葉松菩 馮堯 楊建偉

(1.西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650224；2.滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)普洱茶學(xué)院，云南 普洱 665099)

多肉植物指植物葉片、莖稈內(nèi)因含有大量水分而使得植株整體呈現(xiàn)肉質(zhì)、多漿、肥厚狀態(tài)的一類植物。因其肥厚、可愛的形態(tài)特征而得名,也因此在市場上受到熱捧。番杏科肉錐屬(Conophytum)多肉植物原產(chǎn)于南非納米比亞地區(qū)[1],該屬植物植株矮小、無莖或短莖,根上面直接長有高度肉質(zhì)化的變態(tài)葉,部分品種植株通透、色彩多樣、紋路豐富,極具觀賞價值。近年來,肉錐屬多肉植物受到熱捧,原有品種性狀已經(jīng)逐漸滿足不了消費者的需求,培育新的觀賞性狀是大勢所趨。

肉錐屬的新品種選育方法主要有雜交育種和突變優(yōu)選育種,突變育種往往缺乏目的性且時間漫長。雜交育種能使不同種的優(yōu)良基因在種間充分的流動,培育出兼具不同物種優(yōu)良特性的新種質(zhì),豐富植物的多樣性,長久以來,雜交育種都是園林園藝植物新種質(zhì)資源創(chuàng)制的重要途徑[2]。肉錐屬多肉植物主要以觀葉為主,其育種目標應(yīng)主要體現(xiàn)在株型、葉形、葉透度、葉面花紋方面,窗頂透度、窗面大小,株型高矮、寬度,花紋顏色和連貫程度等均可作為育種目標。目前,我國市場上出現(xiàn)的多肉植物品種大多來自于荷蘭、日本、韓國等地,日本島田培育的很多生石花品種在國內(nèi)就炙手可熱,如紅窗菊紋章、綠光陽等很多玩家為求一苗不惜親自赴日選購。韓國帕克(PARK)培育的許多景天科品種也是受到熱捧,2020年帕克培育的麥稈系列半年扦插苗更是被炒作到近千元1株的價格。

多肉植物產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,目前已具一定規(guī)模,但消費者的需求也隨之提高,已不僅僅滿足于傳統(tǒng)品種的性狀,開始追求新的形態(tài)和觀賞性。近年來,雖然我國也報道了一些通過有性繁殖雜交育種培育出來的多肉植物新品種,如云南省農(nóng)科院花卉研究所通過雜交選育出3個盆栽觀賞多肉植物新品種雪佳人、燃燈蓮和阿蘿,然而在肉錐屬多肉植物新品種的培育工作方面的進展緩慢,目前相關(guān)肉錐屬多肉植物的研究報道多是關(guān)于觀賞價值、生物學(xué)特性、園林應(yīng)用、栽培繁殖方面的,雜交育種方面的文獻報道甚少,本文擬通過肉錐屬多肉植物品種間雜交實驗、播種培育、F1代表型性狀分析鑒定等工作,探析肉錐屬植物的雜交和繁殖技術(shù),為其新品種的培育工作提供參考。

1 材料和方法

1.1 親本的選擇

1.1.1 親本選取的原則

雜交育種所選親本的形狀特征直接關(guān)系到子代的性狀,所以定向雜交育種應(yīng)預(yù)先設(shè)定預(yù)期培育性狀、明確目標,根據(jù)預(yù)期性狀的特點選擇具有這些性狀的父母本,以期將父母本的優(yōu)良性狀結(jié)合。另外,植物的營養(yǎng)生長與生殖生長息息相關(guān),所以要選取健康、無病蟲害的植株作為親本來授粉,這樣可以提高植株授粉的成功率也能提高種子質(zhì)量。植株年份的大小與授粉后植株的產(chǎn)種量直接相關(guān),植株年份越大則產(chǎn)種量越高,授粉成功概率也越大,所以要盡量選擇年份大的植株進行雜交授粉。

1.1.2 親本選擇和預(yù)處理

本文所選親本材料為四年生健康成長無病蟲害的毛漢尼(C.maughanii)和安貞(C.obcordellum),親本性狀特征如表1所示。毛漢尼和安貞各選40株養(yǎng)殖在云南省昆明市呈貢區(qū)段家村多肉基地連體大棚內(nèi),75%遮陽網(wǎng),光照充足。開花前按照1∶1000比例噴施磷酸二氫鉀促進植物花芽分化,以確保能正常開花,待開花進行雜交授粉。

