角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究-硕士论文

分类号 华中农业大学硕士学位论文 密级：内部 角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究 P r i m a r yS t u d i e so nC r o s sB r e e d i n gB e t w e e nV i o l a ( V i o l a c o r n u t a ) a n dP a n s y ( V i o l a w i t t r o c k i a n a ) 研究生：李清斌 指导教师：胡惠蓉副教授 包满珠教授 指导小组：王彩云教授 刘国锋教授 叶要妹副教授 舒常庆副教授 宁国贵副教授 专业：园林植物与观赏园艺 研究方向：园林植物遗传育种 获得学位名称：农学硕士获得学位时间：2 0 1 0 年6 月 华中农业大学园艺林学学院 二O O 年六月 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 1 蝴删蚪 学位论文 墓 如需保密，解密时间如la 年月享9 日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究蝴：凄葫斜一帆功夕年月日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 灿黼签名埔蝌撇名：势惠穆 签名B 欺：加 。| 薛其1 a 签名B 凝：乙V 知年i j I 知甚 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 目录 摘要1 A b s t r a c t 3 缩略词表5 1 文献综述。6 1 1 花卉远缘杂交育种研究6 1 1 1 远缘杂交优势研究概况6 1 1 2 远缘杂交障碍的相关研究7 1 2 杂种优势的研究与利用8 1 2 1 杂种优势探索与利用概述8 1 2 2 花卉杂交优势育种研究概况。9 1 3 角堇与大花三色堇育种研究进展1 0 1 3 1 角堇育种研究概述l O 1 3 2 大花三色堇育种研究概述1 1 1 3 3 角堇与大花三色堇种间杂交育种的研究1 3 1 3 4 角堇与大花三色堇育种技术的进展1 3 1 4 本研究的目的与意义1 6 2 角堇与大花三色堇的花粉生活力与柱头可授性研究1 8 2 1 材料与方法18 2 1 1 材料与研究地点1 8 2 1 2 角堇与大花三色堇花粉萌发特性研究1 8 2 1 3 角堇与大花三色堇柱头可授性研究1 8 2 2 结果与分析1 9 2 2 1 角堇与大花三色堇花粉萌发特性对比19 2 2 2 角堇与大花三色堇柱头可授性比较2 l 2 3 讨论2 4 2 3 1 角堇与大花三色堇花粉萌发特性与授粉的关系2 4 2 3 2 角堇与大花三色堇柱头可授性与授粉的关系2 5 3 角堇与大花三色堇S 8 代自交系主要数量性状分析。2 6 3 1 材料与方法2 6 3 1 1 试验材料2 6 3 1 2 田间试验设计与数据统计2 7 3 1 3 测定内容与标准2 7 3 2 结果与分析2 7 3 2 1 表型性状的相关性分析2 7 3 2 2 表型性状的方差分析2 9 3 2 3 自交系间的聚类分析3 l 3 3 讨论3 2 4 角堇与大花三色堇自交系耐热性综合评价3 4 4 1 材料与方法3 4 4 1 1 试验材料3 4 4 1 2 实验内容与方法3 4 4 2 结果与分析。3 5 4 2 1 角堇与大花三色堇在自然高温胁迫下的田间表现3 5 4 2 2 田间自然高温对叶片电导率的影响3 6 4 2 3 田间自然高温对叶片脯氨酸含量的影响3 7 4 2 4 田间自然高温对叶片光合色素的影响3 8 4 2 5 主成分分析3 9 4 2 6 角堇与大花三色堇耐热性综合评价4 0 4 3 讨论4 1 5 角堇与大花三色堇种间杂交F l 杂种优势分析及观赏性状评价4 2 5 1 材料与方法：_ 4 2 5 1 1 试验材料4 2 5 1 2 自交系及F l 代百粒重发芽率试验设计4 3 5 1 3 杂交F l 主要观赏性状的测量与统计4 4 5 1 4 各观赏性状测定内容及标准4 4 5 1 5 杂种优势分析的数据处理与分析方法4 4 5 1 6 盛花期杂交F l 观赏性状评价试验设计与评价标准4 5 5 2 结果与分析：4 5 5 2 1 角堇与大花三色堇杂交种子百粒重比较及正反交杂种优势分析4 5 5 2 2 杂种F 1 种子发芽率比较及杂种优势分析4 8 5 2 31 0 个F l 组合观赏性状杂种优势分析4 9 5 2 4 角堇作为不同亲本的F l 代7 个主要观赏性状杂种优势分析5 0 5 2 5 杂交F l 组合盛花期观赏性整体评价5 3 5 3 讨论5 4 参考文献。