河南省烤煙主要親本中性致香物質遺傳特性研究

李雪君，平文麗，孫計平，丁燕芳，孫 煥，李耀宇，朱景偉

（河南省農業科學院煙草研究所，河南省煙草公司煙草研究所，河南 許昌 461000）

河南省烤煙主要親本中性致香物質遺傳特性研究

李雪君，平文麗，孫計平，丁燕芳，孫 煥，李耀宇，朱景偉

（河南省農業科學院煙草研究所，河南省煙草公司煙草研究所，河南 許昌 461000）

為了篩選中性致香物質含量高的優勢組合和優良親本，采用半雙列雜交模型，以5個重要烤煙品種（系）及其組配的10個雜交組合為材料，分析了烤煙的中性致香物質總量及組分含量、雜種優勢及其配合力表現。結果表明，664-01和云煙87自身含有較高的中性致香物質，又具有較高的GCA值，是培育高香氣品種的2個優良親本；組合NC89×664-01的中親優勢和超親優勢均為正值，具有較高的SCA效應值，推測該組合是提高中性香氣物質含量較優的雜交組合；中煙100×云煙87、秦煙96×云煙87以及中煙100×秦煙96部分中性致香物質成分雜種優勢較強，在以提高香氣為目標的育種實踐中有重要的利用價值。

河南省；烤煙；中性致香物質；雜種優勢；配合力

香氣物質是反映煙葉質量的重要品質因素[1]，是影響煙葉質量最直接的化學成分，通過對致香物質含量的定性定量分析, 可以對煙葉質量進行比較客觀、準確的評價[2-3]。煙葉中香氣物質的含量不僅與環境密切相關，更加取決于煙草基因型的差別。培育烤煙新品種，除了產量、產值指標外，提高烤煙香氣物質含量也是煙草育種的主要任務[4]。

目前，對煙葉香氣物質的研究較多，針對中性致香物質的研究主要集中在以下幾個方面：香氣物質對評吸質量的影響[5-8]、基因型及不同生態地區香氣物質的差異比較[9-11]、農藝措施調控對香氣物質的影響[12-15]、烤煙化學成分與香味物質關系[10,16-18]等。而關于烤煙中性致香物質的遺傳特性方面研究很少。最近研究表明，香味物質的含量與烤煙香型的劃分關系密切[19-22]，品種對彰顯地域香型特色起著十分重要的作用。河南省煙葉作為濃香型代表之一，品種對彰顯濃香型特色的作用十分顯著。因此，在前期對農藝性狀、產量等方面研究的基礎上[23-24]，對河南省5個重要育種親本及其雜交組合的中性致香物質進行雜種優勢和配合力研究，以期篩選配合力高的親本和優勢強的一代組合，從而為培育彰顯河南地域特色烤煙新品種起指導作用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤煙材料為中煙100、NC89、664-01、秦煙96和云煙87，各品種（系）來源及系譜具體見表1。其中NC89曾經是河南省主栽濃香型品種，中煙100、云煙87和秦煙96是河南省目前主栽品種，664-01是河南省自育優質品系。2014年以這5個重要烤煙品種（系）為親本材料，按Griffing半雙列雜交配制正交組合10個（P1×P2，P1×P3，P1×P4，P1×P5，P2×P3，P2×P4，P2×P5，P3×P4，P3×P5，P4×P5），加上5個親本，共計15個材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計和取樣 田間試驗于2014年在河南省農業科學院煙草研究所試驗田進行。每小區栽煙80株，行距1.2 m，株距0.55 m，3次重復。田間管理按河南優質煙葉生產規范進行。取烤后C3F煙樣進行中性致香物質含量檢測。

1.2.2 中性致香物質含量測定和分類 采用HP5890.5972氣質聯用方法對烤后煙（C3F）進行中性致香物質定性定量分析[25]。中性致香物質有多種分類方法，在此參照李偉等[21]中性致香物質的分類方法，把33種中性致香物質分為5大類：類胡蘿卜素類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨類降解產物、類西柏烷類降解產物和新植二烯。

1.2.3 雜種優勢分析 中親優勢(MPH)=(F1-MP)/ MP×100；超親優勢(HPH)=(F1-HP)/HP×100

式中，F1為雜種一代性狀平均值；MP為兩親本平均值，HP為高親值。

1.2.4 方差分析和配合力分析 根據Griffing（2）方法固定模型，采用Excel和DPS 14.5軟件進行雜種優勢分析、方差分析和配合力分析[26]。Griffing（2）設計，其數學模型如下:

式（1）中：xijk為Pi×Pj組合在第k個區組的觀察值，u為總體平均值，vij為Pi×Pj組合的基因型效應，bk為第k個區組效應，(bv)ijk為Pi×Pj組合與第k個區組的交互作用。

