節(jié)瓜種子休眠性狀的數(shù)量遺傳研究

汪春玲， 劉政國(guó)， 陳慶明， 陳婕英， 歐青青， 陳 鵬

(廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 南寧 530001)

節(jié)瓜(BenincasahispidaCogn. var.chieh-quaHow.)，為葫蘆科(Cucurbitaceae)冬瓜屬(Benincasa)一年生攀緣植物[1]，是我國(guó)華南地區(qū)的重要蔬菜。種子休眠是指具有完整生活力的種子由于休眠而在適宜的條件下仍然無(wú)法發(fā)芽的現(xiàn)象[2]，它受許多基因調(diào)控，也受植物激素和環(huán)境因子等影響。影響種子休眠主要因素有溫度、光照、水、種內(nèi)抑制物等，其中溫度對(duì)生理休眠的影響最為明顯，ABA是最普遍存在的發(fā)芽抑制物質(zhì)且被廣泛研究[3-5]。但是關(guān)于冬瓜和節(jié)瓜種子休眠的遺傳研究并未見(jiàn)報(bào)道。目前關(guān)于打破冬瓜和節(jié)瓜種子休眠的技術(shù)，不管是激素處理、物理方法還是化學(xué)方法[6-10]效果都不理想。有研究表明，全部剝除種皮能完全打破休眠[11]，這一技術(shù)應(yīng)用在育種材料的處理上可行，但由于種子小、剝除種皮難度大、人工成本高等原因，該方法在生產(chǎn)中并沒(méi)有可行性。前人對(duì)種子休眠的遺傳研究表明，受多個(gè)基因控制，但沒(méi)有對(duì)冬瓜和節(jié)瓜種子休眠性狀進(jìn)行遺傳規(guī)律的研究，更不清楚它的遺傳模型。因此，有必要對(duì)節(jié)瓜種子休眠特性進(jìn)行研究，為冬節(jié)瓜種子的休眠與發(fā)芽的遺傳研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以南寧科農(nóng)種苗有限公司提供的母本淺休眠節(jié)瓜自交系P1(GF-7-1-1)和父本超強(qiáng)休眠冬瓜自交系P2(KF-4-3)為親本，進(jìn)行雜交、自交、回交得到6個(gè)世代。6個(gè)世代的種子于2015年7月份播種并定植于隔離網(wǎng)中，其行距為1.5 m，間距為0.5 m，栽培管理方式按照一般的大田生產(chǎn)管理。P1、P2、F1、F2、BC1、BC2共6個(gè)世代的植株數(shù)分別為28、29、57、136、120、120株。

1.2 種子休眠性的鑒定

每株植株留一個(gè)瓜并標(biāo)明授粉時(shí)間，做好記錄。雌花授粉45 d時(shí)采收并放入干燥且溫度在20～30 ℃的大棚中進(jìn)行后熟60 d再進(jìn)行破瓜取種。然后將干凈的種子烘干備用，5 d后按照授粉的批次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)；發(fā)芽試驗(yàn)嚴(yán)格按照《GB/T 3543.4-1995 農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行，冬瓜和節(jié)瓜種子在30 ℃恒溫下浸種10 h，再將種子放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，并在30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，保持濾紙濕潤(rùn)，每12 h檢查一次發(fā)芽情況，以種子能發(fā)育成正常幼苗為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)樣品50粒種子，重復(fù)4次，每天記錄發(fā)芽率，培養(yǎng)14 d。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS軟件對(duì)6個(gè)世代的發(fā)芽率進(jìn)行方差、協(xié)方差、平均數(shù)等遺傳參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析，將3個(gè)分離世代進(jìn)行3個(gè)比較，記為A、B和C。通過(guò)均屬期待值與實(shí)際觀察值對(duì)比，并利用t檢驗(yàn)其差異顯著以判定模型是否恰當(dāng)，當(dāng)t≥t0.05時(shí)，表示顯著；A、B、C中任何一個(gè)都不顯著則符合模型，否者不符合假設(shè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 6個(gè)世代種子發(fā)芽率的次數(shù)分布

從表1可以看出，F(xiàn)1代發(fā)芽率處于P1與P2之間，并明顯偏向于P1(淺休眠)，BC1、BC2和F2的發(fā)芽率均出現(xiàn)多峰分布，并都具有3個(gè)峰。由BC1、BC2、F2的偏正態(tài)多峰分布可知，節(jié)瓜種子休眠性狀屬于數(shù)量性狀遺傳。

表1 種子發(fā)芽率6個(gè)世代次數(shù)分布

世代發(fā)芽率/%0-1011-2021-3031-4041-5051-6061-7071-8081-9091-100平均發(fā)芽率/%P1142546671.77P2233127.48F19835510274445.18F2578141098768931.07BC1419111022121716958.18BC261774924710929.55

2.2 遺傳模型的檢驗(yàn)

根據(jù)表2、表3、表4可知，tA=0.76，tB=1.11，tC=0.33，t0.05=2.90，即A、B、C的t值均小于2.90，A、B、C均不顯著，種子淺休眠對(duì)超強(qiáng)休眠的遺傳經(jīng)尺度測(cè)驗(yàn)符合加性-顯性遺傳模型，中親值[m]=39.63，加性效應(yīng)[d]=20.03，顯性效應(yīng)[h]=19.55。

表2 6個(gè)世代平均數(shù)和方差

世代植株數(shù)發(fā)芽率平均數(shù)/%方差tP12871.77337.43P2297.48154.99F15745.18833.672.90F213631.07980.05BC112029.551218.47BC212058.18573.22

表3 ABC尺度測(cè)驗(yàn)

尺度ABC值57.8663.7045.35S76.5757.28139.67t0.761.110.33

注：t0.05=2.90。

表4 基因效應(yīng)值

效應(yīng)值[m][d][h]值39.6320.0319.55

3 討論與結(jié)論

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)玉米、水稻、黃瓜、大豆和油菜[12-16]等作物種子休眠的數(shù)量遺傳進(jìn)行了研究。玉米、水稻、黃瓜等種子一般不休眠，導(dǎo)致種子在穗上發(fā)芽，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。這與冬瓜、節(jié)瓜種子休眠導(dǎo)致不發(fā)芽的情況相反，所以深入研究種子休眠性狀的遺傳規(guī)律對(duì)種子的生產(chǎn)與育種都有重大意義。

本研究初步針對(duì)冬瓜和節(jié)瓜種子的休眠性狀進(jìn)行遺傳學(xué)研究，結(jié)果表明，冬瓜、節(jié)瓜種子休眠性狀屬于數(shù)量遺傳，這與Chang等報(bào)道的種子休眠是數(shù)量性狀遺傳的結(jié)果一致，與黃瓜種子休眠性狀的數(shù)量遺傳相似[10,17]。同時(shí)冬節(jié)瓜種子休眠性狀符合加性-顯性遺傳模型。冬瓜和節(jié)瓜種子的休眠影響生產(chǎn)上的播種和育種上的加代繁殖，本研究結(jié)果為冬瓜、節(jié)瓜育種以及相關(guān)后續(xù)研究提供了一定的參考價(jià)值。