2022年苦瓜叶片叶绿素含量的遗传分析.docx
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1、2022年苦瓜叶片叶绿素含量的遗传分析 陈虹容 商桑 田丽波 朱国鹏 摘 要:為探究苦瓜叶片叶绿素含量遗传特点,加快高产优质新品种选育进程,以苦瓜高代自交系04-17-6和25-6配组产生的6个世代P1、P2、F1、B1、B2和F2为材料,利用主基因+多基因混合遗传模型和ABC尺度测验2种方法,对苦瓜叶片叶绿素含量进行遗传分析。主基因+多基因混合遗传模型分析结果表明,叶绿素含量遗传受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因限制,且高叶绿素含量对低叶绿素含量为不完全显性。3个分别世代B1、B2、F2的主基因遗传率分别为2.86%、75.35%、79.79%,多基因遗传率分别为87.81%、
2、0%、0%,环境变异为9.33%24.65%,主基因的加性效应da和显性效应ha分别为17.739和17.682,显性度ha/da 小于1。ABC尺度测验结果表明,叶绿素含量的遗传符合加性-显性模型。2种方法分析结果表明,苦瓜叶片叶绿素含量由1对主基因限制,同时受微效多基因及环境影响,适合进行早代选择。B2、F2世代应重点进行主基因选择,多基因在B1选择效率高,提高品系叶绿素含量应注意对加性效应和显性效应的利用。该探讨结果为苦瓜产量及品质育种供应了理论基础。 关键词:苦瓜;叶绿素含量;遗传分析 中图分类号:S642.5 文献标识码:A Genetic Analysis of Chlorophy
3、ll Content in Bitter Gourd Leaves CHEN Hongrong1, SHANG Sang2, TIAN Libo1*, ZHU Guopeng1 1. College of Horticulture, Hainan University / Hainan Key Laboratory for Quality Control of Tropical Horticultural Crop, Haikou, Hainan 570228, China; 2. College of Life Science and Medicine, Hainan University,
4、 Haikou, Hainan 570228, China Abstract: The genetic traits in the chlorophyll content of bitter gourd leaves were investigated to accelerate the process of genetic breeding. By using the analysis method of mix major gene plus polygene model and ABC scale testing models to analyze the genetic inherit
5、ance of the chlorophyll content in bitter gourd from six generations P1, P2, F1, B1, B2 and F2 , which cultivated from inbred lines 04-17-6 and 25-6. The mix major gene plus polygene inheritance model indicated that the chlorophyll content inheritance was controlled by one major gene with additive -
6、 dominant plus additive - dominant-epistatic polygene and high to low chlorophyll content exhibited incomplete dominance. The major gene heritability of B1, B2, F2 generations was 2.86%, 75.35% and 79.79% while polygene heritability was 87.81%, 0%, 0%, respectively, the environmental variation accou
