不同授粉方法对克服月季受精前障碍研究

赵小慧，马策，阮芳，韩丹丹，李成俊，李振涛

（辽宁省经济作物研究所，辽宁 辽阳 111000）

月季（Rosa hybrida）是蔷薇科蔷薇属多年生木本植物[1]，是最具经济效益及应用最广泛的花卉之一。月季育种最早始于中国[2]，后被引入欧洲与当地蔷薇反复杂交，经过多年的品种选育，创造了如今数以万计的月季新品种。这些新品种在美化环境，提高人们生活质量上发挥了重要作用。我国现代月季育种起步较晚，始于新中国成立之后，特别是1986年中国月季协会成立之后，月季育种工作进入了新时代，培育了一大批月季新品种。虽然月季育种方法有很多，包括杂交育种、引种驯化、诱变育种、芽变育种、倍性育种以及近几年兴起的分子育种等，但杂交育种仍然是月季育种的主要方法，80%的品种均来自月季杂交育种。鉴于传统种间杂交的局限性，为提高月季的抗病、抗逆能力，挖掘尚未通过资源，我国育种家利用野生蔷薇、玫瑰与月季进行杂交，导入野生蔷薇的抗病、抗逆基因，用野生种蔷薇‘弯刺蔷薇’、‘疏花蔷薇’、‘报春蔷薇’、‘单瓣黄蔷薇’、‘黄蔷薇’、‘金樱子’、‘宽刺蔷薇’、‘木香’、‘弯刺蔷薇’等参与月季杂交育种，并获得一些抗逆新品种[2-3，14]。在研究过程中，育种家发现月季与蔷薇、月季与玫瑰品种之间亲和性较差，由于生殖障碍的存在，远缘杂交中常出现不亲和性，造成杂交结实率大幅度下降，极大地降低了育种效率[3-4]。

研究发现，提高杂交结实率的方法有很多，包括选择自身结实率较高的母本[5]，选择花粉活力较高的父本[6-7]，杂交组合的选配[6]，开放性授粉[8]，适宜的气候条件及栽培方法，选择倍性相同的亲本[9-11]，混合授粉，重复授粉，激素涂抹柱头[12-14]等。但目前还没有全面探索蒙导授粉、重复授粉、激素涂抹柱头等几种方法对结实率的影响。为探究几种方法对月季杂交结实率的影响，该试验以蔷薇‘黄刺玫’和现代月季为亲本材料，针对出现的受精前障碍开展克服远缘杂交障碍研究，采用赤霉素涂抹柱头、重复授粉、蒙导授粉3 种方法减少物种间的障碍，增加远缘杂交亲和性，提高杂交成功率，为创制月季新种质、培育新品种提供理论和现实依据。

1 杂交育种研究

1.1 杂交亲本材料

试验杂交亲本为‘单瓣黄刺玫’、‘L5-8-1’和‘维维安’，均栽种于辽宁省经济作物研究所月季温室资源圃（表1）。杂交授粉时亲本植株健壮。

表1 杂交亲本性状

1.2 试验方法

1.2.1 父本花粉活力测定。花粉活力测定采用花粉离体培养法，参照宋杰[15]的方法，略作调整，于晴天7：00 采集上述试材的花朵，去除花瓣，用镊子采下花药置于培养皿中，写好标签，置于阴凉通风处阴干，第2 天早上收集已经风干的花粉于4℃冰箱干燥密封保存以备用。花粉活力测定培养基采用预试验筛选出的培养基：蔗糖5%+H3BO350 mg/L+Ca（NO3）250 mg/L，每100 mL 培养基溶入0.65 g琼脂，调节pH 5.8~6.2。将培养基均匀倒入培养皿中，厚度为1~2 mm，用手指轻弹刷子上的花粉，使花粉均匀分散在培养基表面，黑暗条件下置于25℃恒温培养箱培养4 h，然后在显微镜下观察花粉萌发情况，每种花粉重复3 次，只要花粉管长度大于花粉直径即视为花粉萌发。采用4℃冰箱保存的花粉每2 d 进行1 次活力测定，采用-20℃冰箱干燥密封冷冻的花粉分别在保存后的0、15、30、60、90 d 进行活力测定。花粉活力的测定参照以下公式：

萌发率=萌发的花粉数/总的花粉数×100%。

1.2.2 人工授粉试验。根据辽阳当地气候条件，杂交工作于2021年5月初进行，母本植株在杂交前做好摘花和抹芽工作。于晴天上午，对去雄后母本进行人工授粉。该研究采用重复授粉、赤霉素处理、蒙导授粉3 种方法进行授粉。授粉方式如下：①赤霉素处理：浓度为50 mg/L；②重复授粉：授粉2 次，时间间隔为1 d；③蒙导授粉：采用母本不去雄的方式。授粉时，用柔软眉笔蘸取父本花粉，均匀涂在母本花朵雌蕊上，授粉后立刻对母本进行套袋隔离，并挂上标签。每种方法授粉不低于40 朵花，重复3 次，同时设置对照组。

