大花萱草杂交育种研究[1]

纳金腊姆1，周金萍2，谢晓芳3，赖超4，周芳5

云南农业大学园林园艺学院，云南昆明 650201

安宁市城市管理局，云南昆明 650300

安宁市城市管理局，云南昆明 650300

安宁市城市管理局，云南昆明 650300

安宁市城市管理局，云南昆明 650300

摘  要：【研究目的】为了探索不同萱草品种杂交技术，进行种间杂交，研究结实率、出苗率、幼苗成活率，选配适合亲本。【方法】本实验以‘红酒’（Hemerocallis‘Wine’）、‘等等’（Hemerocallis‘DengDeng’ ）作为父本，与11个品种为母本进行杂交组合。用MTT溶液测定父本花粉活力，联苯铵过氧化氢溶液测定母本柱头可授性。筛选出两个父本品种哪一种更适合作父本。【结果】‘红酒’的花粉活力平均值为89.57%，‘等等’的花粉活力平均值为75.66%。母本柱头可授性的染色程度、气泡数量，有黏液颜色更深、气泡数量更多。20个杂交组合结实的有12个，占60%，‘午后’ב红酒’的结实率最高达91.30%；‘红酒’ב等等’的结实率最低为3.03%。‘漂亮女生’ב红酒’的出苗率最高为100%，‘丽都’ב红酒’的出苗率最低为4.88%。9个杂交组合有幼苗成活率中‘夏日紫罗兰’、‘午后’与‘红酒’杂交的幼苗成活率分别为98.67%、96.74%。其余为100%。【结论】‘红酒’的花粉活力高于‘等等’，以‘红酒’为父本的结实率高于‘等等’，因此‘红酒’比‘等等’更适合作父本。

关键词：萱草；杂交；结实率；花粉活力；柱头可授性

Studyon Hybridization Breeding of Different Varieties of Hemerocallis spp.

Na Jinlamu1, Guo Yunxian2

(1.College of garden and horticulture, Yunnan agricultural university, Kunming,Yunnan 650201,China；City Authority of Anning City，Kunming,Yunnan 650300,China)

ABSTRACT：【OBJECTIVE】In order to explore the hybridization technology of different Hemerocallis varieties, interspecific hybridization was carried out to study the seed setting rate, seedling emergence rate and seedling survival rate, and select suitable parents.【METHOD】In this experiment,Hemerocallis‘Wine’ and Hemerocallis‘DengDeng’were used as male parents and 11 varieties were used as female parents. The pollen viability of male parent was measured by MTT solution, and the stigma receptivity of female parent was measured by biphenyl ammonium hydrogen peroxide solution. Two male parent varieties were selected, which was more suitable for male parent.【RESULTS】The average pollen viability of Hemerocallis‘Wine’ is 89.57%, and that of Hemerocallis‘DengDeng’ is 75.66%. The staining degree and thenumber of bubbles of the receptivity of the stigma of the female parent, the color of mucus is deeper and the number of bubbles is more. Among the 20 hybrid combinations, 12 had seed setting, accounting for 60%, and the seed setting rate of Hemerocallis‘WuHou’×Hemerocallis‘Wine

’was as high as 91.30%; The lowest seed setting rate of Hemerocallis‘Wine’×Hemerocallis‘DengDeng’was 3.03%, The highest emergence rate of Hemerocallis‘Beautiful Girl’×Hemerocallis‘Wine’is 100%, and the lowest emergence rate ofHemerocallis‘LiDu’×Hemerocallis‘Wine’is 4.88%. The survival rate of seedlings in 9 hybrid combinations was medium Hemerocallis‘XiaRiZiLuoLai’,Hemerocallis‘WuHou’and Hemerocallis‘Wine’ were 98.67% and 96.74% respectively. The rest is 100%.【CONCLUSION】The pollen vigor of Hemerocallis‘Wine’ is higher than that of Hemerocallis‘DengDeng’, and the seed setting rate ofHemerocallis‘Wine’as male parent is higher than that of Hemerocallis‘DengDeng’., so Hemerocallis‘Wine’ is more suitable for male parent than Hemerocallis‘DengDeng’.