5 6 致谢6 2 附蜀之6 3 角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究 摘要 试验通过花粉离体萌发、联苯胺过氧化氢测定柱头可授性和田间人工授粉相结 合的方法，测试角堇与大花三色堇盛花期单朵花柱头和花粉在从花蕾期到开花后一 段时间的活性与寿命，得到角堇与大花三色堇离体花粉萌发均需要较高浓度的蔗糖 与硼酸；角堇花粉萌发最适蔗糖浓度比大花三色堇高；高浓度的硼酸对角堇花粉有 促进作用；角堇花粉萌发最佳培养基为3 5 蔗糖+ O 0 2 硼酸，大花三色堇为3 0 蔗 糖+ 0 0 1 硼酸；角堇离体花粉萌发率高于大花三色堇。 开花前第1 d 角堇与大花三色堇花粉仅部分成熟具活性，萌发率较低；花后第 2 d 时为两者花粉生活力最强的时期；角堇花粉活力保持时间与萌发率明显高于大花 三色堇。用人工授粉法分别研究二者柱头可授性，花前第3 d 时所授柱头均未成功结 实。花前第1 d 到花后第6 d 均有结实，但结实率都以开花后第2 d 为最高；角堇在可 授时期内的结实率保持较高水平，且各时期的结实率明显高于大花三色堇，两者都 在开花后第8 d 柱头萎蔫。角堇单果结种数在花后第2 d 达最大，而大花三色堇则在 开花当天授粉结种最多。 试验通过对1 0 个不同的S 8 代自交系进行8 个主要观赏数量性状分析，对其主 要性状特征、性状之间的联系进行相关性分析与聚类分析。结果表明，花径与分枝 数、盛花期单株花数指标分别呈显著负相关、极显著负相关。以花径为育种目标， 则应考虑分枝数和盛花期单株花数；以丰花性为育种目标，应考虑花径、叶长、分 枝数性状等特征。由聚类分析图可看到角堇与各大花三色堇自交系遗传距离较远， 观赏性状差异大，将二者杂交，有望得到杂种优势明显的新组合。 运用主成分分析的方法对角堇与大花三色堇6 个自交系形态学指标与理化指标 进行分析，得到耐热性强弱依次为：角堇9 号自交系耐热性最好，属耐热性强型； 1 0 号、1 2 号、3 号为一类，属中度耐热类型；5 号、6 号属耐热性差类型。 1 0 个F l 组合各性状进行杂种优势分析，种子百粒重性状主要受母本决定；发芽率比 较，角堇作母本的组合整体表现出中亲优势，具有普遍性；而角堇作父本杂种优势 变幅大于角堇做母本的组合，超亲优势最高值出现在角堇作父本的组合中；1 0 个F l 的平均始花期比其父母本平均值要小，具有中亲优势表现，F l 花期较一般大花三色 堇品种有明显早花优势。对比研究角堇作父本还是作母本更有利于得到杂种优势明 显的组合，考虑的目标性状不同，选择亲本组配方式也相应不同。目标性状为分枝 数、株幅、花径、花梗长、株高时，角堇做父本更有利；如果以早花、盛花期观花 数为育种目标，则角堇作母本更有利。 对1 0 个F l 组合与市场较流行的角堇商品种珍品系列3 个花色品种，共计 1 3 个组合，参考国内外评价方法，进行观赏性相关评价，得到：9 x l O 、5 x 9 、角堇 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 。珍品蓝，、9 x 6 、6 x 9 、角堇珍品红、9 x 5 、角堇珍品黄、l O x 9 共计9 个组合 为最优组；1 2 x 9 、3 x 9 、9 x 3 共计3 个组合为一般组；9 x 1 2 为较差组。 关键词：角堇；大花三色堇；自交系；花粉生活力；数量性状；耐热性；远缘杂交； 杂种优势 2 角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究 A b s t r a c t P o l l e ng e r m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fp a n s ya n dv i o l aw e r ee v a l u a t e db yg e r m i n a t i o n m e t h o do nc u l t u r em e d i u m ，t h e i rs t i g m ar e e e pt i v i t i e sw e r ee s t i m a t e db yb e n z i d i n e - H 2 0 2 m e t h o da n dt h eh a n dc r o s s - p o l l i n a t i o n T h er e s u l ts h o w e dt h e i rp o l l e ng e r m i n a t i o n s r e q u i r e dah i 曲c o n c e n t r a t i o no fs u c r o s ea n dh i g hb o r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n