劉　金　夏齊平　王　建　李　真　邵劍文,2*

(1.安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，蕪湖　241000； 2.安徽省重要生物資源保護(hù)與利用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蕪湖　241000)

在育種過(guò)程中，盡管自花授粉可能會(huì)因?yàn)椴焕虻募兒弦讓?dǎo)致自交衰退，但由于自花授粉在確定基因型、獲得隱性性狀及純合品系方面具有重要的作用，并且能使部分優(yōu)良性狀更加突出和穩(wěn)定，因此，自花授粉已在園藝植物、農(nóng)作物、果樹(shù)的育種中得到較廣泛的應(yīng)用[1～4]。

安徽羽葉報(bào)春(PrimulamerrillianaSchltr.)現(xiàn)僅分布在我國(guó)安徽省南部丘陵山區(qū)，該植物具10～30枚簇生的羽狀復(fù)葉，花期長(zhǎng)(3～5月)，花朵多且顯著，花淡粉白色至深紅色，具較高的園藝開(kāi)發(fā)價(jià)值。而且該物種分布對(duì)海拔要求不高(50～1 000 m)，可栽培馴化的潛力大。安徽羽葉報(bào)春與絕大多數(shù)報(bào)春花屬(Primula)植物相似，具典型的兩型花(即長(zhǎng)柱花：柱頭位于花冠筒口，而雄蕊花粉囊位于花冠筒中部；短柱花：柱頭位于花冠筒中部，而雄蕊花粉囊位于花冠筒口)。這種二型花柱常常伴隨有自花授粉、相同類型花授粉不親和的生理障礙，即有效傳粉僅局限于兩種花型間(即正配授粉)，如長(zhǎng)柱花花粉授給短柱花柱頭或短柱花花粉授給長(zhǎng)柱花柱頭才能正常結(jié)籽[5～9]。但前期的授粉實(shí)驗(yàn)表明，安徽羽葉報(bào)春自花授粉具有一定的親和性，自花授粉也能產(chǎn)生種子[10～11]。

花色是像安徽羽葉報(bào)春這類草本植物最重要的園藝性狀之一，因此本文擬對(duì)自花授粉在安徽羽葉報(bào)春花色選育中應(yīng)用的可能性進(jìn)行研究，主要回答以下兩個(gè)問(wèn)題：與正配授粉相比，安徽羽葉報(bào)春自花授粉結(jié)籽效率及種子的萌發(fā)效率如何？自花授粉能否促進(jìn)對(duì)其花色的選育？這些研究結(jié)果將為該瀕?；ɑ艿娜斯びN和花色的選育提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料

供試材料采自安徽省太平縣郭村鄉(xiāng)(30°06′32.54″N,117°54′17.44″E)，2013年5月份收集成熟但未散裂的果實(shí)約20個(gè)，種子保存參照《一種草本植物種子的保存方法》(專利)[12]，種子萌發(fā)參照國(guó)標(biāo)NY/T 1656.5-2008進(jìn)行，萌發(fā)后幼苗選用口徑20 cm，深10 cm的塑料花盆，用中性自配腐殖土盆栽，定植3株/盆，供試共155株。

1.2　人工授粉及種子收集

自花授粉：分別對(duì)長(zhǎng)柱花和短柱花進(jìn)行人工授自花花粉；正配授粉：人工授異型花花粉，即長(zhǎng)柱花花粉授給短柱花柱頭或短柱花花粉授給長(zhǎng)柱花柱頭。授粉均選擇盛開(kāi)的花朵進(jìn)行，每種授粉長(zhǎng)、短柱花各做300朵以上，觀察座果狀況，并于蒴果開(kāi)裂前收集，于解剖鏡下統(tǒng)計(jì)飽滿種子數(shù)。

