‘滁菊’回交BC1株系的遗传变异与综合评价.pdf

南京农业大学学报():/.:./.收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目()江苏现代农业(花卉)产业技术体系项目()江苏省种业振兴揭榜挂帅项目()作者简介:李嘉伟硕士研究生通信作者:管志勇教授主要从事观赏植物种质资源和遗传育种研究:.李嘉伟赵立民张飞等.滁菊回交 株系的遗传变异与综合评价.南京农业大学学报():.():.滁菊回交 株系的遗传变异与综合评价李嘉伟赵立民张飞苏江硕房伟民王海滨陈素梅陈发棣管志勇(南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/农业农村部景观农业重点实验室/华东地区花卉生物学国家林业和草原局重点实验室江苏 南京)摘要:目目的的 本文旨在通过回交创制优质稳产的茶用菊新种质并对获得的 群体进行遗传分析和评价以筛选综合性状优良或特定性状突出的优异材料应用于进一步的育种改良 方方法法 将苏菊 号(滁菊杂交 代)与滁菊回交获得 株系群体 对 个 扩繁株系的 个相关产量、外观性状以及绿原酸、木犀草苷、双咖啡酰基奎宁酸和总黄酮 种功能性成分含量进行测定和分析再运用灰色关联度分析法对 群体进行综合评价 结结果果 大多数 群体花朵分布特征和田间适应性表现优异且遗传稳定 着花部位为偏母性遗传花期茎枝直立程度、田间生长势、花期 个性状为偏父性遗传 个性状的灰色关联分析权重值以田间适应性、花朵分布特征的权重值最大 利用评价结果结合聚类分析将 个回交 株系分为优、良、中、差 个级别 群体中 种功能性成分含量均达到药用菊花规定的株系有 个占比为.可作为茶、药兼用种质 通过综合评价共筛选出 个优良株系其中 的功能性成分含量水平优于滁菊其余 个株系接近滁菊的功能性成分含量水平 结结论论 本研究通过遗传分析、灰色关联度分析和功能性成分测定在对苏菊 号与滁菊回交 群体综合评价的基础上共筛选出 个优良株系为滁菊的进一步回交改良提供了中间种质和理论依据关键词:滁菊回交遗传分析综合评价功能性成分中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(/):.()().:.第 期李嘉伟等:滁菊回交 株系的遗传变异与综合评价 .:菊花()是起源于中国的传统名花茶用菊色香味俱佳具有清凉解毒、生津润喉、降火明目的功能也因此受到消费者的喜爱已发展成为我国仅次于茶叶的第二大传统茶饮 当今茶用、药用兼用的功能性菊花的产业规模更盛于观赏菊花滁菊被誉为四大名菊之首在茶用和药用方面都具有极高的价值尤其在抗氧化和肝功能保护方面表现优异其菊花精油也具有较好的抗菌活性且花茶品相极佳 年滁菊被纳入国家地理标志产品目录成为国家原产地保护产品 随着茶用菊产业规模不断扩大一些传统品种经过长期的栽培导致品种退化品质下降制约了产业规模化的发展 滁菊作为具有固定产地的地方品种花期较晚易遭受早霜危害影响安全采收同时还存在产量低的缺点 滁菊的品种改良和创新工作较为薄弱目前急需开展新品种创制和品种评价筛选综合性状优良的茶用菊新品种菊花栽培品种大多是高度杂合的异源六倍体及非整倍体基因型复杂变异丰富 菊花杂交后代中常出现超亲现象这是菊花新品种选育的先天有利条件 尽管近年来分子育种发展迅速但在菊花上全面应用分子生物学育种还存在一些阻碍传统育种手段仍是创制菊花新品种的重要手段回交育种通过与非轮回亲本的杂交引入其突出性状再与综合性状较为优良轮回亲本进行多次回交既保持轮回亲本的优良性状又增添了非轮回亲本的目标性状 等利用中间车轴草()和红车轴草()杂交后 次回交获得了长期杂交育种难以育成的多年生可育中间车轴草 也有研究者在针对栽培鹰嘴豆品种与其野生近缘种杂交的研究中发现和 世代兼顾产量的同时恢复了轮回亲本的优良性状而 和 世代则由于遗传自野生亲本的性状而表现欠佳 另外回交改良的新品种与原品种的相似性在原品种种植地区的推广上具有一定的便利和优势 南京农业大学菊花研发团队以贡菊杭白菊和滁菊为亲本配置杂交组合并经田间筛选初步获得了 