不同倍性杂交后代桑叶品质性状的遗传特性
2020-10-25
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中国患 c童攉 2018,34(15):85-88 Chinese Agricultural Science Bulletin 不同倍性杂交后代桑叶品质性状的遗传特性 王振江,唐翠明,戴凡炜,肖更生,罗国庆 (广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,广州510610) 摘要:旨在揭示桑树杂交后代群体的遗传特性,为种质创新和品种遗传改良提供技术和理论支撑。以 桑树2个不同倍性杂交亲本和组合后代群体为材料,对其桑叶中主要营养成分、活性物质含量和体外抗 氧化能力等品质性状的遗传变异进行了研究。结果表明:杂交组合后代群体中不同性状遗传差异较大, 其中水分和灰分含量性状遗传相对稳定,而可溶性糖、粗蛋白、粗纤维、多酚类、黄酮类物质含量及体外 总抗氧化能力、清除·OH能力等变异系数较大。杂交组合后代群体中桑叶营养物质含量均值均小于相 应亲本均值,活性物质含量及体外抗氧化能力均值均高于相应亲本均值。对桑树杂交后代进行优良单 株筛选可获得较高的遗传增益。 关键词:桑树;不同倍性;杂交后代;桑叶品质;遗传特性 中图分类号:¥888.3 文献标志码:A 论文编号:casb17040152 Inheritance Characteristics of Leaf Quality Traits of Diferent Ploidy Mulberry Varieties’Crossed Progenies Wang Zhenjiang,Tang Cuiming,Dai Fanwei,Xiao Gengsheng,Luo Guoqing (The Sericulture&Farm Products Processing Research Institute ofGuangdong Academy ofAgricultural Sciences, Guangzhou 51061o1 Abstract:The objective is to analyze the leaf quality traits’inheritance characteristics,and provide technical and theoretical basis for germplasm innovation and genetic improvement of mulberry.Two mulberry cross combinations of diferent ploidy and their parents were used to study the genetic tendency of some leaf quality traits,and main nutitrive materials’contents,bioactive materials’contents and anti—oxidation activity were determined and analyzed.The results showed that there were great differences among genetic parameters of hybrid progeny group,the inheritance characteristics of water content and ash content were relatively stable. The other quality characteristics,such as solid content,protein content,crude fiber content,phenolic compounds content,flavonoids compounds content,total antioxidant capacity and scavenging hydroxyl radical capacity had great genetic variation.Nutrients contents of hybrid progenies were smaller than those of their parents,while active substnces acontents and antioxidant activity of hybrid progenies were higher han tthose of their parents.Higher genetic gain of active substances contents and antioxidant activity should be obtained by selecting superior individuals from those hybrid progenies. Key words:mulberry;different ploidy;hybrid progeny;mulberry leaf quality traits;inheritance characteristics 基金项目:现代农业产业技术体系专项“国家蚕桑产业技术体系”(CARS.22);广州市产学研协同创新重大专项“特色蔬菜桑叶菜品种选育及产业化 示范”(201700020026);广东省科技基础条件建设领域“桑果种质资源鲜食特性鉴评与新品种选育研究”(2015A030302042);广州市产学研协同创新 重大专项“都市型农业适用桑果新品种选育与示范推广”(201508020044);广东省农业科学院院长基金项目“果桑种质资源遗传多样性分析及核心种 质的构建”(201523)。 