楊寅桂，周慶友，，張 婭，肖 遙，莊澤彬，汪國(guó)平*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，江西 南昌 330045;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642)

絲瓜為葫蘆科(Cucurbitaceae)絲瓜屬(Luffa spp.)一年生攀緣性草本植物，包括兩個(gè)栽培種:普通絲瓜［Luffa cylindrical(L.)Rome.］和有棱絲瓜［Luffa acutangula(L.)Roxb］。絲瓜在我國(guó)南北均有栽培，我國(guó)長(zhǎng)江流域及其以北各省區(qū)栽培普通絲瓜為主，而廣西、廣東及海南省則以栽培有棱絲瓜為主［1］。因絲瓜耐熱、耐濕、適應(yīng)性強(qiáng)，一直是我國(guó)重要的夏季蔬菜，其產(chǎn)品不但內(nèi)銷，而且大量出口港澳市場(chǎng)，是出口創(chuàng)匯的主要蔬菜品種之一［2］。

果實(shí)性狀對(duì)絲瓜商品性有重要的影響。廣東各地因消費(fèi)習(xí)慣不同，對(duì)有棱絲瓜果色的要求也各有差異，如湛江、韶關(guān)、清遠(yuǎn)等地要求瓜果為赤麻色、大肉型，而珠江三角洲地區(qū)及港澳市場(chǎng)則要求深綠色、長(zhǎng)條型［3］。兩類瓜都要求首尾均勻，瓜把短或不明顯。日開(kāi)花時(shí)間則對(duì)產(chǎn)量有重要的影響，對(duì)于蟲(chóng)媒授粉植物來(lái)說(shuō)，白天花朵開(kāi)放，蜜蜂、蝴蝶等昆蟲(chóng)活動(dòng)有利于及時(shí)授粉，提高座果率，而夜間昆蟲(chóng)不活動(dòng)，花朵開(kāi)放后得不到及時(shí)的授粉，從而致使座果率偏低。目前，絲瓜性狀遺傳研究與黃瓜、西瓜等重要葫蘆科作物相比研究還不深入，果實(shí)性狀遺傳研究?jī)H有少數(shù)報(bào)道［3-5］，而日開(kāi)花時(shí)間性狀遺傳分析暫時(shí)還無(wú)報(bào)道。本課題組近年對(duì)絲瓜主要性狀的遺傳規(guī)律開(kāi)展了系統(tǒng)研究，本研究以有棱絲瓜和普通絲瓜為親本構(gòu)建種間群體，對(duì)3 個(gè)果實(shí)性狀(果棱、果皮顏色、果把形狀)及日開(kāi)花時(shí)間性狀的遺傳規(guī)律進(jìn)行了分析，以期為絲瓜遺傳育種提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所使用的母本材料(P1)為廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所品種“粵優(yōu)大肉”后代高代選系，特點(diǎn)為有棱、果皮綠色、果把呈瓶頸形;父本(P2)為湖南株洲湘蔬種業(yè)有限公司“株雜二號(hào)白絲瓜”后代高代選系，特點(diǎn)為無(wú)棱、果皮白色、果把呈鈍圓形。通過(guò)親本材料的雜交、回交、自交，獲得各世代種子。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)躍進(jìn)北蔬菜場(chǎng)進(jìn)行，2010 年至2012 年春季獲得各世代種子，包括:(P1×P2)F1、(P2×P1)F2、［(P1×P2)×P1］B1、［(P1×P2)×P2］B2，還有部分反交的(P1×P2)F’2、［(P2×P1)×P2］B’2。2012 年秋季栽植親本及各世代材料，進(jìn)行果實(shí)性狀及日開(kāi)花時(shí)間性狀調(diào)查。親本及F1在3 年間性狀表現(xiàn)穩(wěn)定，故2012 年秋茬未設(shè)置重復(fù)，各分離群體采取隨機(jī)區(qū)組安排，雙行種植，株距約40 cm，大行距約80 cm，小行距約60 cm。田間雙行稀植并插直立人字架引蔓，其他栽培管理措施按照常規(guī)。

