葡萄雜交后代對(duì)葡萄根瘤蚜抗性的遺傳分析

摘 要: 利用室內(nèi)離體根接種鑒定法，研究了6個(gè)雜交組合后代601個(gè)株系對(duì)葡萄根瘤蚜抗性的遺傳特性，以期為葡萄抗根瘤蚜砧木育種提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，親本中SO4、5BB、1103 P、河岸葡萄580、燕山葡萄0947、香檳尼1148抗根瘤蚜，而貝達(dá)和山葡萄對(duì)根瘤蚜敏感；6個(gè)雜交組合后代的葡萄根瘤蚜抗性分離呈連續(xù)性分布，表現(xiàn)出數(shù)量性狀遺傳的特性；在雙親組合過(guò)程中，美洲種群組成比例的多少，與其后代根瘤蚜抗性強(qiáng)弱呈正相關(guān)，表現(xiàn)為基因的累加作用；雜交后代的葡萄根瘤蚜抗性呈現(xiàn)普遍下降的趨勢(shì)；葡萄根瘤蚜的抗性在傳遞過(guò)程中表現(xiàn)向弱的方向回歸，在葡萄砧木育種工作中，選擇葡萄根瘤蚜抗性強(qiáng)的親本是育種工作的首要任務(wù)。

關(guān)鍵詞: 葡萄根瘤蚜； 雜交后代； 抗性鑒定； 遺傳分析

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｓ６６3．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號(hào)：１００９－９９８０（２０12）０2－0184－０4

Inheritance trend in resistance to phylloxera in grape cross progenies

LIU Chong-huai1，2， FENG Jian-can1*， DONG Dan-dan3， WANG Zhong-yue3

(1Colleage of Horticulture，Henan Agricultural University， Zhengzhou，Henan 450002； 2Zhengzhou Fruit Research Institute of CAAS， Zhengzhou，Henan 450009； 3Institute of Plant Protection of CAAS， Beijing 100094）

Abstract: In order to provide the basis for breeding physiology-resistant rootstocks， laboratory bioassays were carried out for evaluation on the progenies’ resistance and inheritance of 6 cross combinations. The result showed that SO4， 5BB， 1103 P， Vitis riparia 580， V. yanshanensis 0947 and V. champini 1148 were resistant to phylloxera，. Beta and V. amurensis were susceptible to phylloxera. The resistance to phylloxera of 6 cross progenies showed the traits of continuous distribution and quantitative inheritance. In process of parent combination， the proportion of American Vitis species had a positive correlation with the strength of resistance to phylloxera， which present the additive effects of gene. The resistance to phylloxera of 6 cross progenies showed a downtrend. Choosing parent with resistance to phylloxera was most import task in grape rootstock breeding.

Key words: Grape phylloxera； Hybrid progenies； Resistance identification； Inheritance

19世紀(jì)后半期，由于葡萄根瘤蚜的蔓延給歐洲葡萄生產(chǎn)造成毀滅性打擊，研究葡萄根瘤蚜的生物學(xué)特性及不同葡萄種類(lèi)對(duì)葡萄根瘤蚜的抗性成為熱點(diǎn)。大量的研究結(jié)果表明，原產(chǎn)美國(guó)的一些野生葡萄種質(zhì)對(duì)葡萄根瘤蚜有較強(qiáng)的抗性，在根瘤蚜入侵歐洲之初，把歐亞種葡萄嫁接到美國(guó)的野生葡萄如河岸葡萄（Vitis riparia Michx.）、沙地葡萄（V. rupestris Scheele）上以避免葡萄根瘤蚜的危害成為最有效的栽培措施之一[1-6]。

