大豆不同親本組合對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響*

劉長海，張存生，丁海龍，朱洪德，費(fèi)志宏，張安宏，胡淑艷，吳艷華，馮麗娟

（1.黑龍江農(nóng)墾總局九三科研所，黑龍江　嫩江　161441；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江　大慶　163319；3.黑龍江墾豐種業(yè)有限公司，哈爾濱　150088）

大豆不同親本組合對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響*

劉長海1，張存生1，丁海龍1，朱洪德2**，費(fèi)志宏2，張安宏1，胡淑艷1，吳艷華1，馮麗娟3

（1.黑龍江農(nóng)墾總局九三科研所，黑龍江嫩江161441；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江大慶163319；3.黑龍江墾豐種業(yè)有限公司，哈爾濱150088）

結(jié)合大豆育種實際工作，設(shè)置低蛋白×低蛋白、低蛋白×高蛋白2種不同類型的大豆雜交組合，先后對各組合類型后代單株及后代品系蛋白質(zhì)、油分含量進(jìn)行測定分析。結(jié)果表明，大豆雜交親本蛋白質(zhì)含量通過雜交后代群體對后代品系蛋白質(zhì)含量特征有顯著的影響，親本蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)。不同蛋白質(zhì)含量的大豆雜交親本組合類型對后代品系蛋白質(zhì)含量有顯著的影響。試驗明確了大豆雜交后代群體蛋白質(zhì)含量的遺傳過程以及選擇作用對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響，為大豆蛋白質(zhì)育種實踐提供參考。

大豆；親本；蛋白質(zhì)含量；后代品系

大豆的主要品質(zhì)性狀是種子的蛋白質(zhì)與油分含量，而二者含量呈負(fù)相關(guān)[1]。大豆雜交后代在蛋白質(zhì)和油分含量上均表現(xiàn)較為復(fù)雜的加性數(shù)量遺傳，受環(huán)境的影響變化較小，都具有中等偏高的遺傳力[2]，而大豆蛋白質(zhì)含量的遺傳力較油分的高些[3]。邱麗娟等[4]對6個大豆雜交組合后代蛋白質(zhì)含量遺傳的研究表明，雜交后代蛋白質(zhì)含量的遺傳力中等偏高，且隨著世代的升高而增加，在高蛋白大豆雜交育種中，選擇綜合性狀好的高蛋白材料作為親本是必要的。宋啟建等[6]經(jīng)對23個組合世代間相關(guān)性的研究表明，蛋白質(zhì)、油分及總量含量世代間具有極顯著的正相關(guān)，組合內(nèi)早晚世代的表現(xiàn)具有較大的一致性，認(rèn)為對組合的選擇可從F1代開始，因為組合間的差異主要由加性基因作用所致。孟祥勛和楊慶凱[7]對2個大豆雜交組合后代群體蛋白質(zhì)含量分析得出，從F4代開始，株系內(nèi)蛋白質(zhì)含量的遺傳性變異已經(jīng)很小，而以“一粒傳法”處理形成的各代群體，平均蛋白質(zhì)含量基本一致，晚世代材料可保持早世代所具有的廣泛的遺傳變異。

本研究結(jié)合大豆品質(zhì)育種實際工作，以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的為育種目標(biāo)，根據(jù)大豆雜交后代蛋白質(zhì)含量具有較大遺傳力的特點，分析了大豆不同雜交組合親本對早世代群體蛋白質(zhì)含量的影響，雜交早世代材料的蛋白質(zhì)含量遺傳至高世代品系材料，進(jìn)一步分析大豆親本組合對后代穩(wěn)定品系蛋白質(zhì)含量的影響。

1　材料與方法

1.1試驗材料

雜交組合按親本的蛋白質(zhì)含量分為2種類型，低蛋白×低蛋白組合4個：合豐42號×墾農(nóng)18號（05-01）、合豐42號×墾農(nóng)19號（05-02）、墾鑒豆31號×墾農(nóng)18號（05-03）、黑河31號×合豐47號（05-04）；低蛋白×高蛋白組合2個：黑河31號×黑農(nóng)43號（05-05）、黑河31號×黑農(nóng)48號（05-06）。

1.2試驗方法

試驗設(shè)在九三科研所科技園區(qū)試驗田，土質(zhì)為黑土，前茬小麥，土壤狀況良好，肥力中等，秋整地、秋起垅夾肥，二銨、尿素、硫酸鉀均施360 kg/hm2，氮∶磷∶鉀=1∶1.4∶0.4，0～20 cm耕層有機(jī)質(zhì)含量5.52%，土壤pH值6.67。

