红花紫荚矮秆豌豆品种的选育

何丽烂，李树营，李学文，喻 敏，王惠珍

（佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东 佛山 528000）

【研究意义】豌豆（Pisum sativumL.），豆科蝶形花亚科野豌豆族豌豆属，1年生或2年生茎缠绕或攀援草本植物，为世界第二大食用豆类作物［1-2］，由于豌豆兼有粮、菜、饲、肥功能，适应性强、用途广泛、营养丰富，越来越受到生产者和消费者的青睐，种植面积不断扩大［16］。菜用豌豆因富含氨基酸、维生素、蛋白质等营养物质，是目前国内外畅销的优质蔬菜种类［3-6］。【前人研究进展】国内菜用豌豆的育种工作相对起步较晚，于20世纪80年代开始菜用豌豆的引种试种工作，如从美国引进的甜豌豆资源中选育出的京豌1号、广东省农业科学院蔬菜研究所选育的甜豌豆品种粤甜豆1号［15］、汕头市白沙蔬菜原种研究所引进的耐热早熟型豌豆品种白沙1号［14］等。豌豆大多为白花绿荚，我国也选育了一些具有特色的品种，如江苏省农业科学院选育的赤花绿荚，而紫荚豌豆的选育在国内少有报道。随着人们消费观念的改变和对健康饮食的重视，紫色蔬菜由于富含花青素及其他酚类成分而备受关注［17-18］。花青素是一类水溶性天然色素，也是紫色蔬菜中主要呈色物质，属黄酮类化合物［10-11］，是一种强自由基清除剂，具有降血糖、抗氧化和预防疾病等多种保健功能［12］。我国常见紫色蔬菜主要有紫甘蓝［19］、紫茄［20］、紫薯［13］等。紫荚豌豆作为菜用豌豆的优异品种，具有非常高的营养价值和观赏价值［7-9］，亟待开展紫荚豌豆的引种育种工作。【本研究切入点】前期本课题组从英国引进了多个豌豆品种，其中有一个为开红花结紫荚的高秆品种，编号为Cv 13，该品种具有红花紫荚优良性状，为国内豌豆品种所缺乏的，值得在国内引种栽种。然而，该品种抗寒性较弱、高秆需要搭架；同时，课题组有一个白花、绿荚、矮秆的高产豌豆品种，编号为Cv 4。【拟解决的关键问题】我们将利用Cv 13和Cv 4两个豌豆品种，分别以紫花紫荚品种作为母本（正交）和父本（反交）进行杂交育种，从而选育出1号和2号豌豆新品种，两个品种均开紫红花，结紫红色豆荚，色彩较为鲜艳，在开花期和结荚期既可供观赏，还可以食用（花荚含丰富的花青素），具有一定的观赏性和营养价值，能够满足人们对鲜食紫荚豌豆和观赏矮秆紫荚豌豆的需求。

1 材料与方法

1.1 亲本特征特性

本试验采用的豌豆品种均从英国引进，分别编号Cv 13和Cv 4，Cv 13品种表现为红花、紫荚、高秆，Cv 4品种表现为白花、绿荚、矮秆。

1.2 选育过程

本试验于2012—2015年在佛山科学技术学院仙溪校区试验地进行。该试验地质地为轻壤土，pH值为5.8，有机质含量为30.6 g/kg，速效钾24.05 mg/kg，速效氮46.32 mg/kg，速效磷25.78 mg/kg，全氮1.74 g/kg，全钾1.404 g/kg，全磷0.658 g/kg。播种采用分畦单粒方式，每畦1行，行距30 cm、株距25 cm，每穴3粒；定苗1株。在播种前施有机肥（鸡粪）1次，苗期追肥（复合肥）1次，豌豆生长期间进行常规的田间栽培管理。具体选育过程（图1）为：2012年秋冬季进行杂交试验，正交：Cv 13（♀）×Cv 4（♂），Cv 13为母本；反交：Cv 4（♀）×Cv 13（♂），Cv 4为母本。在选定适宜的杂交花后，用镊子分别剥开花瓣后将花粉粒逐一取出，然后在雌蕊柱头上涂抹花粉，授粉后将花蕾复原［6，13］。2013年春季获得F1代，同年秋冬季对F1代进行种植，以红花、紫荚、矮秆为目标，在F1代中进行选择和单株留种，于2014年对F2代再次进行种植，以株系表现为稳定性好、双荚率高、品质好、产量较高的进行留种。

