鸡冠花与青葙杂交新品系的选育_红鸡冠花的功效与作用

　　摘要：利用远缘杂交和回交技术，将栽培鸡冠花与它的近缘种――青葙杂交选育系列鸡冠花新品系。结果表明，通过应用３０～５０ ｍｇ／Ｌ ＧＡ３＋２０ ｍｇ／Ｌ ＮＡＡ的激素液处理，明显提高了杂种获得率和饱满种子率；应用矮黄冠与杂种回交，在回交后代中发现花序性状、叶片大小、分枝及植株高度等性状变异很宽广的材料。通过定向选择培育，经７～９代自交选育成株型较高、多分枝红色穗状花序的千穗红，多分枝塔型红色或黄色的红塔林、黄塔林等新品系；矮秆冠状或多穗型的矮火炬、矮红冠新品系以及冠状、穗状相聚的众星捧月，冠状、穗状和凤尾状三结合的红三元新品系，这些新品系具有野生亲本抗病性强的优点，明显比栽培鸡冠花抗病性强。
　　关键词：鸡冠花；青葙；远缘杂交；激素处理；抗病性
　　中图分类号：Ｓ６８１．３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）11－2266-03
　　
　　Breeding New Cockscomb Varieties by Distant Hybridization of
　　Celosia cristata and C. argentea
　　
　　ＧＡＯ Ｑｉｎｇ－ｑｉｎｇ，ＨＥ Ｎｉ－ｓｈａ，ＬＵ Ｚｈｅｎｇ－ｈｕｉ，ＸＵ Ｘｉａｎｇ－ｊｕｎ，ＣＨＥＮ Ｄｏｎｇ－ｌｉｎｇ，ＳＯＮＧ Ｚｈａｏ－ｊｉａｎ，ＣＡＩ Ｄｅ－ｔｉａｎ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００６２， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Dｉｓｔａｎｔ ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｃｋｃｒｏｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｅｌｏｓｉａ ｃｒｉｓｔａｔａ ａｎｄ Ｃ． ａｒｇｅｎｔｅａ was applied ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｎｅｗ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｃｋｓｃｏｍｂ． Ｔｈｅ ｓｅｅｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓａｔｉａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｒｅ ｌｏｗ ｄｕｅ ｔｏ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ of ｐｌａｎｔ ｈｏｒｍｏｎｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ３０ ｍｇ／Ｌ ｔｏ ５０ｍｇ／Ｌ ＧＡ３ ａｎｄ ２０ ｍｇ／Ｌ ＮＡＡ could ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ plump ｓｅｅｄｓ ratio． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｒｅａｔ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｐｉｋｅ ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ， ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔｒａｉｎ（ｓｈｏｒｔ ｓｔａｌｋ ａｎｄ ｙｅｌｌｏｗ ｃｒｏｗｎｅｄ） ａｎｄ ｏｌｄｅｒ ｈｙｂｒｉｄ were ｂａｃｋｃｒｏｓｓed． Vａｒｉｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｎｉｃｌｅ ｔｒａｉｔ， ｌｅａｆ ｓｉｚｅ， ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｂｒａｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ were found． Ａｆｔｅｒ ｓｅｌｆ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ７ ｔｏ ９ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ， new