杜仲雜交子代苗期表型性狀遺傳參數(shù)研究

杜仲雜交子代苗期表型性狀遺傳參數(shù)研究

杜仲是中國獨(dú)特的稀有中藥和工業(yè)粘合劑原料樹種。隨著人們對杜仲利用價(jià)值的進(jìn)一步挖掘,杜仲良種選育已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的無性系選育在杜仲遺傳改良中已取得一些成果,雜交育種作為一種重要的育種手段在杜仲遺傳改良方面的應(yīng)用并不多,僅有李煜初步建立了有性雜交群體,但是由于雜交組合少,群體小,不能很好地解釋主要性狀的遺傳變異規(guī)律。為此,本研究以10個(gè)杜仲優(yōu)良品種或無性系為親本,按照析因交配設(shè)計(jì)進(jìn)行控制授粉,根據(jù)2年生杜仲雜種苗的苗期表型性狀測定結(jié)果,對各遺傳參數(shù)進(jìn)行了估算,以期為杜仲優(yōu)良品種的選育提供依據(jù)。1材料和方法1.1杜仲栽植栽植工程試驗(yàn)地位于陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院苗圃,海拔403.2~530.1m,年均溫12.9℃,年日照2196h,年均降水量660mm,四季分明,土層深厚,地下水深度17m左右,適宜杜仲栽植。1.2不同性能杜仲優(yōu)良品種的選育以河南靈寶天地科技有限公司提供的8個(gè)杜仲優(yōu)良品種或無性系(“小葉”、“大葉”、“大果”、“閆雌”、“華仲2號”、“洛超3號”、“紫葉”、“龍拐”)及西北農(nóng)林科技大學(xué)選育的2個(gè)杜仲優(yōu)良品種(“秦仲1號”、“秦仲2號”)作為雜交親本。其中,“小葉”、“大葉”、“大果”、“閆雌”和“華仲2號”為母本,“洛超3號”、“紫葉”、“龍拐”、“秦仲1號”和“秦仲2號”為父本,采用析因交配設(shè)計(jì)組成25個(gè)組合(表1)。于2009-03進(jìn)行控制授粉,10月采集種子,4℃下貯藏;2010-03下旬用700g/L赤霉素處理種子,營養(yǎng)杯內(nèi)播種育苗;7月移栽,采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),10株小區(qū),3次重復(fù),株行距10cm×10cm。1.3生長特性和遺傳參數(shù)2011-04對移栽的杜仲苗進(jìn)行平茬,10月生長停止后測定2年生杜仲雜種苗的生長性狀和葉片性狀。用直尺和游標(biāo)卡尺測量小區(qū)內(nèi)杜仲雜種苗的苗高(H,cm)和地徑(D,mm);并摘取自頂端起第6~8片生長良好的葉片,利用Yaxin-1241便攜式葉面積儀測量葉面積(S,mm2)、葉長(LL,mm)和葉寬(WL,mm),計(jì)算長寬比(LL/WL);用游標(biāo)卡尺測量葉柄長度(LP,mm),算出葉脈數(shù)目(NL)。采用SPSS和EXCEL軟件對獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(以小區(qū)平均數(shù)為單位),利用t檢驗(yàn)法進(jìn)行家系間的多重比較,并進(jìn)行配合力分析及遺傳參數(shù)估算。配合力分析利用以下統(tǒng)計(jì)模型:yijk=μ+gi+gj+sij+bk+eijk。式中:yijk是第k個(gè)重復(fù)中第i和第j個(gè)親本的觀測值,μ是總體平均,gi和gj是第i和第j個(gè)親本的一般配合力效應(yīng)(GCA),sij是第i和第j個(gè)親本的特殊配合力效應(yīng)(SCA),bk是第k個(gè)重復(fù)的效應(yīng),eijk是誤差。