式（2）中：gi、gj分別為第Pi、Pj親本的一般配合力效應，sij為Pi×Pj的特殊配合力效應，vij為第ij個品種（遺傳型）效益。

2 結 果

2.1 中性致香物質含量分析

2.1.1 中性致香物質含量方差分析 雜交組合中性致香物質各類物質的含量和總量的方差分析結果（表2）表明，各中性致香物質成分含量在基因型間存在極顯著差異。

2.1.2 中性致香物質含量多重比較 由表3看出，5個親本各類中性致香物質的含量和總量的差異均達到顯著水平，各類成分含量和總量最高的親本為664-01，與其他親本之間的差異達顯著水平；其次為云煙87、秦煙96，除新植二烯外，其余成分含量均較高，云煙87的類胡蘿卜素類降解產物、苯丙氨類降解產物、類西柏烷類降解產物與664-01無差異，與其他品種差異達顯著水平。針對提高中性香氣物質含量來說，664-01、云煙87、秦煙96都是較好的親本。

表1 親本品種名稱及其系譜Table 1 Parental variety names and their pedigree

10個組合中性致香物質各類含量和總量的差異也較大（表4），NC89×664-01組合各類中性致香物質含量和總量均最高，與其他所有組合差異達顯著水平，中煙100×云煙87，664-01×云煙87，秦煙96×云煙87有多種成分含量較高。說明NC89 ×664-01組合能夠提高香氣物質的含量，是一個提高香氣物質含量的優勢組合。

2.2 烤煙中性致香物質含量的雜種優勢分析

2.2.1 各雜交組合的中親優勢 由表5看出，各組合中類胡蘿卜素類降解產物含量平均中親優勢-3.03，變幅-9.50～9.25，NC89×664-01組合表現較高的優勢，其余組合均為負值或中親值小于1，說明很難通過雜交方式來提高類胡蘿卜素類降解產物的含量。棕色化反應產物含量平均中親優勢-0.18，變幅-52.00～28.13，中煙100×NC89、NC89×664-01和NC89×秦煙96等3個組合表現出較高的中親優勢。苯丙氨類降解產物含量平均中親優勢-5.26，變幅-31.18 ～17.25，各組合間差異較大，NC89×664-01、NC89×秦煙96和秦煙96×云煙87等3個組合中親優勢明顯。類西柏烷類降解產物含量平均中親優勢5.75，變幅-34.37～49.87，各組合間差異較大，P1親本的所有組合和NC89×664-01組合中親優勢明顯，說明親本中煙100與其他親本組配能提高類西柏烷類降解產物的含量。新植二烯含量平均中親優勢-1.37，變幅-26.45～26.59，各組合間差異較大，中煙100×云煙87、NC89×664-01和秦煙96×云煙87等3個組合的中親優勢明顯。致香物質總量的平均中親優勢為-1.86，變幅-22.72～22.46，各組合間差異較大。

表2 中性致香物質含量方差分析Table 2 Variance analysis of the contents of neutral aroma substances

表3 5個親本中性致香物質含量多重比較Table 3 Multiple comparison of neutral aroma components in 5 Parents μg/g

表4 各雜交組合中性致香物質含量多重比較Table 4 Multiple comparison of neutral aroma components in different hybrid combinations μg/g

綜合各組合的中性致香物質含量來看，NC89 ×664-01在5類中性香氣成分中中親優勢均為正值，說明該組合能很好地提高后代的香氣物質含量。另外，親本NC89與664-01和秦煙96組配的中親優勢多項表現為正值，說明該親本有提高后代部分香氣物質含量的作用。

2.2.2 各雜交組合的超親優勢 由表6可知，10個組合中所有中性致香物質含量超親優勢均值均為負值，說明通過雜交很難提高這5類香氣成分的含量。各組合之間差異較大。NC89×664-01組合所有中性致香物質成分含量超親優勢均為正值，說明該組合能很好的提高后代中性致香物質的含量。不同組合對提高不同中性致香物質含量差異也較大，中煙100×NC89、NC89×664-01和NC89×秦煙96等3個組合對提高棕色化反應產物的含量有很好的正效應，NC89×664-01、NC89×秦煙96和秦煙96×云煙87等3個組合對提高苯丙氨類降解產物的含量有很好的正效應，中煙100與NC89、664-01、秦煙96的組合中類西柏烷類降解產物含量的超親優勢均為正值，說明親本中煙100能較好的提高類西柏烷類降解產物的含量。中煙100×云煙87、秦煙96×云煙87和NC89×664-01等3個組合對提高新植二烯的含量有很好的正效應。