图1 选育过程Fig.1 Process of breeding

1.3 豌豆亲本和选育品种的生理指标及株高等性状测定

在田间随机选取5株成熟期（开花结荚期）植株，从地面起测量株高（cm）。在收获的成熟豆荚中，随机选取20个，用直尺测量其荚长、荚宽，精度为0.1 cm。在收获的成熟种子中，随机选取20粒，用游标卡尺测量其粒长、粒宽，精度为0.02 cm。随机选取100粒种子，用分析天平称重即为百粒重（g），重复3次。

在测定嫩果荚花青素苷含量时参照WEISS等［9］的方法，具体操作时略作改动。随机选取嫩果荚20个，剪碎后称取1 g，用5 mL含1%盐酸的甲醇在4℃条件下浸提4 h，离心后取上清液，之后用722分光光度计测定上清液在530 nm和657 nm处的光吸收值。花青素相对含量（A）计算如下：

A = A530-0.25A657

以A值来衡量果荚中花青素含量高低。

2 结果与分析

2.1 豌豆亲本生育期的主要性状特征

不同亲本不同生育期外观性状和田间表型如图2所示，Cv 13株高很高，呈高秆红花紫荚亲本；Cv 4株高较矮，呈白花绿荚矮秆豌豆亲本。表1显示，亲本Cv 13株高约2 m，开红紫花，结紫荚，荚长达7 cm以上、荚宽近1 cm，籽粒大小适中，百粒重为16.15 g。亲本Cv 4株高约90 cm，开白花，结绿荚，叶茎肥硕，豆荚长且宽，荚长平均达8.4 cm、荚宽可达1.2 cm，粒大，百粒重可达31.36 g。

图2 豌豆亲本在不同生育期的田间表型Fig.2 Field phenotypes of pea parents at different growth stages

表1 豌豆亲本植株性状特征比较Table 1 Comparison of key traits between pea parents

2.2 豌豆杂交F1代种子和植株的田间观察和筛选

2012年11月分期播种了亲本Cv 13和Cv 4豌豆品种，2012年12月底至2013年2月初的开花期进行去雄、授粉工作，2013年4—5月分别收获杂交F1代种子，正交和反交所收获的杂交种子情况见表2。表2显示，正交Cv 13（♀）×Cv 4（♂）F1代种子以褐色为多，反交Cv 4（♀）×Cv 13（♂）F1代种子也以褐色为多。共收获杂交种子1 519粒，按种子色泽和饱满程度将其分类，挑选出褐色饱满的作为第2年杂交后代的繁育种子，F1代植株在苗期、花期和结荚期田间表现如图3所示。无论正交或反交所得到F1代植株均表现为高秆、开红花，说明高秆、红花均是显性性状。从结荚期可以看出，正交和反交的F1代植株的荚色基本上为紫色，但颜色深浅不同，正交（即以Cv 13紫花紫荚为母本）荚色要深于反交F1代植株。荚色性状表现（紫色和绿色）为不完全显性关系。综上所述，株高性状高秆对矮秆为显性，花色红花对白花为显性，但荚色性状不完全由质量性状控制，所以F1代植株的荚色表现为紫色、浅紫色和绿色。无论Cv 13（♀）×Cv 4（♂）还是Cv 4（♀）×Cv 13（♂），其后代基本上表现为高秆、红花、紫荚。

表2 豌豆正交和反交所获杂交种子色泽和饱满度比较Table 2 Comparasion of color and fullness of hybrid pea seeds obtained by reciprocal cross

图3 豌豆正交和反交F1代植株不同生育期的田间表现Fig.3 Field phenotypes of F1 generation of pea obtained by reciprocal cross at different stages

2.3 豌豆杂交F2代种子和植株的田间观察和筛选

2014年4—6月分期获得F2代杂交种子，分别选取荚色为特紫色和紫色的。挑选出结实饱满的种子，干燥后进行称重。杂交F2代种子收获情况见表3。共收获了杂交F2代种子10 152 g，其中紫荚种子10 072 g，特紫荚的80 g。

表3 2014年豌豆杂交F2代种子收获情况Table 3 Harvest of F2 generation of pea in 2014

选取正交与反交获得的F2代种子中紫荚和紫粒豌豆，于2014年10月30日播种于试验地，单株栽培，分别在豌豆苗期、开花期和结荚期进行株高、花色、荚色和荚形等观察筛选。如图4所示，不同杂交F2代种子播种后所长出的植株为F2代植株，从形态上表现为显性性状和隐性性状的分离。对株高来说，高秆对矮秆为显性，F2代植株出现分离，表现为高秆和矮秆两种，红花对白花为显性，分离比为3∶1，均符合孟德尔遗传定律的分离规律。但荚色的性状不完全由质量性状控制，所以F2代植株的荚色表现为紫色、浅紫色和绿色。株高、花色和荚色的性状还出现重新组合现象。本试验发现开红花的一般会结紫荚，开白花的一定是绿荚。我们将Cv 13（♀）×Cv 4（♂）和Cv 4（♀）×Cv 13（♂）杂交组合的F2代植株的性状归为高红紫、矮红紫、高白绿和矮白绿4个类型，分离比符合两对相对性状自由组合规律。

