中国的月季科学研究

我国蔷薇资源之丰富、古老月季基因之优秀，是培育现代月季优良品种得天独厚的条件。中国古代的园丁们在了解现代植物遗传育种技术以前，已经开始了实生选种工作，掌握了“变种之法”，进行“下子”实生苗选育新品种的活动，使月季品种“愈变愈多、愈出愈妙”。在宋代的《月季新谱》中就记载了41个月季品种。

清末评花馆主的《月季花谱》（柳园溪馆藏）记载了堪称极品的10种中国古老月季：蓝天碧玉（白色）、金瓯泛黄（黄色）、朝霞彩衣（黄色）、虢国淡妆（白色）、赤龙含珠（红色）、晓风残月（白色）、淡抹鹅黄（黄色）、春水绿波（白色）、六朝金粉（黄色）、玉液芙蓉（白色）、蓝天碧玉和银红牡丹等极品月季在当时的月季育种中居世界领先地位，可惜大部分目前已经失传。

中国现代月季的栽培始于20世纪初，至40年代以后渐盛。新中国成立以后，现代月季的栽培日益广泛，越来越多的品种被用于园林栽植、环境美化。现代月季的育种也逐渐开展起来。不断有一些新的月季品种诞生。像杭州花圃宗荣林先生这样的月季人，在20世纪50年代就培育出了中国现代月季新品种，为中国的现代月季育种事业开创了先河。

至80年代，月季育种的成效更加显著，科研机构、农林院校、园林单位，亦或生产基地、花卉苗圃或是月季爱好者，月季育种蔚然成风，新品种不断涌现，出现了可喜的局面。云南杨月季公司和云南丽都花卉公司所培育的具有自主知识产权的切花月季，增加了国际竞争力；焦作月季公园培育的我国第一个无刺切花月季新品种，为培育更多的无刺新品种打下了基础。

进入21世纪以后，随着中国月季品种保护制度的逐渐建立，现代月季的育种工作才真正进入了高潮阶段。一大批庭园、切花、盆栽月季品种纷纷面世。

2008年8月，切花月季芽变新品种‘中国红’更是成为奥运会获奖运动员手捧花的主花材，成为中国现代月季划时代的大事件。中国花卉协会月季分会也在改革开放的进程中不断发展壮大，连续举办的“中国月季展”和“月季高峰论坛”在一定程度上推动了现代月季的研究、育种和应用工作。

蓝月季之路-月季转基因技术： 2008年11月，蓝月季亮相日本东京国际花卉博览会。蓝月季是转基因月季，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。 由日本三得利公司澳大利亚分支机构研究培育。 

品种登录与测试

1913年美国月季协会创立了月季品种登录制度。1921年《美国月季年报》增设了“世界新月季”专栏，介绍美国月季协会所登记的各种月季的名称、系统及描述等。1930年美国月季协会首版了《现代月季》（ModernRose）一书，当时刊登的品种有2500个，1980年第8版时刊出的品种达14000个，使该书成为世界月季品种目录。

1955年国际园艺学会正式授权美国月季协会为“国际月季登录权威机构”（International Registration Authority of Roses [IRAR]）。

据美国月季协会2007年出版的《Modern Roses12》记载，目前现代月季已有25000多个品种。现代月季具有四季开花习性、高芯翘角花型、黄色花和宜人的月季花香，都是中国古老月季对现代月季的贡献。简言之，现代月季是“中国原料，欧洲制造”。

美国月季协会具有悠久的月季品种登录历史，1995年被国际园艺学会正式任命为国际月季品种登录权威。《现代月季》是其组织编写的现代月季品种汇编，可以追溯到1930年的系列丛书。近期的这些版本既是月季百科全书，又是月季登录的官方发行物。2007年出版的最新版本《现代月季12》，收录了25000多个品种及主要原种。

美国月季协会成立于1892年，是一个教育性、非营利性组织，致力于提升人们栽培月季的兴趣和提高月季品种的优良水平。截至2007年9月20日，美国月季协会下的AARS有澳大利亚、法国、德国、印度、意大利、日本、荷兰、新西兰、南非和瑞士等10个地区代表。2005年-2008年，国际登录的月季品种总共有831个。