遺傳參數(shù)的估計(jì):廣義遺傳力H2=σ2gg2/(σ2gg2+σ2ee2),狹義遺傳力h2=(σ2gigi2+σ2gjgj2)/(σ2gg2+σ2ee2)。式中:σ2gg2是總的遺傳變量,σ2ee2是環(huán)境變量,σ2gigi2是母本方差分量,σ2gjgj2是父本方差分量。2結(jié)果與分析2.1家系內(nèi)選擇的變異系數(shù)表2列出了2年生杜仲雜種苗各家系在8個(gè)性狀上的差異,表明在各性狀上家系間存在極顯著差異,具有較大的選擇潛力。苗高(H)、地徑(D)、葉面積(S)、葉長(LL)、葉寬(WL)、葉長寬比(LL/WL)、葉脈數(shù)目(NL)、葉柄長度(LP)的平均變異系數(shù)分別為27.43%,18.59%,33.78%,18.25%,18.85%,11.60%,12.70%和19.64%,說明家系內(nèi)也存在較大變異,有必要進(jìn)行家系內(nèi)選擇。續(xù)表2Continuedtable22.2家系間不同性狀的特殊配合力效應(yīng)由表3可知,杜仲雜種苗生長性狀和葉片性狀在組合間的差異均達(dá)到極顯著水平,說明不同家系所測8個(gè)性狀存在真實(shí)的遺傳差異。母本的苗高和葉面積方差均達(dá)到顯著水平,而其他性狀差異均不顯著,表明母本對子代苗高和葉面積影響更為顯著;父本的葉柄長度方差達(dá)到顯著水平,而其他性狀差異均不顯著,表明父本對子代葉柄長度影響更為顯著;母本×父本在地徑上的方差達(dá)到極顯著水平,而其他性狀方差均不顯著,表明母本×父本互作對地徑的影響更重要。對10個(gè)親本估算一般配合力效應(yīng)值,結(jié)果見表4。由表4可知,一般配合力效應(yīng)在同一親本不同性狀間及同一性狀不同親本間存在明顯差異,表明這些親本的遺傳特性均存在差別,即加性效應(yīng)大小是不同的。母本“小葉”以及父本“秦仲2號”、“洛超3號”表現(xiàn)出較多的正值,尤以母本“小葉”的一般配合力效應(yīng)最大。其中母本“小葉”的苗高、地徑一般配合力效應(yīng)均最大,因此,母本“小葉”是育種值較高的親本,可以在今后雜交育種中使用。對24個(gè)家系各性狀的特殊配合力效應(yīng)進(jìn)行分析,結(jié)果(表5)表明,不同家系在各個(gè)性狀上的差別較大,苗高、地徑、葉面積、葉長、葉寬、葉長寬比、葉脈數(shù)目、葉柄長度的特殊配合力效應(yīng)值變幅分別為-18.30~11.11,-19.54~13.50,-25.19~18.09,-12.42~10.09,-15.01~11.10,-4.31~3.56,-5.55~5.18和-10.88~7.91。由表5還可知,21號家系(“華仲2號”ד秦仲1號”)在苗高和地徑上具有最大特殊配合力效應(yīng)值11.11和13.50;其次為9號家系(“大葉”ד紫葉”),特殊配合力效應(yīng)值分別為10.73和6.49。1號家系(“小葉”ד秦仲1號”)在葉面積和葉長上具有最大特殊配合力效應(yīng)值18.09和10.09;其次為14號家系(“大果”ד紫葉”),特殊配合力效應(yīng)值分別為17.73和7.69。14號家系(“大果”ד紫葉”)在葉寬上具有最大特殊配合力效應(yīng)值11.10;其次為1號家系(“小葉”ד秦仲1號”),特殊配合力效應(yīng)值為9.70。24號家系(“華仲2號”ד紫葉”)在葉長寬比上具有最大特殊配合力效應(yīng)值3.56;其次為19號家系(“閆雌”ד紫葉”),特殊配合力效應(yīng)值為3.04。25號家系(“華仲2號”ד龍拐”)在葉脈數(shù)目上具有最大特殊配合力效應(yīng)值5.18,其次為1號家系(“小葉”ד秦仲1號”),特殊配合力效應(yīng)值為4.29。