父本在雜交谷子化學(xué)成分分布中的評價作用

宋小青　宋晉輝　范光宇　王小明　劉穎慧　趙治海

摘要：采用同一母本A2分別與zy1、2038、2039-95-3等6個不同父本進行雜交，研究父本在雜交谷子淀粉、蛋白和脂肪分布中的評價作用。結(jié)果表明，高淀粉含量的父本給母本授粉時，其雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量明顯高于母本，平均增加7.78%，但低于父本，雜交優(yōu)勢不明顯；父本與雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.605，父本對雜交谷子籽粒的淀粉遺傳分布有一定的評價作用；低蛋白父本給高蛋白母本授粉時，雜交當(dāng)代籽粒的蛋白含量略高于父本，平均增加5.45%，父本與雜交當(dāng)代籽粒的蛋白含量呈弱負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.030；雜交當(dāng)代籽粒的脂防遺傳機制較為復(fù)雜，不同雜交組合表現(xiàn)不同，不存在雜交優(yōu)勢，父本與雜交子代脂肪含量相關(guān)性不大，相關(guān)系數(shù)為0.019。

關(guān)鍵詞：父本；雜交谷子；化學(xué)成分；評價作用；淀粉；蛋白；脂肪

中圖分類號：S515.03 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2015）05-0080-02

谷子（Setariaaitalica）屬禾本科狗尾草屬植物，具有耐旱穩(wěn)產(chǎn)的特點，去皮岳俗稱小米。小米營養(yǎng)豐富、齊全，包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)等，各種營養(yǎng)素比例適宜且消化率高，是良好的營養(yǎng)源。谷子市場前景廣闊，種植面積不斷擴大，已成為干旱地區(qū)農(nóng)民增加收入的重要途徑之一。選用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強的谷子雜交種替代常規(guī)種，對增加農(nóng)民收益有很好的促進作用。張雜谷3號是河北省張家口市農(nóng)科院采用谷子光（溫）敏兩系法選育成功的雜交種，2005年通過國家品種鑒定，因其生長期短、灌漿快、成熟早、耐旱力強等特點而深受歡迎；雜交谷子張雜谷5號在合理的氮、磷、鉀配比及合適的株行距種植下，可獲得6683kg/hm²的高產(chǎn)。研究表明，張雜谷3號、張雜谷5號、張雜谷6號和張雜谷8號這4個品種在獲得高產(chǎn)的同時，食味品質(zhì)也較優(yōu)良。隨著生活水平的提高，人們對小米色澤、適口性、營養(yǎng)價值等要求越來越高，通過雜交育種對小米品質(zhì)進行改良勢在必行。目前，針對雜交谷子籽?；瘜W(xué)成分遺傳效應(yīng)的研究報道較少。本試驗旨在研究不同父本對雜交當(dāng)代淀粉、蛋白及脂肪含量的影響，以期為營養(yǎng)配比合理的谷子雜交種選育提供理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1供試材料

以光溫敏不育系A(chǔ)2作為母本，分別與2053、5號父、zy71、2038、2039-95-3和陽高3號（變異）共6個不同谷子品種為父本進行雜交，獲得對應(yīng)的雜交種分別為9號、5號、3號、張雜10號、A2×2039-95-3和A2×陽高3號（變異）。每個雜交種隨機取5穗，同時，隨機取父本自交系5穗，成熟時分別收獲、脫粒并制粉，測定雜交當(dāng)代籽粒和自交系籽粒淀粉、蛋白及脂肪含量。

1.2籽?；瘜W(xué)成分測定

1.2.1淀粉含量測定

以蔣卉等測定秈米淀粉含量的方法為參考，稍作修改：取自然風(fēng)干的小米粉過篩，80℃<烘干；稱取0.1g，滴加0.5mL無水乙醇潤濕，加0.5mol/LKOH溶液10mL，80℃水浴30min，定容至50mL，靜置30min；吸取樣品2.5mL，加30mL超純水，用0.1mol/LHCl調(diào)pH值至3.0；加入O.5mL碘試劑，定容至50mL，靜置30min，采用碘比色法一雙波長法測定直鏈淀粉和支鏈淀粉含量，二者之和為總淀粉含量。

1.2.2蛋白含量測定參考楊晨陽等測定大豆蛋白含量的方法：精確稱取80℃烘干的小米粉2g放入消化管，加入500mg質(zhì)量比約4：1的硫酸鉀一硫酸銅混合粉末，再加入10mL濃硫酸慢慢搖動，將樣品浸濕、消化約30min；取10mL溶液進行定氮蒸餾，加入40%NaOH溶液使蒸餾器中的溶液變成棕色為止；用0.1mol/LHCI對餾出液進行滴定，吸收液顏色變?yōu)樽霞t色為滴定終點。

1.2.3脂肪含量測定

參考丁耀魁等測定大豆脂肪的方法：小米粉于105℃烘箱烘烤30min；精確稱取0.1g烘干的小米粉，用濾紙筒包裝，安裝于脂肪測定儀浸提架上；添加石油醚70mL，打開冷凝水，按下啟動鍵進行浸泡、抽提及試劑回收；將處理后的小米粉冷卻、稱質(zhì)量，計算差值。