T h eb e s t s u c r o s ec o n c e n t r a t i o n so fv i o l af o ro p t i m a lp o l l e ng e r m i n a t i o nw a sm u c hh i g h e rt h a n p a n s y ；h i g hc o n c e n t r a t i o no fb o r i ea c i dc o u l dp r o m o t et h ep o l l e no fv i o l a ；t h eb e s t m e d i u mf o rp o l l e ng e r m i n a t i o no fv i o l aW a s3 5 s u c r o s e + 0 0 2 b o d ea c i d ，a n dp a n s y W a s3 0 s u c r o s e + 0 0 1 b o r i ca c i d ；t h ep o l l e ng e r m i n a t i o nr a t eo fv i o l aW a ss t r o n g e r t h a np a n s y O n l yp a r to fv i o l aa n dp a n s y Sm a t u r ep o l l e na r e 、析t ha c t i v i t y , t h eg e r m i n a t i o nr a t ei s l o wldb e f o r ef l o w e r i n g ；f o rb o t h ，t h es t r o n g e s tp e r i o do fp o l l e nv i a b i l i t yi s2 da f t e rb o o m ； v i o l ap o l l e nv i a b i l i t yt i m ea n dg e r m i n a t i o nr a t eW a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a np a n s y B e s t t i m ef o r t h ep o l l i n a t i o nm a yb e2 da f t e rb o o m i n g ；B e s tt i m ef o rp o l l e ni n t e r v a lt i m em a y b e2 dt o4 da f t e rf l o w e r i n g A r t i f i c i a lp o l l i n a t i o no fv i o l aa n dp a n s y Ss t i g m ar e c e p t i v i t y , f l o w e rs t i g m a sw e r en o t g r a n t e ds u c c e s s3 db e f o r et h eb l o o m 1db e f o r ea n d6 da f t e ra r es t r o n g ，b u ts e e ds e t t i n g r a t et ot h eh i g h e s t2 d ；v i o l a Ss e e ds e tc a nb em a i n t a i n e da th i g hl e v e l so fag r a n tp e r i o d a n ds e e ds e to fa l lt i m ei sh i g h e rt h a np a n s y , b o t hw i l t i n gi nt h es t i g m a8 da f t e rf l o w e r i n g t h en u m b e ro fs e e dp e rf r u i to fv i o l ar e a c h e dt h em a x i m u m2 da f t e rf l o w e r i n g ，w h i l et h e p a n s ya r es e e du pb yp o l l i n a t i o no ft h eb l o o md a y E i g h tm a i nq u a n t i t i v et r a i t so fo m a m e n t a lc h a r a c t e r i s t i c sw e r ea n a l y z e di n10i n b r e d l i n e s ( 9V i o l a w i t t r o c k i a n a , 1V i o l ac o r n u