Key words: Hemerocallis;hybridization; Seed setting rate; Pollen viability; Stigma acceptability;

   萱草(Hemerocallis spp．)为百合科(Liliaceae)萱草属(Hemerocallis L.)多年生宿根草本[1]，在我国深远的栽培历史，其品种繁多、花形秀美多样、花的颜色艳丽且丰富、开花时期长，具有观赏价值[2-3]。萱草还可以药用及食用被受人们的喜爱。萱草根系多，可拦淤固土，肉质根可贮存大量水分，防止水土流失。耐干旱、耐阴、适应于盐碱，适应性强，适应范围广，种植面积大[4]。在中国，萱草属植物分布广，南北方均有，秦岭以北地区黄花菜、北黄花菜、北萱草、大苞萱草、矮萱草为代表；秦岭以南地区以萱草、重瓣萱草、黄花菜、北黄花菜为代表；西南地区以西南萱草、折叶萱草、萱草、黄花菜、矮萱草为代表。随着社会发展我国在生态节约型的园林绿化不断推广，在园林中大范围应用宿根类花卉[5]，庭院以及公园萱草以丛植、盆栽、片植的配置方式，大量的应用于水池旁、花坛、花境中，可以营造园林景观的空间层次，使景观环境丰富多彩。植株矮小、分蘖能力强、株型挺拔、叶色光亮，观叶与地被也具有很好的前景。萱草还对二氧化硫有较强抵抗性，对水体有一定净化能力作用，可以作为园林绿化中重要的好材料。未来将会有很大使用价值，以后风景园林会有大量使用的材料。

美国利用我国和日本的天然萱草，已经培育出了8万多种不同品种[6]、花色多样、观赏品质好的品种。世界上有14以上的萱草，11种是我国的，是世界上主要萱草产地和分布中心，我国萱草的资源丰富，可是我国的萱草的很多品种大部分是国外培育出来的，这与我国的萱草科资源丰富不相符。但是随着不断优化杂交育种程序，品种间长期的杂交和染色体加倍会导致萱草品种间遗传基础趋于狭窄，改良品种遗传存在困难会缺乏新的突破。我国要不断的研究的杂交育种，培育更多的新品种，使萱草不同品种普遍的运用园林绿化，让更多人熟知萱草品种。20世纪40-50世纪出现了紫色、粉色等多种不同的品种；在现代的多种萱草品种植物中，萱草系的颜色发生了明显的改变，至今只有白色和纯蓝色没有，其他有许多不同颜色。所以，纯蓝色和纯白色的萱草，是广大育种者们的理想之选。因此想通过杂交育种培育出想要的花色，但因为，由于存在生殖隔离杂交的亲和性很低[7]；染色体倍性的差异对某些植物和品种之间杂交都存在较低的亲和性。所以通过测定花粉活力，选用花粉活力较高时期进行授粉来提高杂交的亲和力[8]。培育利用人工授粉进行育种，是一种传统的育种技术，它能把控制性状的遗传材料从一组传给另一组，并能实现多基因调控的数量性状的定向选择[9]。从众多的杂交后代中选择符合育种目标的优良个体进一步培育，直到获取稳定的新品种。

目前，国内对萱草的研究与利用还处于初级阶段，与美国萱草协会已登录的 8×104多个品种相比，我国在此方面仍存在较大差距

［10］。中国于20世纪70年代中期从美国引进了萱草品种，但迄今为止，中国对其自行培育的新品种的研究尚属空白［11－13］。萱草品种间杂交的不亲和性，制约了新品种的选育，使其繁殖缓慢，难以培育新的优良品种。为解决这一问题，许多研究者就萱草的结实率展开了深入研究。结实率是植物繁殖的重要对象，是幼苗成活的前提条件。通过分析父本花粉活力、母本柱头可授性，进一步阐明萱草的果实膨大、结实率、出芽率、幼苗成活率高低。研究表明，杂交亲和性以及结实率受父本的花粉活力、柱头可授性等因素有关。因此，为达到理想的育种目标，我们选择杂交时可以参考花粉活力，柱头可授性来筛选亲和性强的品种杂交，可以提高结实率、出芽率、幼苗成活率。

研究旨在通过13个不同品种萱草的杂交试验，探究父本花粉活力及母本的柱头可授性，选配适合的杂交组合，提高杂交后的果实膨大率、结实率和单种子数，从而提高幼苗成活率。系统对其品种间的杂交亲和性问题进行了研究，剖析萱草的结实率低的缘由，为萱草杂交育种选择更适合的亲本。试图通过大量具有高品质的观赏性状的萱草品种间杂交试验及结实率、幼苗成活率分析，将萱草属植物杂交育种研究推向更深层次。

1 材料与方法

1.1时间、地点

本试验于2021年4月到10月，在云南农业大学园林园艺学院实验室和实验大棚进行。

1.2 试验材料

云南省云南农业大学园林园艺学院的实验大棚包括露地栽培以及大棚内的盆栽的萱草品种有‘红酒’、‘等等’、‘魔幻魅影’、‘太阳中心’、‘热意情人’、‘梦的天堂’、‘梦幻天堂’、‘边境警察’、‘暴雪’等13个品种为材料。