品种测试

植物新品种特异性、稳定性、一致性测试指南（待充实）张佐双编写的《中国月季》中列出了中国自育的97个品种

育种

1793 年，Joseph Banks（约瑟夫班克斯），英国丘园园长引种‘月月粉’品种，与1792 年马戛尔尼驻华使馆成员George Staunton（乔治斯汤顿）先生，在广州附近收集的品种很相近。与Osbeck 1751 年带到英国的品种是同一个。James Colville （詹姆斯科尔维尔）繁殖并出售它，为其取名为Pale China Rose（淡粉中国月季），后来改名为‘Old Blush’。1798 年，它传往法国，成为育种中非常成功的材料，它是很多杂交种的亲本。1800 年，它传到北美，最终引发了一系列广受欢迎的杂种后代，包括诺伊赛特蔷薇，香水月季，杂交茶香月季和杂交长春月季。

法国被认为是当时最具有潜力的月季育种国，17 世纪初期已经确立了先锋地位。著名的植物学家，Claude-Antoine Thory (1759-1827) 和知名艺术家Pierre-Joseph Redouté （ 皮埃尔- 约瑟夫勒杜泰）(1759-1840) 结盟在一起，发展并推进了许多最受喜爱的中国月季杂交品种。玫瑰的狂热爱好者，约瑟芬皇后是他们努力发展新品种最主要的推动者和受惠者，在她的府邸，马尔迈松，出现了大量的月季新品种。很多品种成为接下来两个多世纪中不断发展壮大的杂交品种的祖先。

出现于18 世纪早期的诺伊赛特和波旁蔷薇是首个由中国月季杂交，并且市场销路颇好的月季品种。

1802 年，‘月月粉’和麝香蔷薇（Miller 的白马士革蔷薇）结合产生了非常受欢迎的美国藤本月季‘钱普尼粉’（或钱普尼月季）。John Champney （约翰钱普尼）来自南卡罗莱纳州的查尔斯顿（Charleston），他是一个富有的水稻农场主，技术娴熟的园艺爱好者。他的杂交种因其大马士革的香味和硕大、半重瓣的粉色花朵而赢得赞誉。这个杂种后来由查尔斯顿苗圃的园丁Philippe Noisette （菲利普诺伊赛特）自花授粉获得了第一株诺伊赛特月季花，不久，由他在巴黎的兄弟Louis（路易斯）进一步发展壮大，并传往欧洲。

就像杂种自交培育的第二代特征一样，通过基因重组，隐性特征会变得明显。在这种情况下，重复开花的隐性基因得以表达，这一特征彻底改变了现代月季所有品种的育种。通过中国月季（或者中国月季连续不断开花的后代）与大量的古老月季杂交，接下来，再自交就产生了可观数量的重复开花后代，这个方式在接下来的很多年里被重复了无数次。从夏季开花的杂交中国月季品种发展出杂种长春月季花的过程中这一方法特别重要。

与此相似，波旁月季在育种的子二代出现，由‘月月粉’和粉花秋大马士革杂交获得。这可能是源于在法国的波旁岛（Isle de Bourbon）应用两个亲本作为墙垣种植的一个偶然结果。1815-1820 年间，它进一步发展产生了一个株型紧凑，重复开花且浓香，玫瑰色，半重瓣，叶片几为常绿的杂交品种。它是粉色茶香月季和接下来的岁月里各种各样的杂交长春月季形成的基础。1820-1870 年，通过利用新的香水月季品种进行反复的杂交，诺伊赛特和波旁月季注定被进一步推动。1840-1890 年，黄色的诺伊赛特香水月季和粉色的波旁香水月季非常繁盛，大约1815 年，杂交中国月季开始出现，是中国月季花，或诺伊赛特月季或波旁月季与夏季开花的不同品种，尤其是法国蔷薇和大马士革蔷薇的品种进行杂交获得的产物。

