全 文 ：001135
山西农业大学学报　 1998, 18 ( 1): 20～ 23
J . Shanx i Agric. Univ .
薏苡属种间杂种 F1性状遗传的研究①
杜维俊　赵晓明　李贵全
(山西农业大学农学系 , 太谷 , 030801)
摘　要　通过薏苡属薏苡与川谷杂交 , 研究了获得杂种的方式 , 并对杂种 F1及其双亲进行了植物
学、 农艺学性状的观察比较。 结果表明: 反交较正交易获得杂种 ; 川谷的抗性、 粒重等特性在 F1
中得到表达 , 杂种 F1在形态性状、 生长势、 生物产量等方面具有较大优势 ; 杂种 F1代表现一定程
度的不育 , 结实率为 30— 50%。 本文对薏苡属居群演化提出了新的看法。
关键词　薏苡属　种间杂交　性状遗传
薏苡在植物学分类系统上属于禾本科 , 玉米族 , 薏苡属 , 为一年生或多年生 C4草本植物〔1, 2〕。薏苡
不仅营养价值堪称禾本科作物之王〔1〕 , 而且是一种珍贵的药材〔2, 3〕。我国的 《神农本草经》 将它列为上
品 ; 在国外 , 欧洲人把薏苡称为生命健康之禾 , 视为珍品 , 日本则将薏苡归属于保健粮食作物〔1, 2〕。薏
苡在我国已有悠久的应用及栽培历史 ,特别是近几年来 ,随着经济的日益发展和人民生活水平的不断提
高 , 薏苡食品加工方兴未艾 , 以薏苡为主的保健食品盛销不衰 , 加之出口需求的不断增长 , 薏苡种植业
呈现出良好的发展前景。但是 , 长期以来对这个作物几乎没有做什么遗传改良工作〔4〕 ,生产用种主要是
农家品种 ,单产不高 , 综合性状差 , 在很大程度上制约着薏苡生产的发展后劲。这就迫切需要培育出一
批高产、 优质、 抗病虫性强的突破性品种。
薏苡属 ( Coix L. ) 内约有 10个种〔1〕 , 在我国找到的是野生种和栽培种〔5〕 , 即川谷 ( Coix ag restis
Lour. ) 和薏苡 ( Coix lacr yma-jobi L. )。薏苡壳薄易碎 , 仁小糯性 ; 川谷壳厚坚硬 , 仁大粳性 , 适应性
强 , 且品质优于薏苡〔6〕。因此 , 通过种间杂交将川谷的优良基因导入薏苡 , 是培育综合双亲优良性状新
品种的有效途径。然而 ,目前国内外对薏苡和川谷杂交进行系统研究的报道较少。本文仅就薏苡和川谷
杂交 F1的性状遗传特征进行研究 , 旨在为薏苡育种提供依据。
1　材料与方法
1. 1　材　料
　　栽培种薏苡 ( Coix lacr yma-jobi L. ) 由山西省中药材学校提供。
野生种川谷 ( Coix ag r estis Lour. ) 由辽宁省沈阳市郊区沙岑子村收集。
1. 2　方　法
1. 2. 1　杂交　 1994年春将薏苡和川谷间行种植于两块沙壤土中 , 两块地之间严格隔离控制相互传粉。
近散粉时 , 一块地将薏苡去雄 , 套袋 , 人工重复授粉 ; 另一块地将川谷去雄 , 套袋 , 人工重复授粉。授
粉当日下午用 250μg /g赤霉素喷施于植株。
1. 2. 2　形态学观察　植株的生长习性、 花器性状等在相应的生育期进行观察。
1. 2. 3　千粒重 、 千粒壳重测定
2　结果与分析
2. 1　薏苡、 川谷及其杂种 F1植株习性的遗传变异 (表 1)
① 1997— 12— 16　收稿　　　　承蒙李炳林教授精心指导 , 特此致谢!