1.3 试验方法

1.3.1 花粉活力检测

取用花粉，用碘化钾溶液染色5分钟，MTT溶液染色25分钟，染色后到显微镜观察，花粉活力（%）=（染色花粉个数/总花粉个数）×100%。

1.3.2 柱头可授性测定

用试剂联苯铵过氧化氢测定母本柱头可授性，染色后用显微镜观察变色情况，气泡数量。

1.3.3 杂交

2021年4-6月，在园林园艺学院的实验大棚，选用‘红酒’、‘等等’为父本分别与11个品种进行单交，授粉的方法采用人工授粉进行杂交，授粉时提前将花蕾中未成熟的雄蕊去除，露地栽植的套袋授粉，大棚内无需套袋，并挂牌标明杂交的母本与父本、授粉日期。定期观察后及时统计果实数和种子数。果实膨大率（%）=授粉后膨大的果实数/授粉花朵数×100%，结实率（%）=授粉40 d后采收果实数/授粉花朵数×100%，单果种子数=获得种子数/获得果实数。

收取的种子数于九月份进行播种，32d后统计幼苗成活率和白化苗率。出苗率（%）=出芽幼苗数/种子数×100%，幼苗成活率（%）=成活幼苗数/出芽幼苗数×100%，白化苗率（%）=白化苗数/出芽幼苗数×100%。

1.4数据分析

利用 Excel 2021对杂交的果实膨大率、结实率以及出苗率、幼苗成活率，花粉活力和柱头可授性进行数据整理，用SPSS 25统计学软件对花粉活力进行分析。

2 结果与分析

2.1 父本花粉活力检测结果分析

试验采用了两种染色剂进行比较，结果见图1（A与B对比，C与D对比），A、C图是试剂MTT分别对‘红酒’、‘等等’花粉活力进行染色结果，B、D图是试剂碘化钾分别对‘红酒’、‘等等’花粉活力进行染色结果，相比之下试剂MTT的着色效果更好，所以选用试剂MTT对花粉活力进行染色，并计算出花粉活力平均值。由表1可知，‘红酒’的花粉活力平均值为89.57%，‘等等’的花粉活力平均值为75.66%，花粉活力平均值‘红酒’高于‘等等’。

表1 用试剂MTT测定花粉活力

Pollen viability was determined by MTT reagent

序号 Serial number	名称 nomenclature	花粉活力平均值 Mean value of pollen viability(%)
1	红酒	89.57±2.48
2	等等	75.66±2.02

注：平均值±标准错误，花粉活力平均值差异不显著。

   

图1不同试剂花粉活力染色

Pollen vitality staining with different reagents

注：A：MTT试剂染色的‘红酒’，B:碘化钾试剂染色‘红酒’，C:MTT试剂染色‘等等’，D:碘化钾试剂染色‘等等’。

2.1 柱头可授性检测结果分析

柱头染色程度、气泡数量判定母本柱头可授性，不同品种萱草、不同阶段的柱头可授性不同，有黏液的颜色更深，气泡数量更多，柱头可授性强，看图2（I、J、K、L）。没有黏液不同品种柱头之间有的着色、气泡数量有多有少，‘丽都’、‘魔幻魅影’、‘漂亮女生’、‘夏日紫罗兰’的气泡数量较多，柱头可授性较强，看图2（A、B、C、F）。‘梦的天堂’、‘梦幻天堂’、‘红酒’、‘等等’气泡数量较少，柱头可授性差，看图2（D、E、G、H）。柱头可授性存在一定的差异，柱头可授性强弱也会影响结实率。

图2不同品种萱草用联苯铵过氧化氢溶液染色

Different varieties of hemerocallis are dyed with diphenylammonium peroxide solution

注：A：丽都，B:魔幻魅影，C:漂亮女生，D:梦的天堂，E：梦幻天堂，F：夏日紫罗兰，G:红酒，H:等等，I:暴雪（有黏液），J:梦的天堂（有黏液），K：魔幻魅影（有黏液）L：热意情人（有黏液）。

