山葡萄種間雜交F₁～F₄代對(duì)霜霉病抗性的遺傳分析

摘 要：1973－2006年對(duì)我國(guó)東北山葡萄抗寒的種質(zhì)資源(品種、品系)與暖花開(kāi)不抗寒的歐亞種釀造葡萄品種進(jìn)行種間雜交、同交和重復(fù)雜交。共定植42個(gè)組合雜種苗，定植成括7680株。觀察42個(gè)組合7 680株雜種苗FrF4代對(duì)霜霉病抗性的抗性分離，共分離出抗病(2～3級(jí))3 747株，占雜種苗總株數(shù)48，8％。其中抗病×抗病的10個(gè)組合共分離出抗病2 303株、占69-3％，分別高于抗病×不抗病、中等感病×中等感病、中等感病×高感病、高感病x高感病的組合的23.2、29.2、45.3和54.8個(gè)百分點(diǎn)。遺傳規(guī)律是：山葡萄種間雜交后代F₁～F₄對(duì)霜霉病抗性分離，表現(xiàn)為連續(xù)分布，傾向于抗病親本，后代群體抗病性主要由親本抗病性決定，雜交組合中抗病親本越多，分離出的抗病單株越多，為多基因控制的數(shù)量性狀遺傳、“抗病基因”有累加效應(yīng)、呈顯性遺傳給后代。已選育出抗霜霉病、抗寒、可釀造干紅山葡萄酒的新品種左優(yōu)紅、品系94—7—75、94—8—168.95—2.482和2002－1－135。

關(guān)鍵詞：山葡萄；種間雜交；霜霉病；抗性；遺傳

中圖分類號(hào)：s663，1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9980(2008)叭－33－07

葡萄霜霉病(Plasmopara uiticola)遍及世界所有的葡萄產(chǎn)區(qū)，也是山葡萄最主要的病害之一。高感品種年減產(chǎn)11.8％～25.9％，嚴(yán)重時(shí)可超過(guò)50％，甚至絕產(chǎn)^[1]，歷史上，山葡萄兩性花品種雙慶、雙豐和雌能花品種左山二都因感病太重被生產(chǎn)淘汰。多年實(shí)踐證明選育和合理推廣抗病新品種是綜合防治霜霉病的最有效措施。近些年來(lái)山葡萄種間雜交選育釀造葡萄品種的途徑及其效果、山葡萄種內(nèi)雜交(F₁)對(duì)霜霉病抗性遺傳的研究、東北山葡萄霜霉病防治技術(shù)的研究㈣、中國(guó)葡萄屬野生種抗病性的研究、歐亞種葡萄品種自交和雜交后代對(duì)霜霉病抗性遺傳分析、葡萄葉片氣孔與霜霉病抗性的關(guān)系、歐亞種葡萄品種的自交和品種后代對(duì)霜霉病抗性的遺傳分析等抗性基因作用方式方面研究已有很多報(bào)道_[4-7]，但山葡萄種問(wèn)雜交F₁-F₄對(duì)霜霉病抗性的遺傳規(guī)律和抗性基因作用方式，目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，1973-1998年作者用抗病種質(zhì)資源山葡萄品種(品系)與不抗病的歐亞種葡萄著名釀造品種進(jìn)行種間雜交、回交和重復(fù)雜交。我們?cè)噲D摸索出山葡萄種問(wèn)雜交后代抗病遺傳規(guī)律，為今后雜交育種的親本合理選配和選育出在我國(guó)東北寒帶地區(qū)抗病、釀造干紅、冰紅或干白葡萄酒的新品種奠定基礎(chǔ)。因此，此研究對(duì)選育抗病的山葡萄新品種和抗病育種親本合理選配、提高育種效率有重要意義。

1 材料和方法

試驗(yàn)于1973～2006年在吉林省左家中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所山葡萄育種試驗(yàn)園進(jìn)行。

