黃瓜耐低溫性主要性狀的遺傳分析

黃瓜耐低溫性主要性狀的遺傳分析

黃瓜是蘆筍的一級生攀緣植物。它是一種喜溫性植物，對低溫反應(yīng)非常敏感。由于黃瓜是溫度較低的冬季種植的，因此對生產(chǎn)危害很大，因此已成為最重要的限制因素。有關(guān)耐低溫的遺傳研究在水稻、番茄、辣椒等作物開展較早,現(xiàn)已深入到分子水平,并已選育出大量優(yōu)良品種。黃瓜的研究起步較晚,目前的研究多集中在發(fā)芽期性狀、產(chǎn)量性狀和綜合耐低溫性上,苗期耐低溫性及相關(guān)形態(tài)學(xué)性狀的遺傳少見報(bào)道,由于苗期耐低溫與發(fā)芽期、成株期的耐低溫性有很好的相關(guān)性,而形態(tài)學(xué)性狀能直觀描述耐低溫性的強(qiáng)弱,因此研究苗期耐低溫性及形態(tài)學(xué)性狀非常重要。本研究以4個(gè)耐低溫性不同的自交系為材料,深入探討耐低溫性與相關(guān)形態(tài)學(xué)性狀的遺傳規(guī)律及相互關(guān)系,以期為黃瓜育種提供理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1密刺類黃瓜供試4份黃瓜自交系9504,9507,9506和9517由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院黃瓜育種課題組提供,來源于華北型密刺類黃瓜,均為經(jīng)多代純和的自交系。9504和9507耐低溫性較強(qiáng),9506和9517耐低溫較弱。1.2雜交組合與留種2006年3月黃瓜種子播種于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜育種基地1號溫室,每份材料20粒種子,30d后定植于14號溫室,于花期按Griffing方法Ⅱ配制雜交組合,并留種。8月,將親本與F1播種于1號溫室,每份材料20粒種子,30d后分苗至10cm×10cm營養(yǎng)缽。每份材料取選5株,放入日本SANYO公司產(chǎn)MLR-350H型人工光照培養(yǎng)箱對瓜苗進(jìn)行低溫處理,每天光照7.5h,強(qiáng)度為30μmol·m-2·s-1,白天12℃,夜間8℃,共處理14d,3次重復(fù)。1.3栽培苗受凍面積及生物量調(diào)查黃瓜葉面積、株高、節(jié)數(shù)、莖粗和干物質(zhì)重共5個(gè)性狀。調(diào)查耐寒指數(shù),耐低溫性分級標(biāo)準(zhǔn)為:0級,全株受凍死亡或接近死亡;1級,秧苗各葉片普遍受凍,其中3~4葉受凍面積>50%;2級,秧苗3~5葉受凍,其中2~3葉受凍面積>50%;3級,秧苗2~4葉受凍,其中1~2葉受凍面積>50%;4級,秧苗1~2葉受凍,面積約20%~30%;5級,秧苗生長正常,無任何受凍癥狀。1.4遺傳參數(shù)分析對各性狀進(jìn)行方差分析、逐步回歸分析,選取對耐寒指數(shù)貢獻(xiàn)較大的性狀,采用Hayman回歸分析法,檢驗(yàn)該性狀的遺傳是否符合加性—顯性模型并計(jì)算遺傳參數(shù),對親本與F1的耐寒指數(shù)進(jìn)行配合力分析,計(jì)算耐寒指數(shù)與該性狀的遺傳相關(guān)系數(shù)與通徑系數(shù),數(shù)據(jù)分析采用DPS軟件進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1區(qū)組、誤差間的回歸分析各材料的形態(tài)學(xué)性狀方差分析結(jié)果表明,所有性狀在材料的差異均達(dá)極顯著的水平,在區(qū)組、誤差間的差異不顯著。進(jìn)一步進(jìn)行逐步回歸分析,建立回歸方程如下:式中:Y表示耐寒指數(shù),X1~X4分別表示株高、節(jié)數(shù)、莖粗、干物質(zhì)重。由此可見這4個(gè)性狀與耐寒指數(shù)關(guān)系最緊密。2.2遺傳模型的適應(yīng)性Hayman回歸分析法檢驗(yàn)結(jié)果表明,株高、節(jié)數(shù)、莖粗和干物質(zhì)重的遺傳符合加性—顯性模型。2.3影響表型的因素由表1可知,耐寒指數(shù)廣義遺傳力非常高,達(dá)92.133%,狹義遺傳力也達(dá)46.553%,加性效應(yīng)所占的比重較大。株高和節(jié)數(shù)的廣義遺傳力、狹義遺傳力均較高,環(huán)境影響較小。莖粗這個(gè)性狀的加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)相差不大,廣義遺傳力達(dá)96.484%,基因?qū)Ρ硇偷挠绊懻冀^對優(yōu)勢,狹義遺傳力也較高。干物質(zhì)重的加性方差較大,但環(huán)境對表型的影響大于基因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)耐寒指數(shù)的顯性度為0.953,為不完全顯性,控制該性狀的基因?qū)?shù)為6對。