圖1 絲瓜開(kāi)花的鑒定標(biāo)準(zhǔn)Fig.1 The criterion of flowering in Luffa

盛瓜期對(duì)典型商品瓜鑒定果實(shí)性狀。果棱、果皮顏色和果把形狀的鑒定標(biāo)準(zhǔn)參照《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南—絲瓜》(中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布)，并稍做修改。果棱性狀分為3 個(gè)等級(jí):無(wú)、中、強(qiáng)，分別賦值1、2、3;果皮顏色分為4 個(gè)等級(jí):白色、黃白色、淺綠色、綠色，分別賦值為1、2、3、4;果把形狀分為3 個(gè)等級(jí):鈍圓形、溜肩形、瓶頸形，分別賦值1、2、3。賦值方法參考程周超［6］。

絲瓜開(kāi)花的衡量標(biāo)準(zhǔn)為花瓣張開(kāi)，可以看到雄蕊(圖1)，于絲瓜開(kāi)花盛期選擇一天，從16:00(母本即將開(kāi)花)起每隔2 h 調(diào)查田間開(kāi)花植株直至第2 天06:00(父本已經(jīng)開(kāi)花)，共調(diào)查7 次。根據(jù)鑒定結(jié)果，為了方便遺傳分析，將日開(kāi)花時(shí)間轉(zhuǎn)換為數(shù)值，16:00—18:00 開(kāi)花賦值為1，18:00—20:00 賦值為2，20:00—22:00 賦值為3，22:00—00:00 賦值為4，00:00—02:00 賦值為5，02:00—04:00 賦值為6，04:00—06:00 賦值為7。

采用SPSS 11.5 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行卡方測(cè)驗(yàn)分析。采用Excel 進(jìn)行平均數(shù)、方差分析等。采用加性-顯性遺傳模型進(jìn)行數(shù)量性狀遺傳分析，遺傳模型適合性測(cè)驗(yàn)采用ABC 尺度法，選擇最適遺傳模型，并估算遺傳參數(shù)［7］。

2 結(jié)果與分析

2.1 果棱性狀的遺傳分析

P1的果棱隆起0.5～1 cm，扎手感明顯;P2果實(shí)無(wú)棱，表皮光滑，無(wú)扎手感;F1的果棱中等，F(xiàn)2果棱性狀分離，從強(qiáng)到無(wú)棱各級(jí)都有出現(xiàn)，正交及反交的F2果棱性狀分布趨勢(shì)一致(表1)，無(wú)棱∶弱棱∶強(qiáng)棱接近1∶2∶1，對(duì)正、反交F2群體進(jìn)行卡方測(cè)驗(yàn)，F(xiàn)2群體χ2=0.567 4，F(xiàn)’2群體χ2=0.215 4，均小于=5.991;F1與有棱親本回交，后代果棱性狀偏向有棱親本;F1及反交F’1與無(wú)棱親本回交，后代果棱性狀都偏向無(wú)棱親本，不表現(xiàn)無(wú)棱∶弱棱為1∶1 的分離。此結(jié)果說(shuō)明，果棱性狀為質(zhì)量性狀，有棱對(duì)無(wú)棱為不完全顯性。

2.2 果把形狀、果皮顏色及日開(kāi)花時(shí)間的遺傳規(guī)律分析

果把形狀F1為中間類型，F(xiàn)2明顯偏離鈍圓形，B1未出現(xiàn)鈍圓形，說(shuō)明鈍圓形為隱性(表1);果皮顏色F1為淺綠，F(xiàn)2明顯偏向綠色，B1未出現(xiàn)白色、黃白色，說(shuō)明果皮綠色為顯性(表1)。日開(kāi)花時(shí)間P1為17:30—18:30，P2為5:30—6:30，F(xiàn)1為21:00—22:00，偏向于親本P1，說(shuō)明早開(kāi)花為部分顯性。3 個(gè)性狀的正、反交F2間及正、反交F1作母本的回交群體間性狀的表現(xiàn)呈一致趨勢(shì)，說(shuō)明不存在細(xì)胞質(zhì)的影響。

