‘曉明一號’紫薇雜交育種研究

王曉明， 曾慧杰， 李永欣， 王湘瑩， 喬中全， 蔡 能

(1.湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004； 2.長沙湘瑩園林科技有限公司， 湖南 長沙 410004)

‘曉明一號’紫薇雜交育種研究

王曉明1， 曾慧杰1， 李永欣1， 王湘瑩2， 喬中全1， 蔡 能1

(1.湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004； 2.長沙湘瑩園林科技有限公司， 湖南 長沙 410004)

為選育出紫薇優(yōu)良新品種，以‘紅火球紫薇’和‘紅葉紫薇’為試驗材料，開展紫薇雜交育種試驗。研究結果表明： 紫薇雜交授粉適宜時間為早上07:00—08:00，結實率最高可達92%，雜交種子萌發(fā)率達56.3%～62.2%；從“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”雜交子代中選育出的紫薇新品種‘曉明1號’，其新葉淺紫紅色，成熟葉綠色，花色深紫紅(60A)，部分花瓣邊緣略帶白邊；6月中旬始花，花期長達4個月；花序平均長和寬分別為25.5 cm、17.3 cm，花徑3.99 cm?！畷悦?號’兼有雙親的優(yōu)良特性，其性狀能穩(wěn)定遺傳，具有花色艷麗、花期長、花量大、生長較快等特點。

紫薇； 雜交； 育種； ‘曉明1號’

紫薇(lagerstroemiaindica)是我國夏季的主要觀花樹種，適應性強，花色艷麗，花期長達3個月，觀賞價值很高，且用途廣泛，抗污染能力強[1-2]。紫薇既可用于城市園林綠化美化，又可用于高速公路等綠化及防沙、護坡，其植株還可入藥，花朵可提取香精。國外對紫薇育種非常重視，美國、日本都曾選育出一批紫薇新品種[1-6]。如美國選育出近30個抗病的紫薇栽培品種和‘tonto’等矮生品種，以及數個大紅花色品種；日本培育出矮化品種‘日本百日紅’等[2-6]。我國也選育出一些紫薇品種，如北京林業(yè)大學選育出‘垂枝白’、‘白密香’等，湖北省林業(yè)科學研究院選育出‘赤霞’等，湖南省林業(yè)科學院選育出‘紅火球’、‘紅火箭’、‘紅葉’、‘湘韻’等[2-11]。在紫薇雜交育種方面，美國Egolf用屋久島紫薇與當地紫薇進行了雜交，選育出了20多個抗白粉病的栽培新品種；D.Egolfca采用當地紫薇(L.indica)、屋久島紫薇(L.fauriei)和福建紫薇(L.limii)作為親本進行種間雜交，培育出了2個開鮮紅色花朵的紫薇品種，名為‘Arapaho’和‘Cheyenne’；Pounders等人采用大花紫薇為親本，與紫薇種間雜交，獲得了雜種實生苗[2-6]；國內蔡明、陳彥、任翔翔等開展了紫薇開花、授粉特性及雜交育種研究[12-14]；李志軍對紫薇輻射育種進行了初探，為選育紫薇優(yōu)良新品種奠定了一定基礎[15]。

本研究針對我國紫薇優(yōu)良新品種缺乏等問題，以‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇為親本，開展雜交育種研究，從雜交后代籽播苗中選擇優(yōu)良植株。經過生物學特征、物候期觀察及品種比較試驗，選育出了雜交紫薇優(yōu)良新品種‘曉明1號’。

1 試驗區(qū)概況

試驗地位于長沙市杜家沖試驗林場，地處113°01′30″E，28°06′40″N；屬低山丘陵地貌，平均海拔85 m。該區(qū)屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，其年均氣溫17.1 ℃，年均日照1496～1850 h，年均降雨量1400～1900 mm，無霜期264天，年均相對濕度80%。試驗地土壤為第四紀紅色粘土發(fā)育的酸性紅壤，土層厚度46 cm，砂礫含量37%，土壤pH值5.6，土壤有機質含量14.21 g/kg，速效氮含量75.14 mg/kg，速效磷含量3.44 mg/kg，速效鉀含量32.15 mg/kg。

