晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗若干性狀的遺傳分析

李嬌 安秀紅 邵建柱 李武興 田義

摘要：以蘋果品種晚白海棠為母本、栽培品種華月為父本構建的雜交群體為試材，通過對雜交種實生苗的果實、葉片等若干性狀的遺傳變異和遺傳傾向進行分析，鑒定蘋果若干性狀的遺傳規律，以期為雜交育種親本的選配提供參考。結果表明，晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗存在豐富的遺傳多樣性。雜交種實生苗的單果質量、果實橫徑、果實縱徑、果形指數、葉片長度、葉片寬度、可溶性固形物含量等性狀均呈正態分布，單果質量、果梗粗、果實橫徑、果實縱徑間呈極顯著正相關。雜交群體單果質量的變異系數為41.20%，雜交群體的單果質量更傾向于小果型母本晚白海棠，低于低值親本后代占比超過84%，表現出性狀退化的趨勢。雜交種實生苗果實果形主要以雙親果形為主，果形指數的變異系數只有6.74%，有向圓形果變異的趨勢。果形指數、色差指數、可溶性固形物等重要性狀的遺傳傳遞力均達到90%以上?？扇苄怨绦挝锏陀诘椭涤H本比率為44.09%，可滴定酸低于低值親本比率達65.59%，但在雜交種實生苗中也出現了一些性狀表型優于高值親本的株系。

關鍵詞：蘋果；雜交種實生苗；性狀；遺傳傾向

中圖分類號：S661.03? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）13-0169-06

中國是世界蘋果生產大國，但主栽品種中具有自主知識產權品種的占有率卻很低［1］。為了保障我國蘋果產業可持續健康發展，滿足人們對蘋果品種多樣化的需求，必須盡快培育出多種類型的蘋果優質新品種［2］。然而，由于蘋果樹童期長、樹體高大、自交不親和等因素，導致蘋果育種周期長、成本高、難度大。遺傳規律研究是蘋果育種的重要基礎，對縮短蘋果育種周期和提高蘋果育種效率具有重要意義。迄今為止，關于雜交種實生苗若干性狀的遺傳分析已有許多報道。閆忠業等通過對紅玉×金冠蘋果雜交種實生苗進行遺傳規律研究發現，果糖、蘋果酸等是數量性狀并由微效基因控制；草酸、琥珀酸等可能是質量性狀，由2對主效基因控制且受到微效基因的影響［3］。趙亞楠等通過對蘋果梨×八月紅雜交種實生苗6個性狀的遺傳傾向進行研究發現，果實大小、果形指數、果心大小、可溶性固形物含量4個性狀符合正態分布或者偏正態分布，果肉硬度、可滴定酸含量2個性狀為主基因和多基因模型共同作用的多峰分布［4］。秦冠×富士蘋果［5］、京白梨×鴨梨［6］、寧海白×大房枇杷［7］、黑比諾×馬瑟蘭葡萄［8］等不同種類果樹上的遺傳分析均表明，果實大小是受多基因控制的數量性狀。

劉振中等對富士×粉紅女士蘋果雜交F1代的遺傳變異分析發現，果形為趨中變異，果實大小、可溶性固形物等為退化的負向趨勢［9］。韓婷婷等對金冠×紅勛1號蘋果雜交F1代群體研究發現，糖酸比以及花青苷含量表現出超親優勢［10］。陳學森等對新疆紅肉蘋果與蘋果品種雜交種F1代群體進行研究，發現后代結果年齡早，果皮和果肉總酚遺傳能力強［11］。王家珍等對南果×紅巴梨雜交后代進行遺傳傾向分析發現，葉緣形態、葉尖形狀和母本一樣，葉片大小介于親本之間，果形大多數為圓形，果實質量有向小果退化的趨勢，果實底色為母性遺傳［12］。劉有春等對越橘半同胞系雜交后代研究表明，糖酸含量存在衰退變異的趨勢［13］。吳斌等通過對百香果雜交子代進行遺傳分析發現，總酸、可溶性固形物含量受母本影響大［14］。劉政海等通過對威代爾×霞多麗葡萄雜交后代進行遺傳傾向分析發現，酸糖含量呈現較廣的分離，趨向于低糖和高酸親本［15］。王勇等對紅地球葡萄雜交后代進行遺傳規律研究發現，脆肉和果粒性狀呈減弱趨勢［16］。王燕等對中國櫻桃、龍眼、紅陽獼猴桃、山梨與中華獼猴桃種間雜交后代進行遺傳分析發現，果實大小為趨小，呈退化的負向趨勢，可溶性固形物表現為超親遺傳［17-20］。

