河南烤煙親本化學(xué)成分遺傳特性分析

摘要：2012～2014年以5個(gè)烤煙品種（系）及其組配的10個(gè)雜交組合為材料，分析烤煙親本間的主要化學(xué)成分雜種優(yōu)勢及其配合力，探討高優(yōu)勢組合的遺傳基礎(chǔ)。結(jié)果表明，總糖、還原糖、鉀和氯離子含量中親本優(yōu)勢明顯，組合間差異較大；烤煙化學(xué)成分主要由基因型決定，親本遺傳能力強(qiáng)，受環(huán)境影響較?。粌商呛?、總氮和煙堿含量可以在世代早期進(jìn)行選擇；鉀離子含量可以在世代晚期進(jìn)行選擇；氯離子含量可以利用選育定性品種或利用雜種優(yōu)勢對(duì)其進(jìn)行改良。根據(jù)河南煙區(qū)增糖、增鉀、降低煙堿和氯離子含量的育種目標(biāo)，秦?zé)?6作為親本能較好的改良后代化學(xué)成分含量，其次為664-01和中煙100。

關(guān)鍵詞：烤煙；化學(xué)成分；雜種優(yōu)勢；配合力

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）19-5124-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.19.060

Abstract：In this research， heterosis and combining ability were determined using five key parental materials， as well as their 10 F1 diallel crosses in 2012-2014， and relationships between F1 performance and its pedigree-based were investigated. The results showed that there were heterobeltiosis in chemical component indexes（total sugar， reducing sugar， potassium and chlorine） among parents. The combination had obviously difference. The main chemical components of flue-cured tobacco is mainly determined by the genotype and less affected by the environment. The sugar content， total nitrogen and nicotine contents can be selected in early generation， while the potassium content can be selected in the late generation. The chloride content can use qualitative varieties or breeding improving the utilization of heterosis. The breeding goal of Henan tobacco growing areas is to increase sugar， potassium， nicotine and decrease the content of chlorine. Qinyan 96 as parent offspring could improve the chemical composition content better， followed by 664-01 and Zhongyan 100.

Key words：tobacco； chemical component traits； heterosis； combining ability

烤煙煙葉質(zhì)量的好壞對(duì)卷煙品質(zhì)起著重要作用[1]?；瘜W(xué)成分是內(nèi)在因素，國內(nèi)外對(duì)煙葉化學(xué)成分的遺傳特性進(jìn)行了一些分析，多數(shù)研究表明，總氮、煙堿、總糖等化學(xué)成分的遺傳主要受加性效應(yīng)控制[2-4]。

河南省是中國最早種植烤煙的省份之一，以豫中煙區(qū)濃香型風(fēng)格最為突出[5]。親本材料是育種的基礎(chǔ)，對(duì)親本的遺傳特性進(jìn)行深入研究才能有針對(duì)性進(jìn)行育種改良，加快品種選育進(jìn)程[6]。蔡長春等[7]研究認(rèn)為，在湖北煙區(qū)親本一般配合力大于特殊配合力，親本選擇比組合配制更重要[7]。目前，對(duì)河南煙區(qū)親本材料的化學(xué)成分的遺傳特性研究鮮見報(bào)道。因此，本研究選用曾經(jīng)主栽品種濃香型烤煙NC89，目前主栽品種中煙100、云煙87和秦?zé)?6，河南自選育優(yōu)質(zhì)親本664-01，共5個(gè)材料為親本，以3年化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析F1雜種優(yōu)勢和各親本間的配合力，以期為烤煙雜交親本選配和雜種優(yōu)勢利用提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試烤煙材料有中煙100、NC89、664-01、秦?zé)?6和云煙87，共5個(gè)品種（系），各品種（系）化學(xué)成分、來源及系譜見表1。2011年以5個(gè)烤煙品種為親本材料，按Griffing完全雙列雜交配制正交組合10個(gè)，加上5個(gè)親本，共計(jì)15個(gè)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1）試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2012～2014年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所試驗(yàn)田進(jìn)行。每小區(qū)栽煙80棵，行距1.2 m，株距0.55 m。田間管理按河南優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)規(guī)范進(jìn)行。