t a ) a n dt h er e l a t i o n sb e t w e e nt h et r a i t sw e r e d e t e r m i n e db yc o r r e l a t i o na n dc l u s t e r i n ga n a l y s i s T h er e s u l t ss u g g e s tt h a tf l o w e r d i a m e t e rh a das i g n i f i c a n ta n dv e r ys i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o nt ob r a n c hn u m b e ra n d f l o w e rn u m b e ro fb l o o m i n gi n d i v i d u a lp l a n t ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h e s et w of a c t o r ss h o u l db e c o n s i d e r e dw h e n s e t t i n gf l o w e rd i a m e t e r a st h eb r e e d i n g t a r g e t W h i l e f l o w e r d i a m e t e r , l e a fl e n g t ha n db r a n c hn u m b e rs h o u l db et a k e ni n t oa c c o u n ti fa i m i n ga tf l o w e r a b u n d a n c e T h ec l u s t e rd i a g r a ms h o w sal a r g eg e n e t i cd i s t a n c eb e t w e e np a n s ya n dv i o l a N e wc o m b i n a t i o n 谢mh i 曲l yh e t e r o s i si se x p e c t e db yh y b r i d i z i n gt h e s et w oi n b r e d sw i t h d i f f e r e n to r n a m e n t a lc h a r a c t e r i s t i c s R e s i s t a n c ec o m p o s i t et h em o r p h o l o g yt a r g e ta n dt h ep h y s i c sa n dc h e m i s t r yt a r g e to f 3 o p p o s i t e6v i o l axp a n s yi n b r e d l i n e sc a r r i e so nt h ep r i n c i p a lc o m p o n e n t sa n a l y s i s S m e t h o d ，o b t a i n st h ev i o l a9i n b r e dl i n e si st h em o s th e a tr e s i s t a n c ek i n d ；10 ，12 ，3a r et h e m o d e r a t er e s i s t a n c et y p e ；5 , 6a r es y n t h e s i z e st h ea n t i - t r a d ed e f i c i tt y p e F 1h e t e r o s i sc o m b i n e da n a l y s i so fa l lt r a i t so f10i n b r e dl i n e s ，f i n dt h a ts e e dk e r n e l w e i g h tt r a i t sw e r em a i n l yd e c i d e db yt h ef e m a l ep a r e n t ；t h ev i o l aa sm o t h e rg r o u po v e r a l l h a v eah i g hg e r m i n a t i o nr a t ep e r f o r m a n c eo ft h em i d p a r e n th e t e r o s i s ；a n dv i o l aa st h e f a t h e ra m p l i t u d eg r e a t e ra p p e a r si nt h ec o m e rc o