仙客來 育種技術(shù)研究

2008/6/1 11:56:11

　　自二十世紀(jì)八十年代以來，我國開展了仙客來的研究與專業(yè)化生產(chǎn)。仙客來盆花逐漸發(fā)展成為人們所喜愛的暢銷花卉。其專業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)摸、產(chǎn)品質(zhì)量己不低于國外水平。但遺憾的是我們的高端產(chǎn)品至今還依靠國外的品種資源，我們的育種研究和新品種開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。雖然國內(nèi)己有企業(yè)與外商合作生產(chǎn)F1代籽種，但依然缺少我們自己的品牌籽種。
　　一、育種目標(biāo)
　　1.培育適合我國不同立地條件、栽培設(shè)施、栽培方式、技術(shù)水平的適應(yīng)性強(qiáng)、觀賞性狀表達(dá)顯著、花期整齊、可專業(yè)化生產(chǎn)的品種。
　　2.培育新穎、明快、具有跳躍感的新花色品種，尤其注重培育黃、黑、藍(lán)、綠色等珍稀花色品種。
　　3.培育性狀穩(wěn)定、適于現(xiàn)代化設(shè)施生產(chǎn)的二倍體品種。
　　4.培育芳香型、多季開花、多用途品種。
　　5.培育抗病、抗寒、耐高溫品種。
　　二、育種途徑
　　仙客來育種可利用種質(zhì)資源在引種馴化、雜交、輻射、化學(xué)誘變、遺傳工程育種方面開展，也可相互結(jié)合開展。
　　1.引種馴化由于我國尚未發(fā)現(xiàn)仙客來原種，種質(zhì)資源主要引自國外。原種資源極為珍貴，很難引入。引進(jìn)的多為栽培商品種。如果用于商業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)充分了解引進(jìn)種的染色體倍數(shù)、觀賞性狀、適宜環(huán)境、栽培方式、培育技術(shù)（含病蟲害發(fā)生特點(diǎn)及防治方法）、培育周期等要素。與栽培地上述因子相比較，評估引進(jìn)種的可行性。如果用于育種，應(yīng)盡可能廣泛引種，通過實(shí)驗(yàn)室測定和栽培觀察，了解其生物學(xué)和栽培學(xué)特性，為目的育種做前期準(zhǔn)備。常規(guī)引種馴化試驗(yàn)需要幾年時間，工作繁瑣。采用“染色體分析”和“通過花粉活力測定篩選抗性品種”的方法，配合栽培測定可大幅度縮短引種馴化時間。
　　（1）染色體分析大多數(shù)仙客來品種雖外貌相似，但卻具有不同的遺傳基因型和不同的染色體數(shù)量，因而形成的仙客來種也不同。
　　當(dāng)前國際上比較公認(rèn)的是有16個種。開展育種研究，首先要通過染色體分析，摸清品種的種系。據(jù)測試，已發(fā)現(xiàn)的仙客來品種染色體數(shù)在20至96條間，不僅有兩倍體、四倍體、還有異數(shù)體。這些都與其種源、產(chǎn)地有著密切的關(guān)系。通過對染色數(shù)目的觀察，結(jié)合對品種性狀特征（葉、花、塊莖等）的觀察，可初步確認(rèn)品種的種源、親緣關(guān)系，為開展育種工作奠定基礎(chǔ)。
　　現(xiàn)有栽培品種的原種多為仙客來。仙客來種間雜交是極為困難的。雖然種內(nèi)雜交容易，但往往導(dǎo)致仙客來染色體數(shù)目復(fù)雜化。研究表明，染色體倍數(shù)相同的品種間雜交育種是容易成功的，同為奇數(shù)或偶數(shù)的品種間雜交情況是非常復(fù)雜的，而奇數(shù)與偶數(shù)品種間雜交其成功幾率是極低的，甚至是完全不結(jié)實(shí)的。
