黃秋葵與紅秋葵雜交育種的初步研究

沈文杰 李育軍 李光耀 馮強

摘 要：以9個黃秋葵品種為基本材料，通過連續(xù)多代自交獲得自交系后，分析和比較了各個自交系的性狀特點，選擇了8個性狀較為優(yōu)良的自交系作為親本進行配對，制成了14個單交種材料，同時，首次嘗試將黃秋葵與紅秋葵進行雜交，獲得了果實顏色介于兩親本之間的中間類型。通過調(diào)查和比較，篩選出2個具有產(chǎn)量優(yōu)勢的雜交組合。在雜交育種過程中，也發(fā)現(xiàn)了可利用葉柄顏色作為標記性狀來生產(chǎn)雜交黃秋葵種苗的新方法。

關(guān)鍵詞：黃秋葵；紅秋葵；雜交育種；品種

黃秋葵[（Abelmoschus esculentus （Linn.） Moench）]為錦葵科一年生草本植物，原產(chǎn)于非洲熱帶地區(qū)，是一種具有較高營養(yǎng)價值的新型蔬菜，其嫩果可供食用，也可制成罐頭食品；花供觀賞用，也可制作花茶；葉、莖可飼用；種子可榨油，也可作為咖啡豆的替代品[1]。秋葵嫩果富含的黃酮、多糖類物質(zhì)使其具有一定的保健功能，不僅有利于保護皮膚、腸胃、肝臟，還可提高抗疲勞能力。此外，黃秋葵的低糖低脂特性使其可作為纖體食品，甚至在多個國家成為了運動員營養(yǎng)膳食的首選蔬菜[2]。國內(nèi)研究結(jié)果也表明，黃秋葵水提液能明顯提高小鼠耐力及耐缺氧、耐寒、耐熱能力，明顯降低劇烈運動后小鼠血乳酸水平，具抗疲勞的活性[3]。普遍認為，黃秋葵是一種營養(yǎng)價值較高以及具有食療功效的保健蔬菜，具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

國內(nèi)黃秋葵的栽培育種起步與國外相比較晚，遺傳育種方面的研究也主要集中在資源評價、引種、品種比較與新品種選育方面[1]。廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從1999 年開始，采用系統(tǒng)選育的方法從79份黃秋葵材料中選育出適合廣東地區(qū)栽培，具有始花節(jié)位低、品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高等特點的黃秋葵新品種粵海黃秋葵[4]。遼寧省鐵嶺市農(nóng)科院1999年引入美國的黃秋葵品種，進行小區(qū)試種觀察，表現(xiàn)適宜遼北種植；2000 年對美國黃秋葵進行大區(qū)栽培試驗，從中選出優(yōu)良單株；2002 年將其定名為黃秋葵1號[5]。江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2000年開始廣泛收集黃秋葵種質(zhì)資源并進行觀察，發(fā)現(xiàn)1株株高在1.8 m左右的優(yōu)良單株，留種后經(jīng)過連續(xù)3代種植和分離提純，2003年選出10個表現(xiàn)相對一致的優(yōu)良株系進行產(chǎn)量、抗性鑒定，并選出1個結(jié)果多、適口性好、抗性強的早熟株系，定名為碧劍[6]。浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所利用從日本引進的黃秋葵品種（新東京五號）自留種的變異株，經(jīng)過多代單株選擇提純得到遺傳穩(wěn)定、豐產(chǎn)性好、品質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性強、抗倒伏能力較強、耐病蟲的黃秋葵新品種纖指，并在2006年通過浙江省非主要農(nóng)作物品種審定委員會審定[7]。國內(nèi)黃秋葵新品種的選育，普遍是從國內(nèi)外收集的優(yōu)良黃秋葵品種或材料經(jīng)過栽培，發(fā)現(xiàn)優(yōu)良的變異單株后，進行選擇并對其連續(xù)多代自交、分離提純，得到常規(guī)品種。近幾年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所的李育軍研究員帶領(lǐng)的科技特派員團隊開展了黃秋葵種質(zhì)資源的引進、栽培試驗與利用研究，其中從多米尼克引進的高稈型美洲1號黃秋葵是很有潛力的品種和育種材料[8]。