1.3　萌發(fā)率的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)國(guó)標(biāo)NY/T 1656.5-2008，8月末進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。自花與異花授粉各取16個(gè)培養(yǎng)皿，長(zhǎng)柱花與短柱花各取8個(gè)，100粒/皿。10天后統(tǒng)計(jì)第1次，后每隔5天統(tǒng)計(jì)1次，30天后每天統(tǒng)計(jì)1次，直至連續(xù)5天無(wú)種子萌發(fā)視為萌發(fā)結(jié)束。按下述公式計(jì)算萌發(fā)率與萌發(fā)勢(shì)：

萌發(fā)率=萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)

(1)

萌發(fā)勢(shì)=20 d萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)

(2)

1.4　花色的測(cè)量

對(duì)親本群體每個(gè)植株各取1朵共155朵花冠在標(biāo)準(zhǔn)比色板的參照下進(jìn)行掃描，花色分析通過(guò)photoshop軟件讀取R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))三色的值。以R值比重(即R值/三色總和)表示花冠的紅色程度。在親本群體中選取的30株(長(zhǎng)短柱花型各15株)花較艷的植株(即R比值較高)進(jìn)行正配和自花授粉，種子成熟開(kāi)裂前收集種子，8月下旬進(jìn)行萌發(fā)和定植，盛花期時(shí)每株各取1朵花進(jìn)行花色分析，方法同前述。

1.5　數(shù)據(jù)處理及分析

用卡方檢驗(yàn)分析兩種授粉方式的座果率有無(wú)顯著差異；用T檢驗(yàn)分析兩種授粉方式的結(jié)籽數(shù)、種子萌發(fā)率、種子萌發(fā)勢(shì)有無(wú)顯著差異；用單因素方差分析檢驗(yàn)親本群體、自花授粉子代、正配授粉子代的R值比重(通過(guò)PHOTOSHOP測(cè)量后計(jì)算)的差異。所有分析及R值比重頻數(shù)分布圖均在SPSS19.0中完成，其余圖表均在EXCEL 2016中完成。

2　結(jié)果

2.1　座果率和結(jié)籽數(shù)

安徽羽葉報(bào)春自花授粉座果率為70.15±1.74%，顯著小于正配授粉的座果率96.47±2.15%(x2=379.064，P<0.001)；兩種花型不同的授粉處理座果率相似，差異不顯著(P>0.05)(表1)。自花授粉結(jié)籽數(shù)可達(dá)36.03±1.86粒/果，正配授粉的結(jié)籽數(shù)為50.67±1.97粒/果，前者顯著低于后者(t=29.421，P<0.001)。長(zhǎng)柱花和短柱花的自花授粉及正配授粉的結(jié)籽數(shù)沒(méi)有顯著差異(P>0.05)(表2)。

2.2　萌發(fā)率和萌發(fā)勢(shì)

安徽羽葉報(bào)春自花授種子粉萌發(fā)結(jié)束時(shí)間為33.37±1.88 d(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，下同)，正配授粉種子萌發(fā)結(jié)束時(shí)間為34.57±1.89 d，兩者差異不顯著(t=0.889,P=0.322)。正配授粉種子萌發(fā)率為70.94±3.33%，顯著高于自花授粉的種子萌發(fā)率41.13±3.05%(t=40.191，P<0.001)；在萌發(fā)勢(shì)上，前者(51.38±3.04%)也顯著高于后者(29.50±3.24%)(t=26.032，P<0.001)。兩者萌發(fā)均在第15～25天比較集中，隨后放緩直至停止萌發(fā)(圖1)。在不同花型上，短柱花的正配授粉和自花授粉種子的萌發(fā)率(74.25±2.47%和51.00±2.21%)及萌發(fā)勢(shì)(53.88±3.96%和39.63±2.56%)均顯著高于長(zhǎng)柱花的兩種授粉的種子萌發(fā)率(67.63±2.64%和31.25±1.96%)及萌發(fā)勢(shì)(48.88±2.71%和19.38±1.35%)，尤其是在自花授粉中表現(xiàn)的更為明顯。

