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摘要: 本研究篩選出14個番茄親本,采用Criffing完全雙列雜交設計組配105個雜交組合,對13個性狀進行統計,分析配合力及雜種優勢,劃分優勢群確定雜種優勢。結果表明,F1的雜種優勢在大部分的性狀中均存在,F1除果實硬度和縱徑外的11個性狀值均顯著大于親本。親本11和親本8的單株產量、單果質量等性狀的一般配合力最大,親本lx親本11、親本4x親本11和親本1×親本4的產量性狀均具有較高的一般配合力和特殊配合力。配合力與雜種優勢相關性分析結果表明,大部分性狀雜種優勢與特殊配合力顯著相關,單株產量的一般配合力與雜種優勢顯著相關。一般配合力聚類分析和F,的性狀表現聚類分析2種方法劃分優勢類群,結果證明一般配合力聚類分析方法是有效的,它將14個親本劃分為5個優勢群,并確定了優勢群1( HGI)×優勢群2(HC2),優勢群1( HGl)x優勢群5(HC5)和優勢群2(HC2)×優勢群5(HC5)這3個雜優模式。本研究揭示了一般配合力分析法可以作為番茄雜交育種優勢群劃分的一種重要方法,并為番茄雜交育種中親本的選擇提供指導。
關鍵詞:番茄;配合力;雜種優勢;雜種優勢群;雜優模式
番茄是茄科番茄屬的草本植物,含有豐富的營養物質(如維生素A、維生素C和番茄紅素等),種植面積廣,但生產水平仍然不能滿足市場需求。提高產量和品質是番茄育種的主要育種目標,而雜交育種對番茄產量和品質的提高具有重要意義。親本的選擇和組配是雜交育種的重要組成部分,分析親本的配合力并根據配合力來選擇親本和評價雜交組合,是常用的親本選配方法。研究結果表明,親本配合力的高低對雜種優勢強弱有影響,高產強優勢組合的選育不僅跟親本的一般配合力水平有關,而且與兩親本之間的特殊配合力有關[1-3]。雜種優勢利用的理論基礎是雜種優勢群和雜種優勢模式,雜種優勢群的劃分和雜種優勢模式的確定被很多研究結果證明對玉米、水稻等作物的育種具有明顯提高育種效率,加速育種進程等作用[4-5],也是雜種優勢利用的一種途徑。在作物中,雜種優勢群的劃分在育種中最早得到研究和驗證的作物是玉米,美國是最早研究玉米雜種優勢群的國家,也是最早形成雜種優勢群和雜種優勢模式的國家,而有關番茄雜種優勢群的劃分和雜種優勢群的確定的研究很少。
劃分優勢群的方法有很多,如系譜分析法、數量遺傳學方法、生化標記分析法、分子標記法以及多種方法綜合利用。國內育種家通常分析種質農藝性狀的配合力,根據配合力進行聚類分析,并結合系譜來源、雜種優勢來劃分雜種優勢群和確定雜種優勢模式[6-7]。配合力分析法是從遺傳學角度對親本進行分析,將親本進行雙列雜交,選取相應雜種一代的相關性狀,計算其一般配合力和特殊配合力,然后根據配合力值進行聚類,劃分雜種優勢群。Wang等[8]基于分子標記、產量優勢和配合力分析將17個水稻親本材料劃分為4個優勢群并確定為3個雜種優勢模式。雖然每種分析方法都具有局限性,但都為之后雜種優勢群的劃分提供了很好的參考。
本研究基于前期的324份栽培番茄的遺傳多樣性分析,篩選14個番茄代表,通過Griffing完全雙列雜交[p(p+1)/2]組配,并計算配合力和雜種優勢,評價14個栽培番茄的雜種優勢和配合力,確定番茄的雜種優勢群和雜優模式,為以后番茄的雜種優勢群劃分提供指導。
1 材料和方法
1.1 材料
本試驗選用14個性狀不同的栽培番茄材料:228、CLN2498D、AVT01174、9V5F224、H24、BJF3、LH18-330、SY-Cheng、B072、LH18-250、LH18-294、LA2010、31號大紅、VFN作為親本,親本性狀見表1。2017年秋季在江蘇省農業科學院六合試驗基地播種親本材料,花期進行人工去雄授粉,按照Griffing完全雙列雜交[p(p+1)/2],配制105個雜交組合。
1.2 方法
2018年1月5日,將105個雜交組合和14個親本材料播種于江蘇省農業科學院六合試驗基地,于2018年3月9號將番茄苗定植于大棚中,設計為隨機區組,2次重復,每個重復10株,每個小區2行,常規管理。在番茄生長期,依據《番茄種質資源描述規范和數據標準》[9]統計熟性性狀(始花期、坐果期和始收期),產量性狀(單果質量、單株產量、第一穗坐果數、縱橫徑)和果實品質(果實硬度、果肉厚度、可溶性固形物和酸含量)。
1.3 數據處理
數據處理采用SPSS v16.0和Microsoft OfficeExcel軟件。
2 結果與分析
2.1 親本和Fi的性狀
14個親本與105個雜種一代的主要農藝性狀表現如表2所示。13個性狀中除了硬度和縱徑,F1的表現值都大于親本。其中,F1的單株產量,單果質量,果肉厚度和可溶性固形物含量明顯大于親本;F1的熟性值(始花期,坐果期和始收期)和首花節位與親本差異不明顯。結果表明番茄親本雜交能有效改良單株產量,單果質量,果肉厚度和可溶性固形物含量,其中硬度的降低可能與可溶性固形物含量的提高有關。
2.2 F1主要性狀雜種優勢
從表3可以看出,番茄的13個性狀的超親優勢普遍存在,無優勢的占比很少。除始收期、硬度和縱徑外的10個農藝性狀的正向超中優勢比例大于負向超中優勢;番茄的單株產量和第一穗坐果數的正向超高優勢的占比大于負向超高優勢。不同性狀的雜種優勢程度不同,對各性狀的平均超中優勢值進行排序,得到:單果質量>單株產量>第一穗坐果數>果肉厚度>橫徑>首花節位>酸含量>可溶性固形物含量>始花期>坐果期>始收期>縱徑>硬度;超高優勢的強弱順序為:單株產量>第一穗坐果數>酸含量>單果質量>始花期>果肉厚度>可溶性固形物含量>橫徑>首花節位>始收期>坐果期>硬度>縱徑。
單株產量超中優勢值和超高優勢值靠前,說明單株產量的雜種優勢明顯,并且獲得正向雜種優勢比較容易;縱徑和硬度的超中優勢和超親優勢都靠后,說明縱徑和硬度的負向雜種優勢明顯。番茄F1的13個性狀的超中優勢中,10個性狀為正向超中優勢,占總體性狀的76.92%,2個性狀為負向超高親優勢,占比15.38%,這表明10個性狀要獲得具有正向超中優勢的F1比較容易,而獲得正向超高親優勢需要特殊親本的選配。從標準差可以看出,13個性狀雜種優勢的變異幅度較大,其中第一穗坐果數超中優勢和超高優勢標準差最大,表明雜交組合第一穗坐果數雜種優勢上表現出最大差異:坐果期和始收期的超中優勢和超高優勢標準差靠后,表明雜交組合在坐果期和始收期的雜種優勢上變異小。
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