个早花高产的株系 王丽君等利用神农香菊与黄山贡菊杂交培育出了新品种金菊花弥补了香菊分布范围较小的缺点后代优良株系的筛选和综合评价是育种工作的重要环节目前茶用菊的品种评价指标侧重于外观品质、茶汤成色和香味感受 中华人民共和国药典(年版)中规定绿原酸、木犀草苷和 双咖啡酰基奎宁酸作为药用菊花质量评价标准同时菊花的主要功能性成分黄酮类和挥发油类也常作为评价指标 但茶用菊的产量性状及田间适应性在种植环节中十分重要近年来低产和适栽性差的品种通常会被产区主动淘汰 李嘉伟等在针对茶用菊产量及适应性评价指标的研究中确定了包括单株花数、田间适应性以及舌状花数在内的 个影响茶用菊产量和品质性状的关键指标 灰色关联度分析法在多性状综合评价及定量评价上能够更加全面、准确地揭示事物的本质较适于对品种的综合性状进行评估 雷雨等利用灰色综合评判法分析了茶树 个产量相关数量性状并对 个茶树优株进行综合评价和排序其结果贴合实际生产标准苏菊 号由贡菊(母本)和滁菊(父本)杂交而来 其在产量、长势上已有显著的改良效果且花期提早但与滁菊相比还存在花朵薄、舌状花密度过大、心部花过小的缺点 基于此本研究将滁菊和苏菊 号进行回交获得 群体 对 个回交 株系进行扩繁再对扩繁群体进行遗传分析以期了解经济性状的遗传特点并利用灰色关联法进行综合生长性状及花朵外观品质评价同时测定 株系总黄酮、双咖啡酰基奎宁酸、木犀草苷和绿原酸含量筛选出优良株系并根据需要将所筛选的株系继续与滁菊进行第二轮的回交旨在改良滁菊产量和品质等农艺性状 材料与方法.试验材料苏菊 号保存于南京农业大学中国菊花种质资源保存中心滁菊保存于安徽滁州菊泰滁菊草本科技有限公司的菊花基地 个各品种具体性状见表 和表 滁菊在花期茎枝直立程度、管状花部直径性状上表现较好苏菊 号在着花部位、花期、产量和长势上表现较好南 京 农 业 大 学 学 报第 卷.试验方法.回交方法 以苏菊 号为母本、滁菊为父本进行 次授粉回交花序 朵 采种后调查杂交结实率、种子数等保存种子.实生苗栽培和管理 在中国菊花种质资源保存中心育苗连栋温室中将回交 后代种子播种到穴盘定期观察出苗情况统计出苗率 月 日定植到安徽滁州菊花基地的露天选种田中定植 周后统计成苗率表 育种亲本的主要质量性状 品种着花部位()花期茎枝直立程度 ()田间生长势()田间适应性()花朵分布特征()花期()滁菊中上 直立 长势一般 适应性强 聚拢 月 日到 月 日花瓣显色 苏菊 号 上 较直立 长势好 适应性强 聚拢 月 日前花瓣显色 表 育种亲本的主要数量性状 品种花径/()管状花径/()管状花径/花径()/(/)花瓣轮数()单株花数 ()单株产量/()滁菊.苏菊 号 .群体扩繁 年 月下旬至 月中旬对每个 株系及其父母本采取长 、长势一致、充实健康的穗条 个经生根粉处理多菌灵消毒后扦插到穴盘中 约 扦插苗生根后以种植间距为 将回交 扩繁株系定植于南京农业大学白马基地 定植后 统一摘心再过 第 次摘心 生长期间参照滁菊农事实用旬历手册管理要点进行管理.扩繁群体性状测定 在各株系进入盛花期时对其性状观察测定 选取的表型性状包括 个质量性状即花朵分布特征()、着花部位()、花期茎枝直立程度()、田间适应性()、田间生长势()、花期()其中花朵分布特征依靠花朵的相对间距衡量 着花部位依靠盛花期时花朵在植株上的分布范围衡量 个数量性状即花径()、管状花径()、管状花径/花径(/)、花瓣轮数()、单株花数()、单株产量()参考李嘉伟等的评价指标并在此基础上进行修改优化将影响茶用菊产量和品质的 个质量性状划分为 个级别分别赋值、性状分级和分值见表 花径、管状花径、花瓣轮数为测量 株样本后取的平均值单株花数、单株产量为测量 株样本后取的平均值表 茶用菊质量性状评分标准 指标 分值 花朵分布特征 ()聚拢较聚拢 分散着花部位()上 中上 下中上 花期茎枝直立程度 ()直立 较直立 不直立田间适应性()适应性强 适应性中等 适应性差 田间生长势 ()长势好 长势一般 长势差 花期()月 日前花瓣显色 月 日至 月 日花瓣显色 月 日后花瓣显色 第 期李嘉伟等:滁菊回交 株系的遗传变异与综合评价.