桑樹同源四倍體桑葉產(chǎn)量的遺傳規(guī)律研究

朱方容，林強(qiáng)，肖麗萍

（廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)科學(xué)研究院，南寧市530007）

植物多倍體具有繁茂性、碩大性、適應(yīng)力強(qiáng)、生物產(chǎn)量高、葉片及果實(shí)營養(yǎng)成分含量較高等特性，這是形成新種所必需的特性，有的多倍體還經(jīng)歷了二倍化的過程，讓新的多倍體在基因組水平和細(xì)胞學(xué)水平上更像二倍體［1-2］。有研究表明，多倍體植物的產(chǎn)品質(zhì)量具有遺傳性的規(guī)律。劉華［3］對(duì)異源四倍體花生進(jìn)行了產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的遺傳分析，結(jié)果表明：莖高、側(cè)枝長和單株飽果數(shù)等3個(gè)性狀遺傳規(guī)律符合多基因遺傳模型，總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、百果重、百仁重、出仁率、蛋白質(zhì)、脂肪、油亞比等8個(gè)性狀遺傳規(guī)律符合2對(duì)主基因加多基因遺傳模型（E）；單株果重、油酸和亞油酸等3個(gè)性狀遺傳規(guī)律符合3對(duì)主基因遺傳模型（F）。倪紅梅［4］對(duì)96份桑樹地方品種農(nóng)藝性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，其研究結(jié)果對(duì)桑樹種質(zhì)資源重要農(nóng)藝性狀基因的發(fā)掘和利用以及遺傳育種都具有一定的指導(dǎo)意義。

在桑樹數(shù)量遺傳規(guī)律及雜種優(yōu)勢的研究方面，筆者曾報(bào)道桑樹（二倍體）對(duì)花葉病的抗性遺傳符合加性－顯性模型，主要受加性基因控制，廣義遺傳力和狹義遺傳力中等，一般配合力顯示絕對(duì)優(yōu)勢，具有超顯性現(xiàn)象，母本品種含有比父本品種更多的顯性基因，其中母本8006、中桑5801離原點(diǎn)最近，含顯性基因最多；中桑5801的Wr小于0，說明該親本存在超顯性。父本倫109、7722含有隱性基因最多。因此，在組配桑樹雜交組合時(shí)，選擇抗花葉病的雌性桑品種作親本尤為重要［5］。桑葉產(chǎn)量和質(zhì)量是影響蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素，因此桑葉產(chǎn)量是桑樹品種選育的重要目標(biāo)，但有關(guān)其遺傳規(guī)律和雜交優(yōu)勢規(guī)律的研究仍然較少，且關(guān)于四倍體桑樹桑葉產(chǎn)量的遺傳規(guī)律的研究還未見有報(bào)道。本研究以桑樹同源四倍體為親本，按NCII設(shè)計(jì)雜交組合，對(duì)桑葉產(chǎn)量進(jìn)行配合力分析、遺傳參數(shù)估測和遺傳分析，旨在為桑樹四倍體的開發(fā)利用和提高桑樹育種效率提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

選擇廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣總站原桑樹育種桑園第6雜交組合試驗(yàn)圃符合4×6不完全雙列雜交的組合24個(gè)。母本4個(gè)，為桑樹同源四倍體品種（育種材料）桂誘92L44、桂誘93200、桂誘942120、桂誘93524；父本6個(gè)，為同源四倍體品種（育種材料）桂誘P58、桂誘93156、桂誘93133、桂誘94806、桂誘93554、桂誘93251，母本和父本桑樹約5年樹齡，采用人工授粉方式人工雜交制雜交組合種子，每個(gè)雜交組合（F1）種植3個(gè)重復(fù)小區(qū)，按行距80 cm、株距20 cm種植，各小區(qū)同樣的管理?xiàng)l件，種植當(dāng)年即第一年就投產(chǎn)，投產(chǎn)后調(diào)查各小區(qū)第一年與第二年的桑葉產(chǎn)量。

參照倪先林等［6］的方法計(jì)算雜種優(yōu)勢。平均優(yōu)勢（HRav）是指雜交一代數(shù)量性狀比參試組合同一性狀平均值的增長率；對(duì)照優(yōu)勢（HRck）是指雜交一代數(shù)量性狀比對(duì)照組合的增長率。CK）／CK×100。式中的F1為雜交組合的桑葉產(chǎn)量，為參試24個(gè)雜交組合的平均桑葉產(chǎn)量；CK為對(duì)照品種（雜交組合）沙2×倫109的桑葉產(chǎn)量。

