平邑甜茶與B₉雜種F₁群體部分性狀的遺傳趨勢

摘要：以平邑甜茶與B₉為親本進行雜交，共獲得雜交種子2828粒，培育幼苗2198株，篩選紅葉雜種苗65株，占總苗數的2.96％；其中49株進入花期。雜種后代的無融合生殖率鑒定為：84.00％～95.06％20株，10.00％～48.00％8株，2.08％～5.00％21株。葉片顏色遺傳表明：無融合生殖型雜種樹后代與母株一致性在70.79％～86.54％：有性生殖型的在46.51％～51.72％，推測平邑甜茶的無融合生殖基因對有性生殖基因可能為顯性遺傳，無融合生殖以質量性狀遺傳為主，也受數量基因的控制。B₉的矮生性狀在后代中遺傳并分離，其中矮生群體占16-33％，喬化群體占44.90％，B₉的矮生基因可以遺傳給其無融合生殖型后代，并表現矮生性狀。電導法初步鑒定表明，雜種群體具有一定的抗寒性，并且分離不大，平均在-34℃達到半致死傷害，略低于親中值-35℃，平邑甜茶與B。的抗寒基因具有較強的遺傳趨勢。

關鍵詞：平邑甜茶；B₉；遺傳趨勢；雜種樹

中圖分類號：S661.1

文獻標識碼：A

文章編號：1009-9980f2010)03-323-05

在蘋果屬(Malus Mill.)植物中，湖北海棠的變種平邑甜茶(M.upeheensis var.pingyiensis)具有95％的無融合生殖率。RAPD分析其單株之間相似系數高達98.84％，在蘋果苗木生產中能實現自根砧苗的無性種子化繁育，具有后代整齊一致，固定雜種優勢，不帶病毒，減少育苗成本，根系發達固地性好等優點，還便于以種子方式保存和流通材料。B。(M.cv.B₉)是原蘇聯米丘林大學符伊·布達克夫斯基以M₈紅色軍旗(Red Standard)育成，其矮化程度介于M₉與M₂₇之間，抗寒能力較M₂₆強，根部能耐-12℃土溫，枝部可耐-30℃的低溫。利用RAPD技術對平邑甜茶xB₉后代雜種苗進行早期篩選，彌補了通過形態特征篩選而造成雜種苗漏選的不足。蘋果屬有10個種具有兼性無融合生殖能力，無融合生殖與有性生殖可以互不排斥的共存于兼性無融合生殖植物中，其配子發育既有減數分裂過程，也可通過未減數的雌配子直接進行受精，蘋果屬植物的兼性無融合生殖特點為通過有性雜交將外源基因導入無融合生殖植物達到育種目標提供了遺傳學基礎，我們研究了平邑甜茶xB₉雜種F₁群體部分性狀的遺傳趨勢，為選育矮化無融合砧木提供參考。

1 材料和方法

1.1 雜交育種與雜種實生苗的篩選

雜交所用的母本樹為40株7-11 a生平邑甜茶，花粉來自于1株10a生B₉，分別于1996年、1997年、1999年和2004年在興城和熊岳兩地雜交，雜交種子經層積后，于翌年春播種，培育實生苗。

1.2 雜種樹的無融合生殖率鑒定

在鈴鐺花期(在熊岳地區為4月26～28日)對平邑甜茶xB9的雜種樹及對照平邑甜茶進行去雄套袋處理，每株處理50-100序(序數依該株花量而定)，花后8周調查結種率，用去雄套袋后所結的果實里的種子數與相同花序(50～100序)的自然授粉果實里的種子數的比值表示無融合生殖結種率，以無融合生殖結種率來表示無融合生殖率。

1.3 雜種樹自然授粉后代葉片顏色分離調查

雜種樹自然授粉的實生苗長出真葉后，以母株葉片顏色(紅色)為參照，調查紅葉苗數占總苗數的百分比，以葉片顏色為主要性狀，根據雜種樹的后代分離研究無融合生殖遺傳。

1.4 雜種樹的矮生性鑒定

雜種群體定植后第7年，調查樹體矮生性，包括：株高、十徑、冠徑、新梢生長量等，對照為平邑甜茶、B₉。

1.5 雜種樹的抗寒性鑒定

體眠期于樹冠外圍采集1 a生枝條12條，分成6組，一組為常溫處理(CK)，其余各組放人超低溫冰箱，設5個低溫處理：-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃，每個處理維持12 h。將處理后的枝條剪成2 mm厚的薄片后稱取3 g，用50 mL的蒸餾水于室溫下浸提24 h，搖均后用DDS-307(雷磁牌)電導儀測定電導率Cl，再將其放入95℃水浴鍋中加熱1 h，殺死組織冷卻10 h至室溫后測定電導率C2。以電解質滲…率=(C1／C2)×100％計算出電解質滲出率。比較無融合生殖型群體與有性生殖型群體的抗寒性，無融合生殖群體(表1中雜種樹株系號中的1-27號至12-11號)，有性生殖群體(表1中雜種樹株系號中的4-1號至14-24號)，兩個群體取平均值進行比較，以M₂₆、平邑甜茶、山定子為對照。