表1安徽羽葉報(bào)春自花與正配授粉坐果情況

Table1FruitsettingofselfandlegitimatepollinationinP.merrilliana

花型Flowertype授粉花朵數(shù)Numberofflowers坐果數(shù)Numberoffruits座果率Fruitsettingrate(%)自花授粉Selfpollination長(zhǎng)柱花Pinflower65845268.69短柱花Thrumflower61544171.71總和Total127389370.15正配授粉Crosspollination長(zhǎng)柱花Pinflower79276196.09短柱花Thrumflower79677196.86總和Total1588153296.47

表2安徽羽葉報(bào)春自花與正配授粉結(jié)籽數(shù)

Table2ThenumberofseedsofselfandlegitimatepollinationinP.merrilliana(mean±SE)

花型Flowertype自花授粉Selfpollination正配授粉Legitimatepollinationt長(zhǎng)柱花Pinflower38.33±1.21(n=452)48.07±1.69(n=761)7.961**短柱花Thrumflower33.73±1.46(n=441)53.27±1.88(n=771)24.877***t0.7420.918

**P<0.01;***P<0.001

圖1　安徽羽葉報(bào)春自花與正配授粉及不同花型的萌發(fā)速率Fig.1　The seeds germination speed of self and legitimate pollination and different flower types in P.merrilliana

圖2　安徽羽葉報(bào)春親本群體、自花與正配授粉子代R值比重Fig.2　R-specific rate of parental population,self and legitimate progeny populations in P.merrilliana

2.3　花色選育

安徽羽葉報(bào)親本居群的花色R值比重均值為0.374±0.011(n=155)；花色較艷植株正配授粉子代花色R值比重均值為0.371±0.013(n=112)、自花授粉子代R值比重均值為0.382±0.014(n=139)，三者差異顯著(F=4.285，P<0.05)，具體表現(xiàn)為自花授粉子代R值比重明顯高于親本群體和正配授粉子代，而后兩者差異不顯著(圖2)。從R值比重的頻數(shù)分布圖來(lái)看，親本群體與正配子代群體形態(tài)及峰值相似(0.375左右)，自花授粉子代R值比重頻數(shù)分布圖與前兩者相似，但峰值明顯右移(在0.382左右)，即花色紅色成份明顯增高。3個(gè)群體在兩種花型上R值比重?zé)o顯著差異(P>0.05)。

3　討論

報(bào)春花屬(Primula)全世界約有500種，多數(shù)具有重要的觀賞價(jià)值而倍受園藝學(xué)家們的青睞，現(xiàn)已被列于世界三大園林植物[7,13]。該屬約90%的物種具有典型的二型花，常伴有嚴(yán)格的自交和同型花授粉不親和的生理障礙，有效傳粉僅限于異型花間[7～9]。因此報(bào)春花屬的遺傳育種多采用正配授粉(即異型花間授粉)，自花授粉在報(bào)春花育種中很少使用[14]。但考慮到自花授粉在基因型的確定、隱性性狀及純合品系的獲得方面具有重要的作用，因此本文嘗試對(duì)安徽羽葉報(bào)春自花授粉在育種中應(yīng)用的可能性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示安徽羽葉報(bào)春雖與絕大多數(shù)報(bào)春花屬植物一樣為兩型花，但它自交親和程度較高，自花授粉的平均結(jié)籽數(shù)可達(dá)36.03粒/果，雖明顯低于正配授粉的結(jié)籽數(shù)(50.69粒/果)，但也能達(dá)到正配授粉平均結(jié)籽數(shù)的71.11%，而且其萌發(fā)率也較高(為41.13%)，可達(dá)到正配授粉種子萌發(fā)率的57.98%。其自花授粉的結(jié)籽數(shù)明顯高于同屬的其它物種[7,9,15～16]。再加上安徽羽葉報(bào)春自花授粉單株可座果15～30個(gè)，按平均結(jié)籽數(shù)36粒/果、種子萌發(fā)率41%計(jì)算，單株自花授粉可獲得種子約300～900粒，幼苗可超過(guò)100株，因此應(yīng)能滿足育種的需要。