3 個(gè)性狀在F2群體中呈連續(xù)分布表現(xiàn)，因此將之判斷為多基因控制的數(shù)量性狀。

表1 絲瓜3 個(gè)果實(shí)性狀調(diào)查結(jié)果Tab.1 The frequency distribution of fruit ridge，carpopodium shape and fruit color traits

2.2.1 遺傳模型適合性檢測(cè) 絲瓜各世代果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間的平均數(shù)和觀察方差見(jiàn)表2。

表2 絲瓜果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間平均數(shù)和方差分析Tab.2 The average and variance of fruit peel color，carpopodium shape and time of flower anthesis in a day traits of parents，F(xiàn)1，F(xiàn)2，B1and B2generations

從測(cè)量結(jié)果得到世代平均數(shù)和觀察方差后，用加性-顯性的遺傳模型來(lái)估算各種遺傳方差所占比重。針對(duì)所使用的遺傳模型對(duì)絲瓜果皮顏色、果把性狀和日開(kāi)花時(shí)間性狀的研究是否適合，采用ABC3種尺度測(cè)驗(yàn)。若符合加性-顯性遺傳模型，則A、B、C 值均應(yīng)為0，若不符合該模型，存在上位性，則不等于0。ABC 尺度計(jì)算公式如下:

A 尺度檢測(cè):A=P1+F1-2B1，δA2=VP1+VF1+4VB1，t=A/δA;

B 尺度檢測(cè):B=P2+F1-2B2，δB2=VP2+VF1+4VB2，t=B/δB;

C 尺度檢測(cè):C=P1+P2+2F1-4F2，δC2=VP1+VP2+4VF1+16VF2，t=C/δC。

查t 值分布表得:當(dāng)Df＞120 時(shí)，t0.05=1.96，t0.01=2.57。由表3 可知，A、B、C 尺度t 值均小于1.96，即A、B、C 值與0 差異不顯著，表明絲瓜果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間性狀均符合加性-顯性遺傳模型，不存在上位性遺傳。

表3 絲瓜果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間ABC 尺度測(cè)驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The ABC test of fruit peel color，carpopodium shape and time of flower anthesis in a day

2.2.2 遺傳參數(shù)估計(jì) 根據(jù)加性-顯性遺傳模型，將總表型方差分解為加性方差Vd、顯性方差Vh和環(huán)境方差Ve3 個(gè)組成部分，表型值分解為群體平均數(shù)μ、加性效應(yīng)值d，顯性效應(yīng)值h 和環(huán)境差值e。由此可得VF2、VB、Ve、廣義遺傳力hB2、狹義遺傳力hN2、顯性度、顯性遺傳方差Vh、加性遺傳方差Vd的計(jì)算公式(如下)。

VF2=0.5d+0.25h+Ve，VB=VB1+VB2=0.5d+0.5h+2Ve，Ve=(VP1+VP2+2VF1)/4，hB2(%)=(VF2-Ve)/VF2×100%，hN2(%)=(2VF2-VB)/VF2×100%，顯性度==VF2+VB1+VB2+Ve，Vd=0.5d=2 VF2-(VB1+VB2)

已知VP1、VP2、VF1、VF2、VB1、VB2(表2)，根據(jù)以上公式可計(jì)算出并列于表4 中。

表4 絲瓜果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間遺傳參數(shù)Tab.4 Genetic parameters of fruit peel color，carpopodium shape and time of flower anthesis in a day

由表4 可知，本試驗(yàn)果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間性狀的環(huán)境方差都為0，廣義遺傳力hB2都為100%，即表明不考慮絲瓜單株所處環(huán)境的差異對(duì)表型值差異的影響，只考慮遺傳原因決定這3 個(gè)性狀的變異。狹義遺傳力hN2果皮顏色性狀為94%、果把形狀性狀為91%、日開(kāi)花時(shí)間性狀為95%，表明在遺傳群體方差組成成分中，加性效應(yīng)非常明顯。顯性度均小于1，表明該絲瓜組合果皮顏色、果把形狀、日開(kāi)花時(shí)間性狀的遺傳屬于不完全顯性遺傳，基因加性效應(yīng)明顯。