基因的研究

1900 年，孟德尔遗传定律被发现，在孟德尔关于遗传学研究的启发下，Hurst（赫斯特）与John Innes（约翰英纳斯） 园艺研究所的William Bateson （威廉贝特森）一起创办了一个针对动植物遗传学研究的基金会。在英国的莱斯特郡，他成立了Burbage 基因试验站，主要研究蔷薇属和其他属的家谱，并搜集大量的书籍。第一次世界大战后，由于试验站设施荒废，标本材料、人员和资金耗尽，于是，他在剑桥大学开始广泛深入地对蔷薇属进行细胞学方面的研究。基于在遗传学方面的发现，他计划写作一部有关蔷薇属分类的专著，而这一计划由于第二次世界大战的来临而搁浅。Hurst（赫斯特）博士在战争后不久便去世了。遗孀Rona Hurst（罗纳赫斯特）仔细地保存了他丰富而详尽的笔记，并且凭借自己专业而渊博的学识编撰了已故丈夫的材料，将其提交给剑桥大学。在C. C.Hurst（赫斯特）的出版物中包括“Notes on the Origin ofthe Moss Rose”（《关于苔蔷薇的起源》） (1922)和“Notes on the Origin and Evolution of our Garden Roses”（《关于庭院月季的起源和演化》） (1941)。有关这两篇文章的完整版本在Graham Stuart Thomas（格雷厄姆斯图尔特托马斯）编写的《月季全书》（The RoseBook）中有刊载。下面有关月季谱系的描述反应了这些发现。

蓝色基因

植物的花色主要由三大类色素决定: 类黄酮(包括花青素)、类胡萝卜素和甜菜色素。花青素是类黄酮家族中的主要呈色物质(胡可等, 2010; Tanakaand Brugliera, 2013)。通过对花青素合成分支途径的关键节点基因进行调控, 人们成功地获得了一些花色改良的观赏植物新品种。Van der Krol等(1988)首次将花青素合成途径上游的CHS基因反义导入矮牵牛(Petunia hybrid), 抑制生成花青素苷的前体柚皮素等的合成, 引起矮牵牛花色改变, 为分子育种改良花色带来希望。随后, 科学家应用抑制基因表达的方法在多种观赏植物中获得了花色明显变化的转基因株系(Nakatsuka et al., 2008, 2010; Boase et al., 2010;Chen et al., 2011b)。导入单个外源基因使花色发生改变的尝试, 近年来有许多成功的案例, 尤其是在缺乏蓝色系的物种中导入有“蓝色基因”之称的F3'5'H基因, 开启了蓝色花育种的大门(Shimada et al.,2001; Mori et al., 2004; Huang et al., 2013)。目前的研究热点是通过多基因导入完成分支途径的重建。对飞燕草素苷合成途径上的多个基因进行调控, 已经成功实现分支途径的重建, 获得了花色偏蓝的香石竹(Dianthus caryophyllus)、月季(Rosa chinensis)和菊花(Chrysanthemum morifolium)等观赏植物新品种(Fukui et al., 2003; Katsumoto et al., 2007;Brugliera et al., 2013; Noda et al., 2013) 

花型

观赏植物的花型是指植物的花器官形态, 包括各部分器官的形状、数量、大小和对称性等。利用分子育种技术进行花型改良也取得了一些进展。目前, 国内外关注的焦点是花瓣形态建成的分子机制(王小菁和杨玉萍, 2013)。Bowman等(2012)的研究认为虽然花的外形多种多样, 但是各类花器官的发育是以一整套高度保守的同源异型基因(花器官发育ABC模型)为基础, 通过保守的组合模式起作用。在观赏植物育种中, 利用同源异型基因的突变可以培育出具有独特花型的新品种。而针对C类基因的基因工程育种往往是形成重瓣花卉新品种的重要来源, 牵牛花(Ipomoea nil)、月季和小银莲花(Anemone rossii)均是由于内源C类基因正常功能被抑制获得的(Iwasaki and Nitasaka, 2006; Dubois et al., 2010;Galimba et al., 2012)由于ABC模型中的成员和花对称性决定因子多以转录因子家族形式存在, 且绝大多数观赏植物为异源多倍体, 控制其花型的转录因子数量较多, 使用传统的转基因技术难以克服转录因子间的冗余性, 育种难度较高。近年来, 基于植物特异转录因子抑制子基序发展起来的嵌合抑制子沉默技术(chimeric repressorear silencing technology, CREST)可以克服这一缺点。Tanaka研究组通过构建35S:AatTCP3: EAFmotif(TCP3SRDX)嵌合蛋白超表达载体转化了多种观赏植物, 获得了多种花型改变的转基因株系, 如花瓣边缘呈波浪状的月季(Gion et al., 2011)、菊花和夏堇转基因株系(Narumi et al., 2011)。利用月季ABC模型中的B类基因SEP3构建RhSEP3SRDX嵌合蛋白超表达载体转化月季, 获得了花瓣完全消失、仅留存萼片的“绿色月季”; 而使用拟南芥(Arabidopsisthaliana) 中控制细胞扩展的基因AtYAB1 构建YAB1SRDX载体转化月季, 获得了株型和花型完全改变的“奇异”月季转基因株系(Ishiguro et al.,2012)。