2005年以后我國(guó)多個(gè)地方發(fā)現(xiàn)葡萄根瘤蚜，給我國(guó)葡萄生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[7]，如何利用我國(guó)的資源應(yīng)對(duì)根瘤蚜的蔓延成為研究者廣泛關(guān)注的問(wèn)題。中國(guó)和美國(guó)是世界上葡萄遺傳資源最豐富的兩個(gè)起源中心，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的自然選擇，美洲種和中國(guó)野生葡萄資源中蘊(yùn)藏著豐富的抗性基因，對(duì)野生葡萄資源的創(chuàng)新利用和遺傳改良一直受到葡萄育種者的關(guān)注[8]。美洲種對(duì)根瘤蚜的抗性獲得了較為詳細(xì)的研究，但是中國(guó)野生葡萄資源對(duì)根瘤蚜的抗性缺乏系統(tǒng)研究。為了探明和利用中國(guó)野生葡萄對(duì)葡萄根瘤蚜的抗性，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所等單位的科技人員[9-13]相繼對(duì)中國(guó)野生葡萄的根瘤蚜抗性水平進(jìn)行了鑒定，證實(shí)中國(guó)野生葡萄大多對(duì)葡萄根瘤蚜不具抗性，只有疑問(wèn)種燕山葡萄等對(duì)葡萄根瘤蚜具有一定抗性[10]。另外，山葡萄是中國(guó)野生葡萄中最為抗寒的野生種類(lèi)，在抗寒育種中普遍作為親本并選育出許多新品種[14]。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明，使用抗性砧木是防治葡萄根瘤蚜最經(jīng)濟(jì)有效的方法，目前國(guó)內(nèi)的砧木研究主要集中在抗寒砧木上，抗葡萄根瘤蚜育種在我國(guó)才剛剛起步，為了廣泛利用中國(guó)野生葡萄的抗性特性，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所于2007年將其用于砧木育種親本，培育了部分雜種實(shí)生苗，并利用包括該群體在內(nèi)的6個(gè)雜交群體研究了葡萄根瘤蚜抗性的遺傳規(guī)律，以探明中國(guó)野生葡萄在葡萄根瘤蚜抗性育種中的地位，為葡萄抗根瘤蚜砧木育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試材均采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所國(guó)家果樹(shù)種質(zhì)鄭州葡萄圃。雜交組合編號(hào)、親本和后代數(shù)量見(jiàn)表1。葡萄根瘤蚜寄主為戶太8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 室內(nèi)離體根鑒定方法 試驗(yàn)參照董丹丹等[13]的方法，接種時(shí)，每供試材料根段上接種量為1~3 d齡蟲(chóng)卵10粒，每培養(yǎng)皿為1次重復(fù)，共3次重復(fù)。接種28 d時(shí)統(tǒng)計(jì)各齡期葡萄根瘤蚜數(shù)量、成蟲(chóng)產(chǎn)卵量以及形成根瘤量。計(jì)算存活率、種群齡期結(jié)構(gòu)指數(shù)（Population age structure index，PASI）[15]、侵染率以及種群增殖倍數(shù)[11]。其中:

存活率=28 d時(shí)接種的根瘤蚜存活量/接種卵量；

PASI=∑PxWx（其中Px表示各齡期根瘤蚜所占比例，Wx代表齡期）；

侵染率（%）=（總根瘤量/接種卵量）×100；

種群增殖倍數(shù)=28 d時(shí)根瘤蚜總量/接種卵量。

1.2.2 抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 參考Boubals[16]提出的抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級(jí)劃分，侵染率為0的表示免疫；侵染率小于20%為1級(jí)；20%～40%為2級(jí)；大于40%為3級(jí)。1級(jí)表示高抗；2級(jí)表示敏感；3級(jí)表示高感。

1.2.3 遺傳分析 分別計(jì)算實(shí)生后代中高抗和免疫株數(shù)占各雜交組合的總株數(shù)的百分?jǐn)?shù)；統(tǒng)計(jì)不同雜交組合親本上根瘤蚜侵染率的親中值X（父母本侵染率相加/2）、各雜交組合后代上葡萄根瘤蚜侵染率平均值（S）、變異系數(shù)CV（%）=S/X×100、分布范圍（雜交后代個(gè)體上葡萄根瘤蚜最低和最高侵染率）。

2 結(jié)果與分析

存活率和種群增殖倍數(shù)是葡萄根瘤蚜抗性研究中的基本指標(biāo)[15]，存活率是根瘤蚜侵染根系的基礎(chǔ)，能直接反映其在各品種上的存活情況；種群增殖倍數(shù)以產(chǎn)卵量為基礎(chǔ)，反映根瘤蚜在寄主上的繁殖能力。另外根瘤蚜種群齡期結(jié)構(gòu)指數(shù)和其在寄主上的侵染率也能反映出葡萄對(duì)根瘤蚜的抗性能力。

2.1 親本的抗葡萄根瘤蚜特性

由表2可以看出，接種后葡萄根瘤蚜存活率在燕山葡萄0947和香檳尼1148上根瘤蚜存活率分別為3.16%和1.78%，在SO4、5BB、河岸葡萄580和1103 P上葡萄根瘤蚜已經(jīng)全部死亡；在貝達(dá)和山葡萄（山葡萄0936，雙紅，山葡萄7306）上根瘤蚜存活率高。SO4、5BB、1103 P、河岸葡萄580、燕山葡萄0947等離體根系上葡萄根瘤蚜種群沒(méi)有發(fā)生增殖，侵染率為0，表現(xiàn)為免疫；而貝達(dá)、山葡萄0936、雙紅和山葡萄7306根系上根瘤蚜存活率、種群齡期結(jié)構(gòu)指數(shù)、種群增殖倍數(shù)和侵染率高，表現(xiàn)為高感。

2.2 不同雜交組合后代對(duì)根瘤蚜的抗性分布和遺傳

不同雜交組合后代對(duì)根瘤蚜的抗性分布見(jiàn)表3。6個(gè)雜交組合后代對(duì)葡萄根瘤蚜抗性呈現(xiàn)不同程度的連續(xù)性分布，表現(xiàn)出數(shù)量性狀遺傳的特點(diǎn)。5BB×1103 P、香檳尼1148×燕山葡萄0947、燕山葡萄0947×SO4以及河岸葡萄580×山葡萄0936后代出現(xiàn)的抗性比例高，分布范圍為80.8%～97.7%；貝達(dá)×雙紅出現(xiàn)抗性比例極低，僅為3.7%；貝達(dá)×山葡萄7306實(shí)生后代沒(méi)有出現(xiàn)抗性株系。