表 1 薏苡、 川谷及其杂种 F1植株性状的比较
器
官
性
状
材 料 薏苡 薏苡×川谷
( F1 )
川谷 遗传表现
全　株
株高 184cm 191cm 146cm 超亲
生育期 158天 165天 145天 超亲
生长势 弱 强健 强健 趋川谷
抗逆性 弱 强 强 趋川谷
茎
粗细 细 较粗 粗 趋川谷
颜色 紫红 红 黄绿 趋薏苡
伸长节节位 3～ 8 3～ 8 6～ 10 趋薏苡
伸长节长 24. 6cm 20. 16cm 17. 9cm 中间
分蘖数 6 9 3 超亲
分蘖茎粗细 细 较粗 粗 趋川谷
分枝数 6 7 8 中间
外露节数 9 12 10 超亲
叶
厚薄 薄 较厚 厚 趋川谷
叶缘 红 红 黄绿 趋薏苡
总数 8 13 10 超亲
颜色 红色条斑 红色条斑 深绿 趋薏苡
叶脉 细 细 粗 趋薏苡
长 32. 9cm 59. 2cm 65. 4cm 趋川谷
宽 2. 5cm 4. 9cm 5. 3cm 趋川谷
形 窄小下垂 宽大挺拔 宽大挺拔 趋川谷
表皮毛 多 少 少 趋川谷
胚根 粗细 细 较细 粗 趋薏苡
2. 1. 1　杂种 F1植株在茎、 叶颜色、 生长势、 抗逆性、 叶形等性状上分别表现各亲本性状。具体表现为:
第一 , 杂种植株在茎、 叶颜色上趋于母本薏苡。♀ (薏苡 ) 茎为紫红色 , 叶为红色条斑状 , (川
谷 ) 茎为淡黄绿色 , 叶为黄绿色 ; 杂种植株趋于薏苡 , 茎为红色 , 叶为红色条斑状。
第二 , 杂种植株在生长势 、 茎粗、 抗逆性、 叶形上趋于父本川谷。 ♀ (薏苡 ) 生长瘦弱 , 茎杆细 ,
抗逆性差 , 叶片窄小下垂 ; (川谷 )生长强健 , 抗逆性强 , 叶片宽大挺拔 ; 杂种株趋川谷 , 生长强健 ,
茎杆粗 , 抗逆性强 , 叶片宽大挺拔。
2. 1. 2　杂种植株在株高、 分蘖数等性状上表现为超亲性状。♀ (薏苡 )株高 184cm, 分蘖数 6; (川
谷 ) 株高 146cm , 分蘖数 3; 杂种植株株高 191cm, 分蘖数 9, 表现为超亲性状。
2. 1. 3　杂种植株伸长节长度、 分枝数表现为双亲的中间类型。
2. 1. 4　在调查的 22个性状中 , 趋于父本川谷的约为 41% , 趋于母本薏苡的约为 27% , 趋于中间类型
的约为 9% , 趋于超亲性状的约为 23%。此外 , 在 F1植株中 , 发现 4株畸形苗 , 苗期生长非常迟缓 , 两
株在苗期已经死亡 , 两株继续生长 , 表现不分蘖 , 很少分枝 , 株高、 茎粗明显不如其它植株。还发现两
株表现异型 , 一株表现营养型 , 植株茎杆粗状、 分蘖多 , 但生殖器官发育不良 , 结实率仅为 5% ; 另一
株分枝发生的节位非常低 , 从第一外露节即开始分枝。
2. 2　薏苡、 川谷及其杂种 F1花器性状的遗传变异 (表 2)
21第 1期 杜维俊等: 薏苡属种间杂种 F1性状遗传的研究
表 2 薏苡、 川谷及杂种 F1植株花器性状的比较
器
官
性
状
材 料 薏苡 薏苡×川谷
( F1 )
川谷 遗传表现
花
花药颜色 红黄 红黄 黄 趋薏苡
柱头颜色 紫红 紫红 白 趋薏苡
花柱长度 长 短、 长 短 中间
花柱数目 2 2、 4 2、 4 中间
总　　苞
质地 软 硬 硬 趋川谷
花纹 有 略显花纹 无 中间
珐琅晕 无 有 有 趋川谷
厚度 薄 中间 厚 中间
颜色 红棕色 黑色 棕色、 白色 超亲
着生型 单个 单个、 串联 单个、 串联 中间
果枝类型 直线型 S型 S型 趋川谷
形状 椭圆 中间 壶形 中间
颖　　果
形状 椭圆 中间 壶形 中间
颜色 紫红 红 淡红 中间