variaties such as “Ｑｉａｎｓｕｉｈｏｎｇ” ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｒｅａｔ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｒｅｄ ｂｒａｎｃｈ， “Ｒｅｄ－Ｔｏｗｅｒ Ｓｔｙｌｅ” ｏｒ “Ｙｅｌｌｏｗ－Ｔｏｗｅｒ Ｓｔｙｌｅ” ｏｆ ｒｅｄ ｏｒ ｙｅｌｌｏｗ ｍｕｌｔｉ－ｂｒａｎｃｈ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｔｏｗｅｒ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，“Ｄｗａｒｆ Ｔｏｒｃｈ” ｏｆ ｄｗａｒｆ ｌａｎｃｅ ｏｒ ｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｋｅ，“Ｒｅｄ Ｄｗａｒｆ Ｔｏｒｃｈ”，“Ｍｏｏｎ Ｑｕｅｅｎ” ａｎｄ ａ ｎｅｗ ｓｔｒａｉｎ ｗｈｉｃｈ ｈａd ｃｒｅｓｔ， ｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｋｅ， ｉｎａｂｉｇｂｏｎｄ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ were obtained． Ａｌｌ ｔｈｅｓｅ ｎｅｗ ｓｔｒａｉｎｓ ｈａd ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｈａｎ Ｃ． ｃｒｉｓｔａｔａ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｅｌｏｓｉａ ｃｒｉｓｔａｔａ； Ｃ． ａｒｇｅｎｔｅａ； ｄｉｓｔａｎｔ ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ； ｐｌａｎｔ ｈｏｒｍｏｎｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｄｉｓｅａｓｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
　　
　　长期以来在培育优良品种的过程中，由于物种内品种间杂交较易成功，育种家们主要利用栽培种内的基因资源［１］。致使优良品种或杂种越来越广泛地替代了农家品种，使栽培种的种质资源不断地被侵蚀，基因资源日益贫乏，有些特征、特性在栽培品种中已很难找到；而野生种一般在严峻的生存竞争和自然条件下恰恰保留和积累了这些特征和特性。因此通过栽培种与野生种的种间杂交，发掘已经驯化和大量尚未驯化的近缘种的优良遗传资源，已成为提高育种成效的一个十分重要的研究领域［２］。利用普通野生稻中的“野败”选育出水稻雄性不育系而带来杂交水稻的巨大成功［３］，小麦的近缘种――长穗偃麦草与小麦杂交和回交选育出沿用近２０年的小偃６号优良品种［４］是世界上科学应用远缘物种杂交选育新品种的最著名范例。
　　鸡冠花（Ｃｅｌｏｓｉａ ｃｒｉｓｔａｔａ Ｌ．）和青葙（Ｃ． ａｒｇｅｎｔｅａ Ｌ．）属于青葙属（Ｃｅｌｏｓｉａ）的近缘物种［５］。长期的人工栽培选择，使鸡冠花具有花序成冠状，花色有红、黄、白色不同类型，主茎明显，几无分枝，叶片长而宽等适于观赏的特征；但缺少青葙的植株较高、分枝多、叶片窄小等另类观赏性的特征；特别是鸡冠花对外界逆境的抵抗力已明显降低，容易感染多种病害［６，７］。为了提高栽培鸡冠花的抗病性和观赏性，我们开展栽培鸡冠花与青葙的远缘杂交研究，不仅成功地将青葙的良好抵抗立枯病的特性转入鸡冠花，而且选育出一批结合青葙和鸡冠花特点的新鸡冠花品系。
　　１材料与方法
　　１．１试验材料
　　试验中采用的栽培鸡冠花品系红色鸡冠花、矮黄冠鸡冠花及青葙１号皆来自于湖北大学生命科学学院蔡得田课题组。材料及杂种种植在中国农业科学院油料作物研究所试验农场和湖北大学课题试验场。
　　１．２杂交和激素处理
　　于上午７∶００～８∶００选取红色鸡冠花已开花2 d的花序，去除已开的花和顶端幼嫩花朵，对在当天或次日开放的花用尖镊子拨开花朵去除花药，依次去雄２０～３０朵，然后套袋；至９∶３０～１１∶００青葙开花时，取青葙花药于小培养皿中，用干净毛笔将花粉涂于已去雄的鸡冠花柱头上，每朵鸡冠花涂４～５朵的花粉量，然后套袋，写上杂交亲本和日期；当天下午４∶３０～６∶００用喉头喷雾器内装３０～５０ ｍｇ／Ｌ赤霉素（ＧＡ３）＋２０ ｍｇ／Ｌ ＮＡＡ激素液，对着杂交袋内喷３～５下，以打湿柱头为标准，连续喷５ ｄ。
