黄绿叶幼苗标记在黄瓜（Cucumis sativus L.）自交系间杂交育种中的应用

2023-06-17王家训苏晓东刘卫东张玉萍

种子科技 2023年9期

关键词：黄瓜

王家训　苏晓东　刘卫东　张玉萍

摘要：本研究目的是讨论非致死黄绿叶幼苗标记性状的应用工作。用隐性的黄绿叶突变体和相对显性的正常深绿叶自交系作材料，在田间开展了应用试验。试验内容为黄绿叶突变性状的遗传分析。回交转育成用作自交系间杂种母本、具有优良农艺性状的86-31E黄绿叶自交系。黄绿叶自交系和深绿叶自交系间杂种与具有相似母本和相同父本的深绿叶自交系间杂种有同等的产量优势。黄绿叶和深绿叶自交系间杂种采用行比1∶1，菱形格式种植，不去雄，杂交率为72.8％～73.2％；按照黄绿叶幼苗标记，能确保栽种的都是深绿叶杂交苗，有稳定的产量优势；制种手续大大简化，等同于种子繁殖，是一种较好的制种方法。结果表明，黄绿叶幼苗标记可用于自交幼苗的鉴定，为黄瓜自交系间杂交育种开创新前景。

关键词：黄瓜；隐性的黄绿叶幼苗标记；遗传分析；回交转育；产量优势；制种方法

文章编号：1005-2690（2023）09-0025-03 中国图书分类号：S642.2 文献标志码：B

将幼苗期可识别、非致死的叶色突变体的隐性突变性状用作幼苗标记[1]，在杂交育种中有特殊的应用价值[2]。在棉花等作物的性状遗传研究中，已经报道了很多幼苗期可识别、非致死的叶色突变体[3-5]，也有不少将突变性状用作幼苗标记在杂交育种中的应用研究报道[6-7]。在黄瓜的性状遗传研究中，已报道了幼苗期可识别、非致死的叶色突变体v，yc-1[8]，yc-2[9]，vvi、yp[10]，黄色子叶[11]，黄芽[12]，ygl，v1[13]，浅黄绿色[14]，yl-2[15]等叶色突变体。然而，在黄瓜杂交育种中，少有非致死的叶色突变性状用作幼苗标记的应用研究报道。在黄瓜杂交育种中，自交系间杂种产量高、品质好，是生产面积很大的一种主要种植类型。为了推进幼苗标记在黄瓜自交系间杂交育种中的应用，将子叶期可识别的黄绿叶（ygl）性状用作幼苗标记进行应用研究，包括黄绿叶突变性状的遗传分析，优良黄绿叶自交系的回交转育，黄绿叶、深绿叶自交系间杂种的产量表现，黄绿叶、深绿叶自交系间杂种不同制种方法比较。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验于2010—2020年在九江市濂溪区农业农村局试验点进行。

1.2 试验材料

De-y6-3-3、ygl6-3-2自交系被用作黄绿叶性状的试验材料。深绿叶自交系间杂种赣黄瓜1号[16]的母本自交系86-7-1-7-31E（以下简称86-31E）和父本自交系86-3-7-5-16（以下简称86-16）被用作正常深绿叶性状的试验材料。所有自交系都属于华北型黄瓜，雌雄同株异花性型[17]，雌花节率约25％。

1.3 黄绿叶性状的遗传分析

De-y6-3-3黄绿叶自交系是用作P1亲本，Jin7-87-s7深绿叶自交系是用作P2亲本，各亲本分别自交；P1和P2亲本选择作正反交，正反交分别作自交和正反交，均选用P1亲本作回交。分别观察各世代植株，黄绿叶突变性状用χ-测验进行评价。

1.4 优良农艺性状的黄绿叶自交系的回交转育

ygl6-3-2黄绿叶自交系为母本，具有优良农艺性状的86-31E深绿叶自交系为父本，相互进行杂交，产生的深绿叶F1植株作母本，用ygl6-3-2×86-31E回交，F1BC1、F1BC2、F1BC3世代均选择分离的黄绿叶植株，仍都用ygl6-3-2×86-31E回交，获得F1BC4后再自交3次，设想回交转育成具有优良农艺性状的86-31E黄绿叶幼苗标记的自交系。转育的选择目标是黄绿叶幼苗标记性状和近似86-31E深绿叶自交系的优良农艺性状。

