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牡丹资源育种策略

文章出处:鲁韵牡丹 浏览次数:发表时间:2018-10-21

  牡丹育种方法有很多种,其中以杂交育种和实生育种最为重要,并已有诸多成就。日本和欧洲采取了不同的育种策略,从而形成了不同的品种群。

  日本早在江户时代(1600-1867)中期便进行了以提高观赏价值为目的的品种改良,主要采用实生选种的策略。其方法是播种中国牡丹天然杂交的种子,然后从实生苗中选择适合日本风土人情的新品种,并形成了特征鲜明的日本品种群。其特点是花头直立,不叶里藏花,多半重瓣和单瓣花,色彩鲜艳且线条优美。

  法国传教士Delavay于19世纪末,将采自我国云南的紫牡丹(P.delavayi)和黄牡丹(P.lutea)传入欧洲,之后法国的L.Henry和Lemoine将黄牡丹与栽培品种杂交,先后获得了一系列黄色系品种,后被称为‘P.×Lenmoinei’系(如‘金帝’、‘金阁’等)。

  美国A.P.Saunders及其助手将黄牡丹、紫牡丹和日本品种杂交,培育出了花色丰富的远缘杂交品种,如‘海黄’、‘黑海盗’等。

  综上所述,育种者根据不同育种目标,选择合适的种质和育种方法,均能得到理想的牡丹品种。下面,我们将对应用最为普遍的两种育种策略进行详细介绍。

  1、杂交育种

  杂交育种是目前国内外应用最普遍,成效最大的育种方法。由于杂交引起基因重组,后代可组合双亲控制的优良性状,产生加性效应,并利用某些基因互作,形成超亲个体,为培育选择提供物质基础。牡丹现有的遗传背景较为复杂,杂交育种,特别是远缘杂交会引起基因重组,因而可能产生全新性状及全新类型。尽管牡丹的童期较长,导致育种周期较为费时,但在牡丹组培体系建立之前,杂交育种仍然是牡丹育种中的一个重要方法。

  培育出好的牡丹杂交品种,成为一名合格的育种家,并不是一件很难的事,只要你有足够的耐心。下面,我们依据加拿大PIVOINES CAPANO农场的杂交育种经验给大家作具体介绍。

  (1)确定你的育种目标

  首先,你要确定一个目标!你想要培育出什么样的牡丹,具体有什么特征?是茎秆粗壮的,还是低矮的牡丹?是抗寒性的,还是蓝色系的牡丹?

  确定了你的目标,将有助于帮你规划整个育种计划。有时,你需要经过很多代的筛选才能找到理想中的株系。记住,在你看到第一朵预期性状的花朵或者果实之前,你必须要种植所有收集到的种子。在有目标性状的情况下,你将限制种植的数量(低于1000株)。
 

  (2)选择合适的亲本

  根据你的育种目标,选择作为父本和母本的品种或野生种。比如,你的花园里有一朵很漂亮的花,你也很喜欢,但是它的茎秆不是很粗壮;这时,你需要选择另一个茎秆粗壮的种质与其杂交,以培育出茎秆粗壮又很漂亮的新的品种。你可以将你的牡丹作为母本,另一个茎秆粗壮的品种作为父本;杂交的父母本都是要有生育能力的,即母本是可育的,而父本的花粉是有活力的。

  选择理想的父母本

  (3)花粉的收集和保存

  如果你够幸运的话,你所选择的父本和母本会同时开花。但是大部分杂交的父母本会在不同时期开花。但是这个问题也很容易解决,你需要收集牡丹花的花粉,从开始绽放一直到完全盛开。你所做的就是在花瓣刚一打开,就剪掉并保留牡丹的雄蕊,然后放在一块铝箔上,让它在黑暗的房间里晾干,自然通风24-48小时。一旦雄蕊干了,所有的花粉就会在铝箔上以粉末形式释放出来,之后把它放在一个黑色的塑料容器里,并在4℃冰箱里保存。

  花粉采集与保存

  (4)授粉

  仔细观察你的母本植株,在花苞开始着色,但没有开放(类似于一个大棉花糖)的时候,减掉所有的花瓣和雄蕊,只留下新皮。

  授粉时期选择及母本处理

  然后快速的用你的手指或者毛笔将花粉涂抹在柱头上,然后用一个白色的纸信封来保护你的杂交。写清楚你的育种目标和父母本,并用“母本×父本”这种形式表示。例如,Blushing Princess(母本)×Sparkling Windflower(父本).