本研究以蘋果野生資源晚白海棠為母本、栽培品種華月為父本構建的遺傳群體為研究對象，通過對雜交種實生苗群體的果實以及葉片等若干性狀進行調查評價，探討相關性狀的遺傳規律，旨在為重要性狀候選基因的挖掘提供堅實的基礎，并篩選出優異新種質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為遼寧興城中國農業科學院果樹研究所蘋果品種晚白海棠×華月的F1代雜交種實生苗276株，于2016年播種，2018年定植于實生苗圃，株行距1.5 m × 4 m。親本和雜交種實生苗均于田間自然生長，無疏花疏果、套袋等處理措施。

晚白海棠：平均單果質量為52 g；果實形狀為近圓形或長圓形；果皮顏色為黃白，陽面有少許紅暈，8月上旬果實成熟。

華月：以華富為父本、金冠為母本雜交選育而成，平均單果質量為216 g；果實形狀為圓柱形；果皮顏色為黃綠色，陽面帶紅暈［21］。10月中下旬果實成熟［22］。

1.2 試驗方法

于2019—2021年對晚白海棠×華月雜交種實生苗的重要性狀進行調查。每個單株樹冠四周選取20個典型果，用電子天平稱單果質量；用游標卡尺測果梗長和果梗粗，果實橫縱徑、葉片長度和寬度等?？扇苄怨绦挝镉肁TC手持折光儀測定，可滴定酸用酸度計進行測定。調查標準嚴格按照王昆等的《蘋果種質資源描述規范和數據標準》 ［23］進行規范調查。另外用HP-200型精密色差儀測定果實色差。用標準白板校準L*值（值越大亮度越高）、a*值（正值越大紅色越深，負值越小綠色越深）、b*值（正值越大黃色越深，負值越小藍色越深）、C*值（色飽和度，值越大顏色彩度越純）和H°值（色調值，180°表示純綠色，90°表示黃色，0°表示純紅色）。

1.3 數據分析

按照王昆等的《蘋果種質資源描述規范和數據標準》 ［23］對描述型性狀進行賦值標準化處理。統計數據用Excel、SPSS軟件進行處理和分析［24］。

遺傳傳遞力：Ta=x/F×100%，x為子代均值，F為親中值。

變異系數：CV=σ/x×100%，x為子代均值，σ為標準差。

2 結果與分析

2.1 雜交種實生苗描述型性狀的多樣性分析

蘋果是高度雜合的二倍體，雜交后代性狀分離明顯。雜交種實生苗在果實和葉片上均出現了明顯的分離。雜交種實生苗不同單株主要描述型性狀的分布頻率和遺傳多樣性統計見表1。梗洼深度主要類型為深，分布頻率為61.70%；萼洼深度主要類型為淺，分布頻率為67.02%；果點大小主要類型為小，分布頻率為54.26%；果點狀態主要為平、凸2種，分布頻率分別為52.13%、47.87%；果實大部分無棱起，分布頻率為77.42%。大部分葉片性狀表型葉緣為銳鋸齒，分布頻率為66.86%，葉尖為漸尖，分布頻率為61.54%，葉面為抱合狀，分布頻率為61.54%。梗洼廣度、果點密度的多樣性指數較高，分別為1.10、1.09；萼洼廣度的多樣性指數最低，僅為0.34，說明萼洼廣度為低變異性狀，遺傳較為穩定。