1.5 产量表现

以黄绿叶自交系以及深绿叶自交系间杂种ygl86-31E×86-16为试验品种，以母本相似和父本相同的赣黄瓜1号（86-31E×86-16）深绿叶自交系间杂种作对照品种，在2016年和2017年进行产量比较。采用完全随机区组设计，重复3次。2016年小区面积为3.2 m，2017年为2.7 m。小区早期产量是开始收获后15 d计产。通过2个样本平均数成对数据比较两尾t测验，评估差异显著性[18]。

1.6 黃绿叶、深绿叶自交系间杂种不同制种方法比较

ygl86-31E黄绿叶自交系用作母本，86-16深绿叶自交系用作父本，比较杂交种子不同生产方法。2018年，2种方法分别是行比3∶1，去雄；行比3∶1，不去雄。2019年，2种方法分别是行比1∶1，菱形格式种植，不去雄；行比1∶1，方形格式种植，不去雄。2020年，2种方法分别是行比1∶1，菱形格式种植，不去雄，1次人工辅助授粉；行比1∶1，菱形格式种植，不去雄。杂交种子播种后，在子叶期测定种子杂交率，用2个样本百分数相比较的两尾u测验对杂交率数据进行分析，以评估差异显著性。

2 结果与分析

2.1 黄绿叶突变性状的遗传分析

必须明确非致死黄绿叶突变性状是显性还是隐性，因为其自交系关系到其在杂交种中用作父本还是母本。因此，进行黄绿叶突变性状的遗传分析。De-y6-3-3黄绿叶自交系用作P1亲本，Jin7-87-s7深绿叶自交系用作P2亲本，P1的S1自交世代所有植株都具有黄绿叶表现性状，P2的S1自交世代所有植株都具有深绿叶表现性状，表明P1、P2亲本自交系在叶色上都具有稳定遗传性。亲本正反交F1A和F1B世代所有植株都是深绿叶，表明突变黄绿叶性状和正常深绿叶性状不受细胞质遗传影响，仅受核基因控制。突变黄绿叶性状是隐性，正常深绿叶是相对显性。F2A和F2B世代分离比例与BC1A和BC1B世代分离比例分别和3∶1与1∶1理论比例相比没有显著不同，表明突变黄绿叶性状受一对单独隐性基因控制。因此，突变黄绿叶性状能用作幼苗标记性状。突变黄绿叶性状自交系在黄瓜自交系杂种优势利用中，能用作杂交种的母本。

2.2 优良农艺性状黄绿叶自交系的回交转育

现有的黄绿叶自交系来自“地串”品种89-6单株的自交后代，具有不良的农艺性状。因此，选用具有黄绿叶幼苗标记的ygl6-3-2自交系作母本，具有优良农艺性状的86-31E深绿叶自交系用作父本，2010年春进行杂交，获得F1种子，其在2010年秋播种，出苗后的深绿叶植株用ygl6-3-2×86-31E轮回亲本进行回交，获得F1BC1种子。其在2011年春播種，出苗后的植株有分离，选用黄绿叶植株用ygl6-3-2×86-31E轮回亲本进行回交，获得F1BC2种子。其在2011年秋播种，出苗后的植株有分离，选用黄绿叶植株又用ygl6-3-2×86-31E轮回亲本进行回交，获得F1BC3种子。其在2012年春播种，出苗后的植株有分离，选用黄绿叶植株再用ygl6-3-2×86-31E轮回亲本进行回交，获得F1BC4种子。其在2012年秋播种，出苗后的植株有分离，选用黄绿叶植株自交，获得F1BC4S1种子。其在2013年春播种，出苗后的植株有分离，选黄绿叶植株自交，获得F1BC4S3种子。其在2013年秋播种，出苗后的植株为黄绿叶植株没有分离。从2010年春至2013年秋，经过4个年份，8个世代，采用1次杂交、4次回交和3次自交，回交转育成具有优良农艺性状、无深绿叶植株分离的ygl86-31E黄绿叶自交系，可用作自交系间杂种的母本，与深绿叶自交系作父本杂交，配制黄绿叶、深绿叶自交系间杂种。

