甜瓜芽黄标记性状的发现与遗传分析

来源:用户上传      作者:

　　摘    要： 为了使甜瓜芽黄标记性状能够更好地应用于甜瓜育种工作，笔者利用在本单位甜瓜试验地发现的甜瓜芽黄突变材料，研究了甜瓜芽黄资源的遗传规律。通过进行单株自交留种，并与正常叶色材料配制正、反交组合，其F1代均表现为正常叶色;对正、反交F1代与芽黄性状植株进行测交和自交，并对其测交后代与F2代的正常叶色植株与芽黄植株分离结果进行统计分析，结果表明，测交分离后代中正常叶色植株与芽黄植株的比率均接近于1∶1，正、反交F2 代中正常叶色植株与芽黄植株的比率均接近于3∶1，经X 2c适合性测验，差异不显著;同时发现，甜瓜芽黄材料通过连续多代自交，其后代均表现为芽黄，说明甜瓜芽黄突变性状可稳定遗传，属1对隐性基因控制的细胞核遗传。
　　关键词： 甜瓜; 芽黄; 标记性状; 遗传分析
　　Discovery and genetic analysis of yellow markers in melon buds
　　WANG Jianyu， WANG Zhipeng， DUAN Xiangkun
　　（Institute of Agricultural Sciences of Nong- Liu Group， Wujiaqu 831300， Xinjiang， China）
　　Abstract： In order to make yellow markers in melon buds better applied in melon breeding， the genetic rules of the melon bud yellow resources were studied in this experiment. The melon bud yellow mutant material found in the melon test field was used for self-seeding of the single plant， and the normal leaf color material was formulated with positive and negative cross combinations. the F1 generation showed normal leaf color; make the F1 generation and the yellow-branch plants for test cross and selfing， the results of the separation of the normal leaf color and the yellow shoots of the test cross progeny and the F2 generation were statistically analyzed， the results showed that the separation test cross descendants in the normal leaves and shoots yellow color plants were close to the ratio of 1∶1， and the ratios of the normal leaves and shoots yellow color plants in F2 generation plants were close to 3∶1， the difference was not significant after the X 2c suitability test. Meanwhile， we found that the melon bud yellow material was self-crossed for several generation successively， and all its progeny showed yellow buds， indicating that the mutant character of melon bud yellow could be inherited stably， belonging to a pair of recessive gene-controlled nuclear genetics.
　　Key words： Melon; Yellow markers in melon buds; Marker character; Genetic analysis
　　作物的叶色突变是一种常见的突变性状，大多为有害突变，但少数作物叶色突变类型为芽黄突变即幼苗或生長点叶片前期明显呈黄化，随着植物生长，黄化叶片的叶绿素含量逐步增加而致使叶片完全转绿，与正常植株无异，其生长点幼嫩叶一直保持为黄化[1]。甜瓜芽黄标记性状的应用，可在苗期剔除影响种子纯度的植株，简化良种繁育过程、提高种子纯度，还可利用突变体材料加快优良资源的选育，丰富甜瓜种质资源。同时，这些突变材料是基础研究中鉴定基因功能、揭示突变机制的优良材料，对甜瓜功能基因组学、叶色突变分子机制、控制标记性状基因的定位与克隆等生理学、分子生物学研究有重要的价值。
　　芽黄现象在多种作物中均有发现，最早在棉花[1]中发现、随后在大豆、辣椒、番茄、西瓜、水稻、小麦、油菜、黄瓜等[2-9]中均有报道。对芽黄标记性状的研究主要在良种繁育、遗传规律及生理生化等方面，这些作物芽黄性状多为一对隐性基因控制的，细胞核遗传。在国内有关甜瓜叶色突变体报道均为叶色黄化类突变[10]，甜瓜芽黄突变体还未见报道。通过对甜瓜芽黄性状遗传规律研究，可更好地利用芽黄突变体材料加快甜瓜种质的选育，同时可为今后开展甜瓜相关生理学、分子生物学研究打下基础。
　　1 材料与方法 　　1.1 甜瓜芽黄标记性状的发现
　　2013年在新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所甜瓜试验地编号为A11的高代自交系（哈密瓜类型）中发现5株幼嫩真叶为黄色的甜瓜苗，随着植株生长，叶片逐渐变绿，表现为芽黄。对这5个叶色突变株开花后进行单株自交授粉，共收获4个自交单瓜，这些芽黄突变体单瓜与原自交系果实外观一致。之后将这些芽黄突变单瓜播种，田间均表现为芽黄，且其他性状与上一世代表现一致，经严格自交留种，其后代也均与其上一世代表现相同。说明该突变是可稳定遗传的、纯合的芽黄突变体材料。
