甜瓜芽黃標(biāo)記性狀的發(fā)現(xiàn)與遺傳分析

王建玉　王志鵬　段祥坤

摘 ? ?要： 為了使甜瓜芽黃標(biāo)記性狀能夠更好地應(yīng)用于甜瓜育種工作，筆者利用在本單位甜瓜試驗(yàn)地發(fā)現(xiàn)的甜瓜芽黃突變材料，研究了甜瓜芽黃資源的遺傳規(guī)律。通過進(jìn)行單株自交留種，并與正常葉色材料配制正、反交組合，其F1代均表現(xiàn)為正常葉色;對正、反交F1代與芽黃性狀植株進(jìn)行測交和自交，并對其測交后代與F2代的正常葉色植株與芽黃植株分離結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，測交分離后代中正常葉色植株與芽黃植株的比率均接近于1∶1，正、反交F2 代中正常葉色植株與芽黃植株的比率均接近于3∶1，經(jīng)X 2c適合性測驗(yàn)，差異不顯著;同時(shí)發(fā)現(xiàn)，甜瓜芽黃材料通過連續(xù)多代自交，其后代均表現(xiàn)為芽黃，說明甜瓜芽黃突變性狀可穩(wěn)定遺傳，屬1對隱性基因控制的細(xì)胞核遺傳。

關(guān)鍵詞： 甜瓜; 芽黃; 標(biāo)記性狀; 遺傳分析

Discovery and genetic analysis of yellow markers in melon buds

WANG Jianyu， WANG Zhipeng， DUAN Xiangkun

（Institute of Agricultural Sciences of Nong- Liu Group， Wujiaqu 831300， Xinjiang， China）

Abstract： In order to make yellow markers in melon buds better applied in melon breeding， the genetic rules of the melon bud yellow resources were studied in this experiment. The melon bud yellow mutant material found in the melon test field was used for self-seeding of the single plant， and the normal leaf color material was formulated with positive and negative cross combinations. the F1 generation showed normal leaf color; make the F1 generation and the yellow-branch plants for test cross and selfing， the results of the separation of the normal leaf color and the yellow shoots of the test cross progeny and the F2 generation were statistically analyzed， the results showed that the separation test cross descendants in the normal leaves and shoots yellow color plants were close to the ratio of 1∶1， and the ratios of the normal leaves and shoots yellow color plants in F2 generation plants were close to 3∶1， the difference was not significant after the X 2c suitability test. Meanwhile， we found that the melon bud yellow material was self-crossed for several generation successively， and all its progeny showed yellow buds， indicating that the mutant character of melon bud yellow could be inherited stably， belonging to a pair of recessive gene-controlled nuclear genetics.

Key words： Melon; Yellow markers in melon buds; Marker character; Genetic analysis

作物的葉色突變是一種常見的突變性狀，大多為有害突變，但少數(shù)作物葉色突變類型為芽黃突變即幼苗或生長點(diǎn)葉片前期明顯呈黃化，隨著植物生長，黃化葉片的葉綠素含量逐步增加而致使葉片完全轉(zhuǎn)綠，與正常植株無異，其生長點(diǎn)幼嫩葉一直保持為黃化[1]。甜瓜芽黃標(biāo)記性狀的應(yīng)用，可在苗期剔除影響種子純度的植株，簡化良種繁育過程、提高種子純度，還可利用突變體材料加快優(yōu)良資源的選育，豐富甜瓜種質(zhì)資源。同時(shí)，這些突變材料是基礎(chǔ)研究中鑒定基因功能、揭示突變機(jī)制的優(yōu)良材料，對甜瓜功能基因組學(xué)、葉色突變分子機(jī)制、控制標(biāo)記性狀基因的定位與克隆等生理學(xué)、分子生物學(xué)研究有重要的價(jià)值。

芽黃現(xiàn)象在多種作物中均有發(fā)現(xiàn)，最早在棉花[1]中發(fā)現(xiàn)、隨后在大豆、辣椒、番茄、西瓜、水稻、小麥、油菜、黃瓜等[2-9]中均有報(bào)道。對芽黃標(biāo)記性狀的研究主要在良種繁育、遺傳規(guī)律及生理生化等方面，這些作物芽黃性狀多為一對隱性基因控制的，細(xì)胞核遺傳。在國內(nèi)有關(guān)甜瓜葉色突變體報(bào)道均為葉色黃化類突變[10]，甜瓜芽黃突變體還未見報(bào)道。通過對甜瓜芽黃性狀遺傳規(guī)律研究，可更好地利用芽黃突變體材料加快甜瓜種質(zhì)的選育，同時(shí)可為今后開展甜瓜相關(guān)生理學(xué)、分子生物學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 甜瓜芽黃標(biāo)記性狀的發(fā)現(xiàn)

2013年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所甜瓜試驗(yàn)地編號為A11的高代自交系（哈密瓜類型）中發(fā)現(xiàn)5株幼嫩真葉為黃色的甜瓜苗，隨著植株生長，葉片逐漸變綠，表現(xiàn)為芽黃。對這5個(gè)葉色突變株開花后進(jìn)行單株自交授粉，共收獲4個(gè)自交單瓜，這些芽黃突變體單瓜與原自交系果實(shí)外觀一致。之后將這些芽黃突變單瓜播種，田間均表現(xiàn)為芽黃，且其他性狀與上一世代表現(xiàn)一致，經(jīng)嚴(yán)格自交留種，其后代也均與其上一世代表現(xiàn)相同。說明該突變是可穩(wěn)定遺傳的、純合的芽黃突變體材料。