按文獻(xiàn)［7-9］介紹的分析法進(jìn)行雜交配合力分析、遺傳參數(shù)估測；用Hayman法作遺傳分析。一般配合力（GCA），按估算父本一般配合力（GCAS）；按估算母本一般配合力（GCAD）；按估算雜交組合的特殊配合力（SCA）。式中的xi為i父本所配組合的平均產(chǎn)量；xj為j母本所配組合的平均產(chǎn)量；xij為j母本與i父本的雜交一代的桑葉產(chǎn)量。用EXCEL 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑樹四倍體NCII雜交設(shè)計(jì)的產(chǎn)葉量及配合力分析

4個(gè)母本分別與6個(gè)父本雜交共得24個(gè)雜交組合，其F1小區(qū)群體第一年與第二年小區(qū)群體桑葉產(chǎn)量之和見表1。方差分析的結(jié)果見表2。結(jié)果表明，不同基因型間存在極顯著的差異，而重復(fù)間差異不顯著，說明試驗(yàn)控制良好，各基因型間有真實(shí)的差異，可進(jìn)一步進(jìn)行配合力分析。

配合力方差分析表明，桑葉產(chǎn)量母本的一般配合力達(dá)極顯著水平，父本的一般配合力達(dá)顯著水平，特殊配合力達(dá)極顯著水平。說明父本、母本的一般配合力和組合的特殊配合力對(duì)F1的桑葉產(chǎn)量有顯著的影響，供試的10個(gè)桑樹四倍體間存在真實(shí)的遺傳差異。

表1 桑樹四倍體NCII雜交設(shè)計(jì)的桑葉產(chǎn)量 kg

續(xù)表1

表2 桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的配合力方差分析

2.2 配合力效應(yīng)分析

對(duì)配合力效應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。正向效應(yīng)即是有利于提高產(chǎn)量的效應(yīng)。10個(gè)四倍體親本的一般配合力（GCA）效應(yīng)中，桂誘92L44、桂誘93251、桂誘 93554、桂誘 93133、桂誘 P58、桂誘 942120、桂誘93524共7個(gè)親本是正向效應(yīng)，其中桂誘92L44正向效應(yīng)最大，其次是桂誘93251。桂誘93200、桂誘93156、桂誘94806這3個(gè)親本是負(fù)向效應(yīng)。

很多雜交組合特殊配合力效應(yīng)值（SCA）的絕對(duì)值比其父本、母本一般配合力效應(yīng)值的絕對(duì)值要大得多。正向特殊配合力效應(yīng)最大的組合為桂誘93200×桂誘P58，該組合的桑葉產(chǎn)量最高；其次是桂誘942120×桂誘94806，最小的組合為桂誘93200×桂誘93554。負(fù)向特殊配合力效應(yīng)突出的為桂誘942120×桂誘P58，其次為桂誘93200×桂誘93133。

表3 桑樹四倍體一般配合力效應(yīng)GCA和特殊配合力效應(yīng)SCA

2.3 雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)及與特殊配合力效應(yīng)的關(guān)系

24個(gè)雜交組合的平均桑葉產(chǎn)量為34.0 kg，同試驗(yàn)的對(duì)照品種（雜交組合）沙2×倫109的桑葉產(chǎn)量為34.5 kg，兩者差異不大，因此平均優(yōu)勢與對(duì)照優(yōu)勢差異也不大。由表4可見，平均優(yōu)勢與對(duì)照優(yōu)勢的正向優(yōu)勢與負(fù)向優(yōu)勢均為12個(gè)組合，說明桑樹四倍體雜交F1，桑葉產(chǎn)量出現(xiàn)正向雜交優(yōu)勢與負(fù)向優(yōu)勢的機(jī)率是相同的。但負(fù)向優(yōu)勢較大的組合數(shù)較多，平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢的絕對(duì)值大于20%的組合數(shù)，負(fù)向優(yōu)勢分別有4個(gè)組合，正向優(yōu)勢分別只有2個(gè)組合；且負(fù)向優(yōu)勢最大值（絕對(duì)值）比正向優(yōu)勢最大值高7.4%和10.4%。

表4 桑樹四倍體雜交組合的平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢與特殊配合力效應(yīng)值