1.1 材料

所用抗霜霉病親本山葡萄(Vitis amurensisRupr，)左山一(從野生山葡萄中選育)、雙紅(山葡萄種內(nèi)雜交F₁代中選育)、88-100(為左山一實(shí)生)。中等抗病親本左山二(從野生山葡萄中選育)、74-6-83(山葡萄種內(nèi)雜交F₁代中選育)和通化3(從野生山葡萄中選育)、高感病的親本雙優(yōu)(從山葡萄種內(nèi)雜交Fl中選育)。(山葡萄×歐亞種葡萄)F₁～F₂(V.amurensixV.vinifera)抗病親本(株系)有87-8-96、96-1-113、96-17-152和96-21-52。(山一歐)F₁～F₂中等抗病親本96-20-51和96-21-52。(山一歐)F₁～F₂高感親本95-6-28、95-6-328、96-3-163、96-16-33、96-19-22。歐亞種釀酒葡萄抗病親本哈桑(1990年從俄羅斯遠(yuǎn)東漿果實(shí)驗(yàn)站引進(jìn))。高感病的歐亞種親本赤霞珠、梅鹿輒、白詩(shī)南、白霉司令和白玉霓等(每個(gè)品種在當(dāng)?shù)囟ㄖ?~7株用于抗病性試驗(yàn))。種間雜交所用花粉采自本所育種試驗(yàn)園。歐亞種葡萄釀造品種花粉分別采自張?jiān)：烷L(zhǎng)城葡萄酒公司的釀酒基地。

1.2 方法

1973－1996年，分3批雜交，相互配置42個(gè)種間雜交組合。所獲得雜交種子于第2年早春營(yíng)養(yǎng)袋育苗定植雜種抗病鑒定圃內(nèi)，定植成活7 680株。籬架栽植。行距2.5 m，株距0.50-0.75 m。雜種圃全年不噴藥劑防治霜霉病。“種間”雜種苗入冬簡(jiǎn)易防寒(埋土厚20 cm，寬60 cm)。田間自然鑒定于霜霉病盛發(fā)期(8月上旬)在抗病鑒定圃內(nèi)進(jìn)行，每個(gè)雜交親本和雜種后代的單株取結(jié)果枝(選架面第3道～4道鐵線中間的結(jié)果枝)第5節(jié)位上的葉片。室內(nèi)接種鑒定與田間自然鑒定同時(shí)進(jìn)行，每個(gè)雜交親本和雜種后代的單株取結(jié)果枝(選架面第3道～4道鐵線中間的結(jié)果枝)第5節(jié)位上的葉片(感病前套袋)，室內(nèi)用消毒的打孔器打20個(gè)、直徑12 mm的圓片，放置于用無(wú)菌水浸透濾紙的培養(yǎng)皿中，葉背向上，接種于葉背。孢子懸浮液濃度為2×10⁵/mL，每個(gè)圓片接種0.025 mL，用塑料袋套葉片以保持濕度，接種24 h，真空管吸掉接種液，在22～23℃保持9～10 d，記載感病情況和嚴(yán)重度(級(jí)次)，重復(fù)3次。

1.3 抗性調(diào)查及分級(jí)方法

感病性分級(jí)：按賀普超等^[8]捌的方法，將雜交親本和雜種后代(F₁～F4)群體按1～5級(jí)進(jìn)行分級(jí)：1級(jí)，無(wú)病斑；2級(jí)，病斑占葉片總面積1％～25％；3級(jí)，病斑占葉片總面積26％-50％；4級(jí)，病斑占葉片總面積51％～75％；5級(jí)，病斑占葉片總面積76％以上或落葉(計(jì)算病情指數(shù))。病情指數(shù)2.91％～10.0％、感病嚴(yán)重度(級(jí)次)0.72～1.70為抗性類型(2)；病情指數(shù)11.1％～23.0％、感病嚴(yán)重度(級(jí)次)1.72～2.90為中等抗性類型(3)；病情指數(shù)20.0％～50.0％、感病嚴(yán)重度(級(jí)次)3.0～4.29為高感類型(4～5)。遺傳分析：將(F1一F4)抗病×抗病、抗病×感病、中等感病×中等感病、中等感病×高感病、高感病×高感病的雜交組合后代抗性分離，分別計(jì)算抗病雜種苗占每個(gè)雜交組合總株數(shù)的百分?jǐn)?shù)。統(tǒng)計(jì)不同類型雜交組合親本的親中值(父母本病情指數(shù)相加，2)、子代平均值(雜種后代病情指數(shù)相加，總株數(shù))、子代感病分布(雜交后代分離出抗病和高感的株數(shù))、變異系數(shù)(％)cV=S/XxlOOtgl、極值(雜交后代感病最低和最高的病情指數(shù))、優(yōu)勢(shì)率(％)=(Y-MP)/MPxl00、組合傳遞力=Y/MPxl00等。(s：標(biāo)準(zhǔn)差：x:親中值；l，：子代平均值；F；F₁F～₁代；MP親本平均值)。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本的抗病性