m b i n a t i o n st h a nt h ev i o l aa sm o t h e r ；10 F l ，t h ea v e r a g ef i r s tf l o w e r i n gd a t e si ss m a l l e rt h a nt h e i rp a r e n t s ，w i t hm i d p a r e n th e t e r o s i s p e r f o r m a n c e ，F lv a r i e t i e sa r eo b v i o u se a r l yf l o w e r i n gt h a n n o r m a lp a n s y C o m p a r i s o no fv i o l aa s t h em a l eo rf e m a l ep a r e n th e t e r o s i ss i g n i f i c a n t l ym o r e f a v o r a b l et ob eac o m b i n a t i o no fo b j e c t i v et r a i t s ，d i f f e r e n to p t i o n sw i t ht h i sg r o u po f p a r e n t si nd i f f e r e n tw a y sa c c o r d i n g l y I ft h et a r g e t t r a i t sw e r eb r a n c hn u m b e r , p l a n t w i d t h ，f l o w e rd i a m e t e r , s t a l kl e n g t h ，a n dp l a n th e i g h t ，v i o l aa sm a l ep a r e n tt ob eb e t t e r ；i f e a r l yf l o w e r i n g ，f l o w e rn u m b e ro ff u l lf l o w e r i n g ，t h ev i o l aa st h ef e m a l ep a r t e n ta r em o r e f a v o r a b l e T e nF lc o m b i n a t i o n sa n do t h e r3m a r k e tp o p u l a rp r o d u c t s ( v i o l a G e m ) ，t o t a lo f13 c o m b i n a t i o n s r e f e rt oe v a l u a t i o nm e t h o d so fc h i n aa n da b r o a d ，s h o w e dt h a t ：9 10 ，5 9 , v i o l a G e m b l u e 9 6 , 6 9 , v i o l a G e m r e d ，9 5 , v i o l a G e m y e l l o w , a n d1 0 9 b e l o n gt oo u t s t a n d i n gg r o u p ；1 2 9 , 3 9a n d9 3 W a st h eg e n e r a lg r o u p ；9 1 2W a st h e p o o rg r o u p K e y w o r d s ：V i o l ac o r n u t a ；V i o l ax w i t t r o c k i a n a ；I n b r e dl i n e s ；P o l l e nv i a b i l i t y ； Q u a n t i t a t i v ec h a r a c t e r s ；H e a tr e s i s t a n c e ；D i s t a n th y b r i d i z a t i o n ；H e t e r o s i s 4 角堇与 缩略词表 5 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 1 1 花卉远缘杂交育种研究 1 文献综述 通常把植物分类学上不同属( g e n u s ) 、种( s p e c i e s ) 或亲缘关系更远的植 物类型间所进行的杂交称为远缘杂交。不同种间属间甚至亲缘关系更远的物种 之间的杂交，均属于远缘杂交。通过远缘杂交可以把不同种、属的特征、特性 结合起来，突破种属界限，扩大遗传变异，从而创造新的变异类型或新物种。 由于远缘杂交往往重演物种的进化的历程，故也是研究生物进化的重要实验手 段。远缘杂交一般不易结实，即使结实，杂种也通常不育或夭亡，杂种后代分 离幅度大，分离世代长且不易稳定。