2005年配制6個大豆雜交組合，秋季每個組合分別收獲20～30粒的雜交種。2006年按組合種植雜交種，生長期間，去掉偽雜株，收獲6個組合的F1代植株，每個組合收獲10株。2007年按組合種植F1代種子，每個組合混合種植為10行區(qū)，行長5 m，株距8 cm。秋季按組合進(jìn)行后代單株選擇，進(jìn)行單株編號。2008年春季，對每個組合所選單株籽粒進(jìn)行蛋白質(zhì)、油分含量測定。2008—2010年對各組合后代材料按株系選取后代單株材料。2011年秋季對穩(wěn)定的株行材料進(jìn)行品系決選，各組合分別決選品系數(shù)量分別為15，16，14，17，12和13份。2012年春季，對每個組合所選品系進(jìn)行蛋白質(zhì)、油分含量測定。試驗采用Foss公司生產(chǎn)的Infratec1255型近紅外整粒谷物快速測定儀。蛋白質(zhì)及油分含量是在相應(yīng)水分條件下測得，轉(zhuǎn)換為干基條件下的公式為：干基（%）=〔測得值/（1-水）〕×100%。

2　結(jié)果與分析

2.1親本蛋白質(zhì)含量對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響

從表1可以看出組合親本蛋白質(zhì)含量對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響，低蛋白×低蛋白組合的品系蛋白質(zhì)含量低，低蛋白×高蛋白組合的品系蛋白質(zhì)含量較高。低蛋白×低蛋白類型的4個組合中有3個組合后代品系平均蛋白質(zhì)含量高于高值親本，且4個組合品系平均蛋白質(zhì)含量高于組合中親值。

2.2親本蛋白質(zhì)含量對后代品系蛋白質(zhì)含量數(shù)量特征的影響

從表2可以看出組合親本蛋白質(zhì)含量對后代品系群體蛋白質(zhì)含量的影響。總體而言，組合品系群體中蛋白質(zhì)含量的平均值、最大值、最小值及中位數(shù)均以低蛋白×低蛋白組合為低，低蛋白×高蛋白組合為高。

表1　親本及F2代群體、后代品系蛋白質(zhì)含量　%

表2　不同組合類型后代品系蛋白質(zhì)含量數(shù)值比較

2.3不同組合類型后代品系蛋白質(zhì)含量頻率的分布

從表3可以看出，在2種類型的6個組合中，在后代品系蛋白質(zhì)含量呈近正態(tài)分布的趨勢上，在品系蛋白質(zhì)含量頻率分布的峰值區(qū)域?qū)?yīng)的蛋白質(zhì)含量值表現(xiàn)為低蛋白×低蛋白組合較低、低蛋白×高蛋白組合較高，在4個低蛋白×低蛋白組合品系群體中，蛋白質(zhì)含量在低值方向均高于低值親本，在高值方向大多超過高值親本；在2個低蛋白×高蛋白組合品系群體中，蛋白質(zhì)含量在低值方向均高于低值親本，在高值方向上均未超過高值親本。說明在低蛋白×低蛋白組合后代品系中，蛋白質(zhì)含量不易較雙親更低。在低蛋白×高蛋白組合后代品系中，蛋白質(zhì)含量一般分布在雙親含量范圍之內(nèi)。

表3　不同組合類型后代品系蛋白質(zhì)含量頻率分布比較

2.4親本蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性

對6個組合親本蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性分析表明，母、父本蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)分別為-0.597 5和0.883 9。組合蛋白質(zhì)含量中親值與后代品系蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)為0.839 0，達(dá)到顯著水平。之前的試驗表明組合蛋白質(zhì)含量中親值與F2代群體蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)為0.890 2，亦達(dá)到顯著水平。F2代群體蛋白質(zhì)含量平均數(shù)與后代品系蛋白質(zhì)含量平均數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.670 1。表明親本蛋白質(zhì)含量通過雜交后代群體材料對后代品系產(chǎn)生影響（見表4）。

表4　親本、F2后代群體蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性

2.5組合親本蛋脂總量對后代品系的影響

試驗進(jìn)一步分析了雜交組合雙親的蛋脂總量與后代品系蛋脂總量的相關(guān)性，結(jié)果表明二者呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.463 5，而雙親的蛋脂總量與后代單株群體蛋脂總量的相關(guān)系數(shù)為0.831 8，達(dá)到顯著水平。表明雙親的蛋白質(zhì)、油分含量通過各世代群體對后代品系含量的影響作用，也反應(yīng)了以豐產(chǎn)性為主要育種目標(biāo)的選擇作用對后代品系蛋脂總量的影響（見表5）。

