不同栽培环境下黄瓜果实单宁含量主基因—多基因遗传分析

徐强 耿友玲 齐晓花 陈学好

摘要：选取单宁含量差异明显的2份黄瓜材料DE843（P1、EP326（P2及其配组获得的F1、BC1、BC2、F2等6个世代，设置露地和温室2种栽培环境，运用主基因-多基因混合数量性状遗传模型方法研究黄瓜果实单宁含量性状的遗传规律，并估算遗传参数。结果表明：黄瓜果实单宁含量性状的遗传符合2对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传模型，其中第1主基因的加性效应值较大，多基因的加性、显性效应大于第2主基因的加性、显性效应。在露地栽培条件下，BC1、BC2和F2世代的主基因遗传率分别为49465%、32271%和40413%，多基因遗传率分别为17407%、23787%和43350%，环境方差分别占表型方差的26567%、30105%和13940%；在钢架大棚栽培条件下，BC1、BC2和F2世代的主基因遗传率分别为45748%、36596%和41814%，多基因遗传率分别为19940%、19753%和41451%，环境方差分别占表型方差的26818%、31172%和14639%。在品质育种中，F2主基因选择效率最高。

关键词：黄瓜；单宁；主基因-多基因；遗传模型；遗传参数

中图分类号： S6422032文献标志码： A

文章编号：1002-1302（201412-0194-04[HS][HT9SS]

收稿日期：2014-10-14

基金项目：江苏省科技支撑计划（编号：BE2008360、BE2011314。

作者简介：徐强（1966—，男，江苏宜兴人，博士，副教授，从事蔬菜遗传育种研究。Tel：（051487979394；E-mail：xuqiang@yzuleducn。

黄瓜（Cucumis sativus L起源于喜马拉雅山南麓的热带雨林地区，一年生攀缘性草本蔓生植物，具有产量高、营养丰富、效益好等特点，是世界上栽培最普遍的一种瓜类蔬菜。黄瓜风味品质取决于其本身所含有的挥发性芳香物质及一些非挥发性呈味物质，如可溶性糖、氨基酸、单宁、有机酸等。在一些植物的果实中，单宁是决定果实涩味程度的关键因素，其含量的高低对果实的口感影响很大。因此研究黄瓜果实单宁含量的遗传特性，对黄瓜品质育种具有重要意义。目前对于黄瓜的遗传研究多集中于农艺性状、抗病性状、果型性状等，关于风味性状的遗传报道不多，主要集中在可溶性总糖、氨基酸含量等性状方面[1-5]。单宁含量是影响黄瓜果实风味的一个重要性状，对于该性状的遗传少见报道。本研究以经多年选育的单宁含量差异明显的黄瓜自交系为亲本，构建P1、P2、F1、BC1、BC2、F2等6个世代，采用盖钧镒等的多世代联合分析方法[6-7]，研究单宁含量性状在2个不同栽培环境下的遗传特性，为黄瓜风味品质育种提供理论依据。

1材料与方法

11试验材料

试验选用的黄瓜亲本材料为经多代纯合自交、果实单宁含量差异明显的DE843（P1、EP326（P2，其中P1单宁含量较高[（103366 7±498 mg/kg]，P2单宁含量较低[（61966 67±549 mg/kg]。P1与P2杂交获得F1，由F1自交构建F2分离群体，并分别以P1和P2为父本与F1回交构建BC1和BC2。以P1、P2、F1、BC1、BC2和F2 等6个世代材料进行黄瓜单宁遗传规律的研究。

12方法

121材料种植试验在扬州大学园艺与植物保护学院蔬菜试验基地进行，2009年3月以DE843为母本（P1、EP326为父本（P2获得F1；2009年11月在钢架大棚中获得F2、BC1、BC2世代；2010年3月6日将P1、P2、F1、BC1、BC2、F2等共6个世代采用穴盘播种，3月28日定植于露地和钢架大棚，双行种植，株距30 cm，行距50 cm，完全随机化设计，常规管理。进入开花期后，对5～8节位的雌花自交授粉，每株留1个瓜。授粉8 d后采摘商品瓜，用于单宁含量测定。

122样品处理将果实按四分法取可食部分并混匀后称取（100±001 g放到捣碎机中，捣碎成匀浆，称取5 g匀浆2份，用150 mL水提取， 沸水浴30 min后定容至200 mL， 用中性脱脂棉过滤，弃去初滤液，续滤液供测定用。

123单宁含量的测定黄瓜单宁含量的测定采用Folin-Denis法[8]。测定仪器为紫外可见分光光度计（UV2550/PC，日本岛津生产；试剂、标准溶液制备及标准曲线绘制参照李静等的方法[8]。从供测试样品溶液中吸取2 mL放入50 mL容量瓶中加入水30 mL、钨酸钠-磷钼酸混合溶液2 mL和饱和碳酸钠溶液2 mL，定容显色放置2 h后，以标准曲线 0 mg/L 为空白，在760 nm波长下测定样品溶液的吸光度，根据标准曲线求出样品溶液的浓度。