2.3 烤煙中性致香物質含量的配合力分析

2.3.1 中性致香物質含量的配合力方差分析 配合力方差分析（表7）表明，中性致香物質的一般配合力效應（GCA）和特殊配合力效應（SCA）均達極顯著水平，表明該性狀同時受加性效應和非加性效應的影響。從方差分量來看，中性致香物質中，類胡蘿卜素類降解產物和苯丙氨類降解產物的GCA方差所占比重較大，表明烤煙的中性致香物質中這兩種成分的遺傳特性以加性效應為主；類西柏烷類降解產物的SCA方差所占比重較大，表明該成分受基因的顯性、超顯性或上位性等非加性效應的影響大于加性效應的影響；而棕色化反應產物和新植二烯的GCA和SCA方差差別較小，表明這兩種成分受加性效應和非加性效應影響程度相當。誤差方差較小，表明樣品重復間差異不大。

表5 各雜交組合中性致香物質的中親優勢Table 5 Mid-parental heterosis of neutral aroma components in different hybrid combinations

表6 各雜交組合中性致香物質的超親優勢Table 6 Heterobeltiosis of neutral aroma components in different hybrid combinations

表7 中性致香物質含量配合力方差分析Table 7 Variance analysis of combining ability

2.3.2 一般配合力效應值（GCA）分析 一般配合力決定了親本之間的可以穩定遺傳的加性效應，一般配合力高的品種可以用于通過常規雜交育種來改良品種的特定性狀。由表8可知，在本研究選用的5個親本中，664-01的所有中性致香物質的GCA均為正值，且棕色化反應產物、苯丙氨類降解產物及新植二烯等3類物質的GCA顯著高于其他4個親本，表明該親本中性致香物質成分可以穩定遺傳，用作常規雜交育種的親本，產生的子代一般中性致香物質成分會較高。秦煙96的棕色化反應產物、苯丙氨類降解產物的GCA含量為正值，且顯著高于中煙100、664-01和NC89，因此該品種適宜用作親本，通過常規雜交育種來提高品種苯丙氨類降解產物、棕色化反應產物等成分的含量。云煙87的類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類降解產物的含量為正值，除664-01外，顯著高于其他幾個品種，因此，該品種作為提高中性香氣物質含量也是較好的親本，可用于回交育種中，提高類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類降解產物的含量。中煙100、和NC89只有一種香氣物質單位GCA為正值，不適宜用作常規雜交育種方法改良品種的中性致香物質含量的親本。

綜合分析表明，664-01和云煙87這2個親本的多個性狀都表現優良，GCA效應值高，適宜選作雜交育種親本來提高中性香氣物質的含量。

2.3.3 特殊配合力效應值（SCA）分析 特殊配合力主要是由非加性效應產生的, 只能在兩親本雜交后得以表現, 而不能在下一代穩定遺傳，了解特殊配合力的高低可以為雜交種優良組合的配制提供依據。分析特殊配合力可以發掘新的雜種優勢群以及雜種優勢配對模式，作為中長期育種的優良基因庫[27]。由表9可知，整體來看，10個雜交組合中，中性致香物質特殊配合力變異范圍最大的是中性致香物質總量、新植二烯和類西柏烷類降解產物，表明本研究選配的雜交組合對中性香氣物質含量、新植二烯、類西柏烷類降解產物含量的改變幅度高于其他類成分；特殊配合力變異范圍最小的是苯丙氨類降解產物，表明本研究選配的雜交組合對該類成分的改變影響較小。

表8 5個烤煙親本間中性致香物質GCA效應的估計值Table 8 Effect values of parent general combining ability

表9 10個組合中性致香物質SCA效應Table 9 The values of the 10 traits SCA for the tobaccos

組合NC89×664-01的類胡蘿卜素降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨類降解產物、新植二烯及中性致香物質總量的特殊配合力均在各組合中最高，該組合類西柏烷類降解產物SCA值也較高，表明該組合適應于提高中性致香物質的含量。其次是組合中煙100×云煙87、秦煙96×云煙87以及中煙100×秦煙96，中性致香物質總量及多項成分含量的SCA也較高，這幾個組合在以提高香氣為育種目標的雜種一代選育中有重要的利用價值。

3 討 論

提高雜交后代的香氣物質含量，親本的選擇至關重要，一方面需要親本自身香氣物質含量較高，或需要改良的某一類、某一種香氣物質的含量較高；另一方面需要親本有較高的一般配合力或特殊配合力。用中性致香物質含量低的親本選配雜交組合，即使配合力較高，后代中性致香物質含量也未必理想。本研究表明，親本664-01、云煙87自身有較高的中性致香物質含量，又具有較高的GCA值，是2個培育高香氣品種的優良親本；NC89自身香氣物質含量中等，但其后代個別組合（如NC89× 664-01）具有較強的雜種優勢和較高的SCA值，也可以作為培育高香氣品種的親本。