續(xù)表4

平均優(yōu)勢與對(duì)照優(yōu)勢的正向優(yōu)勢大于15%的組合均有4個(gè)；正向優(yōu)勢最大的為桂誘93200×桂誘P58，平均優(yōu)勢（即比平均水平增產(chǎn)率）達(dá)28.5%，對(duì)照優(yōu)勢（即比對(duì)照增產(chǎn)率）達(dá)26.5%；其次是桂誘942120×桂誘94806，平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢分別達(dá)23.9%、21.9%。負(fù)向優(yōu)勢最大的為桂誘93200×桂誘93156，其平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢分別達(dá)－35.9%、－36.9%；其次是桂誘942120×桂誘P58，平均優(yōu)勢為－27.8%，對(duì)照優(yōu)勢為－28.9%；再次是桂誘93200×桂誘94806，其平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢分別達(dá)－27.3%、－28.4%。桑樹四倍體桂誘93200、桂誘P58、桂誘942120、桂誘94806組配成雜交組合，其桑葉產(chǎn)量容易出現(xiàn)極端的正向或負(fù)向雜種優(yōu)勢，即這些組合的產(chǎn)葉量有可能是最高的，也有可能是最低的。

圖1 特殊配合力效應(yīng)值SCA與對(duì)照優(yōu)勢HRav、平均優(yōu)勢HRck的回歸圖

圖1為24個(gè)雜交組合桑葉產(chǎn)量的特殊配合力效應(yīng)與平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢回歸圖。特殊配合力效應(yīng)與平均優(yōu)勢、對(duì)照優(yōu)勢呈高度正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)同為0.852 5，達(dá)0.01%極顯著水平。特殊配合力與平均優(yōu)勢的回歸方程：y=2.944 1x，即平均優(yōu)勢等于特殊配合力效應(yīng)值的2.944 1倍。特殊配合力與對(duì)照優(yōu)勢的回歸方程：y=2.898 5x－1.549 9。

2.4 遺傳參數(shù)估計(jì)

估測桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的遺傳參數(shù)，結(jié)果見表5。由母本、父本的一般配合力效應(yīng)所引起的基因型方差σS2和σD2占遺傳方差總和（σG2）的比重（Vg）僅為12.26%，而雜交組合的特殊配合力效應(yīng)的基因型方差σSD2占遺傳方差總和的比重（VSD）為87.74%；廣義遺傳力hB2即為遺傳方差占表現(xiàn)型方差的方差的比率，為70.96%；狹義遺傳力（hN2）即為母本、父本的一般配合力效應(yīng)所引起的基因型方差σS2和σD2之和占表現(xiàn)型方差的比率，僅為8.70%。結(jié)果表明，育種中僅依靠四倍體親本桑葉產(chǎn)量表現(xiàn)難以預(yù)測選擇到高產(chǎn)雜交組合的。桑樹四倍體雜交后是否出現(xiàn)雜種優(yōu)勢，是能否選育到高產(chǎn)多倍體雜交組合的關(guān)鍵。平均顯性度（H/D）1/2為5.35，（H/D）1/2＞1，表明有超顯性作用。

表5 桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的方差分量和遺傳參數(shù)估值

2.5 Wr-Vr的回歸分析

用Hayman法作遺傳分析，計(jì)算不完全雙列雜交中各陣列的Vr和Wr值，其中Vr為親本陣列i的方差，Wr為Ki里各家系平均數(shù)在與非輪回親本表型的協(xié)方差，以Vr為自變量、以Wr為因變量進(jìn)行回歸分析?；貧w圖見圖2-a。4×6不完全雙列雜交的回歸系數(shù)為0.014 4，數(shù)值很小，不達(dá)顯著水平，回歸關(guān)系不明顯。

圖2 桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的（Wr－Vr）回歸圖

把具有極端（Wr－Vr）值的桂誘942120、桂誘P58兩個(gè)陣列除去，余下3個(gè)母本、5個(gè)父本構(gòu)成3×5不完全雙列雜交，再作回歸分析，結(jié)果如圖2-b。得到回歸方程Wr＝0.605 6Vr－0.185 8，相關(guān)系數(shù)r＝0.948 8，極顯著；回歸系數(shù)b為0.605 6，Sb為0.082 3，回歸系數(shù)b與0的差異達(dá)極顯著水平（tb0＝7.358 3），b與1差異極顯著（tb0＝4.791 4），b與0.5差異不顯著，因此，Hayman假設(shè)成立，四倍體的桑葉產(chǎn)量的遺傳方式符合加性—顯性模型，不存在上位性作用。截距a為－0.185 8，數(shù)值極小，Sa為2.644 1，a與0差異不顯著（ta0＝－0.070 2），但a＜0，表明桑葉產(chǎn)量顯性作用方式為超顯性。