由表4可以看出，所有雜交組合后代的葡萄根瘤蚜平均侵染率均大于親中值，其中貝達(dá)×雙紅和貝達(dá)×山葡萄7306兩個(gè)雜交組合后代的平均侵染率高，分別為69.78%和83.25%；所有雜交組合后代的葡萄根瘤蚜侵染率呈連續(xù)性分布，表現(xiàn)出數(shù)量性狀遺傳的特性。5BB×1103 P后代的變異系數(shù)最大，為98.04%，貝達(dá)×山葡萄7306后代的變異系數(shù)最小，為34.12%。

3 討 論

葡萄根瘤蚜起源于北美，因?yàn)殚L(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化，部分原產(chǎn)北美的野生葡萄對(duì)葡萄根瘤蚜具有很強(qiáng)的抗性。葡萄砧木品種5BB、1103 P和SO4等均為抗根瘤蚜野生種的雜交品種，河岸葡萄580和香檳尼葡萄1148是純的北美野生種，對(duì)葡萄根瘤蚜都具有很強(qiáng)的抗性。燕山葡萄0947是上世紀(jì)80年代河北昌黎果樹(shù)所提供的燕山葡萄實(shí)生種子生長(zhǎng)的單株，是兩性花，扦插容易生根，與中國(guó)野生葡萄為雌雄異株以及扦插難以生根的特點(diǎn)不符；通過(guò)分子標(biāo)記和序列分析的方法推測(cè)燕山葡萄0947這份材料為中國(guó)野生葡萄和河岸葡萄的種間雜種，并不是燕山葡萄的純種，該材料的抗性可能來(lái)源于河岸葡萄[17-18]。

目前關(guān)于美洲種群葡萄對(duì)根瘤蚜抗性的研究較多，但是相關(guān)遺傳研究的報(bào)道很少。我國(guó)已經(jīng)逐步開(kāi)展對(duì)野生葡萄種質(zhì)資源以及主栽品種對(duì)根瘤蚜抗性的研究，但是尚未開(kāi)展遺傳傾向性和遺傳規(guī)律研究。從本實(shí)驗(yàn)中雜交后代的抗性分布來(lái)看，在雙親組合過(guò)程中，起源于北美葡萄種質(zhì)資源組成比例的多少，與其后代抗根瘤蚜強(qiáng)弱呈正相關(guān)，表現(xiàn)為基因的累加作用。子代抗根瘤蚜的平均數(shù)雖然受雙親抗性平均數(shù)的制約，但并不等于或近似雙親抗性的親中值，而在子代中表現(xiàn)為抗性普遍下降。這種抗性普遍下降是雙親在基因的分離與重組過(guò)程中，部分非加性效應(yīng)的解體造成的。由于抗性在傳遞過(guò)程中表現(xiàn)向弱的方向回歸，因此，選擇親本時(shí)，更要注意親本的抗性傳遞能力，在葡萄砧木育種工作中，選擇葡萄根瘤蚜抗性強(qiáng)的親本是育種工作的首要任務(wù)。

遺傳是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果，有些屬于質(zhì)量性狀，遺傳方式簡(jiǎn)單；另一些屬于數(shù)量性狀，受微效多基因控制，后代常表現(xiàn)復(fù)雜的分離現(xiàn)象。關(guān)于葡萄抗根瘤蚜的遺傳，Kim[19]曾在研究中指出其抗性可能是由幾個(gè)基因控制的數(shù)量性狀遺傳。本研究的6個(gè)雜交組合的抗性分離表現(xiàn)為連續(xù)性，親本均具有將其抗性遺傳給后代的較強(qiáng)能力，與Kim[19]的研究結(jié)果基本一致。由此推測(cè)，葡萄根瘤蚜抗性屬于多基因控制的數(shù)量性狀，這是造成本研究中種間雜種分離的實(shí)質(zhì)所在。

原產(chǎn)我國(guó)的山葡萄是重要的抗寒資源，在抗寒砧木育種中具有重要價(jià)值。上世紀(jì)60年代，開(kāi)始利用山葡萄為抗寒材料，培育了一系列的抗寒品種，有些品種曾在生產(chǎn)中大面積推廣過(guò)。貝達(dá)是美洲葡萄和河岸葡萄的雜交后代，根系發(fā)達(dá)，枝條扦插成活率高，嫁接品種親和力好，有很強(qiáng)的抗寒性，適應(yīng)范圍廣，在我國(guó)葡萄生產(chǎn)上已廣泛栽培并應(yīng)用，從本試驗(yàn)結(jié)果看，山葡萄和貝達(dá)以及其雜交后代均不抗葡萄根瘤蚜，不能用于葡萄根瘤蚜的抗性育種。

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