2.2 雜交種實生苗數量性狀的遺傳變異規律

對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗群體各數值型性狀進行測定及數據分析（圖1）顯示：單果質量、果實橫縱徑、果形指數、葉片長度、葉片寬度、色差、可溶性固形物等重要性狀分布基本符合正態分布，說明這些性狀是數量性狀，受多個基因控制。單果質量中值左側的頻率明顯大于右側，說明雜交種實生苗果實有變小的趨勢；果實橫、縱徑平均值附近分布較為集中；色差b*、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度分布較為集中。另外雜交種實生苗出現了大量低酸個體，為偏離正態分布，暗示可滴定酸可能存在主效基因。分別對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗F1群體的16個數量性狀進行測定。由表2可知，雜交種實生苗數值型性狀指標如下：單果質量為13.40～93.17 g，果實縱徑為22.65 ～47.59 mm，果實橫徑為24.26 ～60.00 mm，果形指數為0.72～1.06，果梗長為10.09～35.48 mm，果梗粗為0.65～1.97 mm，可溶性固形物含量為 10.18%～14.34%，葉片長度為42.11 ～108.22 mm，葉片寬度為21.13 ～60.77 mm，葉柄長度為14.39～30.51 mm。雜交種實生苗的主要數量性狀變異系數為6.74%～ 41.20%，單果質量變異系數（41.20%）>可滴定酸含量（39.02%）>果梗長（33.62%）>葉柄長度（32.06%）>果梗粗（27.48%）>葉片寬度（21.47%）>葉片長度（20.12%）>可溶性固形物含量（8.77%）>果形指數（6.74%）。綜合比較雜交群體變異系數發現，16個數量性狀中有8個變異系數大于20%，具有豐富的多樣性。果形指數平均值為0.89，變異系數最小，表明晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗的果形變異程度小，分離程度低。單果質量的變異系數最大，表明雜交種實生苗在單果質量性狀上分離明顯。

由表2可知，單果質量平均值為35.82 g，明顯低于中親值134.00 g，低于低親比率高達84.44%；果實縱徑平均值為36.93 mm，顯著低于中親值51.22 mm，低于低親比率為48.89%；果實橫徑平均值為41.79 mm，低于中親值60.01 mm，低于低親比率高達80.00%；果梗長平均值為24.84 mm，低于中親值28.06 mm，低于低親比率為13.33%；果梗粗平均值為1.31 mm，低于中親值2.14 mm，低于低親比率達66.67%；可滴定酸含量平均值為0.41%，低于中親值0.66%，低于低親比率達65.59%。因此，與其父本華月相比，上述雜交種實生苗果實相關的重要性狀更傾向于母本晚白海棠，多數量性狀均表現出衰退變異。果形指數超高親比率為54.44%，低于低親比率為14.44%，色差a*、b*、C*的超高親率分別為45.56%、62.22%、65.56%，表明雜交群體有明顯的超親遺傳趨勢，雜交種實生苗易出現果形指數、色差a*、b*、C*高于高親的單株。色差H°超低親率為51.11%，遠遠大于超高親比率值（13.33%）?？扇苄怨绦挝锖康陀诘陀H比率為44.09%，可滴定酸含量超低親率為65.59%。葉片長度、寬度的超低親率分別為80.36%、50.00%，由此可知，雜交種實生苗易出現低酸、葉片小等低于低親的單株。色差的遺傳傳遞力L*為95.65%，b*為104.47%，C*為106.48%，果形指數的遺傳遞力為104.71%，葉柄長度的遺傳傳遞力為89.12%，較高的遺傳傳遞力表明這些性狀均能穩定地從親本遺傳給后代。

