父本在杂交谷子化学成分分布中的评价作用

宋小青　宋晋辉　范光宇　王小明　刘颖慧　赵治海

摘要：采用同一母本A2分别与zy1、2038、2039-95-3等6个不同父本进行杂交，研究父本在杂交谷子淀粉、蛋白和脂肪分布中的评价作用。结果表明，高淀粉含量的父本给母本授粉时，其杂交当代籽粒的淀粉含量明显高于母本，平均增加7.78%，但低于父本，杂交优势不明显；父本与杂交当代籽粒的淀粉含量呈正相关，相关系数为0.605，父本对杂交谷子籽粒的淀粉遗传分布有一定的评价作用；低蛋白父本给高蛋白母本授粉时，杂交当代籽粒的蛋白含量略高于父本，平均增加5.45%，父本与杂交当代籽粒的蛋白含量呈弱负相关，相关系数为-0.030；杂交当代籽粒的脂防遗传机制较为复杂，不同杂交组合表现不同，不存在杂交优势，父本与杂交子代脂肪含量相关性不大，相关系数为0.019。

关键词：父本；杂交谷子；化学成分；评价作用；淀粉；蛋白；脂肪

中图分类号：S515.03 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2015）05-0080-02

谷子（Setariaaitalica）属禾本科狗尾草属植物，具有耐旱稳产的特点，去皮岳俗称小米。小米营养丰富、齐全，包括碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪酸、维生素和矿物质等，各种营养素比例适宜且消化率高，是良好的营养源。谷子市场前景广阔，种植面积不断扩大，已成为干旱地区农民增加收入的重要途径之一。选用高产优质、适应性强的谷子杂交种替代常规种，对增加农民收益有很好的促进作用。张杂谷3号是河北省张家口市农科院采用谷子光（温）敏两系法选育成功的杂交种，2005年通过国家品种鉴定，因其生长期短、灌浆快、成熟早、耐旱力强等特点而深受欢迎；杂交谷子张杂谷5号在合理的氮、磷、钾配比及合适的株行距种植下，可获得6683kg/hm²的高产。研究表明，张杂谷3号、张杂谷5号、张杂谷6号和张杂谷8号这4个品种在获得高产的同时，食味品质也较优良。随着生活水平的提高，人们对小米色泽、适口性、营养价值等要求越来越高，通过杂交育种对小米品质进行改良势在必行。目前，针对杂交谷子籽粒化学成分遗传效应的研究报道较少。本试验旨在研究不同父本对杂交当代淀粉、蛋白及脂肪含量的影响，以期为营养配比合理的谷子杂交种选育提供理论依据。

1.材料与方法

1.1供试材料

以光温敏不育系A2作为母本，分别与2053、5号父、zy71、2038、2039-95-3和阳高3号（变异）共6个不同谷子品种为父本进行杂交，获得对应的杂交种分别为9号、5号、3号、张杂10号、A2×2039-95-3和A2×阳高3号（变异）。每个杂交种随机取5穗，同时，随机取父本自交系5穗，成熟时分别收获、脱粒并制粉，测定杂交当代籽粒和自交系籽粒淀粉、蛋白及脂肪含量。

1.2籽粒化学成分测定

1.2.1淀粉含量测定

以蒋卉等测定籼米淀粉含量的方法为参考，稍作修改：取自然风干的小米粉过筛，80℃<烘干；称取0.1g，滴加0.5mL无水乙醇润湿，加0.5mol/LKOH溶液10mL，80℃水浴30min，定容至50mL，静置30min；吸取样品2.5mL，加30mL超纯水，用0.1mol/LHCl调pH值至3.0；加入O.5mL碘试剂，定容至50mL，静置30min，采用碘比色法一双波长法测定直链淀粉和支链淀粉含量，二者之和为总淀粉含量。

1.2.2蛋白含量测定参考杨晨阳等测定大豆蛋白含量的方法：精确称取80℃烘干的小米粉2g放入消化管，加入500mg质量比约4：1的硫酸钾一硫酸铜混合粉末，再加入10mL浓硫酸慢慢摇动，将样品浸湿、消化约30min；取10mL溶液进行定氮蒸馏，加入40%NaOH溶液使蒸馏器中的溶液变成棕色为止；用0.1mol/LHCI对馏出液进行滴定，吸收液颜色变为紫红色为滴定终点。

1.2.3脂肪含量测定

参考丁耀魁等测定大豆脂肪的方法：小米粉于105℃烘箱烘烤30min；精确称取0.1g烘干的小米粉，用滤纸筒包装，安装于脂肪测定仪浸提架上；添加石油醚70mL，打开冷凝水，按下启动键进行浸泡、抽提及试剂回收；将处理后的小米粉冷却、称质量，计算差值。