2 材料與方法

2.1試驗材料

以‘紅葉’紫薇(L.indica‘Pink Velour’)和‘紅火球’紫薇(L.indica‘Dynamite’)為正反雜交育種親本材料。

2.2研究方法

2.2.1 紫薇雜交育種試驗

(1) 雜交親本開花習性觀察。以種植于湖南省林業(yè)科學院試驗林場的‘紅葉紫薇’和‘紅火球紫薇’為試驗對象，觀測時間為2006年7月上旬。分別選取3株無病蟲害的紫薇植株，在每株上選取具有代表性、無病蟲害的花枝進行標記，連續(xù)5天從04:00—07:00每隔20 min對標記花枝的開花情況進行觀察記錄。

(2) 雜交育種試驗。將‘紅葉’紫薇與‘紅火球’紫薇進行自交和正反雜交試驗，即“紅葉紫薇♂×紅葉紫薇♀”、“紅火球紫薇♂×紅火球紫薇♀”、“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”、“紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀”4個組合。雜交前選擇發(fā)育正常、生長健壯、無病蟲害的紫薇植株作為雜交親本，選用主莖花或一級分枝中部的大小適中的花蕾作雜交用。在花蕾將要完全開放時，去掉花瓣和雄蕊，套袋保護；待柱頭出現粘液，花藥出現粉狀顆粒時，進行人工授粉。各雜交組合分別授粉100朵，授粉時間為早上07:00—08:00，分別統(tǒng)計雜交組合結實率，進行育性分析。

(3) 雜交種子發(fā)芽試驗。人工授粉3周后，果實成熟由綠變褐，將外果皮木質化的果實從母本植株上采收，放入干燥的硫酸紙袋中。按順序將采收的不同雜交組合果實攤開晾曬，室內溫度保持在20～25 ℃，待果實自然開裂后，收集種子。

播種時先將種子去翅，經過40 ℃溫水浸泡24 h后，用鑷子點播于裝有經消毒的草炭土基質的穴盤，播種后再覆蓋一薄層基質，覆膜保濕。將點播好的穴盤置于光照14 h/天、溫度26 ℃、濕度不小于50%的光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2～4周后種子萌發(fā)[6]。

2.2.2 雜交優(yōu)良品種選育 2008年7—8月在湖南省林業(yè)科學院，以‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇為親本，開展正反雜交育種研究。2009年2月將雜交種子播于穴盤，置于光照培養(yǎng)箱內催芽；3月播種于大田(株行距30 cm×30 cm)。2009—2010年在“紅葉紫薇×紅火球紫薇”雜交實生苗中篩選優(yōu)良變異植株。2011年剪取優(yōu)良變異植株枝條，進行扦插繁殖和嫁接繁殖，并對扦插苗和嫁接苗進行植物學特性觀測。2012年進行品種比較試驗，參試品種為‘曉明1號’紫薇、‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇，按隨機區(qū)組設計，每小區(qū)5株，5次重復，株行距為1.5 m×1.5 m。2012—2015連續(xù)4年，每年觀測其生長情況和開花性狀，比較品種之間植物學特性。

2.2.3 開花特性調查 調查花期，并在盛花期選取植株中上部光照充分且生長正常的花進行觀測。每株隨機選擇10個花枝，用英國皇家園林協(xié)會植物比色卡(RHS，2015)比對花色，用直尺和電子數顯卡尺分別測量花序、花徑、花蕾、花萼、花瓣等。

2.2.4 葉片特性調查 選擇健康枝條上的成熟葉片進行觀測。每株隨機選擇5個枝條，觀察葉形，用直尺測量枝條上成熟葉片的長度和寬度，用英國皇家園林協(xié)會植物比色卡比對葉色。