雜種優勢的存在，給提高后代香氣物質含量提供了可能性。在香氣物質的雜種優勢研究中，許儀等[28]研究表明，烤煙F1組合各類揮發性香氣物質含量多顯著高于其中親值與低親值, 從而初步預測各類香氣物質具有存在雜種優勢的可能性。本研究發現，F1組合各類中性致香物質含量顯著高于中親值的只有組合NC89×664-01，部分成分高于中親值的也不多，這可能與選擇的親本有關，該研究選擇的是經過初步篩選自身中性香氣物質含量較高的親本。從本研究結果來看，要想得到香氣物質含量較高的后代，最好采用針對某一類或某一種物質進行回交，可能達到預期的目的。

目前有關香氣物質種類和含量與香型的相關性研究已提出的烤煙香型的表征指標很不一致[20]， 李章海等[29]認為，茄酮含量濃香型的高于清香型，而李偉等[21]認為，清香型煙葉高于濃香型，因此在篩選品種過程中無法借鑒。本研究僅從各類致香物質的含量和總量上分析，有一定的局限性，容易因一種或幾種致香物質含量過高而導致總致香物質高。新植二烯的含量在所有中性致香物質含量中占有比例為80%以上，總量的GCA和SCA效應值中，受新植二烯含量的影響較大。如親本云煙87的GCA效應值類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類降解產物的含量均為最高，因新植二烯含量的GCA效應值較低，導致總含量較低。如需針對性提高某一種致香物質含量，還需要進一步分析。煙葉香氣物質表現型受遺傳因素和環境因素的共同作用[30]，該研究僅在河南省許昌地區進行，減少了環境因素之間的差別，對篩選適宜河南煙區的品種有一定的借鑒作用。

4 結 論

本研究結果表明，親本664-01的中性致香物質（除類西柏烷類外）各種成分、總量以及GCA值均顯著高于中煙100、NC89及秦煙96。云煙87中性致香物質中，類西柏烷類顯著高于其他所有親本，類胡蘿卜素及棕色化反應產物與664-01含量水平相當且顯著高于其他3個親本，GCA值除了類胡蘿卜素和類西柏烷類外，其他成分及總量均低于664-01，但顯著高于其他3個親本。NC89自身香氣物質含量中等，但其后代個別組合具有較強的雜種優勢和較高的SCA值，也可以作為培育高香氣品種的親本。

組合NC89×664-01的中親優勢和超親優勢均為正值，具有較高的SCA效應值，推測該組合是提高中性香氣物質含量的雜交育種中的較優組合；組合中煙100×云煙87、秦煙96×云煙87以及中煙100×秦煙96部分中性致香物質成分雜種優勢較強，也可以做為高香氣品種的篩選組合；NC89×云煙87、664-01×秦煙96這2個組合的大部分中性致香物質的中親優勢和超親優勢均為負值，不適宜用做高香氣品種的篩選。

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Study on the Genetic Characteristics of Neutral Aroma Components in Tobacco Parent Varieties in Henan

LI Xuejun, PING Wenli, SUN Jiping, DING Yanfang, SUN Huan, LI Yaoyu, ZHU Jingwei
(Tobacco Research Center of Henan Academy of Agricultural Sciences, Tobacco Company of Henan Province, Xuchang, Henan 461000, China）

To screen good parents with high neutral aroma component content and best heterosis, 5 genotypes of tobacco were chosen as parents to test by using the half diallel cross model in hybridization experiment. Ten crosses were acquired from 5 tobacco varieties. Total content of neutral aroma and its various components of all parents and cross combinations were determined. Heterosis and combining ability of neutral aroma component content were analyzed. The results showed that 664-01 and Yunyan 87 showed higher neutral aroma content and combining ability, with high GCA values and heritability, therefore they are good parents in breeding that aims at increasing neutral aroma components. Mid-parent heterosis and heterosis of NC 89×664-01 were positive. Considering it’s relatively high SCA value, this cross presumably was the best combination to improve the content of neutral aroma. Zhongyan 100 × Yunyan 87, Qinyan 96 × Yunyan 87 and Zhongyan 100 × Qinyan 96 had higher heterosis. Therefore, these cross combinations were of great value in tobacco breeding that aims at improving the neutral aroma content.

Henan; flue-cured tobacco; neutral aromas components; heterosis; combining ability

S572.03

1007-5119（2016）06-0001-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.06.001

中國煙草總公司科技重點項目“耐旱適熟優質烤煙新品種的選育”（110201202001）；河南省煙草公司科技項目“高鉀、低煙堿烤煙新 品種的選育”（HYKJM201306）

李雪君（1974-），女，副研究員，主要從事煙草遺傳育種研究。E-mail：lixuejun8373@163.com

2016-03-29

2016-05-03