　　1.2 甜瓜芽黄突变体田间性状表现
　　芽黄突变体的甜瓜单株，出苗后子叶均为绿色，与正常植株相同。第1片真叶叶色正常，第2片真叶颜色较正常单株叶片稍浅，第3片真叶开始表现为嫩黄，直到第5片真叶长出时，第3片真叶才完全变绿。随着植株的生长，主蔓及侧蔓生长点2～3片幼嫩叶始终为嫩黄色，从幼嫩心叶向下部老叶由嫩黄色逐渐向绿色过渡。当植株生长缓慢时，生长点附近幼嫩叶表现不明显，在加强水肥管理后生长加快时又表现明显嫩黄。幼嫩叶片在弱光条件下表现尤其明显。在植株生长后期，由于植株开始衰老，心叶嫩黄色表现不明显。
　　1.3 方法
　　以芽黄突变材料与正常叶色材料为亲本进行杂交，配制正交、反交组合。对收获的正交和反交组合播种、观察记录、自交，同时正交和反交F1代与芽黄性状材料进行测交。分别对正交和反交组合的F2代及测交后代进行播种，对其叶色分离结果进行统计、记录，并通过统计结果，对芽黃突变体标记性状遗传规律进行分析。
　　2 结果与分析
　　芽黄突变体叶片逐渐变绿过程：先从叶尖开始变绿，后沿叶脉逐步扩展，直至全叶变为正常绿色（图1）。
　　以芽黄突变材料与正常叶色材料为亲本进行杂交，配制正交、反交组合，其F1代均表现为正常叶色（图2）。测交后代及F2代叶色分离结果如表1。
　　以芽黄突变材料与正常叶色材料为亲本，进行杂交，正交F1与芽黄材料测交后代中正常叶色与芽黄植株之比为149∶139，反交F1与芽黄材料测交后代中正常叶色与芽黄植株之比为117∶125，经X 2c适合性测验，差异不显著（表1），符合1∶1 的理论比率;正交F2代正常叶色与芽黄植株之比为125∶47，反交F2代正常叶色与芽黄植株之比为132∶45，经X 2c适合性测验，差异不显著（表2），符合3∶1 的理论比率。试验结果表明，甜瓜芽黄性状是由1对隐性基因控制的，属细胞核遗传。
　　3 讨 论
　　近年来，一些作物的芽黄突变体作为天然的标记性状已应用于作物育种及良种繁育，可加快育种速度，简化杂交制种和种子鉴定程序。同时，芽黄突变体是开展突变体遗传规律、细胞显微结构、植物光合作用、光形态建成、抗病机制和激素生理等一系列生理代谢过程研究的优良材料[10]，也是分析鉴定基因功能和创造优异种质资源的理想材料，因而逐渐引起人们的兴趣。甜瓜芽黄突变体主要可在甜瓜生理学、分子生物学研究和作为标记性状在甜瓜品种选育、良种繁育上应用[11]。
　　3.1 在生理学、分子生物学研究上的应用
　　甜瓜芽黄突变体是一种叶色突变，甜瓜叶片细胞中色素种类、含量以及色素在叶片中的分布均会影响到叶色变化。在甜瓜光合作用的研究中，叶片是主要研究器官，光合作用速率与叶绿素含量、叶绿体结构有着复杂的关系，芽黄突变体可作为优良试验材料来研究甜瓜光合系统的超微结构、叶绿素代谢变化等叶片内部的生理生化指标、功能及调控机制等。以甜瓜芽黄突变性状为标记性状筛选突变体，进而对甜瓜芽黄突变体进行分析鉴定，可较为直接而有效地研究基因功能，了解细胞内核-质间基因互作[12]，可为今后开展分子生物学方面的研究奠定基础。
　　3.2 在良种繁育中的应用
　　芽黄标记性状是创造优异种质资源的理想材料。利用芽黄标记性状转育，在自交系选育过程中可以有效地避免生物学混杂的干扰，缩短育种年限，丰富种质资源类型。用芽黄标记性状材料作为母本，播种后可以在苗期一次性除去伪杂种株，从而保证大田栽培甜瓜种子的纯度，降低杂交种子生产成本与纯度鉴定的程序，克服田间鉴定过程中时间、地点、人力、财力等方面的浪费。
　　参考文献
　　[1] KILLOUGH D T，HORLACHER W R.The inneritance of virescent yellowand red plant colors in cotton[J].Genetics，1933，18（4）：329-334.
　　[2] 马国荣，刘佑斌，盖钧镒.大豆细胞质遗传芽黄突变体的发现[J].作物学报，1994，20（3）：334-338.
　　[3] 马志虎，颜素芳，罗秀龙，等.辣椒黄绿苗突变体对良种繁育及纯度鉴定作用[J].北方园艺，2001（3）：13-14.
　　[4] TERRY M J，KENDRICK R E.Feedback inhibition of chlorophyll synthesisin the phytochrome chromophore -deficient aurea and yellow-green-2 mutants of tomato[J].Plant Physiol，1999，119（1）：143-152.
　　[5] 王凤辰，王浩波.西瓜“芽黄”新突变体简报[J].中国西瓜甜瓜，1997，10（3）：14-15.
　　[6] 王聪田，王国槐，青先国，等.一个新的水稻黄化突变体的光合作用及叶绿素荧光特性研究[J].江西农业学报，2007，19（9）：10-13.
　　[7] LUO PEIGAO，REN ZHENGLONG.Wheat leaf chlorosis controlledby a single recessive gene[J].Journal of Plant Physiology and Molecular Biology，2006，32（3）：330-338.
　　[8] 潘跃平，金永庆，戴忠良，等.甘蓝型油菜芽黄突变体特异种质的发现及遗传分析[J].江苏农业学报，2009，25（5）：1183-1184.
　　[9] 陈远良，刘新宇，李树贤.黄瓜芽黄突变体的发现及其遗传分析[J].中国蔬菜，2000（3）：35-36.
　　[10] 邵勤，于泽源，李兴国，等.叶色黄化突变体甜瓜叶片内部生理生化变化的研究[J].中国蔬菜，2013（14）：59-65.
　　[11] 马志虎，孙国胜，孙春青，等.蔬菜芽黄突变体研究进展[J].中国瓜菜，2013（5）：1-5.
　　[12] 何冰，刘玲珑，张文伟，等.植物叶色突变体[J].植物生理学通讯，2006，42（1）：1-9.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14889246.htm