124数据处理与分析采用植物数量性状主基因-多基因混合遗传模型进行多世代联合分析，通过极大似然法（maximum likelihood method和IECM算法（iterated expectation and conditional maximization估计混合分布中的有关成分分布参数， 再根据AIC准则（Akaikes information criterion选择备选遗传模型，并对其进行适合性测验（U21、U22、U23、nW2、Dn，选择统计量达到显著水平个数最少的模型作为最优模型；采用最小二乘法估计主基因、多基因的遗传效应、方差、遗传率等遗传参数。

本试验数据分析采用由南京农业大学盖钧镒、章元明等提供的计算软件和SAS软件进行。

2结果与分析

21单宁含量的次数分布

黄瓜6个世代果实单宁含量的次数分布见表1。从表1可知，在露地和钢架大棚2个不同栽培环境下，果实单宁含量在P1、P2、F1世代均呈正态分布，在BC1、BC2呈偏正态分布，而在F2世代表现为具多个峰的混合分布。endprint

根据植物数量性状主基因-多基因遗传模型的多世代联合分析方法，通过IECM算法，对2个不同栽培环境下的P1、P2、F1、BC1、BC2和F2世代进行遗传模型筛选分析，分别获得5类 24 种遗传模型的极大对数似然函数值和AIC值（表2。根据AIC准则，在露地栽培条件下，B-1、E-2模型的AIC值较小，分别为4 532047、4 532728；在钢架大棚栽培条件下，E-2模型的AIC值最小，为4 124447，其次最小的是 B-2 模型，AIC值为4 532728。因此初步选择B-1、B-2、E-2 为候选模型，其中，B-1模型代表2对加性-显性-上位性主基因遗传，B-2模型表示2对加性-显性主基因遗传，E-2模型表示2对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传。

候选模型的适合性检测见表3。由表3可知，在露地栽培条件下，B-1模型中有7个统计量达到显著水平，在BC1集中了4个，说明该模型与BC1吻合性不佳；E-2模型的统计量有5个达到了显著水平，在BC1中有3个。在大棚栽培条件下，B-2模型的统计量有8个达到了显著水平，在F2中5个统计量均达显著水平，所以该模型不符合F2；E-2模型中[CM（25]有5个统计量达到了显著水平，其中在BC1中有3个。

由表5可知，在露地栽培条件下，2对主基因加性遗传效应分别为14675[G3]6、1365[G3]76，显性效应为-2122[G3]09、0871 54，多基因的加性和显性效应分别为3307 36、4942 63；在大棚栽培条件下，2对主基因的加性效应分别为15127 8、1236 31，显性效应为-1529 58、1222 60，多基因的加性和显性效应分别为2955 02、4113 21。可见，在2个不同栽培条件下，黄瓜单宁含量的1阶遗传参数差异较小，其中第1主基因的加性效应值较大，多基因的加性效应、显性效应大于第2主基因，说明控制黄瓜单宁含量遗传主要是第1主基因的加性效应、多基因的加性和显性效应。

在露地栽培条件下，BC1、BC2和F2世代的主基因遗传率分别为49465%、32271%和40413%，多基因遗传率分别为17407%、23787%和43350%，环境方差分别占表型方差的26567%、30105%和13940%；在钢架大棚栽培条件下，BC1、BC2和F2世代的主基因遗传率分别为45748%、36596%和41814%，多基因遗传率分别为19940%、19753%和41451%，环境方差分别占表型方差的26818%、31172%和14639%。多基因遗传率占有较大的比重，而环境对单宁含量也存在较大的影响。在品质选育时，F2主基因的选择效率最高，受环境影响相对较小。

3讨论

植物数量性状混合遗传模型主基因-多基因多世代联合分析方法是建立在混合模型统计学理论基础上的，它与经典数量遗传学的根本区别是将数量遗传的研究重点转向数量性状基因本身，使遗传分析更准确、深入。该方法已在黄瓜数量性状遗传研究中得到了应用[9-11]。

有研究表明，杂交高粱的单宁含量受高亲值控制，单宁含量的遗传以主效基因为主，并与控制粒色的基因组有关[12]。本研究分析表明，黄瓜在2个不同栽培条件下单宁的遗传规律是一致的，都受2对加性-显性主基因+加性-显性多基因控制，说明黄瓜单宁遗传模式具有较高的稳定性。另外，由于栽培条件的不同，主基因和多基因的表达也不一样，导致主基因和多基因的遗传率也各不相同，在各分离世代中，主基因

分利用主基因基础上，兼顾多基因的影响，在较高分离世代进行单宁性状的选择。本研究结果还表明，环境因素对果实单宁含量影响较大，说明通过改善栽培技术措施可以较好地控制黄瓜单宁含量、提高果实品质。

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