山葡萄種間雜交親本經(jīng)田間和室內(nèi)鑒定，株系間抗病性存在較大差異，左山一、雙紅、、88-100、87-8-96、99-1-52、96-1-113、98-7-152和哈桑，病情指數(shù)2.91％～8.27％、感病0.72-1.58(級(jí))，屬于抗 96-16-22。雙優(yōu)、赤霞珠、梅鹿輒、白詩(shī)南、白霉司病類型2(抗性親本)。左山二、74-6-83、通化3、96- 令、和白玉霓病情指數(shù)34.9％-47.4％、感病3.9920-51和96-22-36，病情指數(shù)18.3％～20.1％、感病4.19(級(jí))，屬于高感類型4-5(不抗病親本)。親本室2.14-2.77(級(jí))，屬于中等抗病類型3(中等抗性親內(nèi)鑒定的病情指數(shù)比田間鑒定感病的高1.0個(gè)百分本)。95-6-28、96-16-33、95-6-328、96-3-163和點(diǎn)(表1)。

2.2 山葡萄種間雜交F₁代對(duì)抗霜霉病的抗性遺傳

用山葡萄做母本，歐亞種釀酒葡萄做父本進(jìn)行種間雜交，獲得8個(gè)組合的F₁代實(shí)生苗1184株，3種不同類型雜交組合(抗病×感病、中抗×感病、感病×感病)的F₁代植株抗病性表現(xiàn)為連續(xù)分布，屬數(shù)量性狀遺傳。子代抗病分離高于親中值，雜種后代的抗病性傾向于抗病親本，分離出抗病植株(2～3級(jí))442株，占雜種苗總株數(shù)37.3％。其中，抗病×感病的3個(gè)組合分離出抗病單株為272株，占這3個(gè)雜交組合雜種苗總株數(shù)55.4％，分別高于中抗x感病和感病x感病雜交組合的27.0和40.4個(gè)百分點(diǎn)。小于低親(抗病親本)2.11個(gè)百分點(diǎn)，大于高親(不抗病親本)0.00％。變異系數(shù)13.5％，極值5.91％～49.3％.優(yōu)勢(shì)率5.62％，組合傳遞力106.3％(表2)。

2.3 山葡萄種間雜交F₂代對(duì)抗霜霉病的抗性遺傳

山葡萄種雜交F₁與山葡萄或歐亞種重復(fù)雜交(F₂)代正反交12個(gè)組合1595株雜種實(shí)生苗(樹(shù))，后代分離出抗病(2～3級(jí))736株，占雜種苗總株數(shù)46.1％。其中，抗病x抗病的正反交的4個(gè)組合分離出抗病單株397株，占這4個(gè)雜交組合雜種苗總株數(shù)為63.2％，分別高于抗病×不抗病、中等抗病×中等抗病、中等不抗病×不抗病、不抗病×不抗病雜交組合22.3、23.2、40.1和48.9個(gè)百分點(diǎn)，小于低親(抗病親本)6.01個(gè)百分點(diǎn)，大于高親(不抗病親本)0.0％，變異系數(shù)24.7％，極值6.47～46.9，優(yōu)勢(shì)率 19.3％，組合傳遞力115.9％(表3)。

2.4 山葡萄種間雜交(F3)代對(duì)抗霜霉病的抗性遺傳

山葡萄種間雜交F2與山葡萄和歐亞種重復(fù)雜交(F₃)代正反交10個(gè)組合1363株雜種實(shí)生苗(樹(shù))，后代分離出抗病(2～3級(jí))539株，占雜種苗總株數(shù)39.5％。其中；抗病×抗病的正反交的2個(gè)組合分離出抗病單株278株，占這2個(gè)雜交組合雜種苗總株數(shù)67.8％、分別高等抗病×不抗病、中等抗病×中等抗病、中等不抗病×不抗病、不抗病×不抗病雜交組合26.8、29.7、42.9和55.5個(gè)百分點(diǎn)。小于低親(抗，病親本)631個(gè)百分點(diǎn)，大于高親(不抗病親本)0.0％、變異系數(shù)22.1％，極值5.71％～48.6％，優(yōu)勢(shì)率15.1％，組合傳遞力107.3％(表4)。