2.2 杂交结实情况分析

20个杂交组合，未结实的有8个，有结实率的有12个，‘午后’ב红酒’结实率高达到91.30%，‘红酒’ב等等’结实率最低，仅3.03%。‘红酒’ב等等’的平均单果种子数最低，仅有1个。‘午后’ב红酒’杂交组合结实率为91.30%,亲和性较高。‘边境警察’ב红酒’、‘丽都’ב等等’、‘魔幻魅影’ב红酒’、‘漂亮女生’ב等等’、‘漂亮女生’ב红酒’、‘夏日紫罗兰’ב红酒’、6个组合结实率在60%-75%之间，亲和性一般。‘太阳中心’ב红酒’、‘丽都’ב红酒’、‘梦的天堂’ב红酒’、‘热意情人’ב红酒’4个杂交组合结实率50%-20%，亲和性较低。‘红酒’ב等等’杂交组合结实率为3.03%，亲和性极低。暴雪’ב红酒’、‘暴雪’ב等等’、‘边境警察’ב等等’、‘魔幻魅影’ב等等’、‘梦幻天堂’ב等等’、‘梦的天堂’ב等等’、‘热意情人’ב等等’、‘午后’ב等等’8个杂交组合结实率为0%，表现出强烈的不亲和性。

综上分析结果可以得出，‘等等’为父本的杂交组合的结实率相对都比较低，‘红酒’为父本的结实率相对较高，‘红酒’的杂交亲和性比‘等等’强。

表2 不同品种萱草杂交结实情况

Hybrid seed setting of different varieties of Hemerocallis fulva

序号	母本 （♀）	父本 （♂）	杂交花朵数 No.of flowers crossed	果实膨大率 Ovary swelling rate(%)	杂交结实率Fruit-setting rate(%)	平均单果种子数 No.of seeds per fruit(%)
1	暴雪	等等	2	0.00	0.00	0.00
2	暴雪	红酒	3	0.00	0.00	0.00
3	边境警察	等等	1	0.00	0.00	0.00
4	边境警察	红酒	4	75.00	75.00	10.33
5	红酒	等等	33	9.09	3.03	1.00

续表

序号	母本 （♀）	父本 （♂）	杂交花朵数 No.of flowers crossed	果实膨大率 Ovary swelling rate(%)	杂交结实率Fruit-setting rate(%)	平均单果种子数 No.of seeds per fruit(%)
6	丽都	等等	9	66.67	66.67	6.67
7	丽都	红酒	45	37.78	37.78	4.82
8	梦的天堂	等等	6	16.67	0.00	0.00
9	梦的天堂	红酒	6	66.67	33.33	8.50
10	梦幻天堂	等等	1	0.00	0.00	0.00
11	魔幻魅影	等等	17	17.65	0.00	0.00
12	魔幻魅影	红酒	24	66.67	62.50	6.85
13	漂亮女生	等等	3	100.00	66.67	4.00
14	漂亮女生	红酒	3	66.67	66.67	4.00
15	热意情人	等等	6	16.67	0.00	0.00
16	热意情人	红酒	4	25.00	25.00	7.00
17	太阳中心	红酒	2	50.00	50.00	19.00
18	午后	等等	2	0.00	0.00	0.00
19	午后	红酒	23	91.30	91.30	12.86
20	夏日紫罗兰	红酒	25	64.00	64.00	12.75

2.3 幼苗成活率及白化苗率分析

有10个杂交组合有出苗率，看表3，出苗率最高的是‘漂亮女生’ב红酒’为100%，最低的是‘丽都’ב红酒’为4.88%。‘丽都’ב等等’、‘梦的天堂’ב红酒’、‘魔幻魅影’ב红酒’、‘太阳中心’ב红酒’、‘夏日紫罗兰’ב红酒’的出苗率在70%-85%之间，‘午后’ב红酒’、‘漂亮女生’ב等等’、‘边境警察’ב红酒’、‘丽都’ב红酒’的出苗率在50%以下。9个杂交组合有幼苗成活率中‘夏日紫罗兰’、‘午后’与‘红酒’杂交的幼苗成活率分别为98.67%、96.74%。其余幼苗成活率为100%。仅有‘午后’ב红酒’出现白化苗，白化苗率为1.09%，据观察，白化苗的幼苗经过20d后有的恢复正常生长。

表3萱草种间杂交播种出苗情况

The rates of germination of interspecific cross between diploid daylilies

序号	母本 （♀）	父本 （♂）	催芽种子数 No.of seeds treated	出苗率 Rate of germination(%)	幼苗成活率 Survival rate of seedlings(%)	白化苗率 Rate of albino seedling(%)
1	暴雪	等等	1	0.00	0.00
2	暴雪	红酒	1	0.00	0.00
3	边境警察	等等	1	0.00	0.00
4	边境警察	红酒	31	35.48	100.00
5	红酒	等等	1	0.00	0.00
6	丽都	等等	40	80.00	100.00
7	丽都	红酒	82	4.88	0.00
8	梦的天堂	等等	1	0.00	0.00
9	梦的天堂	红酒	17	82.35	100.00
10	梦幻天堂	等等	1	0.00	0.00
11	魔幻魅影	等等	1	0.00	0.00
12	魔幻魅影	红酒	89	78.65	100.00
13	漂亮女生	等等	8	50.00	100.00
14	漂亮女生	红酒	8	100.00	100.00
15	热意情人	等等	1	0.00	0.00
16	热意情人	红酒	7	0.00	0.00
17	太阳中心	红酒	19	78.95	100.00
18	午后	等等	1	0.00	0.00
19	午后	红酒	270	34.07	96.74	1.09
20	夏日紫罗兰	红酒	204	73.53	98.67

