晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗若干性狀的遺傳分析

李嬌 安秀紅 邵建柱 李武興 田義

摘要：以蘋果品種晚白海棠為母本、栽培品種華月為父本構(gòu)建的雜交群體為試材，通過對雜交種實生苗的果實、葉片等若干性狀的遺傳變異和遺傳傾向進行分析，鑒定蘋果若干性狀的遺傳規(guī)律，以期為雜交育種親本的選配提供參考。結(jié)果表明，晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗存在豐富的遺傳多樣性。雜交種實生苗的單果質(zhì)量、果實橫徑、果實縱徑、果形指數(shù)、葉片長度、葉片寬度、可溶性固形物含量等性狀均呈正態(tài)分布，單果質(zhì)量、果梗粗、果實橫徑、果實縱徑間呈極顯著正相關(guān)。雜交群體單果質(zhì)量的變異系數(shù)為41.20%，雜交群體的單果質(zhì)量更傾向于小果型母本晚白海棠，低于低值親本后代占比超過84%，表現(xiàn)出性狀退化的趨勢。雜交種實生苗果實果形主要以雙親果形為主，果形指數(shù)的變異系數(shù)只有6.74%，有向圓形果變異的趨勢。果形指數(shù)、色差指數(shù)、可溶性固形物等重要性狀的遺傳傳遞力均達到90%以上。可溶性固形物低于低值親本比率為44.09%，可滴定酸低于低值親本比率達65.59%，但在雜交種實生苗中也出現(xiàn)了一些性狀表型優(yōu)于高值親本的株系。

關(guān)鍵詞：蘋果；雜交種實生苗；性狀；遺傳傾向

中圖分類號：S661.03? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）13-0169-06

中國是世界蘋果生產(chǎn)大國，但主栽品種中具有自主知識產(chǎn)權(quán)品種的占有率卻很低［1］。為了保障我國蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，滿足人們對蘋果品種多樣化的需求，必須盡快培育出多種類型的蘋果優(yōu)質(zhì)新品種［2］。然而，由于蘋果樹童期長、樹體高大、自交不親和等因素，導致蘋果育種周期長、成本高、難度大。遺傳規(guī)律研究是蘋果育種的重要基礎(chǔ)，對縮短蘋果育種周期和提高蘋果育種效率具有重要意義。迄今為止，關(guān)于雜交種實生苗若干性狀的遺傳分析已有許多報道。閆忠業(yè)等通過對紅玉×金冠蘋果雜交種實生苗進行遺傳規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，果糖、蘋果酸等是數(shù)量性狀并由微效基因控制；草酸、琥珀酸等可能是質(zhì)量性狀，由2對主效基因控制且受到微效基因的影響［3］。趙亞楠等通過對蘋果梨×八月紅雜交種實生苗6個性狀的遺傳傾向進行研究發(fā)現(xiàn)，果實大小、果形指數(shù)、果心大小、可溶性固形物含量4個性狀符合正態(tài)分布或者偏正態(tài)分布，果肉硬度、可滴定酸含量2個性狀為主基因和多基因模型共同作用的多峰分布［4］。秦冠×富士蘋果［5］、京白梨×鴨梨［6］、寧海白×大房枇杷［7］、黑比諾×馬瑟蘭葡萄［8］等不同種類果樹上的遺傳分析均表明，果實大小是受多基因控制的數(shù)量性狀。

劉振中等對富士×粉紅女士蘋果雜交F1代的遺傳變異分析發(fā)現(xiàn)，果形為趨中變異，果實大小、可溶性固形物等為退化的負向趨勢［9］。韓婷婷等對金冠×紅勛1號蘋果雜交F1代群體研究發(fā)現(xiàn)，糖酸比以及花青苷含量表現(xiàn)出超親優(yōu)勢［10］。陳學森等對新疆紅肉蘋果與蘋果品種雜交種F1代群體進行研究，發(fā)現(xiàn)后代結(jié)果年齡早，果皮和果肉總酚遺傳能力強［11］。王家珍等對南果×紅巴梨雜交后代進行遺傳傾向分析發(fā)現(xiàn)，葉緣形態(tài)、葉尖形狀和母本一樣，葉片大小介于親本之間，果形大多數(shù)為圓形，果實質(zhì)量有向小果退化的趨勢，果實底色為母性遺傳［12］。劉有春等對越橘半同胞系雜交后代研究表明，糖酸含量存在衰退變異的趨勢［13］。吳斌等通過對百香果雜交子代進行遺傳分析發(fā)現(xiàn)，總酸、可溶性固形物含量受母本影響大［14］。劉政海等通過對威代爾×霞多麗葡萄雜交后代進行遺傳傾向分析發(fā)現(xiàn)，酸糖含量呈現(xiàn)較廣的分離，趨向于低糖和高酸親本［15］。王勇等對紅地球葡萄雜交后代進行遺傳規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，脆肉和果粒性狀呈減弱趨勢［16］。王燕等對中國櫻桃、龍眼、紅陽獼猴桃、山梨與中華獼猴桃種間雜交后代進行遺傳分析發(fā)現(xiàn)，果實大小為趨小，呈退化的負向趨勢，可溶性固形物表現(xiàn)為超親遺傳［17-20］。

