百合远缘杂交育种研究现状

百合远缘杂交育种研究现状

Ξ张西丽 周厚高 周焱

(广西大学农学院,南宁530005)

摘要　综述了国内外百合种间杂交育种的研究进展。包括百合种间杂交不亲和的机理的研究,克服种间

杂交障碍的技术方法,杂种后代的鉴定及杂种后代不育的克服。

关键词　百合;远缘杂交;柱头切割杂交;胚培养;杂种鉴定

中图分类号　Q 9491718123;Q 943

Advances i n the Research of Hybr id iza tion Between D istan tly

Rela ted Spec ies of L ilium

Zhang X ili Zhou Hougao Zhou Yan

(A gric Co llege ,Guangx i U n iv .,N ann ing 530005)

Abstract T h is article summ arizes the advances in the study of hyb ridizati on betw een distan tly related L ilium sp ecies at hom e and ab road ,including the cro ss

incom p atib ility m echan is m ,the in tegrated techn ique of in trastylar po llinati on w ith em b ryo cu ltu re ,iden tificati on of hyb rids and over

com ing sterility of hyb rids

.Key words L ilium ;distan t cro ssing ;cu t

style po llinati on ;em b ryo cu ltu re ;iden tificati on of hyb rids 百合(L ilium )作为世界重要切花品种,发展非常迅速。育种工作的迅速发展是其重要推动作用之

一。在最近十年中,仅荷兰平均每年育出的百合新品种约为100种,大部分品种是通过远缘杂交选育出来的,而柱头切割技术及胚抢救技术即是克服百合远缘杂交授粉前后障碍的有利手段。胚抢救技术的报道最早见于1940年,N akaji m a 用简单的含糖溶液培养L ilium .sp eciosum 与L .au ra tum 及L .sp eciosum 与L .jap on icum 杂交获得杂种胚,而A be 与Kaw ada 通过回交后培养得到“和平”杂种系列[2]。胚抢救技术是克服百合杂交不亲和的有力手段为后来许多育种工作者所证实[1～5]。

A sano 提出最适合的基本培养基为M S 培养基,并提出胚乳看护培养,而子房横片培养与胚珠培养也成为有效的方法[4]。许多重要栽培种是从以L .long if lorum 或L .×f or m olong i 为亲本的杂交中得来的,前者是百合育种中最重要的亲本。值得一提的是亚洲型百合杂种系与东方型百合杂种系之间由于其亲缘关系及外观性状相距都很远,二者之间进行杂交成功的报道始见于1994年O kazak i 的论文[5]。柱头切割技术与胚胎抢救技术的结合将百合育种推至高潮,由这种技术所育出的百合栽培种在百合生产中占据重要而独特的地位。本文即对国内外在百合远缘杂交育种中的研究工作进行综述。1　百合种间不亲和的机理研究

111　染色体之间的差异

百合属中不同种的染色体之间由于同源性的差异,种间杂种染色体的配对频率很低,表现为高度第18卷　第2期V o l 118N o 12广西农业生物科学Jou rnal of Guangx i A gric .and B i o l .Science 1999年6月　June 1999　

Ξ第一作者:女,1972年生,硕士生。

收稿日期:19980327

851广西农业生物科学第18卷　

的花粉不育。在浅野的报告中L.reg a le×L.leich tlin ii及L.a llra tum×L.hen ry i的杂种花粉母细胞进行减数分裂时,中期 染色体的配对频率仅为018 和115 [6],但在L.×f or m olong i×L.rubellum 的杂种中,由于产生双二倍体,所以后代花粉具有很高的可育性[5]。另一方面,染色体同源性的多少与亲缘关系的远近有关,所以当同源性程度低时,亲缘关系越远则杂交越难成功。

112　双亲生理上的不协调及花柱长度不同

在百合授粉过程中,柱头对花粉管壁的形成起着某种营养作用[7]。而种间杂交过程中,这种作用受到抑制,这种抑制作用在通过注入亲本的柱头分泌物后可得到缓解;另一方面,在无性系间亲和杂交中,花粉管在柱头溢出物的离体培养中伸长的速度要明显慢于在柱头上授粉的速度,说明花柱内存在一种促进因子,这种促进因子的作用却在种间杂交的过程中,受到了抑制[8]。因此在种间杂交过程中,花粉管的延伸是不足的。在电镜观察下,还可看见花粉管停滞在花柱内并产生畸形的膨胀[9],通常亲和组合的花粉管在4～5d可到达花柱底,但远杂组合在24h后,花粉管的生长常呈缓慢趋并停滞。113　胚及胚乳间的不亲和

在远缘杂交过程中,胚的发育常常因为胚乳的败育及胚和胚乳的不亲和并死亡[10]。Dow rick认为这种败育是由于遗传物质的平衡混乱引起的[11]。

2　影响种子形成率的杂交技术问题

211　花粉贮藏

Yo sh iji认为由于固有的遗传特性不同,不同品系的花粉表现出来的贮藏能力差距很大。高温高湿季节收集或者过高湿过低湿的贮藏方式都不利于花粉活力的保持。值得注意的是在利用贮藏花粉进行授粉时,即使在离体的情况下可以萌发,但在柱头授粉中并不一定能产生种子[12]。

212　组合差异

不同的组合之间杂交以及正反交不同所产生的成胚率是不同的[13]。如以L.×f or m olong i及L. long if lorum的组合中,以前者做母本其成功率便高于以后者做母本。

213　花期选择

花期选择对杂交成功率的影响也很大,不同组合要求差异很大,有些组合如果在花期授粉是不能够得到胚的。对这种情况的解释是,相对衰老的花柱,其不亲和的作用会随着花柱的衰老而减弱[8]。

最后值得一提的是,虽然在很多远缘杂交的组合中,柱头切割是很有力的手段,但并非所有的组合都可以通过切割柱头来克服授精障碍。少数组合利用柱头直接授粉所得的胚的比例要高于利用切割手段,例如L.encha t m en t×L.m acu lla tum及L.sp eciosum‘U ch ida’×L.au ra tum[14]。

3　胚抢救

311　胚的培养方式

胚抢救的技术被证实是一种非常有效的克服种间杂交障碍的手段。如果是30d以后的胚可以直接在解剖镜下取胚进行培养,但当胚很小时应先进行子房横切片培养再进行胚珠培养[4]。Keich i认为横切片培养应放置于25℃暗培,而待发芽的胚珠应进行1000～1200L x的全天光培。通过子房切片培养,可以从很小的胚,甚至10d的幼胚[14]中获得植株。但在子房仅存少数胚时,这种方法的意义不大[4,15]。除此之外,过于弱小的胚还应进行胚乳看护培养,即利用正常的胚乳放在M S培养基上,在胚乳上放置胚。此时,胚的生长方式是一种类似于自然体外生长方式,而不同于人工培养中的苗生长方式[16]。312　培养基

在对所有的基本培养基的筛选中,目前认为M S培养基是最合适的,适宜pH为414～510,蔗糖浓度对百合胚的生长很重要,浅野认为蔗糖浓度在20～40g L最合适,过高的蔗糖浓度加强根的生长而抑制芽的生长。但是冈崎认为60g L的蔗糖浓度比较合适,而且用半乳糖代替蔗糖的效果会更好,因为这些措施都可以把培养基调节在较高的渗透压[15]。另一方面对大多数杂种胚而言低浓度的NAA