1.2 甜瓜芽黃突變體田間性狀表現(xiàn)

芽黃突變體的甜瓜單株，出苗后子葉均為綠色，與正常植株相同。第1片真葉葉色正常，第2片真葉顏色較正常單株葉片稍淺，第3片真葉開始表現(xiàn)為嫩黃，直到第5片真葉長出時(shí)，第3片真葉才完全變綠。隨著植株的生長，主蔓及側(cè)蔓生長點(diǎn)2～3片幼嫩葉始終為嫩黃色，從幼嫩心葉向下部老葉由嫩黃色逐漸向綠色過渡。當(dāng)植株生長緩慢時(shí)，生長點(diǎn)附近幼嫩葉表現(xiàn)不明顯，在加強(qiáng)水肥管理后生長加快時(shí)又表現(xiàn)明顯嫩黃。幼嫩葉片在弱光條件下表現(xiàn)尤其明顯。在植株生長后期，由于植株開始衰老，心葉嫩黃色表現(xiàn)不明顯。

1.3 方法

以芽黃突變材料與正常葉色材料為親本進(jìn)行雜交，配制正交、反交組合。對收獲的正交和反交組合播種、觀察記錄、自交，同時(shí)正交和反交F1代與芽黃性狀材料進(jìn)行測交。分別對正交和反交組合的F2代及測交后代進(jìn)行播種，對其葉色分離結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、記錄，并通過統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對芽黃突變體標(biāo)記性狀遺傳規(guī)律進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

芽黃突變體葉片逐漸變綠過程：先從葉尖開始變綠，后沿葉脈逐步擴(kuò)展，直至全葉變?yōu)檎＞G色（圖1）。

以芽黃突變材料與正常葉色材料為親本進(jìn)行雜交，配制正交、反交組合，其F1代均表現(xiàn)為正常葉色（圖2）。測交后代及F2代葉色分離結(jié)果如表1。

以芽黃突變材料與正常葉色材料為親本，進(jìn)行雜交，正交F1與芽黃材料測交后代中正常葉色與芽黃植株之比為149∶139，反交F1與芽黃材料測交后代中正常葉色與芽黃植株之比為117∶125，經(jīng)X 2c適合性測驗(yàn)，差異不顯著（表1），符合1∶1 的理論比率;正交F2代正常葉色與芽黃植株之比為125∶47，反交F2代正常葉色與芽黃植株之比為132∶45，經(jīng)X 2c適合性測驗(yàn)，差異不顯著（表2），符合3∶1 的理論比率。試驗(yàn)結(jié)果表明，甜瓜芽黃性狀是由1對隱性基因控制的，屬細(xì)胞核遺傳。

3 討 論

近年來，一些作物的芽黃突變體作為天然的標(biāo)記性狀已應(yīng)用于作物育種及良種繁育，可加快育種速度，簡化雜交制種和種子鑒定程序。同時(shí)，芽黃突變體是開展突變體遺傳規(guī)律、細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)、植物光合作用、光形態(tài)建成、抗病機(jī)制和激素生理等一系列生理代謝過程研究的優(yōu)良材料[10]，也是分析鑒定基因功能和創(chuàng)造優(yōu)異種質(zhì)資源的理想材料，因而逐漸引起人們的興趣。甜瓜芽黃突變體主要可在甜瓜生理學(xué)、分子生物學(xué)研究和作為標(biāo)記性狀在甜瓜品種選育、良種繁育上應(yīng)用[11]。

3.1 在生理學(xué)、分子生物學(xué)研究上的應(yīng)用

甜瓜芽黃突變體是一種葉色突變，甜瓜葉片細(xì)胞中色素種類、含量以及色素在葉片中的分布均會影響到葉色變化。在甜瓜光合作用的研究中，葉片是主要研究器官，光合作用速率與葉綠素含量、葉綠體結(jié)構(gòu)有著復(fù)雜的關(guān)系，芽黃突變體可作為優(yōu)良試驗(yàn)材料來研究甜瓜光合系統(tǒng)的超微結(jié)構(gòu)、葉綠素代謝變化等葉片內(nèi)部的生理生化指標(biāo)、功能及調(diào)控機(jī)制等。以甜瓜芽黃突變性狀為標(biāo)記性狀篩選突變體，進(jìn)而對甜瓜芽黃突變體進(jìn)行分析鑒定，可較為直接而有效地研究基因功能，了解細(xì)胞內(nèi)核-質(zhì)間基因互作[12]，可為今后開展分子生物學(xué)方面的研究奠定基礎(chǔ)。

3.2 在良種繁育中的應(yīng)用

芽黃標(biāo)記性狀是創(chuàng)造優(yōu)異種質(zhì)資源的理想材料。利用芽黃標(biāo)記性狀轉(zhuǎn)育，在自交系選育過程中可以有效地避免生物學(xué)混雜的干擾，縮短育種年限，豐富種質(zhì)資源類型。用芽黃標(biāo)記性狀材料作為母本，播種后可以在苗期一次性除去偽雜種株，從而保證大田栽培甜瓜種子的純度，降低雜交種子生產(chǎn)成本與純度鑒定的程序，克服田間鑒定過程中時(shí)間、地點(diǎn)、人力、財(cái)力等方面的浪費(fèi)。

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