2.2.5 生長量調查 每重復選擇3株生長健壯、無病蟲害的植株進行數據調查。在紫薇植株春梢停止生長后，每株隨機選擇10個當年生主枝，調查葉片及枝條性狀，用直尺和電子數顯卡尺分別測量枝條長度(枝條基部至花序頂端)、粗度(當年生枝條基部1 cm處測量)。

3 結果與分析

3.1紫薇雜交育種試驗

3.1.1 雜交親本開花習性 在長沙地區(qū)7月中旬晴朗天氣里，父本‘紅葉’紫薇花蕾的花瓣逐漸展開時間為早上05:00—07:00，隨著花瓣展開，柱頭、長雄蕊、短雄蕊逐漸伸展露出；約07:00，花藥開始自中縫開裂，出現粉狀顆粒，柱頭出現粘液。母本‘紅火球’紫薇花蕾的花瓣逐漸展開時間為早上05:20—07:00，柱頭、長雄蕊、短雄蕊逐漸伸展露出；約07:00，柱頭出現粘液，花藥出現粉狀顆粒。如遇雨天或早晨氣溫較低，開花時間會推遲，花藥散粉時間會推遲，雨天花藥不能正常散粉。如果花萼張開，但之前沒有開放，花朵則會直接萎蔫凋謝。

3.1.2 不同時間段雜交效果 ‘紅葉紫薇’和‘紅火球紫薇’的花藥散粉時間約為07:00，故設07:00為第1個授粉時間點。設計“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”、“紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀”2個雜交組合，于早上07:00至中午11:00間，每隔1 h進行1次雜交授粉，每個處理各授粉25朵。不同時間段授粉的效果見表1。

從表1可知：紫薇雜交的效果與授粉的時間密切相關，07:00—08:00雜交的效果最好，結實率88%～92%；09:00以后雜交的結實率逐步降低，11:00的僅為40%多。其原因可能是因為隨著溫度的升高，花粉的活力逐步下降，柱頭的可授性也隨之降低。

表1 不同時間的雜交效果Tab 1 Thehybrideffectatdifferenttime時間雜交組合授粉朵數結實數結實率(%)07：00紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀252392紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀25228808：00紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀252288紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀25228809：00紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀251976紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀25208010：00紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀251560紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀25145611：00紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀251248紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀251040

3.1.3 雜交組合結實率 從表2可以看出：‘紅葉’紫薇、‘紅火球’紫薇自交組合的結實率分別為94.0%和92.0%，表明2個親本的花粉育性正常，其柱頭的可授性強；‘紅葉’紫薇與‘紅火球’紫薇的雜交組合也表現出育性較強的特點，正反交的結實率都在90%以上，2個雜交組合之間的結實率差別不大。

表2 雜交組合結實率Tab 2 Thehybridseedsettingrate雜交組合授粉朵數結實數結實率(%)紅葉紫薇♂×紅葉紫薇♀1009494 0紅火球紫薇♂×紅火球紫薇♀1009292 0紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀1009191 0紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀1009090 0

3.1.4 雜交種子發(fā)芽試驗 收集到“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”與“紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀”2個雜交組合的成熟果實170個，種子4100粒。2個雜交組合平均每果種子數、種子萌發(fā)率見表3。

表3 雜交種子萌發(fā)率Tab 3 Thegerminationrateofhybridseed雜交組合平均種子數(粒)萌發(fā)率(%) 紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀23 8±2 156 3紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀25 1±1 562 2

“紅火球紫薇♂×紅葉紫薇♀”組合種子的萌發(fā)率為62.2%，稍高于“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”組合的萌發(fā)率(56.3%)。