表5　親本蛋脂總量與后代品系的相關(guān)性

2.6選擇作用對后代品系蛋白質(zhì)含量的影響

對F2代單株群體蛋白質(zhì)含量與后代品系蛋白質(zhì)含量的方差分析F測驗表明，6個組合F2代單株群體蛋白質(zhì)含量的變異大于后代品系蛋白質(zhì)含量的變異，均達(dá)到極顯著水平。對6個組合后代品系蛋白質(zhì)含量與F2代群體蛋白質(zhì)含量的平均數(shù)差異假設(shè)測驗，05-01組合差異為顯著水平，其他5個組合差異為極顯著水平。表明在以豐產(chǎn)性為主要育種目標(biāo)兼顧株系類型的后代選擇條件下，一些豐產(chǎn)性差的株系材料遭到淘汰，使品系的蛋白質(zhì)含量分布與F2代單株群體蛋白質(zhì)含量分布有了顯著的差異，致使6個組合品系蛋白質(zhì)含量都高于F2代群體平均水平。在05-05組合中，所有入選品系的蛋白質(zhì)含量平均值為40.98%，而其中產(chǎn)量最高的品系九科12-51802的蛋白質(zhì)含量為40.07%，為所有入選品系中含量最低，可見在高蛋白組合中產(chǎn)量高的品系蛋白質(zhì)含量反而偏低（見表6）。

表6　組合單株與品系的蛋白質(zhì)含量的比較

3　結(jié)論與討論

在本試驗中，親本蛋白質(zhì)含量與F1代蛋白質(zhì)含量、F2代群體蛋白質(zhì)含量平均數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.918 4、0.890 2，分別達(dá)到極顯著和顯著水平[5]，F(xiàn)2代群體蛋白質(zhì)含量平均數(shù)與高代品系蛋白質(zhì)含量平均數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.670 1。蛋白質(zhì)含量中親值與高代品系蛋白質(zhì)含量平均數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.839 0，達(dá)到顯著水平。試驗表明親本蛋白質(zhì)含量通過對F2代等后代群體蛋白質(zhì)含量的影響而對高代品系蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生影響，在F2代群體進(jìn)行蛋白質(zhì)含量的選擇是必要的和有效的。與陳新等[8]通過3個組合測定的F1～F4世代群體間蛋白質(zhì)含量達(dá)到了極顯著的正相關(guān)、F2世代具有較大的遺傳進(jìn)度的結(jié)論是相符的。不同蛋白質(zhì)含量組合類型間后代群體及品系的蛋白質(zhì)含量是有明顯差異的，尤以與蛋白質(zhì)含量中親值相關(guān)顯著，與之前的一些研究結(jié)論相同[6,8-9]。在育種實踐中，要保持較高的中親值才能使后代群體及品系具有較高的蛋白質(zhì)含量。

蛋白質(zhì)中親值與高代品系蛋白質(zhì)含量相關(guān)系數(shù)的顯著水平相較于后代群體的相關(guān)系數(shù)的降低以及后代品系中蛋白質(zhì)與油分含量負(fù)相關(guān)系數(shù)水平相較于后代群體中的降低，都反應(yīng)了人為選擇作用對蛋白質(zhì)含量的影響。說明在分離較廣的雜交早期世代更多地注重對產(chǎn)量性狀的選擇，不重視對高蛋白后代材料的選擇，將會遺失一些高蛋白優(yōu)良個體，可見在雜交早期世代選擇高蛋白個體是有必要的[4]。

在大豆品質(zhì)育種工作中，為了減少品質(zhì)化驗的工作量及費(fèi)用，要自低代起保持一定量的不同株系類型材料，以保持后代材料豐富的遺傳類型，盡可能對后代群體做無偏的選擇，以豐產(chǎn)性作為主要選擇性狀，得到一定量不同早代株系衍生的高代株行材料，再進(jìn)行新品系的品質(zhì)化驗分析，綜合地選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的大豆品系材料。

[1]趙洪璋.作物育種學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1981:549-551.

[2]張子金.中國大豆育種與栽培[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1987:238-240.

[3]王金陵.大豆[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1982:152-153.

[4]邱麗娟,王金陵,楊慶凱.大豆高蛋白育種的親本選配和后代選擇的研究[J].大豆科學(xué),1990(4):273-275.

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[9]王新風(fēng),富健,孟凡剛,等.大豆高蛋白組合雜交后代的蛋白質(zhì)含量遺傳研究—雜種F2代蛋白質(zhì)含量與親本的相關(guān)性分析[J].作物研究,2007(3):165-166.

S603.3

A

1674-3547(2016)05-0004-05

2016-07-13

劉長海，高級農(nóng)藝師，從事大豆育種工作，E-mail:jskyslchh@163.com

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目（2003AA207170、2004AA207160）；國家科技支撐計劃資助項目（2006BAD01A04）；引進(jìn)國際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科技計劃資助項目（2008-Z24）；黑龍江省發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)專項資金資助項目（FW06B902）；黑龍江農(nóng)墾總局“十一五”重點科技攻關(guān)資助項目（HNKXIV-02-01）

**通訊作者：朱洪德，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事大豆遺傳育種研究，E-mail:zhd495@163.com