西瓜自交系系譜法選育f

西瓜自交系系譜法選育f

混合品種是一種傳統(tǒng)的繁殖方式。在現(xiàn)代許多西方生殖家度的生殖家度中，仍然是混合物種（具體來(lái)說(shuō)，圖姆，nakai）。繁殖方法：多個(gè)結(jié)果大、成功可能性高、使用最廣泛的是雜交種（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，2000）。它的理論基礎(chǔ)是通過有性雜交,雌雄性細(xì)胞的結(jié)合使雙親的遺傳基因重組,然后通過后代的基因分離和多代選擇,育成具有優(yōu)良性狀且遺傳穩(wěn)定的固定品種(自交系)。系譜法是西瓜自交系選育最為常用的方法,經(jīng)過6代以上選育出純合自交系。該選育技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)一些遺傳力高的性狀連續(xù)幾代進(jìn)行選擇,起到了定向選擇的作用;同時(shí)每一系統(tǒng)的歷年表現(xiàn)都有檔案可查,系統(tǒng)間的親緣關(guān)系十分清楚等。缺點(diǎn)是從F2代起就要進(jìn)行嚴(yán)格選擇,中選率低,特別是對(duì)多基因控制的性狀效果更差,且育種的工作量大,需要試驗(yàn)地面積較大,往往受人力和土地條件限制,不能種植足夠大的群體,使雜種后代的優(yōu)異類型喪失了出現(xiàn)機(jī)會(huì)(張?zhí)煺?2006)。本試驗(yàn)是運(yùn)用農(nóng)作物雜交育種的基本理論,對(duì)系譜法選育技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn):合理確定了F2代種植群體大小、F2代中前期選擇的技術(shù)指標(biāo)、F3代種植材料份數(shù)、F3代每份材料群體大小、目標(biāo)數(shù)量性狀優(yōu)選等技術(shù),有效地克服了常規(guī)系譜法選擇的周期長(zhǎng)、量化指標(biāo)少等缺點(diǎn),使常規(guī)的自交系選育縮短了2~3代,加速了西瓜種質(zhì)創(chuàng)新的進(jìn)程,對(duì)我國(guó)西瓜乃至其他農(nóng)作物的雜交育種具有一定的參考價(jià)值。1材料和方法1.1采用了“邊優(yōu)選,邊純合”的西瓜自交系選育的新方法供試材料為開封市農(nóng)林科學(xué)研究院西瓜育種雜交后代的93份材料。試驗(yàn)均在本院試驗(yàn)地進(jìn)行,行距2m。西瓜有比較多的經(jīng)濟(jì)性狀,包括質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀。本試驗(yàn)采用“邊目標(biāo)質(zhì)量性狀純合,邊目標(biāo)數(shù)量性狀優(yōu)選”的西瓜自交系選育新理念,改變了“邊優(yōu)選,邊純合”的西瓜自交系選育的傳統(tǒng)理念,在對(duì)父母本有差異的目標(biāo)質(zhì)量性狀進(jìn)行純合的基礎(chǔ)上,開展目標(biāo)數(shù)量性狀的優(yōu)選。常規(guī)的西瓜雜交育種考慮到西瓜單株占地面積較大等因素,建議F2代的群體為500株左右(王堅(jiān)等,1993)。根據(jù)作物多對(duì)相對(duì)性狀雜種遺傳的理論(劉祖洞,1979),本試驗(yàn)提出了以4n為依據(jù)確定F2代群體大小(安水新等,2011),再考慮到成苗率90%、自交坐果率80%、數(shù)量性狀優(yōu)選等因素,具體的群體大小按照4n/(90%×80%)+X(n為有差異的質(zhì)量性狀的對(duì)數(shù),X為數(shù)量性狀優(yōu)選等因素的機(jī)動(dòng)值)確定。F2代植株的田間種植密度根據(jù)西瓜生長(zhǎng)發(fā)育中前期的選擇淘汰比率而定,使保留植株的株距在50cm左右(安水新等,2011)。