2.結(jié)果與分析

2.1雜交當(dāng)代及親本籽粒的淀粉含量

經(jīng)測定，母本A：籽粒的淀粉含量約為63.57%。由表1可知，雜交當(dāng)代籽粒淀粉含量的排列順序和父本之間差異不大，父本淀粉含量對雜交當(dāng)代存在一定的影響；組合A：×2053和A：×5號父的父本淀粉含量接近母本，其雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量差異不大；當(dāng)采用高淀粉含量的父本zy71和2039-95-3給母本授粉時，其當(dāng)代籽粒淀粉含量明顯高于母本，平均增加7.78%，高于父母本中親值，均低于父本，雜交優(yōu)勢不明顯，父本對雜交谷子籽粒的淀粉遺傳分布有一定的評價作用。將谷子雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量與父本淀粉含量進行相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雜交當(dāng)代淀粉含量與父本淀粉含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.605，這進一步說明父本對雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量有一定的影響作用。

2.2雜交當(dāng)代及親本籽粒的蛋白含量

經(jīng)測定，母本A：的蛋白含量約為15.54%。由表2可知，谷子雜交當(dāng)代的籽粒蛋白含量與父本的蛋白含量同樣偏低，但排列順序明顯不同于父本；低蛋白父本與高蛋白母本雜交時，多數(shù)雜交組合當(dāng)代籽粒的蛋白含量高于父本，平均增加5.45%，均低于母本，多數(shù)低于中親值，無雜交優(yōu)勢，這與有關(guān)雜交種蛋白遺傳特點的報道有所不同。將谷子雜交當(dāng)代籽粒的蛋白含量與父本蛋白含量進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，父本的蛋白含量與雜交當(dāng)代籽粒的蛋白含量呈弱負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.030，整體分析蛋白的遺傳機制較為復(fù)雜。

2.3雜交當(dāng)代及親本籽粒的脂肪含量

經(jīng)測定，母本A：的脂肪含量約為3.47%。由表3可知，除個別雜交組合外，多數(shù)谷子雜交當(dāng)代籽粒的脂肪含量均低于父本、母本和中親值。將谷子雜交當(dāng)代籽粒的脂肪含量與父本脂肪含量進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，父本與雜交當(dāng)代籽粒的脂肪含量相關(guān)性不高，相關(guān)系數(shù)為0.019，雜交當(dāng)代籽粒的脂肪遺傳機制較為復(fù)雜。

3.結(jié)論

近年來，關(guān)于雜交子代化學(xué)成分遺傳機制的報道較多，如玉米蛋白質(zhì)的遺傳效應(yīng)研究、大豆雜交后代籽粒蛋白質(zhì)和脂肪積累模式的研究等，但關(guān)于雜交谷子化學(xué)成分分布規(guī)律的研究報道卻很少。本試驗采用“一母多父”模式來研究父本對雜交當(dāng)代籽粒淀粉、蛋白及脂肪遺傳規(guī)律的影響，結(jié)果表明，當(dāng)采用高淀粉含量的父本給母本授粉時，其雜交當(dāng)代籽粒淀粉含量明顯高于母本，平均增加7.78%，高于父母本中親值，均低于父本，雜交優(yōu)勢不明顯，雜交當(dāng)代淀粉含量與父本淀粉含量的相關(guān)系數(shù)為0.605，父本淀粉含量對雜交谷子淀粉含量的遺傳分布有一定的評價作用，與Letchworth的研究結(jié)論有所不同；當(dāng)采用低蛋白父本給高蛋白母本授粉時，多數(shù)雜交組合當(dāng)代籽粒的蛋白含量高于父本，平均增加5.45%，均低于母本，多數(shù)低于中親值，無雜交優(yōu)勢；雜交當(dāng)代籽粒的脂肪遺傳機制較為復(fù)雜，父本脂肪含量高于或低于母本，雜交當(dāng)代籽粒的脂肪含量均傾向于低于父本、母本和中親值，無雜交優(yōu)勢；谷子雜交當(dāng)代籽粒蛋白和脂肪含量的排列順序與父本差別較大，相關(guān)性分析結(jié)果顯示，父本籽粒的蛋白或脂肪含量與雜交當(dāng)代籽粒的蛋白或脂肪含量的相關(guān)性極低，甚至呈負相關(guān)，蛋白質(zhì)和脂肪的遺傳機制較為復(fù)雜。

總之，谷子雜交育種過程中父本的選擇很關(guān)鍵，當(dāng)父本的淀粉含量明顯高于母本時，可在母本原有的基礎(chǔ)上提高雜交當(dāng)代籽粒的淀粉含量；低蛋白父本可在母本蛋白含量的基礎(chǔ)上降低雜交當(dāng)代籽粒的蛋白含量。父本對雜交當(dāng)代籽粒脂肪含量的影響無規(guī)律可循，不同雜交組合表現(xiàn)不同，有待于進一步研究。另外，對雜交谷子化學(xué)成分分布的研究，除要考慮遺傳因素外，還應(yīng)該考慮環(huán)境因素的影響，這是因為小米的品質(zhì)既受遺傳因素支配，又受環(huán)境條件影響，如種植于不同地區(qū)的張雜谷6號，其淀粉、蛋白、脂肪及其他成分會存在顯著性差異。