14个亚组间远缘杂交牡丹品种花粉形态观察

李京璟，瞿丹，何智宏，徐晶晶，张晶晶，张延东，何丽霞

（甘肃省林业科技推广总站，甘肃 兰州 730046）

花粉形态特征不易受环境影响，具有很强的遗传保守性和稳定性[1]，花粉外壁纹饰是最具价值的分类依据之一，在亚组间远缘杂交杂种鉴定中具有一定的参考价值[2]。对芍药科芍药属牡丹组野生种在花粉形态方面的研究早有一些报道[3-7]，但对近几年培育的牡丹新品种的花粉形态研究报道较少。本研究旨在利用扫描电镜，对近几年培育的14 个亚组间远缘杂交新品种进行花粉形态特征观察，通过比较几个新品种的花粉形态，探讨父母本在花粉外壁纹饰上的遗传性。

1 材料与方法

1.1 材料来源

供试材料均取自甘肃省林业科技推广总站牡丹种质资源圃，为近年亚组间杂交培育的新品种，亲本来自革质花盘亚组：紫斑牡丹Paeonia rockii、四川牡丹P.decomposita、卵叶牡丹P.qiui；肉质花盘亚组：黄牡丹P.lutea、紫牡丹P.delavayi；中原牡丹品种：‘五洲红’‘虞姬艳装’‘红绫’‘珊瑚台’；西北牡丹品种群：‘紫荷’‘白单’‘兰蝶’。

1）‘丹心’，♀黄牡丹哈拉村居群×♂‘五洲红’

2）‘洮绢’，♀黄牡丹中乡居群×♂紫斑牡丹临洮居群

3）‘仙女’，♀黄牡丹中乡居群×♂四川牡丹马尔康居群

4）‘中国红’，♀黄牡丹格咱居群×♂‘虞姬艳装’

5）‘洮玉’，♀黄牡丹中乡居群×♂紫斑牡丹临洮居群

6）‘天鹅绒’，♀紫牡丹安南居群×♂紫斑牡丹临洮居群

7）‘彩练’，♀紫牡丹安南居群×♂紫斑牡丹文县居群

8）‘云鄂粉’，♀紫牡丹安南居群×♂卵叶牡丹保康居群

9）‘深墨红’，♀紫牡丹安南居群×♂‘红绫’

10）‘紫荷韵’，♀紫牡丹安南居群×♂‘珊瑚台’

11）‘玫香红’，♀紫牡丹安南居群×♂‘紫荷’

12）‘甘林黄’，♀紫斑牡丹文县居群×♂黄牡丹汤堆居群

13）‘黄水晶’，♀‘白单’×♂黄牡丹中乡居群

14）‘海的女儿’，♀‘兰蝶’×♂黄牡丹汤堆居群

1.2 试验方法

从花蕾上取下花药，放在纸上自然阴干，包装后置于低温干燥处保存。

花粉试样均匀涂抹于样品台上，镀膜机喷镀金膜，日立S-450 扫描电镜下观察拍照，分别在750 倍、2 300 倍、6 000 倍下观察花粉粒的群体、个体及花粉粒外壁纹饰。花粉形态描述参照Erdtman[8]、Walker[9]等进行。

2 结果与分析

袁涛等[3]的研究表明，芍药属的花粉粒多为长球形，赤面观为椭圆形，极面观为三裂圆形，具三拟孔沟，有沟膜，属N3P4C5型花粉。

本研究重点描述供试花粉外壁纹饰，与已有相关研究的花粉外壁纹饰作对照[3,7]，探讨相同居群母本或父本亚组间远缘杂交的品种花粉外壁纹饰差异，及亚组间远缘杂交品种的花粉异常率与结实的关系。

2.1 母本居群相同

‘洮绢’‘仙女’‘洮玉’3 个品种的母本均来自黄牡丹中乡居群，三者花粉外壁纹饰均表现出母本网状纹饰的特点。图1 所示，‘仙女’网眼较大，网脊较细，带有父本四川牡丹细网状纹饰的特点。‘洮娟’网眼较小，网脊较粗，带有父本紫斑牡丹临洮居群粗网状纹饰的特点。‘洮玉’网眼较小且不规则，网脊较粗，带有一定的皱波，带有父本紫斑牡丹临洮居群皱波—粗网状纹饰的特点。即三者花粉外壁纹饰特点更偏向父本，‘洮玉’比‘洮绢’更能体现父本花粉外壁纹饰特点。

‘天鹅绒’‘彩练’‘云鄂粉’‘深墨红’‘紫荷韵’‘玫香红’6 个品种的母本均来自紫牡丹安南居群。紫牡丹安南居群外壁具网状纹饰，6 个品种虽均表现出母本的特点，但差异较大。图1 所示，‘天鹅绒’外壁具皱波—网状纹饰，网眼不规则，大小不等，少许网眼呈穴状，带有父本紫斑牡丹临洮居群皱波—粗网状纹饰的特点；‘彩练’外壁具粗网状纹饰，网眼圆形或近圆形，大小不等，部分网眼呈穴状，网脊较平滑，宽度大于或等于网眼直径，带有父本紫斑牡丹文县居群粗网状纹饰的特点；‘云鄂粉’外壁具细网状纹饰，网眼圆形或近圆形，大小较均匀，网脊较平滑；‘深墨红’外壁具网状纹饰，网眼不规则，网眼较大，大小不等，网脊宽窄不均匀，小于网眼直径，有的小于2 倍以上；‘紫荷韵’外壁具网状纹饰，网眼近圆形，部分网眼呈穴状，网脊较平滑，宽窄均匀，小于或等于网眼直径；‘玫香红’外壁具网状纹饰，网眼圆形或近圆形，大小不均匀，部分网眼呈穴状，网脊较平滑，宽度均匀，小于网眼直径。即‘天鹅绒’‘彩练’两者花粉外壁纹饰特点更偏向父本，‘云鄂粉’‘深墨红’‘紫荷韵’‘玫香红’4 个品种表现了母本网状纹饰，但网眼大小、形状、网脊粗细均不同，说明也受到了父本一定的影响或变异。