3. 讨论

20个杂交组合中，‘红酒’为父本10个杂交组合，‘等等’为父本10个杂交组合，存在杂交结实性差异很大，其中午后’ב红酒’杂交组合结实率最高91.30%,‘红酒’ב等等’杂交组合结实率低至3.03%，8个杂交组合中结实率为0%就有7个‘等等’为父本的，存在严重的生殖隔离，常规的杂交授粉不能得到杂交种子，这与祝鹏芳等［11］、赵完璧［13］关于大花萱草杂交授粉的结果相似。

花粉活力是杂交育种的关键因素，是植物有性繁殖的基础要素，最适宜的授粉时间与花粉的萌发率、萌发时间直接相关[14]。花粉活力对结实率是有影响，‘红酒’的花粉活力高于‘等等’花粉活力，在杂交组合中最高的结实率为‘红酒’为父本的杂交组合。柱头可授性对开花不同阶段传粉成功率、自花传粉率、各传粉者相对重要性有很大程度的影响，是传粉过程中必不可少的因素[15]。不同阶段的柱头的可授性对结实率是有一定的影响，有黏液的柱头可授性颜色更深，气泡数量更多，有黏液就是花开始凋零，柱头还没掉落的，如果不注意凋零的时间很容易出现授的粉还没到子房，柱头就掉落，对于雌蕊大的品种凋零的时间比较长，像‘梦的天堂’、‘魔幻魅影’、‘热意情人’的几朵杂交是出现黏液时杂交，结实率高，对于雌蕊比较小容易受损，‘暴雪’的花期比较短，花柱比较细，所以出现黏液时杂交柱头很容易掉落，这种情况的风险较大，为了结实的保障，授粉都是在花朵凋零前，为了降低花粉可以传到子房里，结果不利因素的影响较少。其实结实率也受到气泡数量多影响，从柱头测定图可以看出‘丽都’、‘魔幻魅影’、‘漂亮女生’的气泡数量相比与其他要更多，杂交后结实率与柱头可授性一致，气泡数量多的品种杂交结实率高。

从外形分析，萱草的株高影响杂交的结实率，杂交的品种‘丽都’50cm左右与‘等等’杂交有较高的结实率。‘魔幻魅影’、‘夏日紫罗兰’、‘梦的天堂’、‘边境警察’高都在90cm以上与‘等等’杂交结实率低。株高也会影响杂交亲和性。萱草品种间的杂交并无显著的法则可言，且亲和性普遍较低，这种现象限制了其新品种的培育 [16]。因此种间杂交之间还是存在杂交不亲和的，所以为了提高杂交的不亲和可以用蕾期授粉、对柱头激素处理、柱头较长可以切除柱头、选择植株高相近。这样可以进一步的提高杂交的亲和性，提高杂交的结实率。

4 结论

‘红酒’的花粉活力平均值为89.57%，‘等等’的花粉活力平均值为75.66%。母本柱头可授性的染色程度、气泡数量，有黏液颜色更深、气泡数量更多。20个杂交组合中，以‘红酒’为父本的占75%。‘午后’ב红酒’的结实率最高达91.30%；10个有出苗率的杂交种组合中‘漂亮女生’ב红酒’的出苗率最高为100%；9个有幼苗成活率杂交组合中‘夏日紫罗兰’、‘午后’与‘红酒’杂交的幼苗成活率分别为98.67%、96.74%。其余为100%。‘红酒’的花粉活力平均值比‘等等’的高，‘红酒’为父本的结实率更高，’红酒‘的杂交的亲和性更强，‘红酒’更适合作父本。现该项技术已与安宁市城市管理局公园管理站进行合作，开展了安宁市优质高抗园林花卉新品种筛选与推广运用项目，在安宁市公园管理站的苗圃基地进行扩繁，并于2022年5月在安宁市宁湖公园东岸选取了点位进行试种，现长势良好，花色鲜艳。

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[1] 支持项目：安宁市科技计划项目“优质高抗园林花卉新品种的筛选及推广运用”（编号）