本研究以蘋果野生資源晚白海棠為母本、栽培品種華月為父本構(gòu)建的遺傳群體為研究對象，通過對雜交種實生苗群體的果實以及葉片等若干性狀進行調(diào)查評價，探討相關(guān)性狀的遺傳規(guī)律，旨在為重要性狀候選基因的挖掘提供堅實的基礎(chǔ)，并篩選出優(yōu)異新種質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為遼寧興城中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所蘋果品種晚白海棠×華月的F1代雜交種實生苗276株，于2016年播種，2018年定植于實生苗圃，株行距1.5 m × 4 m。親本和雜交種實生苗均于田間自然生長，無疏花疏果、套袋等處理措施。

晚白海棠：平均單果質(zhì)量為52 g；果實形狀為近圓形或長圓形；果皮顏色為黃白，陽面有少許紅暈，8月上旬果實成熟。

華月：以華富為父本、金冠為母本雜交選育而成，平均單果質(zhì)量為216 g；果實形狀為圓柱形；果皮顏色為黃綠色，陽面帶紅暈［21］。10月中下旬果實成熟［22］。

1.2 試驗方法

于2019—2021年對晚白海棠×華月雜交種實生苗的重要性狀進行調(diào)查。每個單株樹冠四周選取20個典型果，用電子天平稱單果質(zhì)量；用游標卡尺測果梗長和果梗粗，果實橫縱徑、葉片長度和寬度等?？扇苄怨绦挝镉肁TC手持折光儀測定，可滴定酸用酸度計進行測定。調(diào)查標準嚴格按照王昆等的《蘋果種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》 ［23］進行規(guī)范調(diào)查。另外用HP-200型精密色差儀測定果實色差。用標準白板校準L*值（值越大亮度越高）、a*值（正值越大紅色越深，負值越小綠色越深）、b*值（正值越大黃色越深，負值越小藍色越深）、C*值（色飽和度，值越大顏色彩度越純）和H°值（色調(diào)值，180°表示純綠色，90°表示黃色，0°表示純紅色）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

按照王昆等的《蘋果種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》 ［23］對描述型性狀進行賦值標準化處理。統(tǒng)計數(shù)據(jù)用Excel、SPSS軟件進行處理和分析［24］。

遺傳傳遞力：Ta=x/F×100%，x為子代均值，F(xiàn)為親中值。

變異系數(shù)：CV=σ/x×100%，x為子代均值，σ為標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交種實生苗描述型性狀的多樣性分析

蘋果是高度雜合的二倍體，雜交后代性狀分離明顯。雜交種實生苗在果實和葉片上均出現(xiàn)了明顯的分離。雜交種實生苗不同單株主要描述型性狀的分布頻率和遺傳多樣性統(tǒng)計見表1。梗洼深度主要類型為深，分布頻率為61.70%；萼洼深度主要類型為淺，分布頻率為67.02%；果點大小主要類型為小，分布頻率為54.26%；果點狀態(tài)主要為平、凸2種，分布頻率分別為52.13%、47.87%；果實大部分無棱起，分布頻率為77.42%。大部分葉片性狀表型葉緣為銳鋸齒，分布頻率為66.86%，葉尖為漸尖，分布頻率為61.54%，葉面為抱合狀，分布頻率為61.54%。梗洼廣度、果點密度的多樣性指數(shù)較高，分別為1.10、1.09；萼洼廣度的多樣性指數(shù)最低，僅為0.34，說明萼洼廣度為低變異性狀，遺傳較為穩(wěn)定。