1.3三代不同目標(biāo)質(zhì)量的植物成分的確定1.3.1材料種植群體按照4n/(90%×80%)+X(n為每份材料種植株數(shù),X為機(jī)動(dòng)株數(shù))確定每份材料種植群體大小,本試驗(yàn)每份供試材料種植15株。隱性質(zhì)量性狀理論上不再分離,本試驗(yàn)種植4份材料,每份材料15株。西瓜全緣葉對(duì)缺刻葉呈不完全顯性,在下一代中不再出現(xiàn)分離,故在確定F3代試驗(yàn)份數(shù)、每份株數(shù)中將其視作隱性質(zhì)量性狀。1.3.2選擇合適的種植群體,把西瓜種子直接播種在西瓜試驗(yàn)的過程中出現(xiàn)性狀分離,到了20份每份材料的群體大小主要是根據(jù)2對(duì)雜合顯性質(zhì)量性狀的分離比率(9∶3∶3∶1)而定,如果種植1株,F3代中目標(biāo)質(zhì)量性狀不出現(xiàn)分離的概率為15/16,種植2株,性狀不出現(xiàn)分離的概率為15/32,種植n株,性狀不出現(xiàn)分離的概率為15/16×1/2n-1。如種植10株,雜合系不出現(xiàn)分離的概率僅為0.0018%,可以忽略不計(jì)。雜合系出現(xiàn)性狀分離的概率達(dá)到99.8%,也就是說(shuō),凡是雜合系都能表現(xiàn)出來(lái)。按成苗率90%、自交坐果率80%計(jì)算,再加之?dāng)?shù)量性狀優(yōu)選等因素,至少種植14株可以使鑒定純系準(zhǔn)確率達(dá)99.9%以上。所以本試驗(yàn)每份供試材料種植15株。1對(duì)顯性和1對(duì)隱性目標(biāo)質(zhì)量性狀的種植份數(shù)與每份材料種植群體的大小,與1對(duì)顯性目標(biāo)質(zhì)量性狀研究基本相同,只是在選用材料時(shí)把目標(biāo)隱性質(zhì)量性狀考慮進(jìn)去即可,本試驗(yàn)種植13份材料。從理論上說(shuō)2對(duì)隱性質(zhì)量性狀后代不再分離,本試驗(yàn)種植了6份材料,每份材料種植10株。在西瓜考種之前,已對(duì)每份F2代保留的所有植株進(jìn)行植物學(xué)性狀的調(diào)查、記載?？挤N前結(jié)合坐果情況,進(jìn)行單果質(zhì)量性狀選擇。然后對(duì)符合目標(biāo)性狀的植株進(jìn)行編號(hào),記錄在試驗(yàn)記載本上,同時(shí)在中選植株的果實(shí)上標(biāo)記相同編號(hào)。再對(duì)每個(gè)中選單瓜進(jìn)行考種,根據(jù)單瓜質(zhì)量、含糖量、瓤質(zhì)、瓤色、口感、汁液多少、種子性狀等開展后期的選擇與取舍。在F3代每個(gè)單系中,全部符合目標(biāo)質(zhì)量性狀的為純合系,而出現(xiàn)不符合目標(biāo)質(zhì)量性狀的為雜合系。2結(jié)果與分析2.1異目標(biāo)質(zhì)量性狀引種與補(bǔ)種試驗(yàn)在目前已研究確定的西瓜主要質(zhì)量性狀中,絕大多數(shù)是受1對(duì)基因控制。2008年春季試驗(yàn)選用本院組配的F2代材料F8203、F8202、F8205、F8208進(jìn)行試驗(yàn),這4份材料分別帶有差異目標(biāo)質(zhì)量性狀1對(duì)、2對(duì)、3對(duì)和4對(duì),試驗(yàn)栽植株數(shù)均大于4n/(90%×80%)。分別在苗期、伸蔓期和幼果期淘汰不符合目標(biāo)性狀的植株約75.0%、81.25%、85.9%和47.8%,分別保留25.0%、18.75%、14.1%和42.2%的植株。依據(jù)雌蕊期之前淘汰比率確定移栽株距,分別為15、15、10cm和25cm。在試驗(yàn)過程中及時(shí)淘汰非目標(biāo)性狀植株,對(duì)保留植株嚴(yán)格自交,以備進(jìn)行中后期選擇(表1)。經(jīng)過中前期選擇與淘汰,大大節(jié)省了試驗(yàn)用地和管理用工,有效降低了試驗(yàn)成本。