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中国菊花育种进展及其应用中存在的问题(专家论文)

来源:云南农业大学园林园艺学院 作者:赵大克 郑丽 发布时间:2006-12-31 浏览量:10

  摘 要 本文综述了近年中国菊花育种的研究进展及成果,旨在让人们了解中国菊花育种的研究动向,并针对目前育种的现状,对今后的育种途径进行了展望;同时提出了新品种应用中存在的问题。


 关键词:中国菊花  育种进展 应用问题


  bstract: To make people know about the current Chinese chrysanthemum breeding tendency, the paper sums up the advances and achievements on the Chinese chrysanthemum breeding in recent years. It also does some prospects to the further chrysanthemum breeding pathway in the light of the present breeding condition. At the same time, it comes up with existing problem in the application of novel Varieties.


  Key words: Chinese chrysanthemum novel varieties breeding methods


  中国菊花是世界花卉园艺上的一枝奇葩,它色彩艳丽,姿态万千,而且不畏严寒傲霜怒放,被誉为“花中君子”,自古受人们喜爱(戴思兰,2003)。菊花在中国已有长达1600年以上的历史,品种达3000个以上,类型丰富多彩,栽培地区广褒,栽培方式多种多样,艺菊技巧精到巧妙,花卉装饰及应用花样翻新,还有丰富的菊文化和多种利用途径(药用、食用、茶用)(陈俊愉,2005)。中国菊花是中华大地这片神奇沃土的造化,是中华民族智慧的结晶,是中国“花文化”的一项宝藏,中国菊花品种的形成深化,既是自然的力量,也是先辈辛勤劳动的结果。中国菊花是中国奉献给世界的一份珍贵礼物,它作为友好使者传到世界各地后受到世界各国人民的广泛喜爱,被育成各具特色的品种群,发展成为世界四大切花之一。日本是世界上切花菊消费量最大的国家,荷兰是世界上最大的切花菊生产国,年产量达8亿枝,菊花在社会经济建设中发挥重要作用。


  1 中国菊花的起源及种质资源。


  1.1 菊花的演化历史虽然还未做肯定(因为迄今仍未发现其原始种)(卢钰,2004),但是北京林业大学陈俊愉教授通过种间杂交,染色体分析和原种地自然分布的研究,证明栽培菊花由我国长江中下游地区的野菊(D.indicum)、毛华菊(D.vestitum)和紫花野菊(D.zawadiskii)天然杂交并经过先辈们长期选育演化而来(程金水,2000)。戴思兰等(1998)通过对菊属26个分类居群间的亲缘关系和7个野生菊花的系统发育关系进行了研究,从分子水平上验证了现代栽培菊花品种是以毛华菊和野菊的种间天然杂交为基础,然后紫花野菊和菊花脑等又参与杂交,再经过人工选择形成的栽培杂种复合体(戴思兰,1998)。


  1.2中国菊花的种质资源


  中国是栽培菊花的起源中心和菊属种质资源分布中心(李辛雷,2004)。菊花属菊科菊属,而菊属主要分布在亚洲温带和部分亚热带(林容,1983)。在菊属中的三十余种中,原产我国的有十七种,如野菊(D.indicum)全国均有分布,此外还有主要的野生种有毛华菊(D.vestitum),小红菊(D.chanetii),甘野菊(D.lacendulifolium),紫花野菊(D.zawadiskii)以及菊花脑(D.nankingense)等(陈俊愉,1990)。


  对菊花栽培品种,南京农业大学的李鸿渐教授对中国菊花品种资源进行的全面调查,共收集到6000多个编号,经系统整理后,提出了中国现有菊花品种约3000余个,并在其编著的《中国菊花》(1993)中发表了2302个品种图谱,这是目前为止对中国菊花品种最全面的记载(卢钰,2004)。