3.2紫薇雜交優(yōu)良品種選育

在“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”的子代中，發(fā)現1株苗木兼具了雙親的優(yōu)良特性，遂將該植株選定為優(yōu)良變異植株。對其扦插苗和嫁接苗的生物學特性觀測結果表明，無性繁殖的植株能穩(wěn)定保持母株的優(yōu)良特性，將該變異品種暫定名為‘曉明1號’(Lagerstroemiaindica‘Xiaoming 1’)。進一步品種比較試驗結果表明，‘曉明1號’兼具了雙親的優(yōu)良特性，具有花色艷麗、花期長、花量大、生長較快等特點。

3.2.1 ‘曉明1號’紫薇開花特性 ‘曉明1號’紫薇與其親本紫薇的開花特性見表4。從花色上看，‘曉明1號’紫薇為深紫紅色(RHS,60A)，處于‘紅火球’的猩紅(RHS,N66B)和‘紅葉’玫紅(RHS,46A)之間，略更接近‘紅火球’的花色；在陰天時‘曉明1號’紫薇的部分花瓣出現白邊，而‘紅火球’也有類似現象。這表明‘曉明1號’紫薇花色的特征更多的遺傳來自母本‘紅火球’紫薇。

表4 ‘曉明1號’紫薇開花特性Tab 4 FlowercharacteristicsofL indicahybridizing‘XiaomingNo 1’紫薇品種花色花徑(cm)花序長(cm)花序寬(cm)花序著花數(個)花萼長(mm)花瓣數(個)曉明1號60A3．9925．517．3117．711．146紅葉N66B3．8122．016．896．310．846紅火球46A3．9026．718．291．312．566花瓣長(mm)瓣爪長(mm)瓣爪顏色花蕾長(mm)花蕾寬(mm)花蕾顏色花蕾縫合線突起花香程度15．434．76與花色一致9．017．78紅色強無16．046．48與花色一致8．577．27紅色強淡香16．685．54與花色一致10．418．85紅色強無

從花的大小而言，在花蕾時期‘曉明1號’的花蕾平均大小為9.01 mm×7.78 mm,其花蕾的長度和寬度均大于‘紅葉’紫薇的(8.57 mm×7.27 mm)，但小于‘紅火球’紫薇的(10.41 mm×8.85 mm)，花蕾形狀圓潤飽滿；在花蕾展開后，‘曉明1號’單花的花瓣和瓣爪長的平均值分別為15.43 mm、4.76 mm,均小于2個親本的，但花徑(3.99 cm)相對較大,大于‘紅葉’的(3.81 cm)和‘紅火球’的(3.90 cm)；從花序的長、寬來看，‘紅火球’(26.7 cm×18.2 mm)>‘曉明1號’(25.5 cm×17.3 mm)>‘紅葉’(22.0 cm×16.8 mm)。此外，‘曉明1號’的花序著花數可達118個，超過了父本的(96.3個)和母本的(91.3個)。

芳香程度是植物開花的一個重要性狀。父本‘紅葉’具有淡香，而母本‘紅火球’不帶香味，‘曉明1號’作為子代，與母本‘紅火球’相似，花無香味。

以上結果表明，‘曉明1號’的花色性狀遺傳更多的來自母本‘紅火球’紫薇，有可能母本基因在紫薇花色性狀遺傳上占主導地位。

3.2.2 ‘曉明1號’紫薇葉片特性 由表5可知： ‘曉明1號’的葉片形狀與‘紅葉’、‘紅火球’一樣，都是橢圓形，略接近‘紅火球’一些；‘曉明1號’的平均葉長5.49 cm(4.4～7.3 cm)，稍小于‘紅葉’葉長(5.57 cm)(4.3～7.8 cm)，明顯小于‘紅火球’葉長(6.33 cm)(5.0～8.1 cm)；‘曉明1號’的葉寬3.88 cm(3.0～5.2 cm)，同樣是略短于‘紅葉’的(3.93 cm)(3.1～5.5 cm)，顯著短于‘紅火球’的(4.63 cm)(3.4～6.4 cm)，葉片大小總體而言要小于親本。