2.2.3 加性基因數(shù)的估計(jì) 以公式K=(P1-P2)2/8Vd估計(jì)加性基因數(shù)，得出果皮顏色性狀最少由2 個(gè)加性基因控制，果把形狀性狀最少由1 個(gè)加性基因控制，日開(kāi)花時(shí)間最少由3 個(gè)加性基因控制。

3 討論

3.1 絲瓜果棱性狀的遺傳

絲瓜果棱的強(qiáng)弱是有棱絲瓜育種中重要的選擇性狀，有棱絲瓜品種需要去皮棱食用，因而育種目標(biāo)之一是淺棱，以減輕運(yùn)輸過(guò)程中因棱相互碰撞造成的果實(shí)損傷，而且方便去皮。本研究結(jié)果表明果棱由1 對(duì)主基因控制，有棱對(duì)無(wú)棱為部分顯性，這一結(jié)果與Thakur 等［8］的結(jié)果一致，Thakur 將該基因命名為Ri;除主基因外，還存在微效調(diào)控基因，這一結(jié)論與生產(chǎn)上栽培的有棱絲瓜品種中棱的強(qiáng)弱存在一定變異相符合，推測(cè)不同有棱絲瓜品種中微效基因存在與否及多少調(diào)控主基因Ri 表達(dá)，從而表現(xiàn)出棱溝深淺的差異。

研究中發(fā)現(xiàn)B1群體和P1、B2群體和P2的果棱存在差異，但難于用手感及肉眼細(xì)分，F(xiàn)2的果棱出現(xiàn)各種級(jí)別的分離，感官分級(jí)時(shí)很難避免主觀性，說(shuō)明絲瓜果棱鑒定標(biāo)準(zhǔn)分為無(wú)、弱、強(qiáng)3 個(gè)等級(jí)比較粗糙。今后的研究應(yīng)該想辦法實(shí)現(xiàn)客觀準(zhǔn)確鑒定，以實(shí)現(xiàn)該性狀的主基因+多基因的混合遺傳模型分析。

3.2 絲瓜果皮顏色、果把及日開(kāi)花時(shí)間性狀的遺傳

3.2.1 絲瓜果皮顏色、果把性狀的遺傳 絲瓜果皮顏色是外觀品質(zhì)的重要性狀之一，不同地區(qū)的人因消費(fèi)習(xí)慣的不同對(duì)絲瓜果皮顏色的要求也不同。林明寶［3］使用有棱絲瓜兩個(gè)深綠果色的自交系UR1472 和CS2513 分別與兩個(gè)赤麻果色自交系KN1318 和SZ1413 進(jìn)行正交、反交、自交及回交后，對(duì)各世代果色的遺傳表現(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果表明絲瓜赤麻果色的遺傳受1 個(gè)顯性核基因控制，為質(zhì)量遺傳;而王益奎等［5］認(rèn)為有棱絲瓜中嫩瓜皮色深綠對(duì)灰綠為數(shù)量遺傳。在生產(chǎn)實(shí)踐中，絲瓜果皮顏色表現(xiàn)出由白到墨綠等多種變異，本實(shí)驗(yàn)中也觀察到顏色深淺變異，因此判斷絲瓜果皮顏色性狀為多基因控制的數(shù)量性狀，支持了王益奎等的觀點(diǎn)。

絲瓜的果把即近瓜蒂端，瓜把的形狀直接影響整個(gè)果實(shí)形狀及果肉的食用率，育種目標(biāo)是培育果把短或無(wú)、上下均粗的品種。在生產(chǎn)實(shí)踐中，鈍圓形(平肩)的品種少，有棱絲瓜還未見(jiàn)果把鈍圓形的品種，這與本試驗(yàn)中觀察到的鈍圓形為隱性結(jié)果相符。