  2 菊花新品种选育


  2.1切花菊新品种选育


  中国切花菊育种工作起步于20世纪80年代中期,虽然起步较晚,但在新品种选育工作上还是取得了一定的成绩。较早开展切花菊育种的是上海市园林科学研究所,1983年育成了第一批早秋开花的切花菊新品种14个;随后上海花木公司于1987~1991年开展了杂交育种工作,育成了花期为9月中旬-11月中下旬的切花菊新品种“夏莲”、“秋思”、“荷花”、“晚霞”、“艳青”等。从1986年开始,农业部在七五、八五、九五科研计划中均安排了“切花菊新品种选育”课题,由中国农业大学、南京农业大学、西南农业大学及辽宁农业科学院等单位承担。这些单位培育出了花期、花色、花形各异的切花菊品种,如能在国庆开花的早秋菊品种,10-11月开花的秋菊,12-1月开花的寒菊,及4-5月开花的春菊近一百个品种,花色极为丰富,既有纯色又有复色,打破了原有切花菊多为黄白的单调色彩,花形增加了近似疏管形、飞舞形等花形,由大菊、中菊、小菊等。其中“奉献”、“金密球”、“葵花向阳”等品种由西南农业大学选育,“樱唇”、“金钩”、“清泉”等品种由中国农业大学选育,“美吟”、“橙红小菊”、“黄河船夫”、“国庆紫莲”、“纯真”、“朱红莲”、“白莲”等品种由南京农业大学选育。李鸿渐(1991)用常规杂交育种的方法对切花菊新品种进行了选育,选出15个性状优良的切花菊新品种并大量推广应用。其中夏菊有三个品种,国庆菊十个品种,早菊两个品种。在中国菊花育种的进程中,杂交育种(天然杂交和人工杂交)是最为主要的育种方式(唐岱,2001),目前绝大部分的菊花都是由人工杂交育成。.


  四川省农业科学院原子能应用研究所,于80年代初用60Co射线处理秋菊,将花期提前到6月,花朵大,花色与亲本相异的“辐橙早”新品种,随后将辐射诱变与有性杂交相结合,从“辐橙早”天然杂交后代中选育出了新品种,育成四月开花的花径为22厘米的“紫泉”、花径大于等于9厘米的托桂型的“红五星”、花径为47厘米的“春蚕吐丝”等新品种(刘金勇,2004)。安徽农业大学的傅玉兰和郑路(1994),用60Co处理菊花诱变材料,选出八个寒菊品种,其自然花期为11月下旬到翌年1月上旬,在-2℃到-5℃下能正常开花,花型多为莲座型和芍药型,重瓣,花色丰富。鉴于无性系列植物,辐射诱变具有随机性、嵌合性和单细胞事件的特点,大部分突变不能显现,并伴随二倍体选择和个体衰老等生物过程。辽宁省农业科学院应用菊花花瓣、叶片、花托进行组织培养,然后用射线辐射处理育成菊花新品种并总结了菊花辐射育种技术与组织培养相结合的复合育种技术(刘金勇,2004)。王彭伟等(1996)采用组培辐射相结合的方法对切花进行了单细胞诱变育种,选育了11个切花菊新品种并在生产中得以应用。


  在目前的菊花育种研究进程中,基因工程技术日益凸显出其重要作用。邵寒霜(1999)等将从逆南芥中克隆的调节花分生组织分化的LFY基因导入菊花内得到转到的转基因植株中,有三株分别提前65、67、70天开花,有两株分别推迟78、90天开花,为菊花终年生产提供了一条佳径。郑丽(2005)通过根癌农杆菌将衰老特异性启动的异戊烯基转移酶基因SAG12-ipt导入切花菊“黄秀芳”植株内,其表达可在衰老进程开始后增加植物内源细胞分裂素水平,进而可延缓转基因植株的叶片衰老,获得了抗叶片衰老的新株系。蒋细旺、包满珠等(2005)同样利用农杆菌介导法以茎段为外植体将含有苏云金芽孢杆菌(Bt)毒蛋白CrylAc基因的遗传的载体导入切花菊“日本黄”中,再经PCR检测及基因组DNA的Southern杂交分析证明CrylAc基因已融合到菊花的总DNA中。龚学臣(2005)。以菊花愈伤组织为受体,以类胡萝卜素合成酶基因PSY为目的基因,通过农杆菌介导的遗传转化,将PSY基因转入菊花,获得能够改变花色的转化植株。


