亞洲百合與大花卷丹雜種F1重要性狀的遺傳分析

王 歡，孔 瀅，郎利新，包 放，竇曉瑩，白錦榮，尚宏忠

(1.北京市輻射中心，北京 100875；2.北京師范大學 核科學與技術學院 射線束技術與材料改性教育部重點實驗室，北京 100875)

亞洲百合與大花卷丹雜種F1重要性狀的遺傳分析

王 歡1,2，孔 瀅1,2，郎利新1,2，包 放1,2，竇曉瑩1,2，白錦榮1,2，尚宏忠1,2

(1.北京市輻射中心，北京 100875；2.北京師范大學 核科學與技術學院 射線束技術與材料改性教育部重點實驗室，北京 100875)

為了探討百合雜交后代重要性狀的遺傳變異規律，以亞洲百合品種Nello、Benfica和野生種大花卷丹雜交獲得的210株F1群體為研究對象，對親本和F1植株株高、葉部性狀和花部性狀等共13個表型性狀進行統計分析。結果表明，雜種F1的株高、葉長和內、外花被片長表現出減小趨勢；雜種F1平均花朵數量、花朵直徑、葉寬、葉片數和內、外花被片寬分別占中親值的116.2%，118.6%，115.2%，106.4%，113.9%，122.3%，表現出一定的雜交優勢，但2個雜交組合雜種優勢不同；株高、葉長、葉寬、葉片數量和花朵數量變異系數較大，均達15%以上，具有豐富的變異性。雜交F1花色分布比較集中，多呈現不同深淺的橙色，也有少量黃色個體；2個雜交后代群體在斑點性狀上發生了分離，斑點分離比(無斑∶有斑)分別為47∶78和24∶61，且有斑個體之間斑點數量不同；F1花型多為碗型，表現出偏母性遺傳的特點；各性狀之間具有極顯著的相關性。Nello、Benfica和大花卷丹雜交F1表型性狀發生廣泛分離，并且出現大量超親和低親個體，有利于選擇大花、多花、矮生的優良單株。

百合；雜交；性狀；遺傳分析

百合(Liliumspp.)是百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)植物的總稱，是重要的球根花卉[1]，其花朵碩大、花色豐富、花型多樣，是重要的商品花卉和園林綠化植物。百合新品種的培育一直是國際觀賞園藝領域的研究熱點，雜交育種是目前百合新品種培育的主要途徑[2]，而雜交后代性狀遺傳規律的研究，對于新品種的選育具有重要的意義。

百合具有高度雜合性，遺傳多樣性豐富，其性狀遺傳十分復雜。不同種(品種)間雜交，F1性狀遺傳表現不同。亞洲百合品種間雜交后代株高、葉長、花朵數量表現出正向雜交優勢，花朵直徑、內花被片長和寬呈退化趨勢[3-4]；而在卷丹(L.lancifolium)與亞洲百合雜交后代中這些性狀的遺傳規律則相反[5]。花色在不同雜交組合F1中呈現雙親的中間花色、共同花色、與父本或母本的花色一致以及偏母性遺傳的特征[6-8]。斑點的有無由1對等位基因控制，突起斑點與濺潑斑點表現出獨立遺傳的特點[9]。關于百合雜交后代性狀遺傳規律的研究盡管已有一些報道，但這些研究大多集中在百合品種間的雜交后代性狀遺傳研究上，對于栽培品種與野生種的雜交后代遺傳規律研究較少，且多數雜交組合存在后代數量較少等問題，因此有必要進一步開展相關研究。