第一作者简介:王振江,男,1982年出生,山东昌乐人,副研究员,硕士,主要从事桑树遗传育种研究。通信地址:510610广东省广州市天河区东莞庄 一横路133号广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,Tel:020-8723651l,E-mail:tangcuiming@126.com。 通讯作者:罗国庆,男,广东大埔人,研究员,本科,学士,主要从事桑树遗传育种研究。通信地址:510610广东省广州市天河区东莞庄一横路133号 广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,Tel:020.872365ll,E-mail:guoqing@sina.com。 收稿日期:2017 04.19,修回日期:2017.06.20。 ‘86· 0引言 中国农学通报http://www.casb.org.cn 测。水分含量检测按照GB 5009.3—2010进行 】。水分 测定后,剩余新鲜桑叶置于恒温鼓风干燥箱中,60℃中 烘干至恒重,粉碎,过8O目筛,桑叶粉密封后冷藏保存 后进行各成分的测定。其中灰分含量采用GB 5009.4— 桑树(Moms alba L.)是以收获桑叶养蚕为主要目 的多年生木本植物,属于桑科(Moraceae)桑属(Moms L.),是中国重要的经济作物之一。桑树染色体加倍后 具有叶片大,长势好,叶质优等特点,特别是三倍体品 种表现出独特的丰产性能,在蚕桑生产中己得到大范 围推广应用,利用桑树四倍体和二倍体亲本进行杂交, 选育三倍体桑树新品种己成为当前桑树育种研究的热 点之一『l_3】。 2010测定;可溶性糖含量按照蒽酮比色法进行测定 ; 粗蛋白含量按照凯氏定氮法进行测定【9J;总黄酮含量 采用AI(NO,),.N自No 分光光度比色法测定 ,总酚含 量采用福林.肖卡(Folin—Ciocalteu)法””测定。总抗氧 化能力(T-AOC) ̄0定采用FeH还原试剂盒进行测定 杂交育种是培育桑树新品种的有效手段u ,在杂 交育种中杂种后代的品质性状受双亲性状遗传倾向影 响,因此研究杂交后代性状的遗传倾向对正确选配亲 本培育桑树新品种显得极为重要。桑叶的品质性状与 蚕茧生产效益、茧丝品质等都有直接的关系,目前关于 桑叶品质中理化成分已有大量研究报道,Wang等 对 3个桑种的25个桑树品种的营养成分进行了研究;敬 成俊等 对l0份不同地理来源桑种质资源冬桑叶中的 营养与活性成分含量进行了测定;刘军等 对57个桑 树品种桑叶的营养组成与品质进行了评价。然而,目 前关于桑叶品质特性的研究多集中于不同种及品种 间,同一杂交品种后代不同个体问营养成分的遗传变 异研究鲜见报道。 本研究通过对2个桑树多倍体杂交组合后代实生 单株桑叶的营养成分(水分、灰分、可溶性糖、粗蛋白、 粗纤维)和活性成分(黄酮类物质和多酚类物质)含量 及其体外抗氧化能力(体外总抗氧化能力、清除·OH 能力)的相关遗传特性进行了测定和分析,以期揭示杂 交后代桑树品质性状的变异程度,为今后桑树多倍体 有性杂交育种中合理而有效地选择和选配亲本、提高 育种效率提供理论依据。 1材料与方法 1.1试验材料 2010年春季,以国家桑树种质资源——华南分圃 保存并经前期鉴定筛选出的优质、高产丝茧育大叶类 二倍体资源 69’和‘优选02’为母本,分别以优质、高 产大叶类四倍体资源‘162’和‘粤诱A03112’为父本, 人工组配了‘69 ̄162’和‘优选02x粤诱A03112’两个杂 交组合,当年获得的F 杂交种子于第二年春季播种,秋 季将各品种杂交苗30株标记后定植于资源圃内,采用 随机区组试验设计,3次重复栽植各杂交组合亲本嫁 接苗各3株。 1.2试验方法 2013年5月、7月和9月份分别采取各杂交组合亲 本和Fl代的同一叶位的成熟桑叶进行3次重复检 (南京建成) ];清除羟自由基(·OH)能力测定采用 Fenton反应试剂盒进行测定(南京建成)” 。 相关计算见公式(1)~(4)。 变异系数(CV)= 重×100%……………(1) ,l F Ⅳp 超高亲度= .五 ×100%…………………(2) nr ,p— 超低亲度= ×100%…………………(3) Lr F 组合传递力= x1……………………………(4) 其中, 为后代平均值,MP为中亲值,HP为高亲表型 值,LP为低亲表型值。 2结果与分析 2.1杂交后代主要营养成份的遗传变异 对2个不同倍性杂交组合的供试材料后代(各15 株)的水分、灰分、可溶性糖、粗蛋白、粗纤维含量等主 要成分测定结果表明(表1),杂交后代单株桑叶各主 要营养成分均存在不同程度变异,均出现低亲株系和 高亲株系。从变异幅度和变异系数度来看,组合中粗 纤维含量变异幅度和变异系数最大,最大值与最小值 之间相差分别达1.82倍和2.12倍,具有丰富的多样性 和较大的可选择性,其次为粗蛋白和可溶性糖含量,其 变异系数均高于10%;2个杂交组合中水分和灰分含 量变异均幅度小,变异系数较低,遗传较为稳定。 