2.2 雜交種實生苗數(shù)量性狀的遺傳變異規(guī)律

對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗群體各數(shù)值型性狀進行測定及數(shù)據(jù)分析（圖1）顯示：單果質(zhì)量、果實橫縱徑、果形指數(shù)、葉片長度、葉片寬度、色差、可溶性固形物等重要性狀分布基本符合正態(tài)分布，說明這些性狀是數(shù)量性狀，受多個基因控制。單果質(zhì)量中值左側(cè)的頻率明顯大于右側(cè)，說明雜交種實生苗果實有變小的趨勢；果實橫、縱徑平均值附近分布較為集中；色差b*、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度分布較為集中。另外雜交種實生苗出現(xiàn)了大量低酸個體，為偏離正態(tài)分布，暗示可滴定酸可能存在主效基因。分別對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗F1群體的16個數(shù)量性狀進行測定。由表2可知，雜交種實生苗數(shù)值型性狀指標如下：單果質(zhì)量為13.40～93.17 g，果實縱徑為22.65 ～47.59 mm，果實橫徑為24.26 ～60.00 mm，果形指數(shù)為0.72～1.06，果梗長為10.09～35.48 mm，果梗粗為0.65～1.97 mm，可溶性固形物含量為 10.18%～14.34%，葉片長度為42.11 ～108.22 mm，葉片寬度為21.13 ～60.77 mm，葉柄長度為14.39～30.51 mm。雜交種實生苗的主要數(shù)量性狀變異系數(shù)為6.74%～ 41.20%，單果質(zhì)量變異系數(shù)（41.20%）>可滴定酸含量（39.02%）>果梗長（33.62%）>葉柄長度（32.06%）>果梗粗（27.48%）>葉片寬度（21.47%）>葉片長度（20.12%）>可溶性固形物含量（8.77%）>果形指數(shù)（6.74%）。綜合比較雜交群體變異系數(shù)發(fā)現(xiàn)，16個數(shù)量性狀中有8個變異系數(shù)大于20%，具有豐富的多樣性。果形指數(shù)平均值為0.89，變異系數(shù)最小，表明晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗的果形變異程度小，分離程度低。單果質(zhì)量的變異系數(shù)最大，表明雜交種實生苗在單果質(zhì)量性狀上分離明顯。

由表2可知，單果質(zhì)量平均值為35.82 g，明顯低于中親值134.00 g，低于低親比率高達84.44%；果實縱徑平均值為36.93 mm，顯著低于中親值51.22 mm，低于低親比率為48.89%；果實橫徑平均值為41.79 mm，低于中親值60.01 mm，低于低親比率高達80.00%；果梗長平均值為24.84 mm，低于中親值28.06 mm，低于低親比率為13.33%；果梗粗平均值為1.31 mm，低于中親值2.14 mm，低于低親比率達66.67%；可滴定酸含量平均值為0.41%，低于中親值0.66%，低于低親比率達65.59%。因此，與其父本華月相比，上述雜交種實生苗果實相關(guān)的重要性狀更傾向于母本晚白海棠，多數(shù)量性狀均表現(xiàn)出衰退變異。果形指數(shù)超高親比率為54.44%，低于低親比率為14.44%，色差a*、b*、C*的超高親率分別為45.56%、62.22%、65.56%，表明雜交群體有明顯的超親遺傳趨勢，雜交種實生苗易出現(xiàn)果形指數(shù)、色差a*、b*、C*高于高親的單株。色差H°超低親率為51.11%，遠遠大于超高親比率值（13.33%）?？扇苄怨绦挝锖康陀诘陀H比率為44.09%，可滴定酸含量超低親率為65.59%。葉片長度、寬度的超低親率分別為80.36%、50.00%，由此可知，雜交種實生苗易出現(xiàn)低酸、葉片小等低于低親的單株。色差的遺傳傳遞力L*為95.65%，b*為104.47%，C*為106.48%，果形指數(shù)的遺傳遞力為104.71%，葉柄長度的遺傳傳遞力為89.12%，較高的遺傳傳遞力表明這些性狀均能穩(wěn)定地從親本遺傳給后代。

2.3 雜交種實生苗部分數(shù)量性狀的相關(guān)性分析

表3中晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗10個表型性狀的相關(guān)性分析表明，單果質(zhì)量與果梗粗度、果實橫徑、果實縱徑的相關(guān)系數(shù)分別為0.453、0.955、0.867，呈極顯著正相關(guān)，說明果實橫縱徑越大，果梗越粗，果實單果質(zhì)量越大。葉片長度與葉片寬度相關(guān)系數(shù)為0.792，呈極顯著正相關(guān)，而葉片長度與與果實單果質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，暗示在本雜交組合內(nèi)，通過對實生苗葉片長度的測定，即可對果實的大小進行簡單的預測。