亞洲百合花色豐富、花朵直立向上、花數較多；大花卷丹花色為橙色到不同深淺的紅色，花朵反卷、下垂，花被片上有突起斑點，原產于我國東北、華北、陜西，具有較強的適應性[10]。將亞洲百合與野生種大花卷丹進行雜交，可以將大花卷丹優良種質基因滲入到栽培品種中。本研究旨在通過構建亞洲百合和大花卷丹雜交F1群體，對F1重要性狀進行觀測及統計分析，探討雜種性狀遺傳規律及變異特點，為合理選配雜交親本和新品種選育提供參考，同時也為花色、斑點等重要觀賞性狀的進一步開發利用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為亞洲百合品種(LiliumAsiatic hybrids)Nello、Benfica和野生百合大花卷丹(L.leichtliniivar.maximowiczii)以及Nello×大花卷丹、Benfica×大花卷丹的雜交F1。試驗材料均栽植于北京市輻射中心懷柔區楊宋鎮百合資源圃。雜交試驗于2012年6-7月進行，授粉后90 d左右采收果實，種子經晾干、篩選、低溫冷藏后，于2013年3月播種于懷柔基地溫室中，出苗后進行常規管理。2014年將幼苗移栽至苗圃地中，進行露地栽培，自然開花。2016年5-6月，Nello×大花卷丹和Benfica×大花卷丹2個雜交組合分別獲得125，85株開花F1。親本及部分子代花部性狀如圖1，2所示。

P1.Benfica；P2.大花卷丹；A.黃色系無斑點子代；B.黃色系有斑點子代；C.橙色系無斑點子代；D.橙色系有斑點子代。P1.Benfica; P2.L.leichtlinii var. maximowiczii; A.Yellow hybrids without spots;B.Yellow hybrids with spots;C.Orange hybrids without spots; D.Orange hybrids with spots.

1.2 試驗方法

2016年5-6月對親本及雜種F1每一個體的株高、葉長、葉寬、葉片數、花朵數量、花朵直徑、內花被片長和寬、外花被片長和寬、斑點數量等13個性狀進行觀測，每個性狀重復測定3次，計算各性狀測量的平均值，具體性狀測定標準參照《植物新品種DUS測試指南——百合》。花色的測定使用色差儀(NF333，Nippon Denshoku Industries Co. Ltd.，Japan)以光源C/2°為條件進行測定。取新鮮開放的百合花被片，平置于室內干凈的白紙上，將色差儀集光口對準花被片上部1/3處(非中脈及斑點部分)進行測量。每個親本隨機選擇5個單株，雜種F1進行單株性狀測定，每朵花對內側和外側花被片著色部位都進行測定，各測3次，取平均值代表該植株的花色[11-12]。

1.3 數據分析

應用Microsoft Excel 2007計算親本及子代各性狀的平均值、變異幅度，IBM SPSS Statistics 20.0軟件對雜種F1各性狀數據進行統計分析，得到變異系數及各表型性狀間的相關系數。花色表型值根據國際照明委員會(International Commission Illumination，CIE)標準進行分析，利用Origin 9.0軟件分析不同色系L*、a*、b*值的關系并作圖。

2 結果與分析

2.1 株高性狀的遺傳

對Nello×大花卷丹和Benfica×大花卷丹雜交后代與雙親的株高進行統計和比較分析。由表1可以看出，雜種F1植株的株高與雙親相比明顯降低，F1株高平均值占中親值64.6%。2個雜交組合的F1株高幾乎都為超低親個體，占95%左右，其余個體株高居于雙親之間，沒有超高親個體出現，株高在子代中表現出退化現象。從變異系數上看，2個雜交組合的雜種植株株高變異系數均較大，達到中等變異水平，具有較廣泛的變異。

2.2 葉部性狀的遺傳

對F1植株的葉長、葉寬和葉片數量進行統計分析，結果見表2。雜種F1葉長呈減小趨勢，2個雜交組合的葉長平均值相當于中親值的89.6%，小于低親的個體占67.0%，居于雙親之間的占13.8%，大于高親的個體占19.1%。葉寬和葉片數量的平均值相當于中親值的115.2%和106.4%，表現出明顯的遺傳優勢，其中Nello×大花卷丹雜交組合葉寬遺傳優勢更為明顯，超高親個體的比例達71.8%，高出Benfica×大花卷丹44.2%。從變異系數上看，葉長、葉寬和葉片數量的平均變異系數分別為19.8%，17.8%，34.4%，均達到較高的變異水平，表明雜種F1在葉部性狀上表現出了廣泛的變異。

表1 雜種F1株高性狀的遺傳Tab.1 Heredity of plant height in F1 hybrids

注：N、DHJD、B分別為Nello、大花卷丹和Benfica。圖3-4、表2-4同。

Note：N，DHJD and B are Nello，L.leichtliniivar.maximowicziiand Benfica. The same as Fig.3-4 and Tab.2-4.