7、nted for 9.33%-24.65% and dominant degree less than 1 (da/ha), as major gene additive effects (da) and dominant effects (ha) was 17.739 and 17.682, respectively. As for ABC scale testing, the chlorophyll content inheritance was accorded to the additive-dominant model. Two methods showed that chlorop
8、hyll inheritance in bitter gourd was controlled by a pair of major genes, but also environmental and minor polygene effect were considerable, which was suitable for early generation selection. Major gene selection should be focused on B2 and F2 generations while polygene selection on B1 generation h
9、ad higher effectivity, additive and dominant effect of major genes were significant selecting factors on improving the chlorophyll content of the lines. This research would provide a basic theory on yield and quality breeding for bitter gourd. Keywords: bitter gourd; chlorophyll content; genetic ana
10、lysis DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.009 苦瓜(Momordica charantia L.)俗名癞瓜、凉瓜、锦荔枝,是葫芦科苦瓜属一年生攀缘植物,兼具食用与药用价值。其嫩果富含丰富的氨基酸、矿物质和多种维生素1,特殊是维生素C的含量,是其他瓜类蔬菜如菜瓜、丝瓜的1020倍。同时苦瓜还具有凉爽祛火、防癌抗癌等多种功效2。随着苦瓜养分价值及诸多药用功效被进一步认知,其所占的市场份额日益增加,栽培面积也在逐年扩大。但是,近几年来苦瓜育种始终处于徘徊不前的局面,与其他瓜类蔬菜相比,苦瓜的遗传育种探讨基础较为落后,不能有效地缩短育种进程3。因此,加
11、强主要农艺性状遗传规律的探讨对选育品质优、高产以及适应性强的苦瓜品种特别必要。目前,苦瓜的遺传探讨主要集中在抗病性4、产量5及株型6等方面,而对其他重要农艺性状如叶绿素含量的遗传探讨较少。叶片作为植物进行光合作用的主要部位,干脆影响着作物的产量和品质,而与叶片对光能的汲取、传递和转化亲密相关的是叶绿素,其含量的多少对植物的光合作用能产生干脆影响7。因此,深化挖掘叶绿素含量的遗传规律,对提高苦瓜产量、品质与育种效率具有重要意义。 探讨表明,叶绿素含量属于数量性状范畴8。对不结球白菜和烤烟2种作物叶片叶绿素含量进行遗传分析,发觉该性状的遗传符合1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因模型,且
12、以加性效应为主9-10。李洪涛等11通过主基因+多基因混合遗传分析方法,表明玉米叶绿素含量受2对加性-显性-上位性主基因+加性-性多基因共同限制,且基因间的非加性效应大于加性效应;梁慧珍等12利用同样的方法,认为大豆叶绿素含量符合4对加性主基因遗传模型,由4对主基因限制,同时受较大的环境影响;塔娜等13通过不同生态区的甘蓝油菜型DH系叶绿素SPAD值的频次分布结果发觉,叶绿素含量呈现偏态分布,具有明显的数量遗传特点。而该性状在苦瓜上的探讨报道却寥寥无几,甚至是一片空白。 目前,关于植物数量性状遗传分析方法较多,主要包括世代平均数法、遗传方差分组法,植物数量性状混合遗传分别分析法等14。然而,关
13、于农艺性状的探讨,就玉米叶片叶绿素含量的遗传特性而言,利用不同遗传分析方法所得结果不尽相同15-16。可见,采纳单一分析方法对农艺性状进行遗传探讨,其结论尚缺乏客观、有效的鉴定。而运用2种及以上的遗传方法对有关性状进行联合分析,有利于遗传模式间的相互验证,所获得的遗传结论更加有劝服力,能有效地解决以上问题。盖钧镒等17构建的主基因+多基因混合遗传分析方法,不仅能估算出农艺性状的最佳模型,还能获得相应的遗传参数,是目前比较通用的遗传分析方法。然而,该方法尚未在苦瓜叶绿素含量的遗传探讨中得到利用,此外,采纳不同分析方法对该性状进行遗传验证的探讨报道在苦瓜上更是少见。为此,本探讨以苦瓜高代自交系04