2 結果與分析

2.1 雜種苗的篩選

經過4次雜交，共獲得雜交種子2828粒，培育幼苗2198株。篩選紅葉雜種苗65株，占總苗數的2.96％，B₉的紅葉性狀為顯性單基因遺傳，所以紅色葉片的植株是雜種苗的一部分(也存在等量的綠葉雜種苗，但苗期從形態上很難篩選出來)，所以雜種苗百分比的理論值應是5.92％(2×2.96％)，計算平邑甜茶的無融合生殖率為94.08％，與國內外的學者報道的平邑甜茶無融合生殖率十分接近。

2.2 雜種樹的無融合生殖遺傳

對65株雜種中已進入花期的49株鑒定結果如下：套袋結種率數值為2％～96％，根據數值劃分為3個群體，分別為：無融合生殖型、有性生殖型和中間型，3個群體中以無融合生殖型與有性生殖型2個群體為主，中間型相對較少，無融合生殖型有20株，結種率在84.00％～95.06％，其中結種率最高的為95.06％，有性生殖型有2l株，結種率在2.08％～5.00％，中間型群體中有3株結種率在40％～50％.2株結種率在20％～30％，3株結種率在10％～20％(表1)，說明無融合生殖基因可以通過有性雜交傳遞給后代，并且在后代中仍然存在無融合生殖能力較高的雜種群體。

2.3 雜種樹葉片顏色遺傳

在自然授粉前提下，無融合生殖型雜種樹的幼苗葉片顏色一致性較好，與母株葉片顏色相同(紅葉)的幼苗數占70.79％～86.54％，并且無融合生殖率相對較高的雜種樹，其幼苗中紅葉比例大，整齊度好；有性生殖型雜種樹的紅葉苗數占46.51％～51.72％(表1)，與母株葉色相同的幼苗數約占總苗數的50％左右，紅、綠苗數比例接近1：1，符合孟德爾遺傳。雖然無融合生殖型雜種樹的后代也有一定程度的性狀分離，而不能保持100％的一致性，但大多數后代仍能保持與母株相同的性狀，而有較好的一致性和整齊度，這在蘋果砧木的自根砧繁育上有一定利用價值，雜種樹自然授粉后代的一致性表現，也支持了蘋果屬中無融合生殖基因的可遺傳性，根據有性生殖型雜種樹后代的性狀分離，初步認為平邑甜茶的無融合生殖基因不是純合的。

2.4 雜種樹矮生性遺傳

母本平邑甜茶株高3.1-3.5 m，干周14-16 cm，冠徑>2.0 m，新梢長度16-20 cm，父本B。株高2.6～3.0 m，干周14～16 cm，冠徑1.6-2.0 cm，新梢長度>20 CITI。與父母本相比，雜種后代矮生型、中間型、喬化型分別占16.33％、38.77％、44.90％，喬化型與中間型約占總株數的83％以上，雜種中更多的基因來源于喬化三倍體的母本平邑甜茶，推測植株矮生性是數量遺傳，可能是多基因控制的；千周上有30.61％表現為超親遺傳，26.53％反親遺傳，與親本較為接近的中間型較多，占總株數的42.86％；冠徑上44.90％的群體與母本平邑甜茶較為接近，36，73％的群體冠徑大于2.0m與其父本B₉較為接近，只有18.73％的實生樹冠徑較小表現出反親遺傳；雜交后代的新梢普遍較短，新梢不超過20m的占總數的44.90％，還有28.57％的群體長度在15 cm以下，表現出反親遺傳的趨勢，初步推斷平邑甜茶的短枝型在后代中遺傳傳遞力較強?？傮w來看，在無融合生殖率80％以上的20株實生樹中，有矮生型4株，短枝型7株(表2)，說明無融合生殖基因與矮生基因可以共同存在于同一植株中。