2.4組合的特殊配合力由圖1可知,9517親本表現(xiàn)和一般配合力最低,不適合做親本;9504和9507一般配合力高,親本表現(xiàn)好,可做親本;9506的一般配合力較低,表現(xiàn)中等,可與其他親本試配后分析其結(jié)果。由圖2可知,親本9507的一般配合力是最高的,因此組合9506×9507的特殊配合力最高。組合9507×9517的特殊配合力排在中間靠后位置,可能是因?yàn)?517的耐寒指數(shù)低,其一般配合力也較低,至于9504×9507的特殊配合力也低,未產(chǎn)生雜種優(yōu)勢,其原因較復(fù)雜,有待深入研究。9506和9517如前所述屬于耐低溫性弱的材料,從總體上看,6份組合中有這兩個(gè)親本出現(xiàn)的組合特殊配合力均低,但組合9506×9517的特殊配合力卻排在第2位,顯然產(chǎn)生了雜種優(yōu)勢,不過其效應(yīng)值不高,未超過9504和9507,意義不大。9504×9506,9504×9517屬耐低溫性強(qiáng)×耐低溫性弱的組合,其特殊配合力居于中等靠后的位置,初步認(rèn)定9504與其他材料配制組合潛力較小。2.5低溫下莖粗、節(jié)數(shù)與比數(shù)的關(guān)系由表2可知,黃瓜耐寒指數(shù)與這4個(gè)性狀均呈顯著正相關(guān)關(guān)系,這表明在低溫條件下隨著耐寒指數(shù)的提高,即耐低溫性的增強(qiáng),上述的性狀均增強(qiáng);莖粗、節(jié)數(shù)與株高、莖粗與節(jié)數(shù)的相關(guān)呈顯著正相關(guān)。其他性狀的遺傳相關(guān)未達(dá)顯著水平。2.6干物質(zhì)重對物理性能的影響由表3可知,株高、干物質(zhì)重對耐寒指數(shù)的直接通徑系數(shù)分別為0.324和0.510,均達(dá)顯著水平;而節(jié)數(shù)、莖粗對耐寒指數(shù)的直接通徑系數(shù)未達(dá)顯著水平,干物質(zhì)重對耐寒指數(shù)的直接通徑系數(shù)最大,為0.510,達(dá)顯著水平。株高對耐寒指數(shù)的直接通徑系數(shù)達(dá)顯著水平,但它通過其他的性狀對耐寒指數(shù)有負(fù)向的影響,使其對耐寒指數(shù)的影響有一些減弱。節(jié)數(shù)對耐寒指數(shù)的直接作用不大,這個(gè)性狀對耐寒指數(shù)的作用主要是間接作用,其中節(jié)數(shù)通過干物質(zhì)重對耐寒指數(shù)的間接通徑系數(shù)為正向,達(dá)到顯著水平。莖粗的直接通徑系數(shù)、間接通徑系數(shù)均不大,故這個(gè)性狀對耐寒指數(shù)的作用較小。3黃瓜采后溫度與干物質(zhì)重的關(guān)系低溫弱光下耐寒指數(shù)、株高、節(jié)數(shù)、莖粗、干物質(zhì)重的遺傳屬加性—顯性模型,耐寒指數(shù)的顯性度為0.953,為不完全顯性,基因?qū)?shù)為6對,經(jīng)配合力分析,發(fā)現(xiàn)親本9507有較高的一般配合力,組合9506×9507有較高的特殊配合力,遺傳相關(guān)分析表明耐寒指數(shù)與這4個(gè)性狀均呈顯著正相關(guān)關(guān)系,莖粗、節(jié)數(shù)與株高、莖粗與節(jié)數(shù)的相關(guān)也為顯著正相關(guān),通徑分析表明干物質(zhì)重是對黃瓜耐寒指數(shù)最重要的性狀。有學(xué)者報(bào)道黃瓜耐寒指數(shù)的遺傳屬加性—顯性模型,這與本試驗(yàn)結(jié)果相同,但余紀(jì)柱等研究結(jié)果認(rèn)為,在弱光條件下,黃瓜莖粗、子葉面積、葉面積、地上部鮮質(zhì)量、全株干質(zhì)量等性狀的遺傳不符合加性—顯性模型,存在基因間互作效應(yīng)。本研究認(rèn)為余紀(jì)柱的試驗(yàn)僅采取弱光處理,未施加低溫,對結(jié)果有影響,說明低溫與弱光對黃瓜影響是不同的。在冬春季保護(hù)地栽培中,這兩個(gè)因素同時(shí)存在,很難區(qū)分開來,今后低溫弱光應(yīng)同時(shí)考慮其相應(yīng)的作用。目前關(guān)于黃瓜性狀間的相關(guān)性研究多集中在產(chǎn)量、抗病性、品質(zhì)等方面。對于低溫下的有關(guān)形態(tài)學(xué)性狀的相關(guān)研究不多,耿亞喬報(bào)道,株高、葉面積與抗寒指數(shù)的相關(guān)為正相關(guān),這與本研究結(jié)果相同,因此在田間選育過程中,盡量挑選植株高大的;而由于節(jié)數(shù)與莖粗的偏相關(guān)為顯著負(fù)相關(guān),因此在選育時(shí),要明確目標(biāo)