2.结果与分析

2.1杂交当代及亲本籽粒的淀粉含量

经测定，母本A：籽粒的淀粉含量约为63.57%。由表1可知，杂交当代籽粒淀粉含量的排列顺序和父本之间差异不大，父本淀粉含量对杂交当代存在一定的影响；组合A：×2053和A：×5号父的父本淀粉含量接近母本，其杂交当代籽粒的淀粉含量差异不大；当采用高淀粉含量的父本zy71和2039-95-3给母本授粉时，其当代籽粒淀粉含量明显高于母本，平均增加7.78%，高于父母本中亲值，均低于父本，杂交优势不明显，父本对杂交谷子籽粒的淀粉遗传分布有一定的评价作用。将谷子杂交当代籽粒的淀粉含量与父本淀粉含量进行相关性分析，结果发现，杂交当代淀粉含量与父本淀粉含量呈正相关，相关系数为0.605，这进一步说明父本对杂交当代籽粒的淀粉含量有一定的影响作用。

2.2杂交当代及亲本籽粒的蛋白含量

经测定，母本A：的蛋白含量约为15.54%。由表2可知，谷子杂交当代的籽粒蛋白含量与父本的蛋白含量同样偏低，但排列顺序明显不同于父本；低蛋白父本与高蛋白母本杂交时，多数杂交组合当代籽粒的蛋白含量高于父本，平均增加5.45%，均低于母本，多数低于中亲值，无杂交优势，这与有关杂交种蛋白遗传特点的报道有所不同。将谷子杂交当代籽粒的蛋白含量与父本蛋白含量进行相关性分析发现，父本的蛋白含量与杂交当代籽粒的蛋白含量呈弱负相关，相关系数为-0.030，整体分析蛋白的遗传机制较为复杂。

2.3杂交当代及亲本籽粒的脂肪含量

经测定，母本A：的脂肪含量约为3.47%。由表3可知，除个别杂交组合外，多数谷子杂交当代籽粒的脂肪含量均低于父本、母本和中亲值。将谷子杂交当代籽粒的脂肪含量与父本脂肪含量进行相关性分析发现，父本与杂交当代籽粒的脂肪含量相关性不高，相关系数为0.019，杂交当代籽粒的脂肪遗传机制较为复杂。

3.结论

近年来，关于杂交子代化学成分遗传机制的报道较多，如玉米蛋白质的遗传效应研究、大豆杂交后代籽粒蛋白质和脂肪积累模式的研究等，但关于杂交谷子化学成分分布规律的研究报道却很少。本试验采用“一母多父”模式来研究父本对杂交当代籽粒淀粉、蛋白及脂肪遗传规律的影响，结果表明，当采用高淀粉含量的父本给母本授粉时，其杂交当代籽粒淀粉含量明显高于母本，平均增加7.78%，高于父母本中亲值，均低于父本，杂交优势不明显，杂交当代淀粉含量与父本淀粉含量的相关系数为0.605，父本淀粉含量对杂交谷子淀粉含量的遗传分布有一定的评价作用，与Letchworth的研究结论有所不同；当采用低蛋白父本给高蛋白母本授粉时，多数杂交组合当代籽粒的蛋白含量高于父本，平均增加5.45%，均低于母本，多数低于中亲值，无杂交优势；杂交当代籽粒的脂肪遗传机制较为复杂，父本脂肪含量高于或低于母本，杂交当代籽粒的脂肪含量均倾向于低于父本、母本和中亲值，无杂交优势；谷子杂交当代籽粒蛋白和脂肪含量的排列顺序与父本差别较大，相关性分析结果显示，父本籽粒的蛋白或脂肪含量与杂交当代籽粒的蛋白或脂肪含量的相关性极低，甚至呈负相关，蛋白质和脂肪的遗传机制较为复杂。

总之，谷子杂交育种过程中父本的选择很关键，当父本的淀粉含量明显高于母本时，可在母本原有的基础上提高杂交当代籽粒的淀粉含量；低蛋白父本可在母本蛋白含量的基础上降低杂交当代籽粒的蛋白含量。父本对杂交当代籽粒脂肪含量的影响无规律可循，不同杂交组合表现不同，有待于进一步研究。另外，对杂交谷子化学成分分布的研究，除要考虑遗传因素外，还应该考虑环境因素的影响，这是因为小米的品质既受遗传因素支配，又受环境条件影响，如种植于不同地区的张杂谷6号，其淀粉、蛋白、脂肪及其他成分会存在显著性差异。