹃叶山茶进行杂交时，以其作为母本进行授粉，获得较高结果率的概率较大。

杜鹃叶山茶与10个红山茶物种反交时的每果平均结种子数均高于正交，这与杜鹃叶山茶的生物学特性有很大关系：杜鹃叶山茶的每果结种子数较少，平均约为2.88粒[18]，相比之下，不少红山茶组物种的每果结种子数要多于杜鹃叶山茶，如南山茶、厚叶红山茶、多齿红山茶的每果结种子数分别为10～21粒、9～15粒、9～16 粒[11～17]。因此，在红山茶组中，以杜鹃叶山茶为父本进行杂交，在同等授粉花朵数的情况下，往往能够获得更多的杂交种子。

杜鹃叶山茶与10个红山茶物种反交时的出苗率均高于正交，这也与杜鹃叶山茶的生物学特性直接相关：据李辛雷等[18]报道，杜鹃叶山茶成熟果实中饱满种子仅占43.29%，对饱满种子进行活力检测时发现有活力种子仅占35%；据罗晓莹等[19]报道，杜鹃叶山茶饱满种子仅占调查总数的40%，有活力种子比例为73%，平均萌发率为38%。可见杜鹃叶山茶的有效种子较少，质量较差，种子向幼苗的转化率低。而不少红山茶组物种的发芽率远高于杜鹃叶山茶的发芽率[11,13,20～21]。因此，以杜鹃叶山茶为父本与红山茶组物种进行杂交，种子萌发率与成苗率会更高。

在10个红山茶物种当中，毛蕊红山茶与杜鹃叶山茶的杂交亲和性最低，一方面是由于种间亲和性不高：毛蕊红山茶在自然条件下自花授粉时的每果平均结种子数达到8.19粒[14]，在本实验中，杜鹃叶山茶×毛蕊红山茶、毛蕊红山茶×杜鹃叶山茶的每果平均结种子数分别为1.00粒和1.80粒，远低于前者。另一方面也与毛蕊红山茶自身的生物学特性有关：毛蕊红山茶在自然条件下自花授粉时，其平均结果率仅为15.2%～30.3%，种子中不饱满种子比例达16.60%，种子败育率较高[14]。