远缘杂交在育种上的意义主要是：创造新 物种、改良旧物种、创造和利用更强的杂种优势。 远缘杂交成功后，在一定程度上打破物种间界限，促使不同物种间基因交流， 可获得近缘杂交所不能获得的优良特性，为创造新类型、改进现有品种提供了新的 途径，具有更为广阔的发展前景。 在远缘杂交育种方法中，利用种间杂交是其中手段之一。通过种间杂交，有将 不同种亲本的优良性状传递给杂种子代等优点，甚至有可能产生完全不同于双亲的 新的变异类型。 1 1 1 远缘杂交优势研究概况 日本京都大学( 1 9 8 2 ) 以原产苏丹的凤仙花、原产中国的风仙花( I m p a t i e n s b a l s a m i n a ) 以及分布在非洲、印度、印尼等地的凤仙花属2 0 个种进行种间杂交，培 育出株型各异、花色繁多不同的新颖品种。程金水等( 1 9 9 4 ) 用山茶与金花茶的栽 培品种进行杂交，培育出黄色系重瓣大花山茶新品种。刘廷歧等( 2 0 0 0 ) 经过连续7 年杂交选育工作，育出的仙客来新品莱州大红杂种优势明显，其花型、花色、 株型、叶片等观赏价值显著提高，抗逆性能力也明显加强。李景秀等采用云南野生 秋海棠、毛叶秋海棠与国外毛叶秋海棠的园艺品种进行正反交试验，观测各杂交F l 代群体植株抗寒能力的表现，试验结果表明，杂交秋海棠的F l 代在抗寒性方面表现 出明显的杂种优势( 李景秀等，2 0 0 1 ) 。 远缘杂交是菊花、现代月季品种迅速扩大的重要育种手段，在牡丹、兰花、梅 花、山茶花等育种改良中，发挥了很大的作用( 石元春等，2 0 0 2 ) 。刘金荣( 2 0 0 3 ) 指出，万寿菊杂种F l 代比普通万寿菊较为矮壮、分枝力强、花大、重瓣性强，花型 呈绣球状，花冠表面呈蜂窝状，有玫黄、黄、白三种颜色，花期较早。Y a m a g i s h i ( 2 0 0 3 ) 将亚洲百合品种G e n e v a 与M o n t r e u x 杂交，筛选得到1 株不产生花粉的F l 6 角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究 代杂种，将其分别再与G e n e v a 、M o n t r e u x 回交，子代亦不产生花粉，极大的提高 了百合的观赏应用价值。上海植物园为育成在国庆节开花的早菊品种，用花型大、 色彩丰富但花期晚的普通秋菊同花型小、花色单一但花期早的“五九菊”杂交，成功 地培育出在国庆节开花早菊新品种( 孙莉，2 0 0 4 ) 。 黄振国以杂种荷花M r s P e r r yD S l o c u r n ( 红千叶x 美洲荷花) 作亲本，自交获得世 界上唯一黄色、重瓣、大花的荷花新品种友谊牡丹莲，从而填补了我国荷花品 种中缺少黄色重瓣品种的空白( 宋希强等，2 0 0 4 ) 。李福荣等( 2 0 0 5 ) 对万寿菊与 孔雀草杂交育种进行了研究，以万寿菊雄性不育系为母本、孔雀草为父本进行杂交， 结果表明F l 在抗性、花径、生长势等方面表现出极明显的超亲优势。中科院植物研 究所以野生种紫斑牡丹作母本( 早) ，分别以3 个牡丹品种作父本( d ) ，进行人工杂交， 获得了多个中间杂交后代( 索志立，2 0 0 5 ) 。茶树种间杂交不亲和，F l 代生长发育困难， 将云南大理茶与福鼎大白茶间进行了种间杂交试验，选9 个F l 代杂种幼胚进行了抢救 性组织培养( 刘本英等，2 0 0 8 ) 。 1 1 2 远缘杂交障碍的相关研究 远缘杂交的优势虽然非常明显，但远缘杂交也存在交配不易成功或得到的杂种 后代无生育力等困难。引起被子植物种间杂交失败的原因一般包括：父本花粉活力 低下或母本的雌蕊发育异常：父本花粉在母本柱头不能萌发或萌发后花粉管伸长受 到抑制；花粉管不能穿越花柱将精子带如胚囊完成双受精过程；受精后幼胚或胚乳 发育不正常而引起胚胎败育( 孟金陵，1 9 9 7 ) 。 对于受精后受精后幼胚不发育，发育不正常或发育中途停止或杂交种胚乳不能 为杂种胚提供正常生长所需要的营养等障碍，可通过培养子房切片、胚珠和胚拯救 等技术克服( 段超，2 0 0 9 ) 。V a nT u v l 等先后采用子房切片培养技术拯救石蒜、萱草、 百合的杂交胚( T u y le ta 1 ，1 9 9 0 ) 。在金鱼草、紫花矮牵牛( 王文和，2 0 0 2 ) 石蒜、 朱顶红等材料上还运用了离体授粉的方式，来克服缘缘杂交不亲和性，获得的了很 好的结果。 菊花常规杂交育种中，采用栽培品种与野菊种间进行远缘杂交的方式进行抗性 改良，杂种F l 都表现出较强的杂种优势，观赏性状增强。但存在菊花远缘杂交，特 别是低染色体倍性菊花种间杂交，遇到的结实率低，甚至不能获得杂交种等问题( 戴 思兰等，1 9 9 6 ) 。