2）雜種優(yōu)勢分析 中親優(yōu)勢（MPH）=（F1-MP）/MP×100%

式中，F(xiàn)1為雜種一代性狀平均值；MP為兩親本平均值[8]。

3）方差分析和配合力分析 將3年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)Griffing方法固定模型，采用DPS 14.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的聯(lián)合方差分析和配合力分析[9，10]。

4）遺傳力參數(shù)估算 廣義遺傳力指遺傳方差占總方差的比值；狹義遺傳力指基因加性方差占總方差的比值[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙雜種優(yōu)勢分析

2.1.1 各雜交組合主要化學(xué)成分方差分析 方差分析結(jié)果（表2）表明，各化學(xué)成分指標(biāo)在基因型間存在極顯著差異。

2.1.2 各雜交組合的中親優(yōu)勢 10個(gè)雜交組合化學(xué)成分的中親優(yōu)勢比較見表3。由表3可知，10個(gè)雜交組合的總糖、還原糖、鉀和氯含量中親優(yōu)勢均值均為正，說明中親優(yōu)勢明顯，但不同雜交組合間差異較大。煙堿中親優(yōu)勢為負(fù)值，說明通過雜交育種能夠降低煙堿含量，符合河南煙區(qū)降低煙堿含量的育種目標(biāo)。

各雜交組合總糖平均中親優(yōu)勢3.34%，變幅 -6.60%～18.06%，P3與其他親本組配總糖優(yōu)勢明顯，尤其P3×P4雜交組合總糖表現(xiàn)較高的優(yōu)勢，P1與其他親本組配總糖中親優(yōu)勢多為負(fù)值；還原糖平均中親優(yōu)勢5.16%，變幅-5.06%～22.04%。P2×P4、P3×P4 2個(gè)雜交組合還原糖表現(xiàn)較高的優(yōu)勢；總氮平均中親優(yōu)勢-2.87%，變幅-8.37%～2.53%，P1×P5雜交組合總氮表現(xiàn)中親優(yōu)勢明顯；煙堿平均中親優(yōu)勢-4.88%，變幅-8.93%～6.39%，P1×P5雜交組合煙堿含量中親優(yōu)勢明顯；煙葉鉀含量平均中親優(yōu)勢為2.4%，變幅 -16.2%～25.76%，P1×P3、P3×P4 2個(gè)雜交組合煙葉鉀含量表現(xiàn)較高的優(yōu)勢；煙葉氯離子含量平均中親優(yōu)勢4.97%，變幅-8.19%～26.19%，P1×P3、P1×P4 2個(gè)雜交組合氯離子含量表現(xiàn)較高的中親優(yōu)勢，不符合河南品種選育降氯的目標(biāo)，P2×P3中親優(yōu)勢為 -10.51%，符合降氯目標(biāo)。

綜合各親本的化學(xué)成分含量來看，664-01與其他親本組配表現(xiàn)為增加糖含量、降低煙堿含量、增加鉀含量，對(duì)化學(xué)成分改良有正向作用。

2.2 烤煙親本配合力分析

2.2.1 配合力方差分析 配合力方差分析見表4。由表4可知，主要化學(xué)成分的一般配合力效應(yīng)（GCA）均達(dá)極顯著水平，鉀和氯離子含量特殊配合力效應(yīng)（SCA）達(dá)極顯著水平，其他指標(biāo)SCA差異不顯著。從方差分量來看，主要化學(xué)成分GCA方差所占比重較大，表明烤煙的主要化學(xué)成分遺傳特性以加性效應(yīng)為主；SCA方差較小，說明親本遺傳能力強(qiáng)；誤差較小，說明年度間差異不大。

