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兰属是兰科中的一个十分重要的属,拥有许多观赏植物资源。通过对兰属植物原生种和自然变异的筛选以及人工杂交育种,产生了国兰和大花蕙兰两大类世界闻名的兰花。本文研究了兰属的10个墨兰品种、1个建兰品种和1个纹瓣兰品种的染色体核型,33个大花蕙兰品种的染色体数目;研究和分析了8个墨兰与大花蕙兰种间杂交组合,1个大花蕙兰与纹瓣兰种间杂交组合和1个建兰与纹瓣兰种问杂交组合等10个兰属植物种问杂交组合后代及其亲本的染色体;用聚类分析方法对20个兰属品种和杂交后代的染色体进行了统计学分析。主要研究结果如下:
1、核型研究表明,企剑白墨、企剑黑墨、阳明锦墨兰、瑞金墨兰、新娘墨兰、达摩墨兰、大勋墨兰、金鸡冠墨兰、小桃红建兰和纹瓣兰等10个兰属观赏品种的体细胞染色体数目为2n=40,是二倍体。银边墨兰和金嘴墨兰的体细胞染色体数目为2n+1=41,是非整倍体。这12个兰属植物的染色体结构包括正中部、中部、近中部和近端部等4种着丝粒染色体。其中,以中部着丝粒染色体居多,占86.4%;近中部着丝粒染色体占9.9%;正中部着丝粒染色体占2.9%;近端部着丝粒染色体占O.8%。染色体长度比(最长染色体长度,最短染色体长度)变化范围为1.51(纹瓣兰)~2.67(瑞金墨兰),臂比大于2:1的染色体的比率变化范围为0~0.2。银边墨兰、瑞金墨兰、大勋墨兰和金鸡冠墨兰的核型为1B型;新娘墨兰和纹瓣兰的核型为2A型;企剑白墨、企剑黑墨、金嘴墨兰、阳明锦墨兰、小桃红建兰和达摩墨兰的核型为2B型。根据染色体长度变异系数的系统聚类结果,纹瓣兰可以明显与10个墨兰品种和小桃红建兰等11个国兰品种相区别而自成一类,而11个国兰品种聚成另一类。这一结果与它们形态学分类结果一致。这12个兰属植物的染色体长度变异系数与染色体长度比问具极显著的线性相关,在说明染色体核型的对称和不对称程度方面具有同等效果。
2、33个供试大花蕙兰品种中,有二倍体(2n=2x=40)、三倍体(2n=3x=60)、四倍体(2n=4x=80)和非整倍体等4种细胞学类型。其中二倍体品种7个,占21.2%;三倍体品种15个,占45.5%;四倍体品种10个,占30.3%。开心果大花蕙兰是一个非整倍体品种,染色体数目为2n=82。可以看出,大花蕙兰栽培品种染色体数目变异复杂,绝大多数为多倍体,其中以三倍体所占的比例最大。金杯、红瀑布、新世纪、阿瑟王、浪漫和开心果等6个大花蕙兰品种的染色体长度变异系数和染色体长度比的线性相关不显著,可能是因为大花蕙兰品种皆为人工育成品种,染色体来源复杂造成的。金杯大花蕙兰的染色体长度变异系数最小,明显区别于其它5个品种;而就染色体长度比而言,新世纪大花蕙兰的最大,其最长染色体长度是最短染色体的4倍多,明显区别于其它5个品种。
3、4个三倍体大花蕙兰品种(♀)x二倍体墨兰品种(♂)和1个三倍体大花蕙兰品种(早)×二倍体纹瓣兰(6)等5个兰属种问杂交组合的后代均为四倍体。兰属中不同二倍体×二倍体杂交组合后代的染色体倍性水平存在差异;其中,仙境大花蕙兰×金嘴墨兰、小桃红建兰×纹瓣兰的杂交后代为二倍体,而瀑布大花蕙兰×阳明锦墨兰的杂交后代为三倍体。通过对大花蕙兰杂交育种过程的染色体分析,还发现存在二倍体与二倍体杂交产生四倍体的现象。二倍体企剑白墨(♀)×三倍体新世纪大花蕙兰(♂)杂交后代出现了染色体数目介于40-60之间的系列非整倍体。二倍体金嘴墨兰×四倍体开心果大花蕙兰杂交后代为三倍体。根据上述结果,兰属植物多倍体产生的可能途径为:(1)“二倍体×二倍体”可产生二倍体、三倍体和四倍体后代;(2)“二倍体(早)×三倍体(♂)”产生染色体数介于二倍体和三倍体之间的非整倍体后代;(3)“三倍体(♀)×二倍体(♂)”产生四倍体后代;(4)“二倍体×四倍体”产生三倍体后代。染色体长度变异系数聚类分析结果表明,墨兰和大花蕙兰的两个杂种与墨兰、建兰和大花蕙兰的17个品种聚为一类,纹瓣兰独自成为一类。这与形态学分类一致。在形态学上,墨兰、建兰和大花蕙兰的生殖性状和营养性状皆相似,而与纹瓣兰差异较大。
本研究的结果表明,兰属植物倍性育种途径有2条:多倍体育种和非整倍体育种。利用不同倍性品种进行杂交是获取新多倍体的有效途径。兰属非整倍体可以从两个方面获得,一是在自然变异株中筛选,二是通过“二倍体×三倍体”种间杂交获得。