李属植物种间杂交试验研究中，发现花粉蒙导是克服梅花与其它李 属植物种间杂交不亲和性的有效方法，在花期和幼果阶段用G A 连续处理，可将杂 交结实率提高( 刘青林等，1 9 9 9 ) 。研究鹅掌袱属树种杂交可配性及杂种优势在种实 性状上的表现发现，千粒重和种子饱满率在父本间和母本间差异均达极显著水平， 两个性状在不同母本间不相关。而在不同父本间呈中度正相关，不同交配系统间及 7 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 同一交配系统内不同交配组合间杂交可配性不同，授粉结实率应作为亲本选择的重 要依据( 李周峡等，2 0 0 1 ) 。在细叶美女樱与美女樱正反交杂交试验中发现，细叶美 女樱和美女樱正反交组合亲和性不同，蕾期授粉能够克服l x B Z 的杂交不亲和性。 通过荧光显微观察发现不亲和的组合有大量的胼胝质栓出现( 孙晓梅等，2 0 0 7 ) 。在 野菊与栽培菊种间杂交中研究得出，如能采取有效措施，如采用多次授粉、柱头切 割后授粉及幼胚拯救等方法，很有可能获得二倍体野菊与栽培菊的远缘种间杂交后 代( 孙春青等，2 0 0 9 ) 。 1 2 杂种优势的研究与利用 1 2 1 杂种优势探索与利用概述 杂种优势，即两个来自不同种群( 品种间、种间、甚至属间等) 的亲本有性杂 交，产生的杂种在生活力、生长势、适应性、对不良环境的抗逆性以及生产性能、 经济性状、观赏性状等各方面在一定程度上表现出优于其亲本纯合体的现象，普遍 存在于生物界中。 杂种优势利用是指利用杂交优势原理，通过特定的育种程序与制种技术，将双 亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂合个体中，形成在该性状上表现杂 种优势的新类型。经过杂交产生的杂合体在一种或多种性状上往往优于两个亲 本，例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂交F 1 代往 往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增 大、产量提高等优于亲本，甚至产生新的可利用性状。 人类对杂种优势的认识和利用已具有悠久的历史。考古研究发现，两河流域文 化的亚述人至少早在公元前两千年就用不同枣树的花粉使枣树的花受精。我国早在 秦代就已经懂得马与驴有性杂交繁育出骡子；1 4 0 0 多年前，后魏贾思勰的齐民要 术一书中就已有文字史料记载有马和驴杂交产生体力大、适应性强的骡子的事例。 1 6 3 7 年明崇祯时期出版的天工开物中也有关于养蚕业中利用杂种优势的记载。 步入近代，在1 6 9 1 年，德国人C a m e r a r i u s 首先证实了植物的有性行为，并产 生利用杂交来获得新类型的构想。其后不久，英国园艺师T h o m a sF a i r c h i l d 则率先用 石竹做了杂交，开创了植物界人工杂交的先例。1 7 7 6 年德国学者K 6 e l r e u t e r 在烟草 种间杂交发现植物杂种F l 代具有优势( 谢玲玲，2 0 0 6 ) ，此后对石竹、紫茉莉、曼 陀罗等属的不同种间的杂种优势进行了详尽的描述。1 8 4 9 年G a r t n e r 在其研究的8 0 个属的7 0 0 种植物中同样发现了杂种优势，进一步扩大利用人工杂交在植物界获得 杂种优势的范围。1 8 6 6 年M e n d e l 发表的植物杂交试验论文中提出豌豆杂交后 株高具有杂种优势，作为遗传学的奠基人对杂交育种也做出了不可估量的贡献。1 8 7 6 8 角堇与大花三色堇杂交育种的初步研究 年D a r w i n 在所著植物界异花授粉和白花授粉的效果一书中提出了自交有害而异 交有益的观点，从而奠定了杂种优势的理论基础与实际应用的范例。 此后，B e a l 、M o r r o w 和G a r n e r ( 1 8 9 3 ) 研究了玉米杂交效应，指出生产上可利 用品种间杂种一代。与此同时，S h u l l 和E a s t 通过玉米自交和杂交，指出：植株整齐 度随自交代数增加而逐渐提高，但生长势却逐渐降低；自交系间杂交产生的杂种一 代不但整齐度高，生长势也强。1 9 0 8 年S h u l l 观察到高度衰退的玉米自交系间杂交， 能产生极强的杂种优势，其发表的文章1 1 1 ec o m p o s i t i o no faf i e l do fm a i z e ) ) ，标志 着人类在植物育种领域里探索利用杂种优势的开端。他首次提及的“杂种优势 ( h e t e r o s i s ) ”术语，不仅从育种模式上及遗传理论上为玉米自交系间杂种优势的利 用奠定了基础，更为杂种优势的研究与应用起到了重要的推动作用。 2 0 世纪3 0 年代杂交玉米开始大面积推广，并相继在上世纪5 0 年代到8 0 年代 分别培育出杂交油菜、杂交高粱、杂交水稻等众多利用杂种优势达到高产优质的作 物。