國外對黃秋葵的研究歷史較久，遺傳育種研究主要集中在育種方法的研究及改進上。印度、菲律賓、科特迪瓦、美國、巴西、尼日利亞、斯里蘭卡等國是黃秋葵主要種植國，其中以印度的種質(zhì)資源最為豐富。印度育種家用γ射線處理黃秋葵植株誘發(fā)突變，已獲得雄性不育植株，該不育性由隱性單基因控制。利用育成的雄性不育系生產(chǎn)雜交種子，與正常可育系相比，可節(jié)省70%的時間和勞力[9]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所李育軍研究員提供的9個黃秋葵品種或材料，分別為美洲1號（加勒比地區(qū)）、南湘2號（湖南）、南湘2-2（湖南）、熱研1號（海南）、熱研2號（海南）、五福（臺灣）、特萊、東升（北京）、花仙子，其中東升和花仙子2個品種為紅秋葵。在牛玉、梁勁兄等的研究基礎(chǔ)上，共進行了兩代黃秋葵的栽培與雜交試驗。

第一代黃秋葵在2013年4月栽培，以9個黃秋葵品種為基本材料進行栽培試驗，并根據(jù)前人研究結(jié)果以及栽培過程中的調(diào)查記錄進行親本組合的選配，選擇了8個較為純合的自交系材料進行雜交，得到了14個新的單交種材料，分別是美熱F1（♀美洲1號×♂熱研1號）、熱美F1（♀熱研1號×♂美洲1號）、美湘F1（♀美洲1號×♂南湘2號）；湘美F1（♀南湘2號×♂美洲1號）、五東F1（♀五?！痢釚|升）、東五F1（♀東升×♂五福）、東花F1（♀東升×♂花仙子）、東湘2-2 F1（♀東升×♂南湘2-2）、東熱2 F1（♀東升×♂熱研1號）、花五F1（♀花仙子×♂五福）、花湘2-2 F1（♀花仙子×♂南湘2-2）、五美F1（♀五?！痢崦乐?號）、美熱2 F1（♀美洲1號×♂熱研2號）、湘2熱1 F1（♀南湘2號×♂熱研1號）。

2014年4月，繼續(xù)對9個基本材料及14個新的單交種材料進行栽培選育，通過田間調(diào)查，掌握各個材料的農(nóng)藝性狀，了解黃秋葵與紅秋葵雜交后代的表型，并進一步篩選有雜交優(yōu)勢的組合。

1.2 試驗方法

①數(shù)據(jù)處理及調(diào)查記錄 通過田間調(diào)查記錄各品種材料實際生長過程中的多個數(shù)據(jù)，利用SAS軟件進行單因素方差分析（SSR法）和多重比較（Duncan's法），比較各材料之間的差異，特別是重點分析比較親本與子代之間的表型差異。

調(diào)查的農(nóng)藝性狀包括出苗期、始花期、始收期、盛收期、末收期、株高、單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、果實長度、果實橫徑、果實顏色等。

②黃秋葵的雜交方法 黃秋葵的花為兩性花，花著生于葉腋處，由下而上依次逐步開放。晴天下午，選擇母本次日開放的花蕾（表現(xiàn)為花萼飽滿、略微露出黃色的花冠）用刀片去雄。

去雄前，先用75%酒精擦拭手指以及刀片，然后用刀片在花蕾上橫徑最大處環(huán)割一圈，切入深度約為花蕾最大橫徑的1/3，環(huán)割一圈后即可把花冠整個取下，露出柱頭和雄蕊。用刀背輕輕刮凈附著在花柱上的雄蕊后，套上牛皮紙袋，即可等待第2天早上的人工授粉。

父本花也要在開花前進行套袋處理，防止被其他品種的花粉污染。授粉時間以8：00～10：00為宜，過早父本花粉未散開，過晚則花粉失去活力。授粉時，將已經(jīng)完全開放的父本花整朵摘下，去掉花冠，露出花粉，將花粉均勻涂抹在待授粉的母本花朵的柱頭上。授粉完畢后，及時用牛皮紙袋套好，防止串粉。最后掛上標簽，寫上母本、父本的編號及授粉日期。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃秋葵生育期比較

從表1可知，美洲1號為典型的晚熟品種，其始花期、始收期、末收期均比其他材料晚1個月左右。美洲1號與熱研系列、南湘系列雜交的后代（美熱F1、熱美F1、美湘F1等）均表現(xiàn)出始花期、始收期有所提前，且正交、反交的結(jié)果差異不大。試驗結(jié)果表明，美洲1號晚熟品種與熱研系列、南湘系列的早熟品種雜交，可以改良美洲1號品種結(jié)果遲的特性，使其采收期延長，從而提高產(chǎn)量。

2.2 黃秋葵果實的性狀比較

①單果質(zhì)量 由表2可知，在23個黃秋葵材料中，美洲1號的單果質(zhì)量最大，與其他材料有極顯著差異。美洲1號與其他品種的雜交后代中，未發(fā)現(xiàn)有單果質(zhì)量超過美洲1號的雜交組合。