2.5 山葡萄種間雜交(F)代對(duì)抗霜霉病的抗性遺傳

山葡萄種間雜交F₂與山一歐F₂重復(fù)雜交(F₄)代正反交12個(gè)組合3538株雜種實(shí)生苗(樹(shù))，后代分離出抗病(2～3級(jí))2 030株，占雜種苗總株數(shù)57.4％。其中抗病×抗病的正反交的4個(gè)組合分離出抗病單株1628株，占這4個(gè)雜交組合雜種苗總株數(shù)71.3％、分別高于抗病×不抗病、中等抗病×中等抗病、中等抗病×不抗病、不抗病×不抗病雜交組合22.0、28.4、51.5和59.5個(gè)百分點(diǎn)。小于低親(抗病親本)15，1個(gè)百分點(diǎn)，大于高親(不抗病親本)1.03個(gè)百分點(diǎn)，變異系數(shù)26.4％，極值5.02％-43.3％，優(yōu)勢(shì)率11.6％，組合傳遞力104.2％(表5)。

2.6 雜交(F₁－F₄代植株室內(nèi)人工接種的抗病性鑒定結(jié)果

室內(nèi)人工接種鑒定雜交(F₁～F₄)代共10個(gè)雜交組合2393株雜種苗，分離出抗病單株為1322株，占雜種苗總株數(shù)55.2％，比田間自然鑒定低4.4個(gè)百分點(diǎn)(田間自然鑒定平均為59.6％)，其結(jié)果完全可以反映植株在田間的感病性，室內(nèi)接種抗病性鑒 定結(jié)果更為準(zhǔn)確(表6)。

3 討論

100多年來(lái)，為了獲得優(yōu)質(zhì)抗病的葡萄新品種，利用品質(zhì)優(yōu)良的歐亞種葡萄(V.vinifera)與葡萄屬的一些抗病種進(jìn)行雜交，將歐亞種葡萄的基因同其它葡萄其它種的抗病基因結(jié)合在一起，但這些研究工作在葡萄砧木育種方面取得了突破的進(jìn)展，而在種間雜交選育生食、釀酒葡萄新品種研究和遺傳規(guī)律分析方面研究較少，但有關(guān)生食、釀酒葡萄和山葡萄雜交后代對(duì)霜霉病抗性遺傳和抗性基因作用方式存在許多不同觀點(diǎn)：原蘇聯(lián)Filippenk^[10]認(rèn)為葡萄對(duì)霜霉病的抗性受1對(duì)基因所控制，具顯隱性關(guān)系。Kim[ill研究表明，葡萄對(duì)霜霉病的抗性是單基因控制，并有一定的修飾基因。宋潤(rùn)剛等^[2]認(rèn)為。山葡萄對(duì)霜霉病的抗性大幅度低于美洲種和歐美雜種葡萄，近似歐亞種葡萄，但山葡萄有抗霜霉病和不抗霜霉病的類型，山葡萄種內(nèi)雜交F₁代全部為感染型，抗病類型的品種和品系中存在微效抗病多基因、雜種后代群體抗病性由親本抗病性所決定。李華¹認(rèn)為，歐洲釀酒葡萄品種自交或相互雜交F1代群體中。出現(xiàn)比列較少的抗病單株。親本具有抗病累加效應(yīng)的微效多基因。賀普超等^[4]和劉延林等^[5]研究表明，野生種葡萄對(duì)霜霉病的抗性為多基因控制，表現(xiàn)數(shù)量形狀遺傳特征。野生種葡萄存主效抗性基因，種間雜交后代抗霜霉病的程度主要由野生親本所決定。我們的研究結(jié)果與Kiln_[11]和Filippenk_[10]報(bào)道不一致、但與賀普超等_[4]、劉延林等和李華口觀察報(bào)道一致。劉延林目指出，葡萄葉片氣孔的大小與密度抗病性顯著相關(guān)，氣孔愈大，保衛(wèi)細(xì)胞越厚，副衛(wèi)細(xì)胞愈多，氣孔密度越小，抗霜霉病性愈弱。齊慧霞等_[12]研究發(fā)現(xiàn)。霜霉病菌接種釀酒葡萄葉片，抗病品種(SOD)酶活性下降、可溶性糖和可溶性蛋白含量低、葉綠素和水的含量高。有關(guān)山葡萄種間雜交后代葉片氣孔的大小與密度、分離出抗病與不抗病單株的(SOD)酶活性、可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素和水的含量，是否做為指標(biāo)進(jìn)行遺傳規(guī)律分析和早期抗病性鑒定，提高育種效率還有待進(jìn)一步研究。