表1 雜交親本表型性狀

1.2 方法

1.2.1 親本花期觀測

安貞和毛漢尼各選10株花朵即將開放的植株,對其花朵形狀、每日開花時間、開花習(xí)性、雄蕊散粉時間、單花花期、柱頭出現(xiàn)時間等進行觀察和記錄。

1.2.2 雜交組合設(shè)計

根據(jù)育種目標和親本特點,選擇毛漢尼和安貞為親本,進行正反交雜交設(shè)計。

圖1 雜交親本形態(tài)特征

1.2.3 雜交授粉

待親本開花,準備小型授粉筆、剪刀、彎頭鑷子等授粉工具,按照以下方法進行授粉雜交:用鑷子摘掉花瓣,以便去雄；用剪子剪掉母本的雄蕊上部有花粉部分進行去雄,去雄后用鑷子將掉落的雄蕊清理出花朵,以免影響授粉結(jié)果；用授粉筆蘸取父本雄蕊采集父本花粉；用授粉筆沾滿花粉處輕掃柱頭。授粉后用防蟲網(wǎng)袋將植株罩住,以防昆蟲傳粉影響授粉結(jié)果。授粉成功后,觀察記錄授粉后果實發(fā)育情況、成熟時間并統(tǒng)計結(jié)實數(shù)。

1.2.4 種子采集和保存

果實成熟后摘下果實,將摘下的果實泡于水中,10min后果實會自然打開,種子沉于水底,用鑷子將果實中殘余的種子掏出后濾干水分,自然干燥保存。肉錐屬植株的種子存在后熟、休眠現(xiàn)象[3],這種現(xiàn)象是植物在長期系統(tǒng)的發(fā)育過程中為了適應(yīng)環(huán)境、保證自身的繁衍而形成的一種生物學(xué)特性[4],肉錐花屬植物的種子在春季成熟后不能立即萌發(fā),需要經(jīng)過一段時間的休眠后遇到合適的環(huán)境條件才能正常萌發(fā),以避免在不利于建植的季節(jié)萌發(fā)[5]。所以肉錐屬植物種子在采集后需要室溫干燥放置6～8個月左右待種子完成生理后熟破除休眠才能進行播種。

1.2.5 播種和育苗

種子采集6～8個月后,待種子完成后熟、破除休眠,當(dāng)天氣溫度穩(wěn)定在12～24℃時,即可開始播種[6],播種基質(zhì)為細泥炭∶稻殼炭∶蛭石∶細鹿沼土＝4∶1∶1∶1,混勻后用高錳酸鉀浸溶液泡1h殺菌消毒,播種可以選擇點播或者撒播,點播即將種子一粒一粒的播于土壤之中,這樣播種出來的種子有一定的間距,可以避免互相擠壓,但是需要耗費大量的時間精力,對于比較珍貴的種子可以選擇點播。撒播即將種子均勻的撒于土壤表面,撒播省時省力但有時會出現(xiàn)幾粒種子撒在同一個地方的情況,發(fā)芽后苗子會互相擠壓,搶奪生長空間,撒播有一定的技巧,適用于播種量比較大的情況。種子播種以后在土表面噴施1%多菌靈溶液、用保鮮膜密封播種盤,置于棚內(nèi)75%遮陽網(wǎng)下,其間要避免陽光直射,以免造成播種容器溫度過高。15～25d后出苗整齊時即可打開密封保鮮膜,進行正常養(yǎng)殖,期間澆水保持土壤潮濕,不能干透,以免僵苗。

1.2.6 子代形態(tài)學(xué)鑒定

選擇出10株與親本差異明顯的F1代植株,進行株型、紋路、透度、窗面、葉色等主要形態(tài)特征的觀察測定,并與親本進行對比。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本開花特性

毛漢尼在當(dāng)?shù)鼗ㄆ跒?月13日—10月17日,花朵開放當(dāng)天雌蕊高度低于雄蕊,難以進行人工授粉,雄蕊在開放第1天就散粉,肉眼可見雄蕊頂呈絨毛狀即為花粉,開放第2～3天雌蕊伸出雄蕊群可以進行授粉,每朵花花期為7～9d。安貞在當(dāng)?shù)鼗ㄆ跒?月3日—10月5日,安貞花朵開放當(dāng)天雄蕊不散粉,第2天雄蕊散粉肉眼可見雄蕊頂呈絨毛狀即為花粉,第2～3天雌蕊顯現(xiàn)即可進行授粉,每朵花花期為6～8d。安貞和毛漢尼柱頭上均有粘性,可以黏住沾到柱頭上的花粉。二者均為晴天夜間開花,陰雨天少花或不開花,白天花朵呈直筒狀,18∶00時以后花朵逐漸打開,20∶00時花朵打開幅度最大,授粉工作在每日20∶00—21∶00進行,當(dāng)親本開放第2天后即可雜交授粉。

2.2 雜交結(jié)實情況

授粉成功后,毛漢尼和安貞均是2～3d花朵即開始萎蔫至凋謝,植株子房逐漸膨大,授粉失敗的個體花朵自然凋謝,子房不膨大。約4個月后授粉成功的果莢在植株上自然成熟、干燥,遇水種莢會然打開,種子隨水流出,此時證明果實已經(jīng)成熟,可以摘下果實收集種子。由表2可知,組合1的結(jié)實率、平均單果種子數(shù)、種子總量均高于組合2,其中,種子總量比組合2高110%。說明與安貞相比,毛漢尼更適于作為母本進行雜交。