2.3 雜交種實生苗部分數量性狀的相關性分析

表3中晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗10個表型性狀的相關性分析表明，單果質量與果梗粗度、果實橫徑、果實縱徑的相關系數分別為0.453、0.955、0.867，呈極顯著正相關，說明果實橫縱徑越大，果梗越粗，果實單果質量越大。葉片長度與葉片寬度相關系數為0.792，呈極顯著正相關，而葉片長度與與果實單果質量呈顯著正相關，暗示在本雜交組合內，通過對實生苗葉片長度的測定，即可對果實的大小進行簡單的預測。

3 討論與結論

我國蘋果育種起步較晚，開展蘋果重要性狀的遺傳機制研究，進行相關基因挖掘及分子標記的開發，對于縮短蘋果育種周期，提高蘋果育種效率，早日實現我國蘋果主栽品種本土化具有重要意義。果形是評價蘋果果實外觀品質的一個重要指標，通常高樁型蘋果更符合大眾的審美，更易被消費者接受。Brown認為蘋果的果形是由多基因控制的數量性狀，雜交種后代的平均果形指數值接近親本的平均值［25］。劉志等研究發現，果形主要是以親本的果形為主，同時雜交種實生苗果形有變圓趨勢［26］。本研究雜交種實生苗果形指數的變異系數只有6.74%，雜交種實生苗果形以雙親為主，有向圓形果變異的趨勢，這與劉志等的研究結果［26］一致。

可溶性固形物以及可滴定酸含量對于果實的口感、風味、營養價值等方面均有著重要的影響。劉家成等通過對杏雜交種實生苗遺傳傾向分析后發現，可溶性固形物含量呈偏低遺傳的傾向［27］。劉佳棽等通過對紅芙蓉×中油5號雜交F1代遺傳傾向分析發現，可溶性固形物平均值雖然比雙親本低，但也有少數單株存在超雙親現象；另外果實出現偏酸型占優勢的現象［28］。趙習平等通過研究杏雜交種實生苗的遺傳變異規律發現，可溶性固形物呈連續變異且有衰退的趨勢，但也有部分單株高于高親值［29］。本研究中可溶性固形物超低親率為44.09%，可滴定酸超低親率為65.59%，但同時也有少許單株高于高親值。由上述可知，雖然雜交種實生苗出現了加性效應數量性狀的解體，但是由于新的累加效應，在后代中出現了超高親株系，說明晚白海棠×華月雜交種實生苗中有望選育出高可溶性固形物、酸度適宜的優良個體。

本研究所用母本晚白海棠單果質量不足父本華月單果質量的1/4，F1代雜交群體單果質量的變異系數為41.20%，其中超低親占比超過84%，表現出明顯的性狀退化趨勢。此前，多位研究者利用不同研究群體也得到了類似的結果。例如，韓婷婷等以金冠×紅勛１號雜交F1代群體為試材，單果質量的變異系數在0.5以上，雜交群體中單果質量趨向于小果型親本［10］。此外，新疆紅肉蘋果與蘋果品種雜交種F1群體的果實性狀分析［11］和富士雜交后代果實大小的調查［26］中均獲得了類似的研究結果。本研究認為，從育種者的角度來講，果實變小可能是一種不良的表型，但從蘋果生存和進化的角度看，卻可能是一種進化的趨勢；因為果實單果質量雖然變小，但單個果實中的種子數量并不會隨之減少，這就意味著樹體在生產相同質量果實的情況下，可以產生更多的種子，從而使個體有更多的繁殖后代的機會。另外，盡管雜交種實生苗果實趨小變異已被廣泛證實，但不同組合之間所獲得的QTL位點卻存在明顯差異。例如，Potts等在Co-op 17×Co-op 16分離群體第3、5連鎖群上檢測到2個與果實大小性狀連鎖的QTL［30］；Kostick等利用蜜脆衍生種質資源將果實大小QTL定位于8號和16號染色體上［31］；Liu等利用富士×紅肉蘋果F1代將果實大小QTL定位于第6、17連鎖群［32］。本研究對晚白海棠×華月蘋果雜交種實生苗的若干性狀進行了遺傳分析，旨在為相關性狀進行QTL分析及候選基因篩選奠定基礎，同時也獲得了多個性狀優良的個體。

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