表5 ‘曉明1號’紫薇葉片特性Tab 5 LeafcharacteristicsofL indicahybridizing‘XiaomingNo 1’紫薇品種葉形葉長(cm)葉寬(cm)嫩葉顏色成熟葉顏色葉緣波狀起伏葉背密被柔毛程度曉明1號橢圓5．493．88淺紫紅色綠色弱低紅葉橢圓5．573．93紫紅色綠色很弱低紅火球橢圓6．334．63淺紅色青綠色弱低

‘曉明1號’紫薇新葉淺紫紅色，成熟葉綠色，與‘紅葉’紫薇接近，表明‘曉明1號’的葉色性狀受父本影響更大，父本基因在紫薇葉色性狀遺傳上可能占主導地位。

3.2.3 ‘曉明1號’紫薇枝條生長量 從表6可以看出: 當年生春梢長度以母本‘紅火球’紫薇的(105.8 cm)最高，父本‘紅葉’紫薇的(98.8 cm)次之，子代‘曉明1號’紫薇的比雙親的略低，平均長度為95.1 cm；‘曉明1號’當年生春梢的平均粗度為1.23 cm，比父本‘紅葉’紫薇的粗度(1.29 cm)略細，比母本‘紅火球’紫薇的粗度(1.21 cm)稍粗?？傮w而言，‘曉明1號’紫薇的枝條生長量與其親本相當，具有生長快的特點。

表6 ‘曉明1號’紫薇春梢生長量Tab 6 GrowthvolumeofspringshootsofL indicahybridizing‘XiaomingNo 1’(cm)品種2011年2012年2013年2014年平均長度粗度長度粗度長度粗度長度粗度長度粗度曉明1號77 51 0189 31 1497 61 37116 01 4195 11 23紅葉80 31 1291 61 25105 41 31118 11 4898 81 29紅火球98 30 95105 51 14107 21 33112 21 42105 81 21

3.2.4 ‘曉明1號’紫薇物候期 經連續(xù)4年觀測，‘曉明1號’紫薇在湖南省林業(yè)科學院試驗林場的物候期見表7?！畷悦?號’的萌芽期一般是3月中旬，6月中旬始花，7—9月是盛花期，10月中旬是末花期。

表7 ‘曉明1號’紫薇物候期Tab 7 PhenologicalphaseofL indicahybridizing‘XiaomingNo 1’品種萌芽期初花期盛花期末花期果實成熟期落葉期曉明1號3月中旬6月中旬7—9月10月中旬10—11月12月上旬紅葉3月中旬6月上旬7—9月10月下旬10—11月11月中旬紅火球3月中旬6月中旬7—9月10月中旬10—11月11月中旬

‘曉明1號’紫薇與雜交親本相比，萌芽期一致，都是3月中旬，而初花期則要比父本‘紅葉’紫薇要遲7天左右，與母本‘紅火球’紫薇相當，至10月中旬為末花期，花期可長達120多天，具有很高的觀賞價值。

3.2.5 ‘曉明1號’紫薇植物學特性 ‘曉明1號’為直立小喬木，植株干皮褐色，小枝四棱明顯，小枝柔毛密度低，當年生春梢枝條平均長度95.10 cm、粗度1.20 cm；葉片呈橢圓或闊橢圓形，葉緣波狀起伏弱，葉背密被柔毛程度低，葉片長6.2～7.5 cm、寬3.8～4.7 cm，嫩葉淺紫紅色，成熟葉綠色；圓錐花序，花序平均長18.67 cm、寬19.50 cm，花序平均著花數為118個；花蕾縫合線突起較強，花蕾平均長9.19 mm、寬8.72 mm，花徑3.99 cm；花瓣6片，平均長14.93 mm；長雄蕊數為6個，短雄蕊數為39～43個；子房上位，蒴果。