  2.2盆花新品种选育。


  相对于切花菊育种而言,全国各地大部分农业、林业部门及企业单位的花圃都开展传统盆栽大菊的育种,采用的主要方法是传统育种(杂交和芽变)。历年菊展新品种都层出不穷,如唐山园林处育成的“白云缀宇”、“再现重楼”、“菊渊雅韵”、“醉浴华清” 等新品种。天津水上公园育成的“桃花春水”、“黄河游天”、“玉竹嫩笋”等新品种,其中“玉凤还巢”、“银马红缰”、“金龙现血爪”由芽变变而得(程金水,2000)。倪月荷(2000)用早菊品种做母本,优良品种菊做父本,育出了花期早,花径大,花色艳丽,花型优美,生长势强的“彩霞飞舞”、“金光灿烂”、“赤金管”等多个优良早菊品种。郭天亮等(2003)通过人工杂交育种方法利用“粉十八”、“白莲”做母本,“意大利红”做父本成功培育了“洹水明珠”、“洹水金秋”等四个菊花新品种。


  在杂交育种取得显著成就的同时,一些现代育种技术的应用在盆花品种选育中也发挥了一定作用。 郭安熙(1997)通过菊花供试材料辐射处理后再进行组织培养的方法得到了“霞光”等十四个新品种。 赵若兰(1992)等在杂交菊花种植圃内发现一朵花和十个花蕾在其橙红色的花瓣中镶有黄色花瓣,通过组织培养得到了新株系。上海园林科学研究所利用组织培养的方式成功完成了菊花嵌全体花色的分离,用已经显色的“金背大红”(上红下黄)的花瓣作为外植体进行组织培养,育成了花色分离的单色新品种。


  2.3地被菊育种


  地被菊早在1962年前就开始了育种工作,北京林业大学利用早菊与几种野生或半野生的菊花-小红菊、野菊、甘野菊进行人工杂交,选育了一批抗逆性强,耐粗放管理,开花繁密,适于北方地栽的小菊新品种。特称“岩菊”。从1985年开始引入国外新品种,强化了育种目标,分四批共选育新品种 58个,如:“铺地雪”、“铺地荷花”、“金不换”、“美矮黄”、“乳燕”、“乳荷”等。先后在全国各地尤其是华北、西北、东北等三北地区推广,成为我国地被菊系列品种。东北旺苗圃育苗研究从1986年开始分批以美国早小菊、日本矮小菊及我国原有小菊为亲本,几年来分批推出了不同花期,不同花形、不同花色的品种7 6个。形成了具有特色的品种群。命名为“北京小菊”。随后各地在引种地被菊和北京小菊的基础上,结合自己的地方气候特点,利用地方种质资源开展了地被小菊的育种工作。上海市育成了抗梅雨、耐瘠薄、抗病的上海地被菊11个品种,东北林业大学通过引种和自育,筛选出了“东林瑞雪”、“梦幻”、“袖珍红”等一系列耐寒的早花品种;江苏省农业科学院利用当地的“菊花脑”为亲本,育成了抗热的地被菊(程金水,2000)。张道旭等(2005)利用菊花材料“选48”通过外源总DNA进行目的基因的转导。经过五年的观察选育,育出了一个编号为:G-30的罕见的对光周期不敏感的创新菊花种质资源。 近年来东北林业大学用自然授粉的小菊种子搭载返回式卫星后,经搭载后出现矮化和趋矮化变异,并希望获得适于在东北寒季露地栽植的绿化新品种。高亦珂,张启翔等(2003)利用农杆菌介导法在地被菊“美矮粉”中建立了遗传转化体系,获得了含外源基因CHS的转基因植株。


  3 育种方法展望


  3.1育种方法仍以人工杂交(种内杂交和远缘杂交)为主


  菊属植物是天然异花授粉植物,在自然界中常有杂交现象发生。人工杂交也可获得种间杂交苗,菊花栽培品种是高度杂合的异源多倍体(戴思兰,2003)。其基因型十分复杂,杂交后代分离千变万化,很少出现两株性状完全一致的单株,常有超亲现象发生,大量的重组类型为育种工作提供了很多的选择机会。这种方法不仅适用高效,而且和现代育种技术相比,可大大节约投入成本。 因此在今后的一定时期内,人工杂交育种仍然是菊花培育的最重要最有效最简便易行的途径(蒋细旺,2003)。