F3代工作重點(diǎn)是鑒定出目標(biāo)質(zhì)量性狀純合的單系,并進(jìn)行數(shù)量性狀的優(yōu)選。2.2.11.目標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量分析2.2.2金屬酶的回復(fù)突變?cè)囼?yàn)和分析2對(duì)顯性目標(biāo)質(zhì)量性狀:在2011年春季試驗(yàn)的49份材料中,F1302、F1318、F1329、F1330、F1332等5份材料全部表現(xiàn)為2對(duì)顯性目標(biāo)性狀,未出現(xiàn)性狀分離,為純系(表3);F1301等7份材料出現(xiàn)綠皮、網(wǎng)紋的隱性性狀分離,F1309等37份材料出現(xiàn)短蔓、綠皮的隱性性狀分離,均為雜合系,予以淘汰?；痉鲜?對(duì)基因控制的2對(duì)顯性質(zhì)量性狀其純合系為雜合系1/9的分離比例。1對(duì)顯性和1對(duì)隱性目標(biāo)質(zhì)量性狀:在供試的13份材料中,F1362、F1367、F1368、F1370等4份材料沒有出現(xiàn)分離,為純合材料;其余9份材料出現(xiàn)目標(biāo)質(zhì)量性狀分離,為雜合材料,淘汰。也基本符合受1對(duì)基因控制的1對(duì)顯性質(zhì)量性狀其純合系為雜合系1/3的分離比例,見表4。2對(duì)隱性目標(biāo)質(zhì)量性狀:種植的6份材料,均表現(xiàn)為目標(biāo)質(zhì)量性狀,沒有出現(xiàn)分離,為純合材料(表5)。2.2.3目標(biāo)性狀與果實(shí)發(fā)育的關(guān)系西瓜主要的數(shù)量性狀,如單瓜質(zhì)量、果實(shí)可溶性固形物含量、生育期、瓜皮厚度等的廣義遺傳力都在50%以上,屬高遺傳率,在選擇時(shí)比較容易。在西瓜自交系的目標(biāo)數(shù)量性狀中,高產(chǎn)和高含糖量一般必不可少,要作為重點(diǎn)選擇;西瓜生育期也是主要經(jīng)濟(jì)性狀之一,包括從播種到坐果期天數(shù)和果實(shí)發(fā)育天數(shù)。按照目標(biāo)性狀要求在試驗(yàn)中、前期進(jìn)行質(zhì)量性狀選擇時(shí),將其作為取舍依據(jù)。果實(shí)發(fā)育期在決選時(shí)作為一項(xiàng)主要參考指標(biāo);果皮厚度和果皮硬度也是一項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)性狀,要根據(jù)目標(biāo)性狀的要求進(jìn)行選擇;單瓜種子數(shù)量為中遺傳率,且對(duì)西瓜的品質(zhì)、產(chǎn)量影響不大,作為一般選擇指標(biāo)。3討論3.1目標(biāo)質(zhì)量性狀的純化按照4n/(90%×80%)+X確定每份F2代材料的群體大小,能夠在當(dāng)代出現(xiàn)符合目標(biāo)質(zhì)量性狀的純合材料,再經(jīng)F3代種植鑒定,可以獲得目標(biāo)質(zhì)量性狀純合的自交系。注意在選擇親本時(shí)有差異的目標(biāo)質(zhì)量性狀不要超過4對(duì)(如有5對(duì),則F2代材料的群體應(yīng)在1500株左右),否則群體太大,系內(nèi)的試驗(yàn)誤差較難控制,而且在F3代種植顯性表現(xiàn)型的單瓜份數(shù)應(yīng)大于35(243),難以操作。對(duì)于某一對(duì)目標(biāo)數(shù)量性狀來(lái)說(shuō),應(yīng)選擇均比較優(yōu)異或至少1個(gè)優(yōu)異的雙親,以利于優(yōu)良數(shù)量基因的積累、累加,便于目標(biāo)數(shù)量性狀的優(yōu)選。3.2材料自交系選育依照≥9份、4n/(90%×80%)+X、≥15株分別確定1對(duì)、2對(duì)顯性目標(biāo)質(zhì)量性狀F3代材料種植份數(shù)、每份F3代材料種植群體大小,能夠在F3代選育出目標(biāo)質(zhì)量性狀純合的自交系。