花香

花香化合物主要由萜类、苯类/苯丙素类、脂肪酸衍生物和一些含氮或硫化合物等组成除上述萜类物质合成相关基因的转化外, 改变苯类/苯丙素类化合物途径的分支代谢模式, 亦能增加目的产物的合成, 增强花香由于苯丙素途径是花青素合成和莽草酸代谢的共同途径, 故对某些花色代谢基因的调控亦能够产生花香新品种。。向矮牵牛中转入拟南芥花青素合成途径调节基因AtPAP1, 在改变花色的同时, 其体内的苯乙醛含量增加, 增加了转基因矮牵牛的芳香性(Zvi et al., 2008)。将该基因转入月季, 亦能够使转基因月季的挥发类物质萜类化合物的含量增加(6.5倍), 且该变化可被人类嗅觉所区分(Zvi et 

al., 2012)。综上所述, 花香分子育种的难度很大, 复杂的代谢网络、代谢通量的变化、受体中底物的特异性以及人类嗅觉的分辨程度差异均有可能导致花香分子育种的效果不明显。调控花香产生和释放的机制无论理论上还是技术上都仍处于初级阶段。

抗逆性

DREB类转录因子是调控高等植物抗干旱、耐盐渍和低温最重要的一类转录因子, 也是抗逆基因工程中最常被选择的目标基因, 其在多种观赏植物抗非生物胁迫过程中发挥“节点”基因的作用(Yang et al.,2009; Chen et al., 2011a; Huang et al., 2012)。将抗寒信号通路DREB-CBF途径的ICE1、CBF和DREB1C等基因转入菊花、矮牵牛和月季中(Chen et al., 2010, 2012; Chandler andSanchez, 2012), 均能够提高转基因植株的抗冷性,且转基因植株的其它观赏特性不变。将洋葱(Allium cepa) 转脂蛋白基因Ace-AMP1转入月季, 获得了对蔷薇单丝壳菌(Sphaerothecapannosa)抗性提高的转基因月季株系。现代月季使用衰老阶段特异作用启动子SAG12转化异戊烯转移酶基因IPT转基因株系叶片衰老延迟, 对外源乙烯抗性增强。

近年来, 研究者发现月季中的Agos基因、水通道蛋白基因(Rh-PIP1;1, Rh-PIP2;1)及扩展蛋白基因RhEXPA4均位于乙烯信号转导途径的下游, 在乙烯对花瓣细胞扩展的抑制中起重要作用, 抑制该类基因均能够促进月季花瓣的扩展(Ma et al., 2008a; Chenet al., 2013a; Lü et al., 2013)。而NAC基因家族的2个成员RhNAC2和RhNAC100有可能是乙烯信号转导通路的正、负调控因子, RhNAC2可以直接调节RhEXPA4的表达, 抑制该基因显著降低月季花瓣的耐失水性和花瓣的扩展能力(Dai et al., 2012), 而RhNAC100是细胞扩展的负调节因子, 抑制该基因的表达明显促进月季花瓣面积的增加和细胞的扩展(Pei et al., 2013)。除了降低乙烯的生物合成, 延长瓶插寿命的另一策略是增加衰老过程中的细胞分裂素合成。将衰老阶段特异作用启动子SAG12(Gan and Amasino, 1997)与异戊烯转移酶基因IPT连接转化矮牵牛和月季(Chang et al., 2003; Zakizadeh et al., 2013), 均得到了瓶插时间长的新品种。