山葡萄穗粒小，果汁含糖低、總酸和單寧高，不能釀造干紅葡萄酒。釀造的半汁酒口感粗糙、香氣不足。但山葡萄早熟、抗寒。歐亞種葡萄世界著名釀造干紅和干白葡萄酒品種(赤霞珠、、梅鹿輒、白雷司令、白詩(shī)南和白玉霓等)，果實(shí)含糖高、總酸低，釀酒具有良好的果香和酒香。但這些品種不抗寒和高感霜霉病、生育期長(zhǎng)，在寒帶地區(qū)生產(chǎn)栽培及時(shí)下架防寒，果實(shí)表現(xiàn)不能充分成熟或不能成熟。本試驗(yàn)是采用山葡萄先進(jìn)行種內(nèi)雜交和多代重復(fù)雜交，從其雜交后代選育出抗霜霉病、產(chǎn)量高和綜合性狀較好的山葡萄品種或品系與不抗寒、果實(shí)含糖高、總酸低，酒質(zhì)好的歐亞種著名釀酒品種赤霞珠、梅鹿輒、白雷司令和白詩(shī)南等相互重復(fù)雜交，以使這些種質(zhì)優(yōu)良性狀組合在一起。已從山一歐(F₁～F₁)代選育出抗霜霉病、果穗果粒大、果實(shí)含總酸低、含糖和出汁率高、可露地越冬、釀造干紅葡萄酒新品種左優(yōu)紅_[13]和左紅一_[14]、釀造干紅和干白葡萄酒品系94-7-75、94-8-168、95－2-482和釀造冰紅山葡萄酒新品系2002-1-135。在今后抗病育種中，在不影響雜交后-代抗寒力的情況下，要加大抗病親本和增加每個(gè)雜交組合實(shí)生苗的數(shù)量，可從中選育出抗病、抗寒、早熟和高產(chǎn)、可釀造干紅、冰紅或干白山葡萄酒新品種。在本試驗(yàn)中未選育出免疫的山葡萄新品種和類型，此項(xiàng)研究證明在寒帶地區(qū)育種的技術(shù)路線是可行的。在30.6--39.8℃的東北寒帶地區(qū)，用山葡萄做抗寒親本與不抗寒著名的歐亞種釀造葡萄品種進(jìn)行種問(wèn)雜交、回交和重復(fù)雜交，選育出抗病、早熟、可露地越冬、適宜釀造干紅、冰紅和+白葡萄酒新品種、品系，已初步獲得成功。

4 結(jié)論

在抗病育種中，相互配制種間雜交42個(gè)組合、觀察42個(gè)組合7 680株雜種苗(F₁～F₄)代對(duì)霜霉病的抗性分離，結(jié)果表明，共分離出抗病植株(2～3級(jí))3747株，占雜種苗總株數(shù)48.8％。其中，抗病×抗病的10個(gè)組合共分離出抗病的2303株、占69.3％，分別高于抗病×不抗病、中等感病×中等感病、中等感病×高感病、高感病×高感病的組合的23.2、29.2、45.3和54.8個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)我們此項(xiàng)研究結(jié)果和前面的分析：我們認(rèn)為山葡萄種間雜交(F₁-F₄)代抗病性表現(xiàn)為連續(xù)分布，抗病類型中的品系或品種中存在微效多基因，“抗病基因”有累加效應(yīng)。為多基因控制的數(shù)量性狀遺傳特征，傾向于抗病親本，抗病的基因在雜交后代中呈顯性遺傳。種間雜交后代群體抗病性主要由親本抗病性決定，即雜交組合中抗病親本越多、分離出抗病的單株越多。從抗病組合中選育出綜合性狀較好抗病新品種和類型，證明了親本的抗性基因作用表現(xiàn)為累加性效應(yīng)。