高红紫：高秆、红花、紫荚，比例较高，约9/16。

矮红紫：矮秆、红花、紫荚，比例中等，约3/16。这是选育目标，选取株型好、结荚多、结荚紫色（深紫色）进行单株收获，作为矮秆紫荚豌豆的优良株系，从正交Cv 13（♀）×Cv 4（♂）选出的优良株系，初定名为1号。从反交Cv 4（♀）×Cv 13（♂）选出的优良株系，初定名为2号。1号和2号株系的花期和结荚期田间表现如图4。

高白绿：高秆、白花、绿荚，比例中等，约3/16。

矮白绿：矮秆、白花、绿荚，比例很少，约1/16。

图4 豌豆1号和2号株系植株花期和结荚期的田间表现Fig.4 Field phenotypes of No.1 and No.2 plants during anthesis and podding stages

2.4 矮秆红花紫荚豌豆新品种1号和2号的性状比较

从表3可以看出，矮秆红花紫荚品种1号和2号的株高均表现为矮秆，为隐性性状；花色表现为红花，为显性性状；荚色表现为紫色，为不完全显性性状或数量性状。1号和2号嫩荚的花青素相对含量为0.652和0.347，虽然低于红花紫荚亲本Cv 13品种，但是显著高于白花绿荚亲本品种，可以确定为紫荚豌豆新品种。1号果荚长度7.03 cm，显著短于2个亲本的荚长；2号果荚长度7.39 cm，也短于2个亲本的荚长，与母本Cv 4品种存在显著差异。1号和2号的荚宽介于2个亲本之间，虽然大于紫荚亲本Cv 13品种（差异不显著），但短于Cv 4的大荚品种（差异显著）。1号和2号的粒长也介于2个亲本之间，差异达到显著水平；2个新品种的粒宽也存在显著差异，其粒宽与母本相关，以小粒品种Cv 13作母本的粒宽相对较小，以大粒品种Cv 4作母本的粒宽相对较大。1号和2号百粒重分别为22.65 g和23.11 g，介于2个亲本之间，显著高于小粒品种Cv 13，但低于大粒品种Cv 4。

表3 豌豆新品种1号和2号的性状比较Table 3 Comparison of morphological characters of the new lines of pea No.1 and No.2

3 讨论

豌豆作为一种重要的兼具粮、菜、饲、肥功能的豆科植物，在我国北方和南方均有种植，其中南方种植的豌豆类型大多以鲜食豌豆为主［16］。国内大多数豌豆品种均为开白花、结绿荚，籽粒呈绿色，很多学者对豌豆品种的选育和改良进行了大量工作。我们前期引进了红花紫荚豌豆品种Cv 31，籽粒呈紫色，通过总结前人的豌豆田间杂交选育方法，本试验结合矮秆豌豆品种Cv 4，分别以高秆红花紫荚品种作为母本（正交）和父本（反交）进行去雄、授粉杂交，进行红花紫荚矮秆豌豆新品种的选育工作。

通过对F1和F2代种子及植株的田间表型分析发现，苗期托叶叶腋基部的叶色与花色相关，苗期托叶叶腋基部叶色是红色的，则开红花结紫荚，苗期托叶叶腋基部的叶色是绿色的，则开白花结绿荚，同时还发现花色和豆荚颜色属于连锁性状，开红花则结紫荚，或开白花结绿荚。高秆相对于矮秆属于显性性状，同时符合孟德尔遗传定律的分离定律。花色荚色与株高可看作两对可自由组合和遗传的性状。通过筛选我们得到2个红花紫荚矮秆型豌豆品种（1号和2号）。由于试验时间短，后期可能需要对新品种进行进一步筛选和纯化，从而得到遗传稳定的豌豆品种。

4 结论

国内豌豆品种种质资源相对较少，南方豌豆的种植主要以鲜食为主。本试验以红花紫荚高秆豌豆品种Cv 13和白花绿荚矮秆豌豆品种Cv 4为亲本，通过正反杂交，筛选得到两个红花紫荚矮秆豌豆新品种（1号和2号）。红花紫荚矮秆豌豆品种的选育，为南方鲜食豌豆品种的育种提供了一种新思路。其中2号品种花青素含量更高，具有更高的营养价值，可以进一步以2号豌豆品种为亲本，选育更适合在南方推广的富含花青素的鲜食豌豆品种。