15號家系(“大果”ד龍拐”)在葉柄長度上具有最大特殊配合力效應(yīng)值7.91,其次為2號家系(“小葉”ד秦仲2號”),特殊配合力效應(yīng)值為4.63。特殊配合力效應(yīng)值越高,雜種優(yōu)勢越明顯,可以為下一步的優(yōu)良家系篩選提供依據(jù)。2.3杜仲雜苗2年生時(shí)的遺傳穩(wěn)定性遺傳力是表型變異受遺傳因素影響的比例。從表6可以看出,杜仲雜種苗在2年生時(shí)各性狀的廣義遺傳力(H2)較高,均在50%以上。該群體各性狀的遺傳潛力較大,從中進(jìn)行選擇不但是可行的,而且能夠獲得較大的遺傳增益。2.4葉前葉長、葉徑、葉寬度與葉面積、葉長的關(guān)系林木表型性狀間的相關(guān)系數(shù)反映了性狀間的相關(guān)程度,它可為林木遺傳育種方案和改良策略的制定提供理論參考。對2年生杜仲雜種苗各性狀進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果(表7)表明,苗高與地徑、葉柄長度間存在極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.8934和0.5068,而與其他性狀的相關(guān)性不顯著,說明苗高與地徑、葉柄長密切相關(guān)。地徑與葉面積、葉長存在極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.5256和0.5937,而與葉寬、葉長寬比、葉脈數(shù)目和葉柄長度的相關(guān)性不顯著。在葉片性狀方面,葉面積與葉長、葉寬相互之間存在極顯著正相關(guān),而葉長寬比與葉面積、葉寬、葉柄長度三者存在負(fù)相關(guān)。因此,如果選擇生長量高的優(yōu)良無性系,可以根據(jù)苗高和地徑聯(lián)合選擇;如果選擇葉片產(chǎn)量高的優(yōu)良無性系,根據(jù)葉面積、葉長和葉寬三者聯(lián)合選擇,可以取得較好的選擇效果。3無性系利用在林木育種中的應(yīng)用本試驗(yàn)測定了2年生杜仲雜種苗的8個(gè)表型性狀并進(jìn)行了遺傳參數(shù)的估算,目的是為了研究杜仲雜交子代的遺傳規(guī)律,為優(yōu)良無性系的選育創(chuàng)造條件。杜仲雜交子代的苗高、地徑、葉面積、葉長等在家系間和家系內(nèi)均存在極顯著差異,可以進(jìn)行家系間和家系內(nèi)的初步選擇,從而為進(jìn)一步遺傳改良提供種質(zhì)材料。在同一親本不同性狀間及同一性狀不同親本間,一般配合力效應(yīng)存在明顯差異,表明這些親本的遺傳特性均存在差異。不同家系不同性狀的特殊配合力效應(yīng)值差異顯著,其中1號家系(“小葉”ד秦仲1號”)、2號家系(“小葉”ד秦仲2號”)、9號家系(“大葉”ד紫葉”)、21號家系(“華仲2號”ד秦仲1號”)和25號家系(“華仲2號”ד龍拐”)各性狀的特殊配合力相對較高,利用這5個(gè)組合進(jìn)行雜交,可獲得優(yōu)良子代。遺傳力分析顯示,杜仲雜交子代的苗高、地徑、葉面積、葉長等均具有較高的廣義遺傳力,表明親本基因型對子代有很大影響。杜克兵等對黑楊派楊樹雜交子代進(jìn)行遺傳分析發(fā)現(xiàn),苗高、地徑具有較高的廣義遺傳力,且一般配合力和特殊配合力均差異顯著,與本研究結(jié)果相似,說明在林木遺傳改良中,通過苗期選擇,可以使雜交子代獲得顯著的遺傳增益。何旭東等對桉樹連續(xù)觀察并進(jìn)行遺傳分析,用分子標(biāo)記技術(shù)對子代的雜種優(yōu)勢進(jìn)行預(yù)測,這為筆者下一步的研究提供了參考,即可以結(jié)合分子標(biāo)記和連續(xù)多年觀測