　　仙客來品種染色體數(shù)目的觀察并不復(fù)雜，可通過對花粉母細(xì)胞或根尖細(xì)胞減數(shù)分裂的觀察，找出細(xì)胞分裂的前期———終變期。該期的特點(diǎn)是核仁、核膜逐漸消失，染色體變得短粗，在核內(nèi)均勻分布，可比較清楚地辨認(rèn)出染色體數(shù)目。具體方法如下：
　　取測試品種不同生長期的花蕾（以蕾長11至12毫米為宜）和健康的新根尖段，立即用乙醇：冰醋酸＝3：1的固定液固定12至24小時后，放入70％酒精中保存?zhèn)溆�。制片時取出花藥或根尖置于載玻片上，滴一滴醋酸洋紅染液，擠出花粉母細(xì)胞或根尖細(xì)胞，棄去其他花藥或根尖組織，蓋上蓋玻片，進(jìn)行壓片。用酒精燈微加熱排出氣體，在顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)，可重復(fù)多次找到最佳觀察時期。
　　上述測試可掌握引進(jìn)品種的染色體倍數(shù)和初步的種源關(guān)系，為育種研究做前期準(zhǔn)備。
　　（2）花粉活力試驗(yàn)通過花粉活力試驗(yàn)篩選抗性（耐寒、抗高溫、抗�。┢贩N。常規(guī)的植物抗性篩選既繁雜又需要耗費(fèi)大量時間，能否找到一個快捷而準(zhǔn)確的技術(shù)是廣大育種者最為關(guān)心的問題。
　　國內(nèi)外的大量研究表明，仙客來花粉具有植物抗性基因型準(zhǔn)確表達(dá)的功能。仙客來花粉生命力功能對低溫、高溫、病菌孢子反應(yīng)非常敏感，這為抗性品種的篩選提供了一條途徑和重要指標(biāo)。
　　因此，當(dāng)植株經(jīng)特殊環(huán)境處理后，取其花粉進(jìn)行微室培養(yǎng)后測定花粉的生命力（花粉的萌發(fā)率和花粉管長度的綜合指標(biāo)），然后比較出品種抗性差異。這種差異是由花粉生命力喪失和低溫（或高溫、病菌危害）引發(fā)的部分功能損傷所致，表明了花粉的生命力是品種抗性基因的反應(yīng)。
　　研究還表明，上述測試結(jié)果與常規(guī)抗性品種篩選的相關(guān)性極顯著。在仙客來花期，應(yīng)用上述方法，可從上百個引進(jìn)品種中篩選出單一或綜合抗性基因型品種40多個。具體方法如下：
　　抗高溫性測定：該測定宜在多品種間同時進(jìn)行。選測試品種當(dāng)天開花植株遮陽24小時后，置于40℃恒溫箱內(nèi)1小時，取出再遮陽24小時養(yǎng)護(hù)，取出少量花粉點(diǎn)在培養(yǎng)皿內(nèi)，滴入1％葡萄糖液后進(jìn)行微室培養(yǎng)。48小時后用吸管移滴在載玻片上，顯微鏡下觀測至少100個花粉粒。測定花粉的萌發(fā)率和花粉管長度，取其對數(shù)相乘即為品種的花粉生命力。乘數(shù)越大表達(dá)抗高溫性能越強(qiáng)。
　　抗病性測定：該測定宜在目的病害發(fā)病高峰期內(nèi)的多品種間同時進(jìn)行。選測試品種當(dāng)天開花植株遮陽24小時后，取出少量花粉點(diǎn)在培養(yǎng)皿內(nèi)，滴入1％葡萄糖液后進(jìn)行微室培養(yǎng)。將培養(yǎng)皿裸露置于有目的病害植株的空間內(nèi)，96小時后在顯微鏡下觀測至少100個花粉粒，測定其萌發(fā)率。萌發(fā)率越高表明品種的抗病性能越強(qiáng)。
　　耐低溫性測定：該測定宜在多品種間同時進(jìn)行。選測試品種當(dāng)天開花植株遮陽24小時后，置于2℃至4℃的冰箱內(nèi)（可根據(jù)品種來設(shè)定其測試溫度）12小時。取出后再遮陽24小時養(yǎng)護(hù)，取出少量花粉點(diǎn)在培養(yǎng)皿內(nèi)，滴入1％葡萄糖液進(jìn)行微室培養(yǎng)。48小時后在顯微鏡下觀測至少100個花粉粒，測定花粉的萌發(fā)率和花粉管長度，取其對數(shù)相乘即為品種的花粉生命力。乘數(shù)越大表示耐低溫性能越強(qiáng)。