杂种优势在越来越多的作物中都得到了广泛应用( C r o w , 1 9 9 8 ) ，并已经成为 改良与提高植物的品质、抗逆性、产量等重要的途径( 傅廷栋，2 0 0 0 ) 。杂种优势利 用也成为是世界各国改良作物品质、增强作物抗性和大幅度提高作物产量的重要措 施( 李明爽，2 0 0 8 ) 。人们利用杂种优势创造出了大量观赏植物新类型和新品( 段超 等，2 0 0 9 ) 。 1 2 2 花卉杂交优势育种研究概况 随着现代生物技术渐趋成熟，细胞工程、基因工程等相关的生物技术和方法越 来越多的被引入园林植物育种过程中。此外，随着航天技术的飞速发展，特别是我 国近些年来的在航天领域取得了令世界瞩目的成绩，航天搭载的空间诱变及离子注 入诱变技术也越来越多应用于园林植物育种中。但通过有性杂交育种、引种、选择 育种等常规手段进行选育的传统育种技术，仍然是植物育种培育花卉新品种效果显 著且富于创造性和预见性的最主要的方法和途径( 潘会堂等，2 0 0 0 ) 我国在培育花 卉杂交新品种工作领域还有很大的优势和潜力可以开发。 花卉育种的历史悠久，我国早在唐宋时期已有关于花木育种的文史记载，如在 南宋全芳备祖一书中记录了梅花、牡丹、芍药共1 2 0 个品种。清代的花 镜共记载了牡丹1 3 1 个品种、芍药8 8 个品种、兰花3 5 个品种、梅花2 1 个品种、 莲花2 2 个品种、菊花1 5 2 个品种。但几乎全为芽变选种和嫁接技术等较为原始 和单一的育种方式。 真正意义上通过将亲本人工授粉得到优势杂种F l 品种是于1 9 0 9 年由贝纳雷 育出的四季海棠P r i m a d o n n a ( A 杨诺西，1 9 8 1 ；李景秀等，2 0 0 1 ) 。1 9 3 0 年 日本利用杂种优势育成矮牵牛杂种F l 代。到2 0 世纪7 0 年代观赏植物杂种优势利用已 9 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 较为普遍，到目前为止利用一代杂种的花卉有秋海棠、百日草、矮牵牛、仙客来、 三色堇、万寿菊、羽衣甘蓝、石竹、半支莲、瓜叶菊、金鱼草、天竺葵、藿香蓟、 蒲包花、报春花、鸡冠花、紫罗兰等。美国、日本、法国、德国、荷兰、意大利等 国家培育出大量植物材料的F 1 代杂种，并已普遍栽培应用，特别是一二年生草本花 卉制种，世界各国主要花卉公司每年都在育成并推出的品种适应性强，开花整齐， 杂种F I 代，例如以草花优势育种工作为主的美国鲍尔公司，其育成的较著名的F l 代 杂种有紫罗兰( M a t t h i o l ai n c a n a ) 、一串红( S a l v i as p l e n d e n s ) 、翠菊( C a l l i s t e p h u s c h i n e s i s ) 、万寿菊( T a g e t e s ) 等( 姜凤英，2 0 0 5 ) 。 我国现代杂交育种起步较西方国家晚，从7 0 年代开始对部分草花品种杂种一代 进行相应的引种繁育工作，8 0 年代开始从事研究杂种F l 代花卉新品种，先后在矮牵 牛、羽衣甘蓝、万寿菊、孔雀草、瓜叶菊、仙客来等花卉上取得进展。9 0 年代以来， 中国农业大学与北京市园林科研所合作，在北京市、赤峰市、张家口与保定地区、 太原市等地区建立了较为科学的大规模花卉制种基地，并成功大批量地生产出矮牵 牛、一串红、万寿菊、金盏菊、仙客来等花卉种子，为我国花卉优势杂种应用与推 广奠定了基础。 虽然杂交育种发展至今在国内已经有长足的进步，但与国外相比，无论从杂交 品种数量上，还是质量上，还存在较大的差距，存在育出的品种过于单一，育种公 司育种质量参差不齐，育成种性状表现一致性较国外有较大差距等等不足，国外大 公司长期垄断杂交育种行业，国内育种体制不系统，杂交育种产业链较薄弱，“引重 于育”的传统花卉制种观念还根深蒂固，种种不利因素对我国花卉杂交育种事业更好 更快发展形成制约。 1 3 角堇与大花三色堇育种研究进展 1 3 1 角堇育种研究概述 角堇：( V i o l ac o r n u t a ) 原产欧洲南部地区，又叫香堇菜，堇菜科堇菜属多年生 草本，园艺品种较多，花朵近圆形，茎较短而稍直立，分枝较多，无明显主从枝之 分，花径2 5 c m 至3 7 c m 。 角堇与三色堇虽花型相似，但花径较小，植株紧凑、分枝量大且无明显主枝、 花朵娇小繁密，是近年来花坛地被的新宠。角堇较大花三色堇开花更早且耐热性更 强，可以弥补大花三色堇在高温天气下出现的花朵畸形变小、颜色变浅、株形分散、 植株衰老较快等缺点和不足，较大花三色堇有更长的露地开花可观赏期。日本 S u n t o r yF l o w e r s 公司于2 0 0 2 年推出角堇黄色品系S u n v i o k i 、白色品系S u n v i o h o ； 市场较流行的还有橙色A r