由各親本在Wr－Vr回歸圖上的位置，可以推斷各親本顯隱性基因的分布。桂誘92L44、桂誘93251離原點(diǎn)較近，暗示這兩個(gè)親本含顯性基因較多，桂誘93156與桂誘93133離原點(diǎn)較遠(yuǎn)，暗示含有較少的顯性基因。圖2-a中，桂誘P58的Wr小于0，且與0距離甚遠(yuǎn)，表明桂誘P58的顯性方式為超顯性。

3 討論

本研究參試的雜交組合的親本是桑樹同源四倍體品種，是通過誘變二倍體種子剛萌芽小苗的生長點(diǎn)細(xì)胞的染色體加倍、經(jīng)過定向培育而育成的。由于細(xì)胞染色體加倍，基因組數(shù)也加大一倍，因此四倍體雜交后代的異基因雜合性提高，增加優(yōu)良基因組合和互作的概率。李亞娟等［8］的研究顯示，同源四倍體水稻雜交一代主要農(nóng)藝性狀具有明顯的雜交優(yōu)勢。本研究結(jié)果表明，桑樹同源四倍體雜交一代的桑葉產(chǎn)量，具有明顯的雜交優(yōu)勢，正向雜交優(yōu)勢與負(fù)向雜種優(yōu)勢出現(xiàn)的機(jī)率相同，正向優(yōu)勢達(dá)15%的共有4個(gè)雜交組合，占24個(gè)參試組合的16.7%，說明利用桑樹同源四倍體作親本組配雜交組合，能夠獲得桑葉產(chǎn)量雜交優(yōu)勢較高的組合。

父本、母本的一般配合力和組合的特殊配合力對(duì)F1的桑葉產(chǎn)量有顯著的影響，供試的10個(gè)桑樹四倍體間存在真實(shí)的遺傳差異。其中7個(gè)親本的一般配合力效應(yīng)為正向的，只有3個(gè)親本的一般配合力效應(yīng)是負(fù)向的。正向一般配合力效應(yīng)值大多較小，多數(shù)雜交組合特殊配合力效應(yīng)值（絕對(duì)值）比其父本、母本一般配合力效應(yīng)值（絕對(duì)值）要大得多。

桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的廣義遺傳力hB2為70.96%，表明桑葉產(chǎn)量的表現(xiàn)主要是由遺傳因素的作用所決定，環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)量表現(xiàn)有一定影響，但所起作用相對(duì)較小。狹義遺傳力（hN2）較小，僅為8.70%，原因是父母本基因型方差σS2和σD2占遺傳方差總和（σG2）的比重（Vg）僅為12.26%，說明加性效應(yīng)在桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的遺傳變異中沒有擔(dān)負(fù)重要角色，子代的桑葉產(chǎn)量并沒有因基因累加而顯著提高。親本桑葉產(chǎn)量高的，其子代產(chǎn)量不一定高。桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的平均顯性度（H/D）1/2＞1，表明桑樹四倍體桑葉產(chǎn)量的遺傳有超顯性作用。Wr—Vr的回歸分析表明，四倍體的桑葉產(chǎn)量的遺傳方式符合加性—顯性模型，不存在上位性作用，顯性作用方式為超顯性。

桂誘92L44、桂誘93251含有較多的顯性基因，其一般配合力正向效應(yīng)也較大，但是兩者雜交的特殊配合力效應(yīng)卻是負(fù)向的，平均優(yōu)勢僅4.6%、對(duì)照優(yōu)勢僅3.0%，雜種優(yōu)勢不夠強(qiáng)。桂誘P58的一般配合力效應(yīng)較小，桂誘93200一般配合力效應(yīng)為負(fù)向、顯性基因也不多，但是兩者雜交的特殊配合力效應(yīng)卻較大，平均優(yōu)勢高達(dá)28.5%、對(duì)照優(yōu)勢高達(dá)26.5%，這可能與桂誘P58桑葉產(chǎn)量超顯性遺傳有關(guān)。以桂誘P58為父本，與二倍體為母本組配育成的超高產(chǎn)雜交組合桑特優(yōu)1號(hào)和桑特優(yōu)2號(hào)，其桑葉產(chǎn)量同樣表現(xiàn)很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢。桂誘P58桑葉產(chǎn)量的超顯性遺傳得以發(fā)揮可能是產(chǎn)生較強(qiáng)雜種優(yōu)勢的重要原因。