　　上述測試宜重復(fù)數(shù)次，降低樣品誤差。測試結(jié)果為多品種的比較性數(shù)據(jù)，可列出各引進(jìn)品種的抗病、耐低溫、抗高溫等級表，結(jié)合栽培測試、觀賞性狀篩選馴化優(yōu)良品種。
　　2.雜交育種雜交育種一般分為雜合基因型育種和純合基因型育種兩部分，下面介紹純合基因型育種。
　　雜交育種是改良種源、創(chuàng)建新品種、新類型的重要手段，雜種F1代具備優(yōu)于親本的明顯優(yōu)勢。仙客來雜交育種中親本的純化度是育種成功的基礎(chǔ)。研究表明，引進(jìn)的F1代種自交純化5代后，可視為親本使用。引進(jìn)的園藝種純化3代后即可使用。在已開展的3564個雜交組合中，成功率為14.8％，變異率為0.8％。
　　（1）基本遺傳規(guī)律①花色。同花色雜交，子代保持花色不變；深色花與淺色花雜交，子代趨于淺色；單色花與復(fù)色花雜交，子代趨于單、復(fù)色花中的相同花色。
　�、谙阈汀ＳH本中母本一方為香型，子代為香型的頻數(shù)為40.6％；父本為香型，子代為香型的頻數(shù)為4.7％；親本均為香型的，子代為香型的頻數(shù)為82％。
　　③皺邊。親本中一方花邊褶皺，子代均為顯性，但個體間褶皺差異很大。
　�、苋~片。葉片上銀紋是品種鑒定的重要依據(jù)，雜交后葉形、葉色、葉緣及銀紋趨于母本特征。
　�。�2）育種方法依據(jù)育種目標(biāo)從純化親本中選擇母、父本種子，按常規(guī)方法播種栽培。花期時選性狀接近制種目標(biāo)的親本為母本。花蕾為2厘米左右時，剝?nèi)セò曷冻鑫赐耆�成熟的花蕊，剔除全部花藥后套袋培養(yǎng)。7至10天后柱頭發(fā)育成熟，取父本花粉點(diǎn)到母本柱頭上，繼續(xù)套袋培養(yǎng)。次日再進(jìn)行一次。10天后子房膨大，表明雜交成功。脫去套袋，按常規(guī)培育，種子成熟后采收，即為雜交一代（F1代）籽種。由于親本的基因型是純合的，所以F1代籽種性狀基本穩(wěn)定。通過雜交，成功地開展了純合基因型二倍體育種，培育出‘玫紅’、‘杏紅’等十余個雜交種。
　　3.輻射育種生物體（如種子）吸收輻射能量會發(fā)生一系列極其復(fù)雜的生理生化過程。其中重要的是可使染色體斷裂頻率大大提高，既有機(jī)會增加染色體數(shù)量，又可發(fā)生鏈接、重排等變化。根據(jù)引進(jìn)仙客來性狀的改變，從中選育新品種。
　�。�1）輻射劑量的選擇與仙客來稀少的自然變異相比，輻射引起的基因突變具有較高的頻率。突變體是珍貴的遺傳種質(zhì)資源，處理后的種子萌發(fā)率保持在40.8％至87％間，變異率保持在0.1％至1.1％之間。子代變異性狀的保持率為76.8％。
　　（2）變異的基本規(guī)律①花色由深變淺；花朵由小變大；花形由單瓣變多瓣；花瓣由窄變寬，由短變長，邊緣由圓滑變皺褶。
　�、诳烧T導(dǎo)基因鑲嵌或重組，在花瓣邊緣變皺褶的基礎(chǔ)上鑲嵌異色橫向條紋或花瓣上出現(xiàn)異色縱向條紋或斑點(diǎn)。
　�、墼谳^大劑量處理下，其變異的特點(diǎn)為花藥敗育，可培育雄性不育系。
　　利用突變株雜交成功地選育出皺邊系列，如‘彩云’、‘彩蝶’、‘彩虹’系列品種。
　�。�3）育種方法取凈化后的種子委托有關(guān)部門應(yīng)用χ射線、γ射線、快中子、熱中子外照射法處理。由于照射后不是胚中所有細(xì)胞都發(fā)生變異，僅誘發(fā)個別細(xì)胞產(chǎn)生變異，這樣的種子發(fā)育成植株（M1），其組織為異質(zhì)嵌合體。M1
　　突變一般呈隱性，只有經(jīng)過1至2代自變后突變基因才會顯現(xiàn)表達(dá)。因此輻射處理的種子按常規(guī)播種培育開花后應(yīng)進(jìn)行自花授粉，在M2