2.2.2 雜交組合的配合力分析 5個(gè)親本的GCA效應(yīng)值見表5。由表5可知，5個(gè)親本主要化學(xué)成分GCA差異顯著，從各化學(xué)成分指標(biāo)來看，中煙100和秦?zé)?6的兩糖含量一般配合力表現(xiàn)為顯著的正向效應(yīng)，能有效提高后代的糖含量；664-01和云煙87總氮的一般配合力表現(xiàn)為顯著的正向效應(yīng)，能有效提高后代的總氮；中煙100、664-01和秦?zé)?6煙堿的一般配合力表現(xiàn)為顯著的負(fù)向效應(yīng)，能有效降低后代的煙堿；中煙100、664-01和秦?zé)?6煙葉鉀的一般配合力表現(xiàn)為顯著的正向效應(yīng)，能有效提高后代的煙葉鉀含量；664-01和秦?zé)?6氯離子含量的一般配合力表現(xiàn)為顯著的負(fù)向效應(yīng)，能有效降低后代煙葉的氯離子含量。根據(jù)河南煙區(qū)增糖、增鉀、降低煙堿和氯離子含量的育種目標(biāo)，5個(gè)親本材料比較來看，秦?zé)?6作為親本能較好的改良后代化學(xué)成分含量，其次為664-01和中煙100。

10個(gè)雜交組合的SCA效應(yīng)值見表6。由表6可知，10個(gè)雜交組合中，總糖SCA效應(yīng)值較高的是664-01×秦?zé)?6（P3×P4）、NC89×秦?zé)?6（P2×P4）和中煙100×664-01（P1×P3）；還原糖SCA效應(yīng)值較高的是NC89×秦?zé)?6（P2×P4）、664-01×秦?zé)?6（P3×P4）和NC89×664-01（P2×P3）；總氮SCA效應(yīng)值較高的是中煙100×云煙87（P1×P5）；煙堿SCA效應(yīng)值較高的是中煙100×云煙87（P1×P5），煙堿SCA效應(yīng)值較低的是NC89×云煙87（P2×P5），說明NC89與云煙87組配可以有效降低煙堿含量；鉀SCA效應(yīng)值較高的是中煙100×664-01（P1×P3）、664-01×秦?zé)?6（P3×P4）和NC89×云煙87（P2×P5）；氯SCA效應(yīng)值較高的是中煙100×664-01（P1×P3）、中煙100×秦?zé)?6（P1×P4），氯SCA效應(yīng)值較低的是中煙100×云煙87（P1×P5）、NC89×664-01（P2×P3）和NC89×秦?zé)?6（P2×P4）。秦?zé)?6與其他親本組配多項(xiàng)化學(xué)成分指標(biāo)均表現(xiàn)較好，說明秦?zé)?6具有較好的配合力。

2.3 烤煙主要化學(xué)成分的遺傳參數(shù)估算

根據(jù)遺傳方差分量估計(jì)，烤煙主要化學(xué)成份含量廣義遺傳力均較大（表7），說明這些化學(xué)成分主要由基因型決定，受環(huán)境影響較??；兩糖含量、總氮和煙堿含量均為加性方差所占比重最大，狹義遺傳力較大，可以在世代早期進(jìn)行選擇；鉀為顯性方差所占比重較大，狹義遺傳力較小，可以在世代晚期進(jìn)行選擇；氯離子含量的狹義遺傳力為29.49%，說明氯離子含量遺傳由加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同控制，可以利用選育定性品種或利用雜種優(yōu)勢對(duì)其進(jìn)行改良。

3 小結(jié)與討論

育種工作通常是為了改良某個(gè)或某些性狀，了解親本材料化學(xué)成分的遺傳特點(diǎn)能有針對(duì)性的進(jìn)行改良，提高育種效率[5-7]。河南煙區(qū)烤煙品種化學(xué)成分特征是還原糖含量偏低，煙堿和氯離子含量偏高，煙葉鉀含量偏低，育種目標(biāo)是提高兩糖比、鉀氯比和糖堿比[11]。本研究以5個(gè)親本材料為基礎(chǔ)，對(duì)其組配的10個(gè)正交組合化學(xué)成分進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