2个杂交组合后代中水分、灰分、粗蛋白、粗纤维 及可溶性糖含量的超高亲度均是负值,表明杂交后代 (均值)相比高值亲本低,后代中主要营养成分与高值 亲本相比有所衰退,尤其在粗蛋白及粗纤维含量衰退 较为严重;2个杂交组合中各主要营养成分含量超低 亲度皆为负值,表明杂交组合后代桑叶中各主要成分 含量与低值亲本相比均呈上升趋势。2个杂交组合的 水分、灰分、粗蛋白、粗纤维及可溶性糖含量的组合传 递力变幅为92.9%~98.9%,含量呈退化遗传趋势。 2.2杂交后代活性成份的遗传变异 2个杂交组合后代桑叶中多酚类物质和黄酮类物 王振江等:不同倍性杂交后代桑叶品质性状的遗传特性 表1不同倍性杂交组合桑叶中主要营养成份含量遗传变异 · 87 · 质含量测定结果表明(表2),黄酮类物质和多酚类物 变幅和变异系数均比杂交组合‘69 ̄162’的后代大,变 幅为12.5~25.0 mg/g及16.2~28.7 mg/g,具有丰富的多 样性和较大的可选择性。 质含量均存在不同程度变异。其中‘优选02 ̄粤诱 A03112’后代桑叶中多酚类物质和黄酮类物质含量的 表2不同倍性杂交组合桑叶中主要活性成份含量遗传变异 2个杂交组合后代桑叶中多酚类物质和黄酮类物 质含量(均值)都高于亲本(均值),超高亲度皆为正值, 值),并均存在不同程度变异。‘69 ̄162’后代桑叶中总 抗氧化和清除羟自由基能力变幅分别为48.7 ̄96.9 U/g 超低亲度皆为负值,说明各杂交组合后代桑叶中多酚 类物质和黄酮类物质含量与高值亲本相比和低值亲本 相比均呈上升趋势,表现出较强的杂种优势。多酚类 物质和黄酮含量的组合传递力107.7%~122.5%,遗传 增益较大。 2.3桑树杂交后代抗氧化能力遗传变异 和36.5 ̄41.3 U/g,‘优选02 ̄粤诱A03112’杂交后代桑 叶中总抗氧化和清除羟自由基能力变幅分别为62.5~ 112.9 U/g和32.6~39.5 U/g,后代群体中抗氧化能力既 有低亲株系又有高亲株系出现,具有丰富的多样性和 较大的可选择性。2个杂交组合后代桑叶中总抗氧化 和清除羟自由基能力超高亲度均为正值,超低亲度皆 为负值,表明各组合杂交后代桑叶中抗氧化能力与高 值亲本和低值亲本相比都呈上升趋势,杂交组合后代 桑叶中总抗氧化和清除羟自由基能力的组合传递力 2个桑树杂交组合后代桑叶中总抗氧化和清除羟 自由基能力测定结果表明(表3),后代群体桑叶中总 抗氧化和清除羟自由基能力(均值)均略高于亲本(均 表3不同倍性杂交组合桑叶中抗氧化能力含量遗传变异 ·88· 中国农孝通报http://www.casb.org.cn 105.1%~113.1%,桑叶中抗氧化能力在有性组合过程 中产生了杂种优势。 3结论 T-AOC、清除·0H抗氧化能力同亲本均值相比呈升高 的趋势,组合传递力遗传增益较大,杂种优势强,在桑 树杂交后代中进行优选单株筛选可获得黄酮、多酚类 本研究结果表明,2个桑树不同倍性杂交组合后 代群体中不同性状间变异系数变幅为3.1%~24.5%,遗 传差异较大,其中水分和灰分含量2个性状平均变异 等活性物质含量及T_AOC、清除·0H等抗氧化能力都 较高的遗传增益,有利于桑树活性品质的改良。 参考文献 【l】 陈传杰,王照红,杜建勋,等.三倍体桑树新品种鲁插1号的选育[J】. 系数均小于10%,遗传相对稳定,而可溶性糖、粗蛋白、 粗纤维、多酚类、黄酮类物质含量及体外总抗氧化能 力、清除·OH能力等变异系数较大,遗传多样性丰富, 在群体中选择特异性状单株具有很大潜力。2个杂交 组合后代群体中桑叶水分、灰分、可溶性糖、粗蛋白和 粗纤维含量等均值均小于相应亲本均值,组合传递力 变幅为92.9%~98.9%,含量呈退化遗传趋势:多酚类和 黄酮类物质含量及总抗氧化能力、清除·OH能力均值 均高于相应亲本均值,表现出较强的杂种优势,其组合 传递力分别为107.7%~122.5%和105.1%~113.1%,在 这些性状中对杂交后代进行优良单株筛选可获得较高 的遗传增益。 4讨论 桑树为异花授粉植物,具有高度的杂合性,等位基 因的杂合在后代群体中因显性、超显性和上位性非加 性效应或互作效应等均可产生杂种优势,且表现出丰 富的表型性状多样性u ,同时桑树不同倍性间杂交后 代染色体数目的变化也会导致群体形态、生理、生化等 诸多表现型的变化 ,因此,在桑树不同倍性间杂交 后代中选育桑叶品质优势性状单株具有很大潜力。桑 叶中的水分、灰分、粗蛋白、粗纤维和可溶性糖等主要 营养成份的含量是影响蚕茧产量和品质的重要因素之 -[17-18],本研究结果表明‘69×162’和‘优选02×粤诱 A03112’2个不同倍性杂交后代桑叶主要品质性状的 遗传特性不同,可产生复杂的多样性分离,桑叶中的水 分及灰分含量变幅和变异系数都较小,性状较为稳定 的,而粗蛋白、粗纤维和可溶性糖等性状变幅和变异系 数大,遗传分离大,可供的选择潜力大,研究结果与刘 军等[61的研究结论基本相符。杂交后代桑叶中的水 分、灰分、粗蛋白、粗纤维和可溶性糖含量等性状的平 均值低于双亲中值,组合传递力92.9%~98.9%,呈现出 遗传退化现象。 桑叶中含有丰富的黄酮类和多酚类物质,具有 较强的抗氧化能力[12,19],被列为“药食两用的植物资 源[2o 。供试材料杂交后代群体桑叶中黄酮、多酚等活 性物质含量及T-AOC、清除·OH等抗氧化能力均产生 了明显分离,变异幅度大,这与沈维治等” 研究结果基 本一致。后代群体的黄酮类、多酚类活性物质含量及 蚕业科学,2012.38(2):337—342. 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