苦蕎雜交后代主花序特征遺傳變異研究

梁龍兵，陳其皎，石桃雄，梁成剛，張啟迪，唐 鏈，饒慶琳，陳慶富

(貴州師范大學(xué) 蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，生命科學(xué)學(xué)院 植物遺傳育種研究所，貴州 貴陽(yáng) 550001)

苦蕎雜交后代主花序特征遺傳變異研究

梁龍兵，陳其皎，石桃雄，梁成剛，張啟迪，唐 鏈，饒慶琳，陳慶富*

(貴州師范大學(xué) 蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，生命科學(xué)學(xué)院 植物遺傳育種研究所，貴州 貴陽(yáng) 550001)

以小米蕎為母本、晉蕎2號(hào)為父本進(jìn)行有性雜交，對(duì)群體F2、F3群體主花序二分叉花枝數(shù)和頂三花枝種子數(shù)進(jìn)行了遺傳變異分析和相關(guān)性分析。結(jié)果表明，苦蕎雜交后代主花序二分叉花枝數(shù)廣義遺傳力、狹義遺傳力平均值分別為0.690、0.314，主花序頂三花枝種子廣義遺傳力、狹義遺傳力平均值分別為0.729、0.375。相比之下，主花序頂三花枝種子數(shù)遺傳力大于主花序二分叉花枝數(shù)。主花序二分叉花枝數(shù)與主花序頂三花枝種子數(shù)呈微弱的負(fù)相關(guān)(-0.141**)，可能是頂端優(yōu)勢(shì)相互制約的結(jié)果。F2主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)與單株粒質(zhì)量、單株粒數(shù)表型相關(guān)系數(shù)分別為0.317**和0.256**、0.344**和0.278**，F(xiàn)3表型相關(guān)系數(shù)為0.316**和0.272**、0.371**和0.516**。表明主花序二分叉花枝數(shù)和頂三花枝種子數(shù)均與單株粒數(shù)和單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)。因此，在育種上應(yīng)考慮選擇主花序二分叉花枝數(shù)、頂三花枝種子數(shù)多的變異類型以提高產(chǎn)量。

苦蕎; 主花序二分叉花枝數(shù); 主花序頂三花枝種子數(shù); 遺傳參數(shù)

苦蕎(FagopyrumtataritumGartn.)為蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(FagopyrumMill)栽培品種[1-2]，具有營(yíng)養(yǎng)保健和食療雙重功效，是國(guó)際糧農(nóng)組織公認(rèn)的糧藥兼用作物，被譽(yù)為五谷之王、三降 (降血壓、降血糖、降血脂)食品[3]。苦蕎資源在我國(guó)廣為分布，但集中于黃土高原和云貴高原的山西、陜西、青海、甘肅、云南、貴州、西藏、四川及其毗鄰的鄂西北和湘西的武陵山區(qū)[4-5]。苦蕎生長(zhǎng)期發(fā)育快、耐貧瘠、生育期短，能作為其他大宗糧食作物因自然災(zāi)害不能補(bǔ)種的作物，具有特殊的農(nóng)業(yè)地位。