14、- 17-6(半野生型,P1)和25-6(栽培品系,P2)为配组亲本,构建杂交一代F1、回交一代B1、B2及自交二代F2等6个世代群体。利用主基因+多基因多世代联合分析17,结合ABC尺度测验182种方法探究苦瓜叶片叶绿素含量的遗传规律,分析亲本及其有关世代农艺性状的遗传模型、基因效应等,为苦瓜遗传育种工作供应理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料 试验所用的亲本材料为高代纯合的苦瓜自交系(自交7代以上)04-17-6和25-6,均由中国热带农业科学院作物品种资源探讨所蔬菜探讨中心供应。半野生型亲本04-17-6(P1)叶片浓绿且较大,而栽培型亲本25-6(P2)叶子淡绿且大小中等。利用母本
15、自交系(04-17-6)和父本自交系(25-6)组合配置杂交一代F1及自交二代F2,同时以 P1和P2为父本分别与F1回交产生B1和B2群体。以此获得P1、P2、F1、B1、B2和F2共6个世代群体的种子。 1.2 方法 1.2.1 田间试验设计 2022年3月将苦瓜6世代家系的种子温汤浸种消毒后,置于覆有双层潮湿滤纸的培育皿中,并放置在30 的恒温培育箱中进行催芽,露白后单株播种于10 cm10 cm的养分钵中。栽培基质为泥炭土、珍宝岩、有机肥按631的比例混合而成,株行距分别为0.5 m和0.8 m,在第3片真叶绽开时喷施适量养分液,参照马万征等19方法略作修改,其他栽培管理同试验大田,苦
16、瓜育苗工作均在海南高校园艺学院试验大棚内完成。其中一样性群体P1、P2、F1实行随机区组排列设计,3次重复,每小区种植20株,分别世代B1、B2和F2分别种植60、60、250株。 1.2.2 叶绿素含量的测定 采纳SPAD-502便携式叶绿素仪(日本)于苦瓜3叶1心时,活体测定植株第1片和第2片真叶主脉之间叶片的叶绿素含量20,其中P1、P2、F1、B1、B2和F2群体分别随机抽取43、43、39、30、37和200株进行测定,每株的重复测定次数不少于5次,结果取平均值。 1.2.3 遗传模型分析 采纳植物数量性状多世代联合分析和ABC尺度测验2种方法对04-17-6和25-6杂交组合的苦瓜
17、叶片叶绿素含量进行遗传分析。 利用盖钧镒17提出的主基因+多基因混合遗传分析方法,可获得相应性状的遗传模型。该方法通过植物数量性状分别分析(segregation analysis,SEA)软件包可将极大似然函数值、AIC(Akaikes Information Criterion)值以及匀称性检验概率等参数计算出来。依据AIC值最小准则,初步选出较为相宜的模型,并对模型做进一步适合性检验,确定最优模型,由此估计出混合分布中各成分分布参数、一阶和二阶遗传参数21。 利用马育华18提出的ABC模型对A、B、C中任一值进行t测验,以推断模型的相符性。其计算方法如下: A=2B1-P1-F1 B=2
18、B2-P2-F1 C=4F2-2F1-P1-P2 其中,P1、P2、F1、B1、B2、F2分别为各自群体平均数。若A、B、C符合加性-显性模型,则三者中的随意一个尺度均等于0。若不符合加性-显性模型,即基因之间存在互作效应,则A、B、C中有一个及以上的尺度与0达到差异显著性水平。故可通过对A、B、C中的任一值进行t检验来推断叶绿素含量的遗传是否符合加性-显性模型。 1.3 数据处理 采纳SPSS.19和Excel 2022软件进行数据分析和亲本的差异显著性分析及图表制作。 2 结果与分析 2.1 亲本自交系间叶绿素含量的差异显著性分析 由图1的差异显著性分析结果可知,亲本自交系P1与杂交一代F
19、1差异不显著,而二者均与P2总叶绿素含量差异显著,说明两亲本之间叶绿素含量存在着明显差异,可以做进一步的遗传分析。 2.2 6世代家系叶绿素含量的频次分布 04-17-6和25-6组合产生的6个世代苦瓜叶片叶绿素含量基本参数见表1。P1平均叶绿素含量为35.46,为高值亲本,P2平均叶绿素含量为33.70;F1、F2群体平均数分别为35.61、35.70,二者均超过了高值亲本,说明苦瓜叶绿素遗传在亲本间会产生肯定的杂种优势;回交世代B1偏向高叶绿素含量亲本P1,B2偏向于低叶绿素含量亲本P2。分别世代B1、B2、F2群体的叶绿素含量分布频次如图2所示,B2、F2均呈偏正态的单峰分布,且两群体频
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