试验材料收集 每个株系盛花期时采用随机取样法采摘 开放程度的花序 朵并放入信封袋烘干后将材料用粉碎机磨成粉末过孔径为()的筛贮存备用.总黄酮的提取与含量测定菊花总黄酮提取方法采用乙醇超声波法含量测定用紫外分光光度法.绿原酸、木犀草苷及 双咖啡酰基奎宁酸的提取与含量测定 参考中华人民共和国药典(年版)和沈智等的方法采用 法对 种功能性成分进行提取与含量测定 统计 个样本的含量试验均重复 次.统计与评价采用 软件对各性状的实测数据进行整理和统计采用 软件进行方差和差异显著性分析采用 语言进行聚类分析 利用灰色关联度法进行综合评价将试验筛选出的所有 株系作为一个灰色系统每个株系作为系统的一个因素 灰色关联度系数、等权关联度、权重系数和加权关联度的计算方法参考马婉茹等的方法图 滁菊苏菊 和部分回交 扩繁株系的花部形态 .回交父本滁菊的花部形态特征.回交母本苏菊 的花部形态特征.筛选的 个 株系的花部形态特征依次为、下方 行为其他 个 株系的花部形态特征.结果与分析.回交 扩繁群体性状遗传分析分析第一轮回交的结实情况结果发现共收获苏菊 号滁菊回交花 朵收获种子 粒平均每花序种子数为.粒千粒重为.播种 粒出苗 株出苗率为.后续成苗 株成苗率.然后对回交 单株扦插扩繁成群体进行性状遗传分析如图、表 所示:群体花朵外观品质性状分离广泛在列举出的 个 株系花部形态中包含多种花型平均花径为中亲值的.株系中超低亲株系占.高亲株系占.群体花径较滁菊和中亲值有升高的趋势有利于性状的改善 群体花径性状的变异系数为.说明其遗传较为稳定 群体管状花径性状主要介于双亲之间株系占.群体平均管状花径为中亲值的.管状花径性状的变异系数为.群体管状花径变异幅度较大、分离广泛 从 群体管状花径/花径比值箱线图可以看出 群体管状花径/花径的性状遗传趋势与管状花径基本一致处于双亲之南 京 农 业 大 学 学 报第 卷表 回交 株系花朵外观品质性状的遗传统计 花部性状母本父本中亲值()变异系数极值/小于低亲/双亲之间/大于高亲/./.注:群体性状均值 .下同 .图 回交 群体、苏菊 号和滁菊花径和管状花径的比值差异分布箱图 间的株系占.且存在正负向超亲株系(图)性状平均值为中亲值的.变异系数为.群体的管状花经和管状花径/花径性状相较于亲本滁菊尚有一定差距还需做进一步的改良 群体花瓣轮数平均值为中亲值的.花瓣轮数的变异系数为.同样具有较高的遗传多样性且极值差距较大在产量性状方面如表 所示群体单株花数性状的平均值是中亲值的.超高亲株系占.回交 单株花数的变异系数为.要显著高于其花朵外观形状的变异系数 极大值是极小值的.倍说明单株花数的变异水平极大 株系平均单株产量是中亲值的.超高亲株系占 群体单株产量的变异系数为.极大值为极小值的.倍同样具有及其显著的分离多样性尤为丰富表 回交 群体产量性状的遗传统计 产量性状苏菊 号 滁菊中亲值()变异系数极值/小于低亲/双亲之间/大于高亲/.在质量性状方面如表 所示在 群体中花朵主要是聚拢分布的株系占.花朵分布特征性状优良、遗传稳定、发生分离小 着花部位方面群体着花部位集中在枝条上部的株系占.着花部位绝大多数分布在上部 群体中茎枝直立的株系占.绝大多数株系茎枝直立 同时群体中大多株系田间适应性较强没有或极少缺株的株系占.且田间生长势好的株系占.田间生长势较好的株系占.具有产业化推广的潜力 而 群体花瓣显色在 月 日至 月 日之间的株系占比最多为.整体的花期多数遗传了滁菊的特性 但仍有.的株系花期属于 级与苏菊 号属同一级在提早花期上有一定改良效果 群体质量性状只有着花部位为偏母性遗传其他表现为偏父性遗传的特点与滁菊较为接近符合回交育种的目的表 回交 群体质量性状的遗传统计 质量性状苏菊 号 滁菊性状分离/质量性状苏菊 号 滁菊性状分离/.同时从 群体中筛选出了 个花部性状饱满、综合性状优良的株系依次是、均为单株花数和单株产量的超高亲株系其中 的单株产量最多