3 討論與結(jié)論

我國蘋果育種起步較晚，開展蘋果重要性狀的遺傳機制研究，進行相關(guān)基因挖掘及分子標記的開發(fā)，對于縮短蘋果育種周期，提高蘋果育種效率，早日實現(xiàn)我國蘋果主栽品種本土化具有重要意義。果形是評價蘋果果實外觀品質(zhì)的一個重要指標，通常高樁型蘋果更符合大眾的審美，更易被消費者接受。Brown認為蘋果的果形是由多基因控制的數(shù)量性狀，雜交種后代的平均果形指數(shù)值接近親本的平均值［25］。劉志等研究發(fā)現(xiàn)，果形主要是以親本的果形為主，同時雜交種實生苗果形有變圓趨勢［26］。本研究雜交種實生苗果形指數(shù)的變異系數(shù)只有6.74%，雜交種實生苗果形以雙親為主，有向圓形果變異的趨勢，這與劉志等的研究結(jié)果［26］一致。

可溶性固形物以及可滴定酸含量對于果實的口感、風味、營養(yǎng)價值等方面均有著重要的影響。劉家成等通過對杏雜交種實生苗遺傳傾向分析后發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物含量呈偏低遺傳的傾向［27］。劉佳棽等通過對紅芙蓉×中油5號雜交F1代遺傳傾向分析發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物平均值雖然比雙親本低，但也有少數(shù)單株存在超雙親現(xiàn)象；另外果實出現(xiàn)偏酸型占優(yōu)勢的現(xiàn)象［28］。趙習平等通過研究杏雜交種實生苗的遺傳變異規(guī)律發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物呈連續(xù)變異且有衰退的趨勢，但也有部分單株高于高親值［29］。本研究中可溶性固形物超低親率為44.09%，可滴定酸超低親率為65.59%，但同時也有少許單株高于高親值。由上述可知，雖然雜交種實生苗出現(xiàn)了加性效應數(shù)量性狀的解體，但是由于新的累加效應，在后代中出現(xiàn)了超高親株系，說明晚白海棠×華月雜交種實生苗中有望選育出高可溶性固形物、酸度適宜的優(yōu)良個體。

本研究所用母本晚白海棠單果質(zhì)量不足父本華月單果質(zhì)量的1/4，F(xiàn)1代雜交群體單果質(zhì)量的變異系數(shù)為41.20%，其中超低親占比超過84%，表現(xiàn)出明顯的性狀退化趨勢。此前，多位研究者利用不同研究群體也得到了類似的結(jié)果。例如，韓婷婷等以金冠×紅勛１號雜交F1代群體為試材，單果質(zhì)量的變異系數(shù)在0.5以上，雜交群體中單果質(zhì)量趨向于小果型親本［10］。此外，新疆紅肉蘋果與蘋果品種雜交種F1群體的果實性狀分析［11］和富士雜交后代果實大小的調(diào)查［26］中均獲得了類似的研究結(jié)果。本研究認為，從育種者的角度來講，果實變小可能是一種不良的表型，但從蘋果生存和進化的角度看，卻可能是一種進化的趨勢；因為果實單果質(zhì)量雖然變小，但單個果實中的種子數(shù)量并不會隨之減少，這就意味著樹體在生產(chǎn)相同質(zhì)量果實的情況下，可以產(chǎn)生更多的種子，從而使個體有更多的繁殖后代的機會。另外，盡管雜交種實生苗果實趨小變異已被廣泛證實，但不同組合之間所獲得的QTL位點卻存在明顯差異。例如，Potts等在Co-op 17×Co-op 16分離群體第3、5連鎖群上檢測到2個與果實大小性狀連鎖的QTL［30］；Kostick等利用蜜脆衍生種質(zhì)資源將果實大小QTL定位于8號和16號染色體上［31］；Liu等利用富士×紅肉蘋果F1代將果實大小QTL定位于第6、17連鎖群［32］。本研究對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗的若干性狀進行了遺傳分析，旨在為相關(guān)性狀進行QTL分析及候選基因篩選奠定基礎(chǔ)，同時也獲得了多個性狀優(yōu)良的個體。

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