2.3 黄绿叶和深绿叶自交系间杂种的产量表现

具有黄绿叶性状幼苗标记的黄绿叶自交系和深绿叶自交系间杂种，需要对其产量性能进行测试和验证。选用黄绿叶和深绿叶自交系间杂种ygl86-31E×86-16作为试验杂种，有相似母本和相同父本赣黄瓜1号（86-31E×86-16）深绿叶自交系间杂种用作对照杂种，进行2年产量比较。2016年，小区早期平均产量增加了11.5％，小区平均总产量增加了16.3％。2017年，小区早期平均产量下降了5.3％，小区平均总产量增加了4.9％。t测验表明，产量之间的差异不显著，试验杂种与对照杂种相比，有同等的产量表现。表明自交系间杂种的产量不受黄绿叶苗期标记应用的影响，具有黄绿叶幼苗标记的黄绿叶和深绿叶自交系间杂种可以同深绿叶和深绿叶自交系间杂种一样，在生产上种植。

2.4 黄绿叶、深绿叶自交系间杂种不同制种方法比较

深绿叶自交系间杂种制种需要人工去雄、手续烦琐、费时费工，黄绿叶、深绿叶自交系间杂种制种效果还需进行试验。用ygl86-31E黄绿叶自交系作母本，86-16深绿叶自交系作父本，采取不同制种方法进行比较。

2018年采用行比3∶1和去雄时，种子杂交率为96.9％；采用行比3∶1和不去雄时，种子杂交率为18.8％。u测验表明，种子杂交率的差异非常显著，采用行比3∶1和去雄的制种方法具有更高的种子杂交率。杂交种子播种后，出苗的幼苗按照黄绿叶幼苗标记，在子叶期容易区分深绿叶杂种苗和黄绿叶自交苗。在间苗和定苗时除去少量的黄绿叶自交幼苗，栽种的都是深绿叶杂交幼苗，保证有稳定的产量优势。但制种需要去雄，手续烦琐。采用行比3∶1和不去雄制种方法，制种手续大大简化，但其种子杂交率仅为18.8％。说明这2种制种方法均采用行比3∶1，不论去雄与否，都有所短，需要改进。

2019年采用行比1∶1、菱形格式种植、不去雄时，种子杂交率为73.2％；采用行比1∶1、方形格式种植、不去雄时，种子杂交率为48.3％。u测验表明，种子杂交率差异非常显著。采用行比1∶1、菱形格式种植、不去雄的制种方法，由于菱形格式种植近母本株4株都是父本株，比方形格式种植近母本株4株中2株是父本株、2株是母本株有更多杂交授粉机会，因此其种子杂交率较高。虽然种子杂交率还未达到种子标准，但是杂交种子播种后，出苗的幼苗按照黄绿叶幼苗标记，在子叶期很容易区分深绿叶杂种苗和黄绿叶自交苗，在间苗和定苗时除去1/4以上的黄绿叶自交幼苗，栽种的都是深绿叶杂交幼苗，有稳定的产量优势。由于不用去雄，制种手续大大简化，与种子繁殖一样。因此，行比1∶1、菱形格式种植、不去雄的制种方法可以在制种中应用。采用行比1∶1、方形格式种植、不去雄制种方法，种子杂交率为48.3％，在制种中不可应用。

2020年采用行比1∶1、菱形格式种植、不去雄、1次辅助授粉的制种方法，种子杂交率是76.0％；采用行比1∶1、菱形格式种植、不去雄的制种方法，种子杂交率是72.8％。前者比后者的种子杂交率提高3.2％。u测验表明，2种制种方法的种子杂交率差异未达显著水平。虽然二者种子杂交率都未达到种子标准，但杂交种子播种后，出苗的幼苗按照黄绿叶幼苗标记，在子叶期易于区分深绿叶杂种苗和黄绿叶自交苗，在间苗和定苗时除去近1/4的黄绿叶自交幼苗，栽种的都是深绿叶杂交幼苗，有稳定的产量优势，制种手续也比人工去雄简化。这2种制种方法在自交系间杂种制种中可以应用。

3 结论

应用隐性的黄绿叶幼苗标记性状自交系，回交转育成一个具有优良农艺性状的ygl86-31E黄绿叶自交系。用其作母本的黄绿叶自交系、深绿叶自交系间杂种与具有相似母本和相同父本的深绿叶自交系间杂种有同等产量优势。黄绿叶、深绿叶自交系间杂种采用行比1∶1、菱形格式种植、不去雄制种方法，种子杂交率是72.8％～73.2％，按照黄绿叶幼苗标记，可确保栽种的都是深绿叶杂交幼苗，有高而稳定的产量优势，制种手续大大简化，等同种子繁殖，是一种较好的制种方法。因此，黄绿叶苗期标记的应用进一步提高了黄瓜自交系间杂种生产、制种和亲本种子繁殖水平，将为黄瓜自交系间杂交育种开创一个新的前景。

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