　　中篩選優(yōu)良變異植株。
　　4.化學(xué)誘變育種利用化學(xué)制劑誘發(fā)仙客來產(chǎn)生遺傳變異，選育優(yōu)良新品種。該方法簡單易行。在花卉上常用的有激動素（KT）、6－芐基氨基嘌呤（BA）、玉米素（ZT）、2－異戊烯腺嘌呤等細(xì)胞分裂素。
　　研究表明，用經(jīng)處理后的仙客來種子常規(guī)播種培育，后代的變異率為0.15％。
　�。�1）變異的基本規(guī)律①深色系花（紫、紅色系）的花瓣由內(nèi)向外花色由深變淺。
　�、诨ㄉ�保持不變，僅在花瓣邊緣鑲嵌上一條很細(xì)的其他花色。
　�、圩儺愋誀钊菀讈G失。
　　（2）培育方法化學(xué)誘變導(dǎo)致的遺傳變異具有遲發(fā)效應(yīng)，誘發(fā)當(dāng)代變異表達(dá)率很低，多在2、3代顯現(xiàn)，并易丟失。因此需經(jīng)3代以上的自交育種，變異性狀才能穩(wěn)定遺傳，培育成優(yōu)良新品種。
　　5.植物基因工程在仙客來育種中的應(yīng)用
　　常規(guī)育種有著明顯的優(yōu)越性，但也暴露出其自身的弱點(diǎn)與不足。一是有性雜交中親本的親合性直接影響著育種的成功率；二是耗時長，培育一個仙客來新品種需6代以上時間。而現(xiàn)代生物工程技術(shù)———遺傳工程是在細(xì)胞水平、分子水平等方面改造生物遺傳的操作。利用物種遠(yuǎn)緣基因的轉(zhuǎn)移，為培育新品種提供了快捷途徑。
　　（1）原位生殖系統(tǒng)基因片斷導(dǎo)入法（花粉管導(dǎo)入法）利用花粉管通過導(dǎo)入外源
　　DNA片斷的技術(shù)在培育珍稀品種仙客來方面是非常有價(jià)值的，可以開展遠(yuǎn)緣雜交育種工作。如可以在純白色花瓣上出現(xiàn)大型黃色斑塊。應(yīng)用的技術(shù)原理是，在授粉同時或授粉后的一定時間內(nèi)，使外源DNA片段（粉碎的花粉勻漿）沿著花粉管通道進(jìn)入胚囊，與尚不具備正常細(xì)胞壁的細(xì)胞融合，此時易于DNA的整合。研究表明，成功率在1％左右。比較成功的實(shí)例是把黃色報(bào)春花的花粉
　　DNA片斷導(dǎo)入到白色仙客來的胚囊中，培育出黃斑仙客來。這項(xiàng)技術(shù)簡單易行，但隨機(jī)性強(qiáng)，有著一定的局限性。進(jìn)一步的研究表明，黃斑變異性狀可以遺傳表達(dá)，但黃斑擴(kuò)大極為困難。
　　育種方法：取目的花色的花粉（親緣關(guān)系愈近成功幾率愈大），在玻璃研缽內(nèi)（加少許滅菌水）研磨成均漿，仙客來授粉時先蘸花粉后再蘸少許均漿涂到柱頭上，也可先授粉隨即涂上均漿，套袋常規(guī)養(yǎng)護(hù)，結(jié)實(shí)后播種篩選。
　�。�2）農(nóng)桿菌介導(dǎo)法利用大腸桿菌為基因轉(zhuǎn)化受體，將調(diào)節(jié)花色的關(guān)鍵控制基因———外源查爾酮合酶（CHSA）導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，會導(dǎo)致植物原花色發(fā)生變化。也可用人工方法提取或合成基因，在體外切割，通過與載體的拼接和重組，并將重組的DNA分子引入受體細(xì)胞，使外源DNA在受體細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制和表達(dá)。