表2 雜交結(jié)實情況

2.3 形態(tài)學(xué)鑒定

雜交種苗長至1.5a后,第2次蛻皮后可通過肉眼觀察到形狀特征與親本進行對比,F1代苗形態(tài)特征如圖2所示。對父母本及篩選出的10株F1代苗的形態(tài)特征進行了觀察統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),10個雜種株在形態(tài)上均處于雜交親本之間,見表3。在葉色方面,篩選出的F1代苗葉色偏向親本毛漢尼,擁有更多種類的顏色；透度方面,子代透度介于父母本之間,融合了毛漢尼的通透,改善了安貞透度低的特性；植株體型方面,更趨向于毛漢尼,呈矮胖橢圓形狀；透亮的窗面消失,但卻遺傳了安貞的紋路；出現(xiàn)了親本都沒有的性狀,植株表面呈現(xiàn)出絨毛質(zhì)感。由于年份不夠,蛻皮次數(shù)過少,目前暫無法對比蛻皮分頭能力與親本之間的差異,是否容易群生尚不可知。

表3 F1代表型性狀

圖2 F1代形態(tài)特征

3 討論

雜交育種是目前國內(nèi)外培育觀賞植物新品種和類型的基本方法,是指通過2個遺傳性不同個體之間的有性生殖獲得不同基因的融合得到雜種,再通過后代個體篩選培育新品種的方法。根據(jù)親本親緣關(guān)系的遠近,分為品種間雜交、遠緣雜交,遠緣雜交又分為種間雜交、屬間或科間雜交。這幾種方法都是選育花卉觀賞植物新品種的重要手段。

雜種優(yōu)勢指2個性狀不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種子代在生活力、生長勢、繁殖力、適應(yīng)性以及產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀方面優(yōu)于其雙親的現(xiàn)象。雜交育種可以綜合雙親的優(yōu)良性狀,克服親本的劣勢,從而獲得具有雜種優(yōu)勢的新品種[9]。許多園林植物新品種的產(chǎn)生均與雜交育種相關(guān)[10]。肉錐屬多肉植物雜交育種目標主要體現(xiàn)在株型、葉形、花朵、抗性、透度、紋路等方面,具體性狀選擇、結(jié)合應(yīng)以市場需求為導(dǎo)向,不同的時段消費者的審美需求是不同的,當(dāng)下的熱門性狀以矮胖緊湊的株型、植株容易群生、葉形圓潤可愛、葉片顏色鮮艷多彩、植株整體通透、表面紋路連貫、葉緣色彩鮮明為主。

雜交后代鑒定的方法有形態(tài)學(xué)標記鑒定、細胞學(xué)標記、DNA分子標記等,不同的鑒定方法有不同的優(yōu)缺點。形態(tài)形狀鑒定是最直接、最基礎(chǔ)的鑒定方法[11]。肉錐屬植物的雜交后代從外部形狀來鑒別主要包括葉色、葉形、株型、表面紋路、葉質(zhì)感、花色等。通過對這些性狀的觀察及測量可以初步鑒定肉錐屬多肉植物的雜交F1代。

本文選用番杏科肉錐屬多肉植物安貞和毛漢尼進行雜交,通過設(shè)定預(yù)期培育性狀、選擇親本、親本花期觀測、雜交組合設(shè)計、種子收集和貯藏、播種和育苗、F1代形態(tài)學(xué)鑒定對肉錐屬多肉植物的雜交進行試驗。雜交授粉時機方面,毛漢尼和安貞都屬于小型花朵,在自然條件下其授粉媒介均以夜間活動的小型昆蟲為主,為了適應(yīng)這種特性,保證自身群落的生存繁衍,其進化出夜間開花的特性,人工授粉的時候就需要注意這種特性在晚上進行雜交授粉。雜交果實的結(jié)實率雖然均低于50%,但是以毛漢尼為母本的雜交組合結(jié)實率、平均單果種子數(shù)、種子總量均高于以安貞為母本的雜交組合,說明在這種雜交組合中,毛漢尼較安貞更適于作為母本。通過F1代與親本的對比可知,所選的10株F1苗代融合了雙親的特有性狀,鑒定為真雜種,此次試驗獲得了擁有預(yù)期培育性狀的F1代植株。

本實驗由于使用形態(tài)學(xué)標記法鑒定F1代苗,從播種到F1代鑒定工作耗時1.5a,以后的肉錐屬雜交育種工作可以把形態(tài)標記學(xué)鑒定和DNA分子標記的鑒定方法相融合,能更準確、快速地鑒定雜交苗,減少對人力物力的浪費。以毛漢尼為母本的雜交組合擁有更高的結(jié)實率和種子量,推測是毛漢尼子房內(nèi)的胚珠數(shù)量比安貞的胚珠數(shù)量多,也可能與雙方柱頭可授性差異有關(guān),有待進一步的研究。