　　１．３回交及杂种后代选择
　　从杂交产生的杂种中挑出优良单株与矮秆黄花品种――矮黄冠回交，杂交方法同上，但不用激素处理。
　　抗病性比较：苗期在田间进行立枯病观察，每次调查３个点共３００株左右，以患病株数除以植株总数的百分率计算病株率。
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　　２．１鸡冠花与青葙的杂种获得及激素处理效果
　　以红色鸡冠花为母本，青葙１号为父本，杂交１５０朵小花，仅获得８粒种子，其中３粒较饱满，５粒半饱满，而应用激素处理后，明显地提高了杂交成功率。从表１可知，经激素处理比未加激素处理明显提高了杂交结实率和饱满种子获得率，而其中以鸡冠花为母本，５０ ｍｇ／Ｌ ＧＡ３＋２０ ｍｇ／Ｌ ＮＡＡ处理的效果更好，虽然半饱子率比饱满子率多。而且以鸡冠花为母本比用青葙作母本更容易获得杂交种子。
　　２．２鸡冠花与青葙杂交后代的特征
　　鸡冠花与青葙的杂种无论是以红鸡冠花为母本还是以青葙为母本，Ｆ１代都表现为高株、红色、多分枝、穗状花序，但叶片处于鸡冠花和青葙的大小之间，倾向于青葙，花器也倾向于青葙，Ｆ１上结的种子也与青葙相近，比栽培鸡冠花的大。
　　２．３鸡冠花／青葙杂种与矮黄冠鸡冠花的回交结果
　　由于鸡冠花／青葙杂种Ｆ１株高可达１３５～１４２ ｃｍ，分枝较多，花序为散穗状，且结子性差；因此有针对性地选用矮秆黄色的矮黄冠鸡冠花与之回交。其回交杂种后代性状出现明显的分离，株高处于３５～１２３ ｃｍ，花序有聚合的冠状，穗状，也有冠状和穗状结合型，还有冠状、穗状和凤尾状三型一体的类型，尤其是在后代中出现红色矮冠型、黄色矮冠型及多分枝穗型和以冠型为主、穗型相辅的类型。
　　２．４多代定向选择获得稳定的新型鸡冠花品系
　　根据鸡冠花育种的目标，结合杂种后代呈现的富有特色的性状类型，进行定向选育。从而选育出以多分枝为主、叶片茎秆红色明亮的多穗型品系如千穗红；以多分枝塔型花序、红色或黄色的红塔林和黄塔林；以及矮生多聚型火炬状、红色叶片和花序的红火炬和矮红冠。还有主花序为冠状，以下分枝为穗状的众星捧月新品系。
　　２．５青葙品种与不同栽培鸡冠花品系抗病性的观察比较
　　经杂种选育而成的新品系有一个共同特点，就是抵抗病害的能力倾向于青葙。以苗期的立枯病调查比较为例，呈现青葙抗性最强，其次为较高秆分枝型的千穗红、千穗黄、红塔林、黄塔林和众星捧月，再其次为红火炬、矮红冠，最差的是一般栽培品系黄鸡冠和红鸡冠（表２）。
　　３小结与讨论
　　３．１激素处理可以提高远缘杂交的成功率
　　在栽培品种与野生亲缘种之间杂交，往往存在着杂交不亲和性和杂种发育不良的特点［２］，这在栽培稻与野生稻物种间杂交很常见［８，９］；在油菜的物种间属间杂交中也经常出现［１０，１１］。为了克服这种困难，采用适当的激素处理，往往能够获得明显的改善效果。在本试验中，我们在杂交后进行激素处理，杂种获得率从３．１８％～５．３３％提高到１４．９７％～４８．８４％，而且饱满种子的获得率也相应得到提高。
　　３．２适当回交有助于改善野生不利性状
　　在栽培种与野生种杂交中，Ｆ１代往往很多性状倾向于野生亲本，而且许多性状是不利于栽培应用的［２］。因此通过杂种与栽培种回交则可以大大改善这种不利状况。本试验中我们观察到杂种一代除了出现多分枝、叶小、叶片和花序颜色变鲜红、抗性强的优良性状外，植株太高、株型偏散的不足之处也非常明显。因此，我们针对性地选用矮生黄花冠型的矮黄冠品种与杂种回交，结果取得了良好的效果。杂种后代既保持有野生亲本的强抗病性和多分枝性，而且还在株高、花型和颜色上出现丰富的分离特点，并且还可能出现亲本不具备的新性状如塔型多分枝、莲座型和冠状穗状共显型（如新品系众星捧月的主花序为冠状，下部几个分枝为穗状花序组成）及冠状穗状凤尾状三型相聚型的红三元，为我们定向选择而培育不同类型的新品种提供了良好条件。
　　３．３利用远缘杂交和回交技术创造亲本型花卉品种具有良好的发展前景
　　由于花卉的观赏价值越来越倾向于新奇特异，因而采用不同于常规选择和杂交育种的方法，选育花卉新品种已成为育种的重要方向。这反应在名贵大花蕙兰品种选育［１２］，百合［１３］、茶花［１４］、月季［１５］和牡丹［１６］的新品种选育之中。鸡冠花虽然是一种普通的草本花卉，但是由于它的种植范围广，开花时间长，既适宜于色块布局和庭院种植，又是路边花坛栽种的常用花种之一；尤其是控制好播种期而在国庆节期间盛放，使其成为渲染节日气氛的优选花种之一。该研究所获得的鸡冠花新品系系列，既增添了新品种特征，又增强了抗病性，对于鸡冠花品种的应用将有重要意义。
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