  授粉及套袋处理

  (5)种子的收集

  在9月,当果荚成熟时,收集种子。将种子放在漂白液中浸泡几分钟,漂白液的浓度是1%,即1毫升的Javex或者Chlorox漂白剂加入100毫升的水中。

  杂交后代的果荚

  (6)种子催芽

  将种子放入密封塑料袋中,里面含有潮湿的蛭石或泥炭藓,然后放到温暖黑暗的房子里。这个过程要有耐心,每周都要观察种子的情况。几个月后,每个种子都会长出白色根。当根的长度达到1.2厘米时,把这个发芽的种子放在另一个装有潮湿蛭石或泥炭藓的密封塑料袋里,然后把袋子放在冰箱里,每星期观察你的种子。几个月后,你的种子就会发出一叶小叶子,我们称它为胚芽(plumule)。

  种子发芽处理

  (7)杂交后代的种植和管理

  一旦种子上有胚芽出现,就从冰箱中取出这个幼小的植物(或发芽的种子)。把它种在一个10厘米的花盆里,然后把它放在温室或者大棚中(阳光充足,但不被直射),直到室外最后一场霜冻。

  在那之后,你可以把它种在你的花园或者试验田里。

  在秋天,用覆盖物保护它。之后,你需要足够的耐心!你的幼苗可能需要3到4年的时间才能发出第一朵花,只有在这段时间之后,你才会发现你是否已经达到了你的育种目标。

  杂交后代的种植

  (本文所有图片来源:PIVOINES CAPANO官网)

  在整个杂交育种的过程中,无论是亲本还是杂交后代,均要加强养护管理,并对其主要性状的遗传规律进行细致观察。

  前人的经验表明,牡丹远缘杂交育种难度很大,如亲本不亲和、杂种不育以及后代广泛分离等问题都会使育种工作很难顺利进行;但是远缘杂交远缘杂交亲本基因型差异大,因而能够产生更为丰富的变异类型,开展以野生种牡丹参与的远缘杂交育种是符合我国国情和育种目标的。

  此外,王莲英科研团队建议开展杂交后代的早期鉴定。利用形态学、孢粉学、细胞学以及现代分子生物学等鉴定方法,可以在育种的早期阶段淘汰假杂种,减少育种过程的工作量,提高杂交育种效率。

  2、实生选种

  (1)实生选种的概念和意义

  实生繁殖也被称为有性繁殖或种子繁殖。对实生繁殖群体进行选择,从中选出优良个体并建成营养系品种,或改善继续实生繁殖的下一代群体的遗传组成,均称为实生选择育种,简称实生选种。

  实生选种的意义体现在两个方面:

  第一,实生群体后代分离广泛,变异大,类型多样,在选育新品种方面有很大潜力;

  第二,由于实生群体变异类型是在当地条件下形成的,因此它们对当地条件都有较强的适应能力。

  牡丹生命周期较长,生产兼用无性和有性繁殖的方法,其实生群体内经常出现较大变异;加之生境复杂,不同株间在形态及生理特性上也经常存在差异。这就为选择育种提供了丰富的材料。

  (2)实生选种的方法

  实生选种的方法有两种。

  第一种是通过逐代的混合选择,按照一定的目标来改进牡丹群体的遗传组成,形成以实生繁殖为主的群体品种;

  第二种是从实生群体中选择优良单株,通过嫁接、分株或组织培养等无性繁殖方式形成营养系品种。

  (3)牡丹的实生选种

  牡丹为异花授粉,个体杂合性强,自由授粉子代发生分离,变异丰富,尤其是不同种质资源集中种植后花粉相互传播,后代变异会更加广泛。因此,实生育种策略对于牡丹育种来说是行之有效的方法。

  早在1968年,兰州和平牡丹园便尝试了牡丹的实生选种。他们从兰州榆中县药材公司和周边农户家收集了一批自然授粉的牡丹种子,播种后得到1000余株实生苗,并于1976年后相继开花,每年采种育苗。

  1982年,在第二代开始开花时,又从菏泽引种60余个中原牡丹品种,开始进行人工授粉杂交。由于父本为混合花粉,母本也没有挂牌,因此是一种不定向的混合人工杂交。

  通过该种方法,在1976-1996年的20年中,共培养各种开花实生苗32万余株,反复选择后培育并命名533个新品种,其中包括9种花色、7种花型。

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