4 結論與討論

(1) 雜交育種是紫薇優(yōu)良新品種選育的有效方法?！畷悦?號’紫薇的親本‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇的花粉活力正常、柱頭可授性強，有利于開展雜交育種，其正反雜交也表現出較強的育性，正反交的結實率都在90%以上。紫薇花瓣、柱頭、雄蕊伸展時間為早上05:00—07:00，紫薇雜交授粉適宜時間是早上07:00—08:00。這與陳彥、任翔翔等的研究結果一致[9-10]。‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇雜交的結實率可高達88%～92%。雜交種子經過40 ℃溫水浸泡24 h后，萌發(fā)率達到56.3%～62.2%。

(2) 在“紅葉紫薇♂×紅火球紫薇♀”雜交子代中選育出的‘曉明1號’紫薇，兼具雙親的優(yōu)良特性，且能穩(wěn)定遺傳?！畷悦?號’紫薇當年生春梢的平均長度為95.1 cm，平均粗度為1.23 cm，新葉淺紫紅色，成熟葉綠色，平均葉長5.49 cm , 葉寬3.88 cm；花色為深紫紅色(60A)，部分花瓣邊緣略帶白邊；平均花序長25.5 cm，花序寬17.3 cm，平均花徑3.99 cm，花萼長11.14 mm，花瓣長15.43 mm，花蕾大小9.01 mm×7.78 mm；萌芽期一般是3月中旬，6月中旬始花，7—9月是盛花期，10月下旬為末花期，花期達120天以上。總體而言，‘曉明1號’紫薇的葉片特性、開花特性、春梢生長量、物侯期等性狀多處于父本和母本之間，兼具了‘紅葉’紫薇和‘紅火球’紫薇雙親的優(yōu)良特性，具有花色艷麗、花期長、花量大、生長較快等特點。

(3) 在紫薇雜交育種試驗中發(fā)現‘曉明1號’的葉色性狀受父本影響更大，父本基因在紫薇葉色性狀遺傳上可能占主導地位，而其花色性狀遺傳更多的來自母本‘紅火球’紫薇，有可能母本基因在紫薇花色性狀遺傳上占主導地位。這些有可能為紫薇定向雜交育種提供理論依據。至于葉片、花色性狀的分子遺傳機理，有待進一步研究。

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ResearchonbreedingofLagerstroemiaindicahybridizing‘XiaomingNo.1’

WANG Xiaoming1, ZENG Huijie1, LI Yongxin1, WANG Xiangying2,QIAO Zhongquan1, CAI Neng1

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.Changsha Xiangying Garden Technology Co., Ltd, Changsha 410004, China)

In order to breed new varieties ofLagerstroemiaindica,we tookL.indica‘Pink Velour’ andL.indica‘Dynamite’ as testing materials to study the cross breeding ofL.indica.Results showed that，7:00-8:00 am is the best time for artificial pollination，seed setting rate up to 92%，the germination rate of hybrid seed is 56.3%～62.2%.L.indicahybridizing‘Xiaoming No.1’had been selected from the F1 offsprings betweenL.indica‘Pink Velour’(♂) andL.indica‘Dynamite’(♀)，whose young leaves color are mauve，mature leaves are green，flower are dark mauve (60A) and some flower petals edge with a slightly white edge.It begin to flower in the middle of June, a long florescence with four months.The average length，width of inflorescence and flower diameter are 25.5 cm，17.3 cm and 3.99 cm respectively.L.indicahybridizing‘Xiaoming No.1’ has fine properties of both parents，which can be steadily inherite and has the character of showy brightly colored flowers，long flowering period,large amount of flowers and faster growth speed.

Lagerstroemiaindica; hybridizing; breeding; ‘Xiaoming No.1’

2016-08-04

湖南省科技重點研發(fā)計劃項目(2016NK2162)；湖南省科技重點研發(fā)計劃項目(2016NK2100)。

王曉明(1964-)，男，湖南省永興縣人，研究員，博士，主要從事木本花卉與木本藥用植物育種、栽培技術研究。

S 685.99

A

1003 — 5710(2016)06 — 0001 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 06. 001

(文字編校：唐效蓉)