②單株結(jié)果數(shù) 由表2可知，五美F1、花湘2-2 F1、南湘2-2、南湘2號、美湘F1這5個材料的單株結(jié)果數(shù)都比較多，且這5個材料單株結(jié)果數(shù)之間無顯著差異，但與其他材料差異極顯著。其中單株結(jié)果數(shù)最高的五美F1、花湘2-2 F1均是雜交種材料，說明這2個組合在提高單株結(jié)果數(shù)方面具有雜交優(yōu)勢。

③結(jié)果高度 由表2可知，結(jié)果數(shù)量最多的前5個材料，第1果著生高度在35～55 cm；第1結(jié)果節(jié)位在第9～15節(jié)，這也為優(yōu)良品種選育提供了一定的參考依據(jù)。

④果色 本次試驗中，為國內(nèi)首次嘗試將黃秋葵（果實顏色為綠色）與紅秋葵（果實顏色為紅色）進行雜交，并且同時進行正交與反交的試驗。試驗結(jié)果表明，無論正交還是反交，雜交一代五東F1、東五F1的果實顏色均表現(xiàn)為介于兩者之間，即果實顏色為紅色中帶一點淡綠（圖1）。另外，本次試驗中還有4個紅秋葵與黃秋葵的雜交組合，分別為東湘2-2 F1、東熱2 F1、花五F1、花湘2-2 F1，這些雜交組合的果實顏色同樣也介于兩親本之間。

2.3 黃秋葵的植株形態(tài)比較

①株型 黃秋葵株型太矮，不利于高產(chǎn)；株型太高，不利于采收和日常管理，還可能出現(xiàn)倒伏。由表3可知，株型最高的品種是美洲1號，和其他品種相比差異極顯著。株高超過2 m的品種（材料）有美洲1號、東升紅秋葵和湘美F1 ，其中湘美F1為南湘2號（♀）×美洲1號（♂）的第1代雜交種材料，其株高介于兩親本之間，且差異極顯著。說明可將高稈型品種與矮稈型品種雜交，改良株型過高或太矮的缺陷。

②株幅 調(diào)查和分析了各個黃秋葵材料的葉長、葉寬、葉柄長等性狀，發(fā)現(xiàn)親本材料中熱研系列的品種株幅較小，適合密植，但將其和其他株幅較大的品種（如美洲1號）雜交后，株幅會變大，且與親本熱研1號差異極顯著（表3）。熱研1號的雜交種美熱F1和熱美F1沒有在雜種一代中表現(xiàn)出株幅小的表型，因此在F2性狀分離時要重點留意。

3 討論

3.1 黃秋葵與紅秋葵雜交的遺傳規(guī)律

本試驗結(jié)果表明，黃秋葵與紅秋葵無論是正交還是反交，雜交一代的果實顏色均介于兩親本之間。初步推斷有2個原因：一是控制黃秋葵果實顏色的基因可能有多個，屬于數(shù)量性狀；二是果實顏色可能由單基因控制，由于不完全顯性而使子代表現(xiàn)出介于兩親本之間的性狀。具體原因需要進一步驗證，可對F1進行自交產(chǎn)生F2，若F2的果實顏色出現(xiàn)更多的中間類型，則表明黃秋葵果實顏色由多基因控制，屬于數(shù)量性狀；若果實顏色的紅色∶中間類型∶綠色的比例為1∶2∶1，則表明是由于不完全顯性而出現(xiàn)中間類型。

3.2 黃秋葵雜交育種和制種方法的改進

①去雄方法改進 在本次試驗中，黃秋葵雜交種制種采用的手術(shù)去雄及人工授粉方法雖能保證創(chuàng)制出高純度的雜交種（組合），但難以在實際生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。首先是去雄及授粉的技術(shù)不好掌握，能掌握制種方法的人員不多，且人工成本非常高。其次是此去雄方法的工作效率不高，制種數(shù)量有限，難以滿足黃秋葵制種的生產(chǎn)需求。為提高去雄效率，可嘗試對去雄方法進行改進，一是制作專門的去雄工具，一次剪下黃秋葵花蕾的尖部而不傷害花柱，后用小塑料管或膠布將雄蕊套住，使其花粉不會散落到柱頭上；二是嘗試利用化學(xué)去雄，找出適合于黃秋葵的化學(xué)殺雄劑及相應(yīng)的施用濃度。

②雄性不育系的發(fā)現(xiàn)及利用 據(jù)報道，在印度已有育種家利用γ射線處理黃秋葵植株來誘發(fā)突變，且已獲得雄性不育植株。若能利用雄性不育系來制種，將免除人工去雄這一繁瑣的步驟，能大大提高制種效率。