　　應(yīng)用上述原理和技術(shù)可以嘗試培育目前尚處于空白的黃、綠、黑等珍稀仙客來新品種，但此項(xiàng)技術(shù)的難度較大，目前限于國家級研究單位使用。隨著基因工程的迅猛發(fā)展，一些植物外源基因（調(diào)節(jié)花色、抗病、抗蟲、耐鹽堿、抗高溫、耐低溫等）己逐漸商品化進(jìn)入市場，配套技術(shù)日趨成熟和簡化易操作，為廣泛開展基因工程育種創(chuàng)建了平臺。研究還表明，采取多家合作方式，應(yīng)用上述技術(shù)與傳統(tǒng)的生物育種技術(shù)相結(jié)合，可以簡便程序，降低技術(shù)難度，更快地培育出新品種。將含有目的基因的質(zhì)粒通過花粉管通道導(dǎo)入仙客來胚囊，培育性狀穩(wěn)定的珍稀品種。應(yīng)用上述方法已獲得數(shù)千粒仙客來轉(zhuǎn)基因種子，但研究有待深化。同時還可利用該技術(shù)改良仙客來的其他生物學(xué)性狀，不斷豐富和培育新品種。
　　三、繁殖技術(shù)及環(huán)境控制
　　繁種從授粉至種子成熟是一個復(fù)雜的生命過程，其品質(zhì)優(yōu)劣除受遺傳因子控制外，還受操作技術(shù)及環(huán)境因子影響，研究表明：
　　1.每朵花以授粉兩次為宜，其結(jié)實(shí)率（86％）、千粒重（12.07克）、發(fā)芽率（95％）均高于授粉一、三次的組例。分析表明，授粉一次者成功率偏低，而授粉三次者，柱頭的受損率增大反而影響成功率。
　　2.單株授粉花量以l0至15朵為宜，其平均成功率為91％，千粒重達(dá)11.8克，發(fā)芽率達(dá)86％。授粉小于10朵的雖千粒重、發(fā)芽率增加，但結(jié)種量減少。授粉大于15朵的，三個指標(biāo)均呈下降趨勢。
　　3.從授粉時間看，以往的報(bào)道多傾向于8：00至l0：00，但研究表明，14：00至16：00授粉成功率（89％至93％）要高于在8：00至10：00的成功率（73％至75％）。在8：00至10：00授粉的種子發(fā)芽率（92％）略高于14：00至l6：00授粉種子的發(fā)芽率（88％），因此提倡在14：00至16：00繼續(xù)授粉，彌補(bǔ)大量繁種時間不足的缺陷。
　　4.溫度對于授粉成功率影響較大，15℃至20℃的區(qū)間溫度與高于25℃或低于10℃的區(qū)間溫度相比，結(jié)實(shí)率高出33％，單株結(jié)種量高出28％，發(fā)芽率高出21％，但千粒重略有下降。
　　5.以往的研究中很少考慮濕度對繁種的影響。但試驗(yàn)表明，影響是明顯的，隨著濕度的增大，結(jié)實(shí)率、結(jié)種量、發(fā)芽率都有下降。適宜的相對濕度為50％至60％。
　　6.光照強(qiáng)度的影響是微妙的，
　　l5000勒克斯左右條件下結(jié)實(shí)率（93％）、發(fā)芽率（77％）都高于35000勒克斯左右條件下的結(jié)實(shí)率和發(fā)芽率。綜合考慮，適宜的光照強(qiáng)度為l5000至25000勒克斯。
　　7.繁種期間，營養(yǎng)的供給是必不可少的。試驗(yàn)表明不施肥，千粒重下降19％，發(fā)芽率下降37％。偏施肥不如均衡施肥，雖千粒重略有增加（增加4％至8％），但發(fā)芽率下降（減少8％至19％）。
　　綜上考慮，繁種技術(shù)要點(diǎn)為：環(huán)境控制：溫度為15℃至20℃，相對濕度為50％至60％，光照強(qiáng)度為
　　l5000至25000勒克斯。營養(yǎng)控制：以施入均衡肥料（N：P：K的比率為15：15：l5）為主，后期每l0天增施1次0.1％磷酸二氫鉀。
　　操作控制：授粉以8：00至l0：00為主，14：00至l6：00為輔。每株授粉l0至15朵花，其余切除。每朵花自展開后第二、三天連續(xù)異花授粉兩次。
　�。ū景鎴D片由荷蘭法麗諾娃仙客來種子公司提供）

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