1）不同親本間化學(xué)成分含量均存在明顯差異，其配合力也存在顯著的基因型差異，秦?zé)?6、云煙87和中煙100作為河南煙區(qū)主栽品種，其化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性相對(duì)較好；外引品種NC89曾經(jīng)是河南主栽品種[6]，但存在煙堿含量偏高等問題，其雜交后代煙堿含量也偏高；664-01作為河南重要的親本材料，選育出烤煙新品種豫煙7號(hào)和豫煙9號(hào)。本研究中664-01兩糖含量過低，其他化學(xué)指標(biāo)基本在適宜范圍內(nèi)。

2）育種實(shí)踐證明，2個(gè)優(yōu)良親本間組配的雜交一代并不一定表現(xiàn)較好[12]，配合力是親本組配雜交種的一種潛在能力，配合力的高低是雜種選配親本的重要指標(biāo)[13]。優(yōu)勢組合不僅要求親本有高的一般配合力水平，而且要求兩親本之間要有較高的特殊配合力[2，14]。通過雜種優(yōu)勢和配合力分析篩選出各化學(xué)成分優(yōu)勢組合：總糖和還原糖優(yōu)勢組合有664-01×秦?zé)?6，總氮優(yōu)勢組合有中煙100×云煙87，煙堿優(yōu)勢組合有中煙100×云煙87，鉀含量優(yōu)勢組合有中煙100×664-01、664-01×秦?zé)?6，降氯優(yōu)勢組合有NC89×664-01。綜合來看，664-01×秦?zé)?6優(yōu)勢較強(qiáng)。

3）烤煙化學(xué)成分年度間差異不大，說明這些化學(xué)成分主要由基因型決定，親本遺傳能力強(qiáng)，受環(huán)境影響較??；兩糖含量、總氮和煙堿含量可以在世代早期進(jìn)行選擇；鉀離子含量可以在世代晚期進(jìn)行選擇；氯離子含量可以利用選育定性品種或利用雜種優(yōu)勢對(duì)其進(jìn)行改良。

根據(jù)河南煙區(qū)增糖、增鉀、降低煙堿和氯離子含量的育種目標(biāo)，5個(gè)親本材料比較來看，秦?zé)?6作為親本能較好的改良后代化學(xué)成分含量，其次為664-01和中煙100。本研究只對(duì)5個(gè)材料的化學(xué)成分遺傳特性進(jìn)行了分析，關(guān)于更多親本選配理論和實(shí)踐仍需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 佟道儒.煙草育種學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997.

[2] 肖炳光.烤煙農(nóng)藝性狀和煙葉化學(xué)成分的遺傳分析[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.

[3] 周應(yīng)兵.烤煙主要農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和煙葉主要化學(xué)成分的遺傳研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[4] 陳 萍.烤煙主要化學(xué)品質(zhì)性狀的遺傳及基因型與環(huán)境互作研究[D]福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2008.

[5] 李雪君，孫 煥.河南省農(nóng)科院煙草育種回顧與展望[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，38（9）：99-101.

[6] 孫計(jì)平，李雪君，孫 煥，等.煙草遺傳特性研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，41（9）：10-13.

[7] 蔡長春，等 環(huán)，程 玲，等.烤煙化學(xué)成分的遺傳效應(yīng)分析[J].煙草科技，2015，48（1）：1-6.

[8] 劉慶昌.遺傳學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[9] TANG Q Y，ZHANG C X. Data Processing System（DPS） software with experimental design，statistical analysis and data mining developed for use in entomological research[J].Insect Science，2013，20（2）：254-260.

[10] 唐啟義.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[11] 王素琴，段旺軍，劉鳳蘭，等.中國烤煙主要育成品種的種質(zhì)資源分析[J].中國種業(yè)，2003（7）：49-49.

[12] 楊加銀，蓋鈞鎰.黃淮地區(qū)大豆重要親本間產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢、配合力及其遺傳基礎(chǔ)[J].作物學(xué)報(bào)，2009，35（4）：620-630.

[13] 于海燕.玉米新選系配合力分析及應(yīng)用[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2007.

[14] 蔣開鋒，鄭家奎，趙甘霖，等.基于AMMI模型的NCⅡ交配設(shè)計(jì)試驗(yàn)的配合力分析[J].作物學(xué)報(bào)，2000，26（6）：959-962.