二型花柱不僅表現(xiàn)在花朵雌雄蕊位置互補(bǔ)，在花粉大小和數(shù)目、柱頭的形態(tài)也有明顯的差別[5～6,17～18]。已有的研究還顯示，在自交親和性程度上長(zhǎng)短柱花也有一定的區(qū)別，多數(shù)表現(xiàn)為長(zhǎng)柱花的自交親和性程度要高于短柱花的[7,19]。而本文的研究結(jié)果顯示安徽羽葉報(bào)春長(zhǎng)短柱花的自花授粉、正配授粉座果率和結(jié)籽數(shù)沒(méi)有顯著的差異(表1～2)，但是種子的萌發(fā)率和萌發(fā)勢(shì)上，無(wú)論是正配授粉還是自花授粉，短柱花的均明顯優(yōu)于長(zhǎng)柱花，尤其是自花授粉的種子表現(xiàn)的更為明顯，即長(zhǎng)柱花比短柱花自交衰退更明顯，具體原因尚不清楚。

圖3　親本群體、正配授粉和自花授粉子代R值比重頻數(shù)分布圖　A.親本群體；B.正配授粉子代；C.自花授粉子代Fig.3　The frequency distribution diagrams of R-specific rate for parental population,self and legitimate pollination progeny in P.merrilliana　A.Parental generation；B.Legitimate progeny；C.Self pollination progeny

花色是觀賞植物最重要的品質(zhì)性狀之一，花色的遺傳是一個(gè)極為復(fù)雜的問(wèn)題，不同的物種可能差異較大，即有單基因控制的，也有的是多基因控制的數(shù)量性狀，此外環(huán)境條件也可能對(duì)花色影響較大[20～21]。野外觀察發(fā)現(xiàn)安徽羽葉報(bào)春花色各居群變化較大，總體來(lái)看有的居群花色較淡(如黃山溫泉居群為淡粉紅色)，而有的居群花色較艷，為粉紅色至淡紫紅色(如太平郭村鄉(xiāng)附近的居群)，而且實(shí)驗(yàn)室栽培后花色與原居群相似(另文發(fā)表)，同一植株不同花朵花色較一致，說(shuō)明其花色具有穩(wěn)定的遺傳特性。但居群內(nèi)不同植株間花色有一定的變異，表現(xiàn)出明顯的連續(xù)性，如本文實(shí)驗(yàn)的郭村鄉(xiāng)附近居群經(jīng)栽培后其紅色成份R值比重均值為0.375，其頻數(shù)分布圖也呈明顯的正態(tài)分布(圖3)，因此推測(cè)安徽羽葉報(bào)春花色應(yīng)該是一個(gè)多基因控制的數(shù)量性狀。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步顯示：選擇花色較紅(即R值較高)的植株進(jìn)行正配授粉，其花色與預(yù)期的相似，發(fā)生了明顯的分離，其子代花色頻數(shù)分布圖與親本幾乎一致(圖3，峰值也在0.375左右)，因此選擇花色較艷的植株進(jìn)行正配授粉很難達(dá)到花色的選育目的；而選取花色較艷植株進(jìn)行自花授粉，其子代花色R值的均值顯著高于親本R值的均值，其花色R值比重頻數(shù)分布圖也明顯右偏(即花色更紅)，峰值在0.382左右，因此選取花色較艷植株進(jìn)行自花授粉對(duì)花色具有明顯的選育作用。

綜上所述，安徽羽葉報(bào)春雖具兩型花，由于自交親和性較高，雖存在一定自交衰退現(xiàn)象，但單株仍可獲得上百株的幼苗，而且在花紅色的選育上較正配授粉表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)，再加它還有利于基因型的確定、隱性性狀及純合品系獲得，因此建議自花授粉在安徽羽葉報(bào)春優(yōu)良性狀的選育，尤其是花色選育的過(guò)程中應(yīng)加以重視和利用。

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