由于苦蕎雜交育種工作滯后，目前生產(chǎn)上使用的主要還是農(nóng)家品種和系統(tǒng)育種培育的品種?？嗍w的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)還未體現(xiàn)出來，嚴(yán)重制約苦蕎的生產(chǎn)和開發(fā)利用。近年來，苦蕎的遺傳育種取得一定的進(jìn)展[6-10]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于蕎麥產(chǎn)量主要受分枝數(shù)、單株粒數(shù)以及單株粒質(zhì)量等因素影響的報(bào)道較多[11-18]。而對(duì)主花序頂三花枝種子數(shù)及主花序二分叉花枝數(shù)2個(gè)性狀的遺傳研究尚未見報(bào)道，為此，本研究擬用晉蕎2號(hào)和小米蕎為研究材料，基于遺傳型方差、變異系數(shù)、遺傳力、遺傳相關(guān)等遺傳參數(shù)對(duì)苦蕎后代主花序二分叉花枝數(shù)、頂三花枝種子數(shù)進(jìn)行遺傳變異分析，從而了解其性狀的遺傳規(guī)律，以提高選擇效果，增加對(duì)雜交后代性狀表現(xiàn)的預(yù)見性。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料親本由貴州師范大學(xué)蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心經(jīng)選擇純化后提供，小米蕎和晉蕎2號(hào)2個(gè)苦蕎品種的原產(chǎn)地分別為云南和山西。晉蕎2號(hào)瘦果厚殼有溝槽不易脫殼，遲熟、抗旱，抗倒伏，耐貧瘠，田間生長(zhǎng)勢(shì)好，是既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的品種[19-20]；小米蕎具有黃酮含量高、遺傳穩(wěn)定、種殼簿且易去殼、出粉率高等優(yōu)點(diǎn)，可用于作為生產(chǎn)苦蕎米和苦蕎黃酮類醫(yī)藥保健產(chǎn)品的專用品種[21]。

2012年7月播種供試材料親本于貴陽(yáng)市觀水基地用于雜交。雜交種子播種后生長(zhǎng)得到雜種植株，進(jìn)行嚴(yán)格自花授粉，經(jīng)自交獲得雜種種子。將3個(gè)不同母本植株獲得的3個(gè)雜交后代群體分別取代號(hào)A、B、C。在貴陽(yáng)市柏楊基地，將雜種植株所結(jié)種子稀播，獲得雜種F2分離群體。該群體按單株收獲，再次播種形成F3株系。親本、雜種、雜種F2、F3群體栽培均采用株間距5 cm、行間距33～40 cm。

1.2 性狀考察

2014—2015年苦蕎成熟期對(duì)親本、F2和F3株系群體主花序頂三花枝種子數(shù)、主花序二分叉花枝數(shù)、單株粒質(zhì)量和單株粒數(shù)等性狀進(jìn)行考種和記錄，其中對(duì)F3各株系隨機(jī)選10株進(jìn)行考種，取其10株平均數(shù)為F3株系的數(shù)值。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010和SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析。雜交后代目標(biāo)性狀的遺傳力、表型遺傳相關(guān)和遺傳變異系數(shù)等遺傳參數(shù)參考文獻(xiàn)[21-26]的計(jì)算方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎親本主花序性狀的變異度分析

對(duì)苦蕎親本主花序及其單株粒質(zhì)量變異度分析(表1)結(jié)果表明，小米蕎主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)平均值均高于晉蕎2號(hào)，而單株粒質(zhì)量性狀為小米蕎<晉蕎2號(hào)，主花序二分叉花枝數(shù)變異系數(shù)為小米蕎(0.32)<晉蕎2號(hào)(0.64)，主花序頂三花枝種子變異系數(shù)為小米蕎(0.59)>晉蕎2號(hào)(0.54),說明雙親在主花序二分叉花枝數(shù)和頂三花枝種子數(shù)上有一定差異。

表1 苦蕎親本主花序及其單株粒質(zhì)量變異分析

2.2 苦蕎F2植株與對(duì)應(yīng)F3株系群體性狀分析

群體目標(biāo)性狀數(shù)據(jù)如表2所示，主花序二分叉花枝數(shù)變異總范圍表現(xiàn)為F2(0～15)比F3(0～22)小，其平均數(shù)也小于F3株系；主花序頂三花枝種子數(shù)F2平均數(shù)比F3大，主花序頂三花枝種子數(shù)變異范圍為F2(0～72)明顯大于F3(0～26)。