图1 14 个品种花粉外壁纹饰

2.2 父本居群相同

‘甘林黄’‘海的女儿’2 个品种的父本来自黄牡丹汤堆居群，均带有父本网状纹饰，但也有一些差异。如图1 所示，‘甘林黄’花粉外壁具粗网状纹饰，网眼近圆形，大小不等，部分网眼不规则或呈穴状，网脊较突出，宽度均匀。‘海的女儿’外壁具网状纹饰，网眼圆形或近圆形，大小较均匀，网脊较平滑，小于或等于网眼直径。‘黄水晶’外壁具皱波—网状纹饰，网眼极不规则，大小不等，网脊突出，宽度大于或等于网眼直径，与父本黄牡丹中乡居群网状纹饰差异较大。

‘丹心’‘中国红’‘深墨红’‘紫荷韵’4 个品种的父本均来自中原牡丹品种群，其中，‘丹心’具皱波—粗网状纹饰，网眼形状极不规则，大小不等，网脊较突出，宽窄不均匀，呈不规则弯曲，似皱波，带有其母本黄牡丹哈拉居群的皱波—网状纹饰。‘中国红’具细网状纹饰，网眼圆形或近圆形，网眼较大且大小均匀，网脊平滑，宽度很细，与母本黄牡丹格咱居群皱波—网状纹饰相差较大。‘深墨红’‘紫荷韵’花粉外壁纹饰偏父或偏母特性不明显。

2.3 亚组间杂交品种花粉异常情况

根据国内学者的研究，在栽培芍药及牡丹的成熟花粉中含有大量的异常花粉[10-11]。我们观察的14 个品种中，有13 个品种花粉粒异常率均超过一半。这些异常的花粉明显小于正常花粉，形态不规则或畸形，外壁内凹、空瘪，均为不育花粉。而‘海的女儿’花粉粒饱满，形状规则，异常花粉粒极少。

图2 14 个品种花粉粒异常情况

3 讨论

3.1 牡丹亚组间远缘杂交品种花粉形态与亲本

何丽霞等[12]对‘晨韵’‘彩练’‘夕阳’‘梦幻’4个品种开展了与亲本花粉形态的比较研究，结果表明当杂交种的遗传组成发生变化时，其花粉形态及外壁纹饰类型必然有一定的改变，但杂交后代中出现的外壁纹饰类型与双亲所具有的类型并无相关性。本研究对母本或父本相同居群或品种群的14 个亚组间远缘杂交后代的花粉外壁纹饰进行比较分析发现：14 个品种的花粉外壁纹饰虽均表现出了父母本的特性，但‘洮绢’‘仙女’‘洮玉’‘天鹅绒’‘彩练’‘中国红’等6 个品种更偏向父本，表明黄牡丹中乡居群、格咱居群及紫牡丹安南居群花粉外壁纹饰的遗传力较弱，紫斑牡丹临洮居群、文县居群花粉外壁纹饰的遗传力较强。形态特征观察发现‘洮绢’‘洮玉’植株高大，生长势强，体现了紫斑牡丹的特性；‘黄水晶’‘丹心’更偏向母本，表明黄牡丹哈拉村居群花粉外壁纹饰的遗传力较强；‘甘林黄’‘云鄂粉’‘深墨红’‘紫荷韵’‘玫香红’‘海的女儿’等6 个品种介于父母本之间，表明其父母本花粉外壁纹饰的遗传力差异不大。

赵娜等[13-14]以黄牡丹为母本亚组间远缘杂交研究表明，花粉外壁纹饰的表现受父本影响较大。本试验结果表明，相同居群母本或父本亚组间远缘杂交后代在花粉外壁纹饰上差异较大，虽均表现了双亲特性，但有些偏父，有些偏母，有些则变异较大，没有一定的规律性。在以后的研究中，还需通过大量的试验材料来探索花粉外壁纹饰与父母本的遗传关系，并结合形态学、分子学等共同探究遗传性，以此作为种属分类、品种鉴定的依据。

3.2 牡丹亚组间远缘杂交品种花粉形态与结实

根据国内学者的研究，芍药属植物的成熟花粉中含有大量的异常花粉[15-16]。本研究结果表明，革质花盘亚组和肉质花盘亚组间远缘杂交品种花粉中也有大量的异常花粉，而这些品种都不结实，唯独‘海的女儿’的异常花粉率很低，且能够正常结实。

相关研究表明，由于亲缘关系远的花粉既不易使卵细胞受精，又能刺激卵细胞单性发育，产生单倍体或二倍体的胚，已在许多作物中利用亚组间远缘杂交诱导孤雌生殖获得单倍体或二倍体[17-19]。本研究中的‘海的女儿’虽为亚组间远缘杂交组合产生的后代，但其形态特征基本与母本相同，没有表现出亚组间远缘杂交后代的特点，花粉发育正常，是否是亚组间远缘杂交诱导了孤雌生殖，使该品种表现出可育性，还有待于进一步探讨。