表2 雜種F1葉部性狀的遺傳Tab.2 Heredity of leaf characters in F1 hybrids

2.3 花部性狀的遺傳

對雜交F1花朵數量、花朵直徑、內花被片長和寬、外花被片長和寬進行統計分析，結果見表3。由表3可知，花朵數量的遺傳在組合間存在差異，Nello×大花卷丹雜種F1花朵數量明顯增多，平均值占中親值的147.2%，后代中大于高親值的個體占52.7%，花朵數量表現出明顯的超親優勢；而Benfica×大花卷丹雜交后代花朵數量與雙親相比有減少的趨勢，出現了退化，小于低親的單株占50.0%。花朵數量變異系數均達到50%以上，表明F1植株花朵數量分離廣泛，群體中易出現花朵極多或極少的個體。

雜種F1花朵直徑呈現出增大的趨勢，花朵直徑的平均值相當于中親值的118.6%，子代花朵直徑大多介于雙親之間，占88.0%，其余為超親個體。2個雜交組合均沒有出現雜交子代花朵直徑低于雙親的個體，由此可以看出，花朵直徑具有較強的遺傳能力。花朵直徑變異系數較小，但后代中有高親個體出現，可以從中選擇大花單株。

2個雜交組合的內、外花被片長的平均值均低于中親值，平均值占中親值的比值分別為94.5%和97.7%，大部分植株內花被片長居于雙親之間，后代花被片長表現出一定的退化趨勢。內、外花被片寬呈增加趨勢，2個雜交組合的內、外花被片寬的平均值分別占中親值的113.9%和122.3%，居于雙親值之間的個體分別占雜種植株總數的89.6%和82.2%，大于高親值的個體分別占雜種植株的10.4%和17.8%，小于低親值的個體均為0，F1表現出一定的超親優勢。

通過CIELab顏色體系測定的L*、a*、b*數據，將2個雜交組合的親本和F1在二維和三維坐標系中分類(圖3)，可以看出2個雜交組合的花色出現了分離。Nello×大花卷丹親本分別為紅色系和橙色系，F1群體集中分布在橙色系，深淺程度各異，少量個體分布在紅色系，同時F1也出現了黃色個體(圖3-A、B)。Benfica×大花卷丹雙親均為橙色系，雜交F1群體絕大多數個體分布在橙色系，少數個體為黃色系(圖3-C、D)。

表3 雜種F1花朵性狀的遺傳Tab.3 Heredity of flower traits in F1 hybrids

A.N×DHJD雙親及F1a*、b*分布圖；B.N×DHJD雙親及F1L*、a*、b*分布圖；C.B×DHJD雙親及F1a*、b*分布圖；D.B×DHJD雙親及F1L*、a*、b*分布圖。A. Coordinate system of a*，b*of parents and F1 hybrids in N×DHJD;B.Coordinate system of L*，a*，b*of parents and F1 hybrids in N×DHJD;C.Coordinate system of a*，b* of parents and F1 hybrids in B×DHJD;D.Coordinate system of L*，a*，b* of parents and F1 hybrids in B×DHJD.

對親本和F1植株花被片上斑點數量進行統計，結果如圖4所示。親本中Nello和Benfica花被片上均具有極少量(2～15個)突起斑點，大花卷丹突起斑點數量較多(310～350個)，2個組合的雜交后代在斑點性狀上發生分離，出現無斑和有斑個體(圖4-A、B)。Nello×大花卷丹和Benfica×大花卷丹雜種F1無斑和有斑植株數量之比分別為47∶78和24∶61。在有斑個體中，斑點在內、外花被片上均有分布，但各植株花被片上的斑點數量不同。斑點數量分布在1～310，但大部分個體斑點數量小于100。

A.N×DHJD雜交F1斑點數量分布；B.B×DHJD雜交F1斑點數量分布。A.Distribution of number of spots in N×DHJD F1 hybrids; B.Distribution of number of spots in B×DHJD F1 hybrids.