1.2.3 杂交植株管理。授粉后定期对杂交情况进行跟踪调查以了解果实的发育情况，当10 d 左右母本子房开始膨大时，去掉硫酸纸袋，促进果实的生长。杂交后加强植株的田间管理，定期做好肥水、土壤湿度、病虫害防治，定期修剪以确保杂交果实营养充足，正常生长。

1.2.4 杂交果实的采收与剥离。11月，杂交果实花托颜色变成橙红色或橙黄色，果实基本趋于成熟。用枝剪将成熟的杂交果实剪下，按照杂交组合以及处理方式进行分类集合。采收后的果实放在阴凉通风处，待果实自然干燥后将种子剥出。计算坐果率后进行低温层积处理，来年进行播种。

2 结果与分析

2.1 花粉活力与储藏天数的关系

从表2 可以看出，‘黄刺玫’花粉采用冰箱4℃冷藏贮藏及-20℃冷冻贮藏，随着冷藏保存天数的推移，花粉活力均呈总体下降的趋势，‘黄刺玫’花粉在4℃贮藏10 d之后活力明显下降，到15 d 活力趋近为0，因此月季花粉在冰箱中冷藏处理最多只能存放15 d。花粉在-20℃贮藏15 d 后，花粉活力显著下降，当保存2 个月时，花粉活力非常低，因此花粉冷冻保存不能超过2 个月。由于亲本花期不遇，为保证花粉活力在较高水平，保证试验的顺利进行，采用的花粉4℃保存时不超过3 d，-20℃保存时不超过15 d。

表2 不同储存方式及时间对‘黄刺玫’花粉活力影响

2.2 3 种处理方式对杂交结实率的影响

从表3 可以看出，使用3 种授粉方法处理后，2 个杂交组合结实率均高于对照组。其中，重复授粉提高杂交结实率最高的组合为‘维维安’ב黄刺玫’，杂交结实率提高了42.5%；蒙导授粉提高杂交结实率最高的组合为‘维维安’ב黄刺玫’，杂交结实率提高42.5%。赤霉素涂抹柱头授粉提高杂交结实率最高的组合为‘维维安’ב黄刺玫’，杂交结实率提高了27.5%。

表3 3 种处理方式对以黄刺玫为父本杂交结实率的影响

杂交组合‘L5-8-1’ב黄刺玫’、‘维维安’ב黄刺玫’采用重复授粉、蒙导授粉以及赤霉素涂抹柱头3 种授粉方法，对提高月季结实率具有普遍促进作用，作用效果表现为重复授粉＞蒙导授粉＞赤霉素涂抹柱头。

3 讨论

远缘杂交的结实性与很多因素相关，如母本结实性、杂交父母本的染色体倍数、父本花粉活力等。研究表明，母本结实性好的亲本杂交后结实性也相对较高，杂交时可以选择母本结实性较高的母本以提高杂交结实性。该研究结果也证实了这一点，‘L5-8-1’、‘维维安’均是自身结实性较好的母本，通过重复授粉、蒙导授粉、赤霉素涂抹柱头显著提高了杂交结实性，极大提高了育种的效率。研究表明，远缘杂交失败的很大一部分原因是父本花粉在母本柱头上受到抑制，在柱头上涂抹柱头分泌物或一些激素可以去除这种抑制作用，增加柱头的识别，从而提高杂交结实率。该研究也证实赤霉素确实可以提高远缘杂交的结实性。

重复授粉是对同一母本花在开放的不同时期进行多次授粉。原理是基于雌蕊在不同发育时期生理状况的差异，通过在不同时期进行多次授粉，花粉就可能遇到最有利于受精的条件，促进花粉的萌发即花粉管的伸长，从而提高受精结实率。该研究中，重复授粉显著提高了杂交结实性，在2 个杂交组合中均表现出显著差异。

蒙导授粉是将失去活力的母本花粉与父本花粉混合进行授粉，通过欺骗母本柱头，增加柱头的识别从而达到增加结实率的目的。据报道，如果双亲有一个是原种或其中亲本具有标记性状时可采用母本不去雄，直接授父母本混合花粉的方法[5]，该研究即采用这种方法，由于这种方法不需要去雄，因此授粉效率较高，可以在实践中进行应用。目前一般情况下提高月季杂交结实性的方法主要通过选择合适的父母本以及合适的杂交组合，这需要投入大量的人力物力以及时间进行筛选，该研究通过柱头涂抹赤霉素、蒙导授粉以及重复授粉方法提高了月季杂交结实性，过程简单易行，具有一定的应用价值。