2.5 雜種樹抗寒性遺傳

在-20--25 oC，隨溫度的下降電解質滲出率逐漸上升，但枝條電解質滲出率一般不超過40％，表-明此低溫下，雜種樹與對照都未受到較大的低溫傷害。在25～-30℃區段中，雜種樹、親本及山定子電導值上升趨勢較為明顯，電解質滲出率逐漸增大，但仍保持在50％以下(表3)，根據前人基于電解質滲出率的50％JE好與半致死程度一致，提出以電解質滲出率的50％1t寸的溫度為組織的半致死溫度(C，LET)，M₃₆6在-30℃低溫處理下電解質滲出率數值增幅較大，接近50％，已達到了臨界致死溫度，山-定子與B?？购跃^強，分別在36℃與-37℃到達臨界致死溫度，雜種樹中的無融合生殖型群體、有性生殖型群體抗寒性無差別或差別不大，電解質滲出率達到50％(即，半致死傷害)時，曲線所對應的低溫值均在-34℃左右，略強于母本平邑甜茶(-33℃)，通過半致死低溫度所反應出抗寒性分析表明，雜種的抗寒性與其是否具有無融合生殖能力不相關：雜種整體的抗寒性略弱其父本，B₉與母本平邑甜茶較為接近，初步分析這個組合的后代在抗寒遺傳上不存在超親遺傳與反親遺傳，抗寒性遺傳整體表現為趨中變異，平均抗寒力在34℃略低于親中值-35℃。

3 討論

3.1 平邑甜茶的無融合生殖遺傳

雜種中存在無融合生殖型群體，說明平邑甜茶的無融合生殖基因是可遺傳的，研究表明，在無融合生殖資源的有性雜種后代中能夠獲得具有高無融合生殖能力的單株；葉片顏色分離調查表明：無融合生殖型雜種樹的后代與母株有較高的一致性，說明無融合生殖基因在后代中能表達其功能；有性生殖型雜種樹的后代性狀分離符合孟德爾遺傳，推測平邑甜茶可能同時存無融合生殖基因與有性生殖基因，無融合生殖基因可能為顯性，前人認為平邑甜茶的無融合生殖能力應該是顯性遺傳㈣，劉陽等報道平邑甜茶具有一定程度的有性胚產生。雜種中以無融合生殖型與有性生殖型2個群體為主，推測無融合生殖存在質量遺傳的特征，有人認為植物的無融合生殖通常由很少幾對顯性或隱性基因控制，屬簡單的質量遺傳㈣，有人認為無融合生殖由單基因控制，且無融合生殖分別由顯性的、自由分離的幾個孟德爾遺傳因子控制；介于無融合生殖與有性生殖的中間型的出現，表明無融合生殖遺傳也存在符合數量遺傳的特點，Olien發現不同種的無融合生殖能力差別較大，有研究表明三葉海棠、沙金海棠和湖北海棠后代中無融合生殖實生苗比例分別為83％、81％和94％，并對其F₂代雜種的無融合生殖遺傳進行了詳細研究，認為無融合生殖的再繁殖既有染色體組的劑量效應，也有基因的劑量效應，李育農無融合生殖能力大小排序如下：湖北海棠>小金海棠>沙金海棠>麗江山定子>錫金海棠>變葉海棠>三葉海棠，說明無融合生殖基因的表達強弱差別很大，存在數量遺傳的特征。綜上所述，筆者認為平邑甜茶的無融合生殖遺傳可能是以質量遺傳為主，也受數量基因的控制。

3.2 B₉的矮生與抗寒遺傳

B₉的矮生基因與抗寒基因，能否遺傳給其無融合生殖型后代并表達其功能，決定蘋果矮化抗寒無融合砧木選育在理論上是否可行，張美華研究平邑甜茶與扎矮山定子的32株4倍體雜種的生長發育特性，發現雜種苗的樹高、節間長度、葉柄長度等性狀具有明顯的矮生性，前人以99PMAl08(平邑甜茶×舞美)等為試材研究表明，父本(舞美)矮化基因的引入不僅影響雜交砧木品系母樹的高度，而且這種影響可以通過無融合機制，遺傳給實生后代。本研究中，雜種樹中的無融合生殖型、有性生殖型、中間型3個群體的株高、干周、冠徑、新梢長度等矮生性狀分離，整體趨勢以趨中變異為主，部分性狀表現為超親和反親遺傳，說明矮生性狀遺傳與無融合生殖性狀遺傳是相互獨立的，B₉的矮生基因可以遺傳給其無融合生殖型后代并表達其矮生性；B₉與平邑甜茶均有較強的抗寒性，電解質滲出率測定值表明：其后代個體之間抗寒性差別不大，抗寒能力介于雙親之間，從數值上反應略低于雙親平均值，雜種樹的抗寒性與其無融合生殖能力不存在相關性，但雜種的抗寒能力及抗寒遺傳還有待于田間試驗做進一步鑒定。

4 結論

平邑甜茶的無融合生殖基因可以通過有性雜交途徑遺傳給后代；無融合生殖為顯性基因，無融合生殖遺傳以質量遺傳為主，也受數量基因控制；B₉的矮生性可以遺傳給其無融合生殖型后代中，矮生基因與無融合生殖基因可以共存于同一植株中并各自表達其功能；平邑甜茶與B₉的抗寒基因在其后代中有較強的遺傳傾向。