由表4可知，碗型母本與反卷型的父本進行雜交后，雜種F1花型發生了分離，大部分個體(94.3%)花型偏向母本，呈碗型，只有少數個體(5.7%)偏向父本，呈反卷型，但花被片反卷程度弱于大花卷丹。由此可以推測，碗型比反卷型的遺傳能力強，并且表現為偏母性遺傳的特點。

表4 雜種F1花型的遺傳Tab.4 Heredity of flower form in F1 hybrids

2.4 雜交F1各性狀間的相關分析

對雜種F1的10個表型性狀進行Pearson相關性分析，結果表明(表5)：株高、葉部性狀與花部性狀之間存在明顯的相關性。株高、葉長、葉寬與其他7個性狀，包括葉片數、花朵數量、花朵直徑等均呈極顯著正相關。內、外花被片的長和寬均與花朵直徑呈極顯著正相關，說明內、外花被片的長度和寬度在一定程度上決定了花朵的大小。內花被片長和外花被片長、內花被片寬和外花被片寬相關度最高，相關系數分別為0.940和0.716，趨于連鎖遺傳；內、外花被片長和寬之間也具有極顯著的相關性，說明百合內、外輪花被片的長和寬之間可能存在著密切的聯系。

3 討論

目前百合商品生產中絕大多數品種源自國外，引進成本高，缺少具有我國自主知識產權的品種，是制約我國百合產業發展的瓶頸之一[13]。因此，進行百合種質創新、品種改良和新品種的選育具有十分重要的意義，分析不同表型性狀在親子代中的遺傳規律對于提高育種效率及性狀的進一步開發利用具有重要價值。

本試驗對亞洲百合和大花卷丹親本及雜交F1性狀進行研究，發現雜交后代性狀發生了廣泛分離，并表現出不同程度的雜交優勢，可以從群體中選擇符合育種目標的優良單株。雜種F1植株株高表現出明顯退化趨勢，這一結果與卷丹×布魯拉諾雜交后代株高明顯矮小的結果一致[5]，這可能是由于有性雜交過程中雙親優勢降低的原因，說明Nello、Benfica與大花卷丹的雜交后代可以作為矮化株型的選育群體；葉部性狀上，葉片總體上呈現變短、變寬、數量增加的趨勢；花朵直徑表現出變大的趨勢，花朵數量在不同雜交組合中有所不同，這可能與品種差異性有關。根據李娟娟等[14]對遺傳變異度判定的標準，本試驗中株高、葉長、葉寬、葉片數和花朵數量均達到中等及以上變異水平，分離范圍較廣泛；而其余花部性狀遺傳變異度較小，可以從群體中選擇花朵直徑顯著大于雙親的大花單株。雜種F1各數量性狀之間具有顯著的相關性，營養生長指標與生殖性狀關系密切，可以合理利用性狀之間的相關性，提高育種效率，如通過追肥或施加生長素類改善營養生長狀況[15-16]，從而提高雜交后代花朵品質。

表5 雜種F1各性狀之間的相關性分析Tab.5 Correlation analysis of characters in F1 hybrids

注：**和*分別表示在P<0.01和P<0.05水平上差異顯著。

Note：**and*indicate significant difference atP<0.01 andP<0.05 level，respectively.

花色是影響百合觀賞性狀的重要因素之一，也是百合育種的重要目標性狀，其形成和遺傳規律十分復雜。本研究中紅色和橙色母本與橙色父本的雜交F1中出現了花色性狀分離，但大部分個體表現為不同深淺程度的橙色，花色的分離并未表現出1∶1或者3∶1的分離比，不表現為孟德爾遺傳，這一結果與Suzuki等[8]的研究結果一致。研究發現紅色、橙色亞洲百合和大花卷丹中含有較多的類胡蘿卜素[11，17-19]，推測黃色個體的出現可能是由于調控類胡蘿卜素合成途徑上的基因發生了重組。花被片上的斑點性狀是百合花朵著色模式的一種變異，也是百合花色的一個重要特征[9]。突起斑點的有無是質量性狀，斑點的數量是數量性狀[6]。前人研究認為，亞洲百合中決定斑點生成的基因為顯性基因[20-21]。本試驗中有斑點的亞洲百合和有斑點的大花卷丹的雜交F1出現了有斑和無斑2種性狀，與前人研究結果一致。Benfica×大花卷丹雜交組合無斑和有斑分離比接近1∶3，符合孟德爾的1對等位基因的遺傳規律；Nello×大花卷丹雜交組合斑點分離情況不符合這一規律，需要進一步擴大雜交群體數量，以總結斑點性狀的遺傳規律。但本研究結果與日本學者Shahin等[22]認為麝香百合與亞洲百合雜交獲得的LA群體中無斑點對于有斑點為顯性性狀不同，推測可能是由于百合遺傳背景復雜，導致斑點的遺傳規律在不同雜種系中具有差異。此外，有斑個體花被片上斑點數量分布不同，表明斑點數量可能由多個基因調控。結合分子標記等手段對控制花色、斑點性狀的基因進行定位，將有助于進一步了解其遺傳規律。花型也是百合育種的重要性狀[23]，關于百合花型的研究較少，本研究發現百合花型表現出偏母性遺傳的特點，根據這一規律，可以在今后育種中選擇與目標花型相似的材料作為母本，從而獲得所需的雜種類型。