表2 苦蕎雜種F2和F3主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)分析

2.3 苦蕎3個(gè)群體表型和遺傳變異系數(shù)及遺傳力分析

苦蕎雜交后代3個(gè)群體的表型及遺傳的變異系數(shù)分析如表3所示。主花序二分叉花枝數(shù)F2、F3群體表型變異范圍分別為55%～89%、35%～46%，平均數(shù)分別為72%、40%，而其遺傳變異系數(shù)平均數(shù)分別為54%、34%，廣義遺傳力和狹義遺傳力平均值分別為0.690、0.314；主花序頂三花枝種子的F2、F3群體表型變異系數(shù)分別為65%、84%，而遺傳變異系數(shù)為55%、73%，其廣義遺傳力和狹義遺傳力分別為0.729、0.375。相比之下，主花序頂三花枝種子數(shù)遺傳力大于主花序二分叉花枝數(shù)。

表3 苦蕎雜交后代F2和F3性狀的變異系數(shù)及其遺傳力分析

2.4 F2代與F3株系3個(gè)群體表型相關(guān)與遺傳相關(guān)分析

F2群體4個(gè)性狀的表型相關(guān)和遺傳相關(guān)系數(shù)如表4所示。表型相關(guān)和遺傳相關(guān)數(shù)值方向一致，遺傳相關(guān)大于表型相關(guān)，主花序二分叉花枝數(shù)與主花序頂三花枝種子表型相關(guān)系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)很小，其相關(guān)系數(shù)平均為-0.297**。各個(gè)性狀均對(duì)單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，其中主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)均與單株粒質(zhì)量、單株粒數(shù)表型相關(guān)系數(shù)平均分別為0.317**和0.256**、0.344**和0.278**，主花序目標(biāo)性狀對(duì)單株粒質(zhì)量有極顯著正影響。

表4 苦蕎F2群體表型相關(guān)與遺傳相關(guān)分析

注：每個(gè)群體都以1.000為對(duì)角線，對(duì)角線上三角為遺傳相關(guān)系數(shù)rg，對(duì)角線下三角為表型相關(guān)系數(shù)rP。

F3群體表型相關(guān)系數(shù)與遺傳相關(guān)系數(shù)之間的關(guān)系和F2相似，而表型相關(guān)中，主花序二分叉花枝數(shù)與單株粒質(zhì)量、單株粒數(shù)極顯著正相關(guān)，主花序二分叉花枝數(shù)與主花序頂三花枝種子數(shù)呈微弱的負(fù)相關(guān)(-0.141**)。

表5 苦蕎F3群體表型相關(guān)與遺傳相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

楊玉霞等[27]研究5個(gè)國(guó)家55個(gè)苦蕎品種有效花序和分枝數(shù)為46.94%、30.86%，發(fā)現(xiàn)有效花序變異較大。羅燕等[28]的研究發(fā)現(xiàn),苦蕎主花序種子數(shù)變異系數(shù)為33.66%。而目前尚未發(fā)現(xiàn)主花序二分叉花枝數(shù)的報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)，小米蕎和晉蕎2號(hào)兩苦蕎品種后代F2、F3主花序頂三花枝種子數(shù)表型變異系數(shù)為65%、84%，可能暗示雜交后代更有選擇潛力。本研究發(fā)現(xiàn)，苦蕎主花序二分叉花枝數(shù)和頂三花枝種子數(shù)表型變異系數(shù)和遺傳變異系數(shù)均不同程度的變化，隨著群體數(shù)目增大而變化，表明群體性狀隨著世代加深趨于穩(wěn)定，可選擇性減小，可達(dá)到自交育種目的。江滿霞等[29]對(duì)13個(gè)油菜品種的農(nóng)藝性狀遺傳力分析得出，第1次有效分枝部位和第1次有效分枝數(shù)、主莖長(zhǎng)的遺傳力較高，因此根據(jù)遺傳力大小可以提高選擇效果和選擇預(yù)見性。本研究得出主花序二分叉花枝數(shù)、頂三花枝種子數(shù)廣義遺傳力為0.690、0.729，狹義遺傳力為0.314、0.375。表明親代將這些性狀傳遞給子代能力大。狹義遺傳力較小，顯性作用為主，可能出現(xiàn)超親現(xiàn)象。李秀蓮等[30]報(bào)道，二級(jí)分枝與單株粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)rP=0.371**，rg=0.453**；吳渝生[31]分析蕎麥主要農(nóng)藝性狀得出，分枝數(shù)與單株粒質(zhì)量相關(guān)系數(shù)rP=0.329，rg=0.388。而汪燦等[32]報(bào)道分枝數(shù)與單株粒質(zhì)量相關(guān)系數(shù)為r=0.191 7，表明遺傳分析得出的相關(guān)更能揭示性狀的關(guān)聯(lián)。本研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2、F3主花序二分叉花枝數(shù)與主花序頂三花枝種子數(shù)相關(guān)系數(shù)在平均水平上均呈極顯著相關(guān)(F2為-0.297**，F(xiàn)3為-0.141**)，可能是頂端優(yōu)勢(shì)相互制約的結(jié)果。且F2和F3主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)均與單株粒質(zhì)量呈極顯著相關(guān)，優(yōu)選主花序二分叉花枝數(shù)和主花序頂三花枝種子數(shù)作為育種的目標(biāo)。李月等[33]對(duì)苦蕎農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)分析結(jié)果為單株粒數(shù)與單株粒質(zhì)量的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)r=0.987**，偏相關(guān)系數(shù)為r=0.983**。本研究該相關(guān)性分析F2群體與之相似，F(xiàn)3相關(guān)系數(shù)變小，可能因?yàn)槭橇Ｐ桶l(fā)生變化而改變。目前尚未發(fā)現(xiàn)苦蕎主花序頂三花數(shù)和主花序二分叉花枝數(shù)遺傳研究，綜上所述，在育種上考慮選擇主花序二分叉花枝數(shù)、頂三花枝種子數(shù)多的變異類型，可以提高產(chǎn)量。