3.2.2 絲瓜日開(kāi)花時(shí)間性狀的遺傳 自然條件下，有些植物的不同生態(tài)型或品種在同樣的生長(zhǎng)環(huán)境條件下的開(kāi)花時(shí)間不一致。在日本同域分布的萱草屬植物有日間開(kāi)花型(Hemerocallis fulva，開(kāi)花時(shí)間為04:30—07:30)和夜間開(kāi)花型(Hemerocallis citrina，開(kāi)花時(shí)間為16:30—20:30)之分，而它們的自然雜交種的開(kāi)花則呈現(xiàn)不連續(xù)的雙峰分布模式［9］。種植在同一條件下的蒲公英不同克隆植株之間也存在花期變異［10］。本試驗(yàn)對(duì)絲瓜雜交6 世代P1、P2、F1、F2、BC1、BC2的開(kāi)花時(shí)間的次數(shù)分布進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn):P1的開(kāi)花時(shí)間為17:30—18:30，P2的開(kāi)花時(shí)間為05:30—06:30;F1的開(kāi)花時(shí)間為夜間21:00—22:00，F(xiàn)2開(kāi)花時(shí)間呈單峰分布，主要集中于20:00—22:00 開(kāi)花;BC1集中開(kāi)花時(shí)間為16:00—20:00，20:00以后有少量的花開(kāi)放，BC2開(kāi)花時(shí)間呈雙峰分布，第一次集中開(kāi)花的時(shí)間為22:00—00:00，第二次集中開(kāi)花時(shí)間為02:00—04:00(圖2)。這一發(fā)現(xiàn)與宋波［11］對(duì)絲瓜開(kāi)花時(shí)間的觀察結(jié)果基本保持一致，開(kāi)花時(shí)間有所差異主要是因?yàn)檎{(diào)查的季節(jié)不同和調(diào)查的方式有差異。此外，還與萱草屬植物的自然雜交種的開(kāi)花分布結(jié)果保持一致。

植物開(kāi)花受光、溫度、水分、CO2、傳粉媒介、植物激素及基因等因素影響［12］。目前，有棱絲瓜和普通絲瓜日開(kāi)花時(shí)間差異大，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因尚不明確，因此，后續(xù)工作可以開(kāi)展尋找影響絲瓜日開(kāi)花時(shí)間差異因素的研究。

圖2 絲瓜不同群體日開(kāi)花時(shí)間的頻數(shù)分布Fig.2 Frequency distribution of flowering time in a day of B1，B2 and F2 population in Luffa

絲瓜日開(kāi)花時(shí)間鑒定比較辛苦，需要通宵連續(xù)觀察，為方便夜間工作，防止鄰近枝蔓的混淆，田間種植時(shí)需要注意稀植。為降低工作強(qiáng)度，試驗(yàn)曾采用將花枝采下浸泡于礦泉水中在實(shí)驗(yàn)室觀察開(kāi)花的方法，但發(fā)現(xiàn)部分花枝全天不能開(kāi)放，表明該方法不穩(wěn)定，最后本研究采用田間鑒定，每隔2 h 調(diào)查一次。絲瓜日開(kāi)花時(shí)間呈連續(xù)分布，為數(shù)量性狀，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)每隔2 h 調(diào)查一次的時(shí)間間隔偏大，后續(xù)工作中應(yīng)該縮短，以獲得更為準(zhǔn)確詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

模型分析中親本顯性基因多少的信息，是選擇親本的重要參考之一［13］。本研究遺傳分析表明，絲瓜果皮顏色、果把性狀、絲瓜日開(kāi)花時(shí)間均符合加性-顯性遺傳模型，遺傳效應(yīng)主要為加性效應(yīng)，等位基因之間的交互作用所產(chǎn)生的顯性效應(yīng)甚微，無(wú)上位性效應(yīng)，因此無(wú)法通過(guò)顯性基因的多少來(lái)選擇親本;控制這3 種性狀的最少基因數(shù)目分別為2 對(duì)、1 對(duì)、3 對(duì)。廣義遺傳力及狹義遺傳力都非常高，環(huán)境因素引起的變異不作考慮，可固定的遺傳成分占主導(dǎo)地位，因此在雜交育種中可在較早世代進(jìn)行篩選，并且會(huì)有較好的選擇效果［14-15］。

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