與傳統(tǒng)的西瓜雜交后代系統(tǒng)選育相比,可以把自交系選育代數(shù)縮減2~3代,加快自交系選育速度,提高育種效率,降低育種成本。同時(shí),把種植份數(shù)和每份材料的群體大小進(jìn)行量化,既可保證目標(biāo)株系出現(xiàn),又不盲目增加群體種植數(shù)量,使該項(xiàng)育種技術(shù)更具科學(xué)性及可操作性。3.3西瓜自交系選育的技術(shù)對(duì)策因西瓜的雜合體具有一定的雜種優(yōu)勢(shì),在同等試驗(yàn)條件下一般比純合體的表現(xiàn)要好,在傳統(tǒng)的系譜法選育中往往容易把質(zhì)量性狀已經(jīng)純合的材料淘汰掉,而選中雜合體,在優(yōu)選—選雜(合體)—再優(yōu)選—再選雜的進(jìn)程中人為地延遲了質(zhì)量性狀純合速度。與傳統(tǒng)的系譜法選育技術(shù)相比,改進(jìn)后的技術(shù)關(guān)鍵是理清雜種后代雙親間有差異的目標(biāo)質(zhì)量性狀,在開展目標(biāo)質(zhì)量性狀選育的同時(shí)進(jìn)行目標(biāo)數(shù)量性狀優(yōu)選,克服了西瓜傳統(tǒng)系譜法自交系選育“選雜”的缺陷,對(duì)于瓜類乃至其他農(nóng)作物的自交系選育都有一定的借鑒作用。在F2代進(jìn)行中前期選擇與淘汰和依據(jù)淘汰比例確定移栽密度的技術(shù)也是西瓜自交系快速選育的關(guān)鍵內(nèi)容,一是可以減少試驗(yàn)中后期的工作量,二是可以節(jié)省試驗(yàn)用地,較大程度地降低育種成本。據(jù)筆者試驗(yàn),在質(zhì)量性狀純合之后,單系內(nèi)的數(shù)量性狀表現(xiàn)基本一致。由于數(shù)量性狀受多基因及微效基因控制,遺傳機(jī)理復(fù)雜,有關(guān)質(zhì)量性狀純合程度對(duì)數(shù)量性狀表現(xiàn)型的影響還有待進(jìn)一步研究。另外,雙親之間具有3對(duì)以上質(zhì)量性狀差異的西瓜雜種后代的選育技術(shù),也有待進(jìn)一步試驗(yàn)。1.2材料類型對(duì)純系出現(xiàn)概率的影響從F2代中選出的符合顯性目標(biāo)質(zhì)量性狀的材料,在F3代中不出現(xiàn)符合目標(biāo)質(zhì)量性狀純系的概率是2/3,種植n份F2代中選材料,純系不出現(xiàn)的概率為2/3×1/2n-1,如種植9份材料,純系不出現(xiàn)的概率為0.0026%,純系出現(xiàn)的概率為99.7%。因此,為增加純系出現(xiàn)的概率,種植材料份數(shù)要大于9份。本試驗(yàn)種植21份材料。在2對(duì)顯性質(zhì)量性狀的選擇中,F3代中符合目標(biāo)質(zhì)量性狀的純系不出現(xiàn)的概率為8/9,也就是說(shuō),如果種植1份雙顯性材料,純系不出現(xiàn)的概率為8/9;種植2份顯性材料,純系不出現(xiàn)的概率為4/9;種植n份材料,純系不出現(xiàn)的概率為8/9×1/2n-1。若種植9份材料,純系不出現(xiàn)的概率為0.0017%,而純系出現(xiàn)的概率為99.8%。所以為保證純系出現(xiàn)的概率較大,種植2對(duì)顯性質(zhì)量性狀的材料份數(shù)應(yīng)在9份以上。本試驗(yàn)為了多選育純合系,種植試材49份。1.4采用田間調(diào)查、記錄和土壤測(cè)試結(jié)果，以及評(píng)估后代是否為純合系數(shù)的參考參數(shù)2.2目標(biāo)數(shù)量性狀優(yōu)選主要是指1對(duì)顯性目標(biāo)質(zhì)量性狀(1對(duì)隱性目標(biāo)質(zhì)量性狀理論上不再出現(xiàn)分離)。在供試的21份材料中,F9310等9份材料全部為條帶、綠皮,沒有分離出