本試驗對亞洲百合和大花卷丹雜交后代群體主要性狀的遺傳規律進行了分析，對百合雜交育種中親本的選擇和新品種選育具有重要的意義，也為百合重要性狀分子標記的開發、遺傳圖譜的構建奠定了基礎。我們將進一步擴大開花雜交組合數量，并設置花色、花型等表型更加豐富的雜交組合及正反交組合，以深入了解百合重要性狀的遺傳特點。

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Genetic Analysis of Important Characters in F1Hybrids ofLiliumAsiatic Hybrids andL.leichtliniivar.maximowiczii

WANG Huan1,2，KONG Ying1,2，LANG Lixin1,2，BAO Fang1,2，DOU Xiaoying1,2，BAI Jinrong1,2，SHANG Hongzhong1,2

(1.Beijing Radiation Center，Beijing 100875，China；2.Key Laboratory of Beam Technology and Material Modification of Ministry of Education,College of Nuclear Science and Technology,Beijing Normal University,Beijing 100875,China)

In order to investigate the genetic variation of important characters of lily hybrids, a total of 210 F1generation populations were obtained from the crosses betweenLiliumAsiatic hybrids(Nello，Benfica) andL.leichtliniivar.maximowiczii. Thirteen phenotypic traits of the parents and F1hybrids，including plant height，leaf traits and floral characters and so on，were statistically analyzed. The results indicated that the plant height，leaf length，inner and outer tepal length showed a trend of decrease. The mean number of flowers，flower diameter，leaf width，number of leaves，inner and outer tepal width were 116.2%，118.6%，115.2%，106.4%，113.9% and 122.3%of their parents，respectively，showing certain heterosis，but the heterosis was different between the two cross combinations. The coefficient of variation of plant height，leaf length，leaf width，number of leaves and flowers reached above 15%，indicating they had plentiful phenotypic variation. Flower color in F1hybrids was obviously centralized，presenting different degrees of orange with several yellow individuals.Spots were separated in hybrids of NelloL.leichtliniivar.maximowicziiand BenficaL.leichtliniivar.maximowicziiby ratio of 47∶78 and 24∶61，respectively，and the number of spots were different among spotted plants. Most flower form of F1hybrids were bowl shape，exhibiting matroclinous inheritance.There was significant correlation among the quantitative characters.The morphological characters were widely separated in F1hybrids of NelloL.leichtliniivar.maximowicziiand BenficaL.leichtliniivar.maximowiczii，and there were large super-parent and low-parent F1hybrids，which might be favorable to the selection of superior individuals with larger diameter，more flowers and dwarf type.

Lily; Hybridization; Characters; Genetic analysis

2017-06-22

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD01B0706)；北京市科學技術研究院創新團隊計劃項目(IG201404N)；北京市科學技術研究院萌芽計劃項目(201601)

王 歡(1988-)，女，河北承德人，研究實習員，碩士，主要從事觀賞植物育種研究。

白錦榮(1974-)，女，山西呂梁人，副研究員，博士，主要從事觀賞植物遺傳育種研究。

S682.2

A

1000-7091(2017)04-0114-08

10.7668/hbnxb.2017.04.019