  3.2基因工程在菊花育种作用所占作用比重日益增大


  基因工程是20世纪70年代初发展起来的一项新技术,它以分子遗传学为理论基础,采用生物技术手段,将各种外源基因导入植物细胞,并得到表达,以实现定向改变植物性状,创造新品种,增强抗性等遗传能力,提高植物产量和质量。与传统育种方法相比,其优势表现在可以定向修饰花卉的某个性状,而保留其原有性状,通过引入外源基因,扩大其自身基因库,所以它为培育各种新奇独特及具有各种目的性的新品种提供了强大的理论基础。它在菊花育种中获得的成就展示了其广阔的应用前景。


  3.3各种育种方式之间相互结合渗透,形成复合育种技术。


  纵观菊花的育种途径的多样性,例如天然杂交、人工杂交、芽变、化学诱变、辐射诱变、细胞工程、基因工程等,它们各有其优缺点,通过这些技术间的相互结合,其缺点可能被弥补,使育种效率得到提高。


  3.3.1基因工程和杂交育种相互渗透结合


  通过转基因技术得到的只是一种新的人工种质,并非生产中立即应用的新品种,必须经过传统育种进程的考验。转基因菊花应用与常规育种紧密结合,经过实验将导入的外源目的基因通过有性或无性系列持续地遗传给后代或转移到其他品种中(蒋细旺,2003)。


  3.3.2辐射诱变与有性杂交相结合


  其原理与基因工程及有性杂交相似。 如四川省农业科学院利用此项复合育种技术,成功培育出了“紫泉”,“红五星”,“春蚕吐丝”等优良新品种。 


  3.3.3远源杂交和胚拯救相结合。


  远源杂交可以引进优良的野生植物种质资源,提高植物抗性,扩大基因库。菊花是异源多倍体植物,具有复杂的遗传背景。由于遗传上的差异,造成双亲生理上的不协调,或者胚与胚乳不亲和等原因,很难得到杂种种子,或得到了也不萌发或萌发后夭折。利用生物技术可以克服远源杂交不亲和障碍,胚拯救技术是目前克服此障碍较为有效的一种技术。二者在菊花育种上相互结合,可以把菊科其他近缘属中的优良性状转入菊花中,为培育抗病,抗虫,抗旱,蓝色花系的菊花新品种提供一条可行的途径。


  3.3.4组织培养和诱变育种相结合。


  诱变育种具有嵌合性、随机性、和单细胞事件特点,大部分突变不能完全显现。就无性繁殖的的植物而言,大部分嵌合突变随着二倍体选择和个体衰老等生物过程减少或消失,如果和组织培养相结合,则可克服二倍体选择,提高细胞突变后的显现机率。并且通过辐射组培产生的愈伤组织可以使细胞突变机率提高,增加辐射效果。


  4 新品种应用过程中存在的问题


  经过近些年中国育种工作者的辛勤劳动,菊花育种工作得到了较大的发展,新品种层出不穷。盆栽大菊,地被菊,切花菊的栽培品种的数目都大大增加,其中盆栽大菊新品种的推广应用较为广泛,历届的菊展中很多的新品种都有展示,在绿化,花坛,造型艺菊中均有应用。由于中国各地气候条件各异,地被菊新品种的应用主要分布在北方地区,如北京、辽宁等;南方的城市如广州,昆明等则很少有应用。对发展潜力较大的切花菊而言,生产基地集中在北京,河北,辽宁,江苏以及上海等地,且这些基地所生产的切花菊主要以出口到日本为主,由于受到传统思想的影响除在清明节前后以外,我国对切花菊的需求较小。但是在生产的品种中,很少有我国培育的切花菊新品种,大多数是由日本及欧美引进,如“神马”,“日本黄”,“黄秀芳”,“白秀芳”等。 如何加强我国切花菊优良新品种的培育及应用是目前在我国切花菊生产中一个亟待解决的关键问题。


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文章关键词: 菊花育种
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