③利用特異材料雜交制種 在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，有部分材料（如美洲1號）畸形果比較多，而這些畸形果的出現(xiàn)，正是由于授粉不良引起的。經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)其花絲退化、花藥較少、柱頭較長，可能這些材料的自交率非常低，可以嘗試作為育種所用的母本材料。

④F2剩余雜種優(yōu)勢的利用 若雜交種兩個親本的果實相關(guān)性狀差異不大，可以嘗試利用常規(guī)制種方法生產(chǎn)F1種子，再由F1種子生產(chǎn)F2種子，這樣F2種子成本與常規(guī)種子生產(chǎn)成本相當，還能充分利用剩余的雜種優(yōu)勢。在棉花上，湘雜棉1號、中棉所28、皖棉40等F2雜種品種已廣泛種植，黃秋葵與棉花同屬于錦葵科，兩者有一定的相似性，可以嘗試應(yīng)用此方法來制種。本次試驗制得的14個F2種子材料，可留待下季進行F2雜種優(yōu)勢的測定試驗。

3.3 黃秋葵育種方向的創(chuàng)新

①培育觀賞價值較高品種 目前黃秋葵主要作為蔬菜，因此育種目標大多放在提高產(chǎn)量及食用口感方面。但黃秋葵還具有非常高的觀賞價值，培育觀賞價值較高的黃秋葵品種，可從延遲花期、培養(yǎng)矮化品種、培養(yǎng)果色鮮艷品種等方向進行研究。本試驗中紅秋葵與黃秋葵雜交后代花湘2-2 F1株型、顏色等性狀相對于其他品種更具觀賞性，可以用于培育觀賞秋葵。

②培育藥用或保健功效較高的品種 黃秋葵具有一定的保健功能及藥用價值，其根、莖、花、種子等均可入藥[10]。試驗研究表明，黃秋葵水提液能明顯提高小鼠耐力及耐缺氧、耐寒、耐熱能力，明顯降低劇烈運動后小鼠血乳酸水平，具抗疲勞活性[3]。因此，黃秋葵的育種方向也可從藥用或保健功能方面考慮。

③培育飼用價值高的品種 黃秋葵的生長速度快，生物產(chǎn)量高，莖、葉中含有豐富的的粗纖維、粗蛋白、脂肪等，還含有大量的葉黃素，可作為飼料的天然著色劑。通過研究黃秋葵莖葉粉對文昌雞蛋黃著色的影響，發(fā)現(xiàn)雞攝取含黃秋葵的飼料后，蛋黃顏色明顯加深[11]。若選育飼用價值高的黃秋葵品種，要求其生物產(chǎn)量高、抗逆性強、能夠適應(yīng)植物飼料生產(chǎn)過程中的粗放管理。本次試驗田間調(diào)查結(jié)果表明，美洲1號、東升紅秋葵、湘美F1的株型高大，生物產(chǎn)量高，可往培育飼料用途的育種方向發(fā)展。

④培育適合加工的品種 黃秋葵的種子可作為咖啡豆的替代品來制作咖啡，也能提煉秋葵籽油，這是一種高檔的食用油。黃秋葵果實中的黏液是一種新型的天然親水膠體，可作為理想的天然食品添加劑用于肉制品、乳制品、面制品等的生產(chǎn)加工[12]。黃秋葵的用途多樣，可以根據(jù)不同加工方向，選育出能適應(yīng)相應(yīng)加工方式的不同黃秋葵品種。

4 結(jié)論

4.1 篩選出具有雜交優(yōu)勢的組合

通過田間調(diào)查記錄，并利用SAS軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理，最終篩選出花湘2-2 F1、五美F1 2個雜交種，二者在產(chǎn)量上比其他組合更有優(yōu)勢。花湘2-2 F1在單株結(jié)果數(shù)上與父本、母本的相比，均有極顯著差異；五美F1單株結(jié)果數(shù)與父本、母本的相比，也極顯著高于父本、母本。

4.2 可利用標記性狀生產(chǎn)雜交種苗

本次試驗中，通過反復(fù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)雜交種美湘F1的葉柄為紅色，其母本美洲1號的葉柄顏色為綠色，而且這一差異在苗期就能表現(xiàn)出來。這就可以使美洲1號黃秋葵不去雄進行雜交制種，在下一年播種出苗后，根據(jù)標記性狀即葉柄是否為紅色來選擇雜交種的幼苗，從而去除非雜交種的幼苗。利用美洲1號與美湘F1葉柄顏色差異這一性狀區(qū)別真假雜種，可不進行人工去雄來生產(chǎn)雜交種苗，這為生產(chǎn)雜交種苗提供了新途徑，且提高了制種效率。

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