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Genetic Analysis of Main Inflorescence Traits of Hybridization Progeny of Tartary Buckwheat

LIANG Longbing,CHEN Qijiao,SHI Taoxiong,LIANG Chenggang,ZHANG Qidi,TANG Lian,RAO Qinglin,CHEN Qingfu*

(Research Center of Buckwheat Industry Technology/Institute of Plant Genetics and Breeding,School of Life Science,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)

This experience took Xiaomiqiao as female and Jinqiao No.2 as male through hybridization.The F2,F3populations obtained from hybrids of the tartary buckwheat selfing.The genetic variation analysis and correlation analysis of both main inflorescence dichotomy number and top three seed number of main inflorescence branches were done.The results showed that the broad-sense heritability estimates of main inflorescence dichotomy number and top three seed number of main inflorescence branches were 0.690,0.729,and narrow-sense heritability estimates were 0.314,0.375 respectively.In contrast,the heritability of top three seeds of main inflorescence branches was greater than that of the main inflorescence dichotomy number.There was a little negative correlation between main inflorescence dichotomy number and top three seed number of main inflorescence branches.The phenotypic correlation coefficients between F2main inflorescence dichotomy number,top three seeds number of main inflorescence branches and seed weight per plant,grain number were 0.317**,0.256**and 0.344**,0.278**,respectively; which of F3were 0.316**,0.272**and 0.371**,0.516**.The above results indicated that main inflorescence dichotomy number and top three seed number of main inflorescence branches were significantly corellated with number of seeds per plant and seed yield per plant.Therefore,the variation types with more main inflorescence dichotomy number and top three seed number of main inflorescence branches should be selected in breeding,so as to increase production.

tartary buckwheat; inflorescence dichotomy number; top three seeds number of main inflorescence branches; genetic paramete

2015-10-27

國(guó)家燕麥?zhǔn)w麥現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)(CARS-08-A4)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31060207,31171609)；貴州省高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合人才[2015]4020號(hào))

梁龍兵(1988-)，男，貴州貞豐人，在讀碩士研究生，研究方向：蕎麥遺傳育種。E-mail：939320641@qq.com

*通訊作者：陳慶富(1966-)，男，貴州貴陽(yáng)人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事蕎麥遺傳育種研究。E-mail：cqf1966@163.com

S517

A

1004-3268(2016)05-0013-05