裸仁率 高 中间 低 中间
落粒性 强 中 弱 中间
双仁率 高 中 低 中间
大小 小 较大 大 中间
2. 2. 1　杂种 F1在柱头颜色性状上趋于母本薏苡。 ♀ (薏苡 ) 柱头为紫红色 , (川谷 ) 柱头为白色 ,
杂种植株趋于薏苡。
2. 2. 2　杂种 F1的果枝类型趋于父本川谷。♀ (薏苡 ) 果枝为直线型 , (川谷 ) 果枝为 S型 , 杂种植
株趋于父本川谷 , 果枝为 S型。
2. 2. 3　在调查的 18个性状中 , 趋于母本薏苡的约为 11. 1% , 趋于父本川谷的约为 16. 7% , 趋于超亲
性状的约为 5. 6% , 趋于中间类型的约为 66. 6%。
2. 3　正反杂交对结实率的影响 (表 3)
　　表 3　　　正反交方式结实率的比较
杂交方式 杂交小花数 结实数 结实率 %
正交 (薏苡×川谷 ) 212 51 24
反交 (川谷×薏苡 ) 83 31 36
表 4　　 薏苡、 川谷及其杂种 F1比较
结实率 % 千粒重 g 千粒壳重 g
薏苡 81. 3 100. 0 43. 7
F1 30— 50 298. 7 181. 8
川谷 85. 3 348. 0 229. 0
　　正反交方式结实率不同 , 正交薏苡×川谷结实率 24% ; 反交川谷×薏苡结实率 36% , 结实率相对
较高。
2. 4　薏苡、 川谷及其杂种 F1结实率、 千粒重、 千粒壳重比较 (表 4)
杂种 F1的结实率为 30— 50% ; 千粒重明显高于薏苡 , 略低于川谷 ; 千粒壳重则介于二者之间 , 偏
向于川谷。
22 山 西 农 业 大 学 学 报 第 18卷
3　讨　　论
3. 1　薏苡×川谷的杂种 F1代在形态性状、生长势、 生物产量等方面具有较大优势 ,且在形态性状的表
现上有偏向父本川谷的趋势 ,说明野生亲本性状的遗传传递力较强。杂种 F1代表现一定程度的不育 ,结
实率为 30— 50%。 这既反映了远缘杂交中存在的一个普遍现象 , 也使通过薏苡与川谷杂交培育综合双
亲优良性状的薏苡新品种成为可能。
3. 2　在本实验中 , 反交的结实率比正交高 12%。同一远缘杂交组合正、 反交的结实率有显著差别 , 在
其它作物上也有类似情况。当两亲本的开花期历时很长时 ,因杂交时期的不同 ,有时结实程度也显著不
同。薏苡、 川谷的花期为 7月上旬至 8月中旬 , 持续 50多天 , 但薏苡开花比川谷晚 10多天 , 人工杂交
时 , 正交比反交提早近半个月。正交时正值七月中下旬高温季节 , 可能是高温引起了花粉衰败 , 导致结
实率低下。 有关这个问题 , 有待于以后进行深入研究。
3. 3　在本实验中 ,紫红色柱头的薏苡与白色柱头的川谷杂交 , 杂种 F1柱头颜色表现紫红色。乔亚科等
通过柱头均为白色的薏苡与川谷杂交 , 正、 反交 F1柱头都表现紫红色 , 得出薏苡柱头颜色的遗传方式
表现两对基因的互补作用〔7〕。这样 ,可以推断薏苡属野生祖先的柱头可能为紫红色 ,这种紫红色性状决
定于两种显性基因的互补作用 ,在进化过程中两种显性基因分别发生了隐性突变 ,从而产生了两种白色
柱头的薏苡类型。因此 ,研究薏苡属植物柱头颜色性状的遗传规律 ,对于探索薏苡属植物居群演化具有
重要的意义。
参　考　文　献
1　陈清硕 . 多用途的高产作物 .农村科学 , 1989 ( 12): 2— 3
2　杨星勇 . 禾谷类保健滋补之王—薏苡 . 中国野生植物 , 1992 ( 2) : 34— 35
3　陈建国等 . 禾本科药用植物概述 .植物杂志 , 1991 ( 3): 8
4　 N. W .西蒙兹 .作物进化 . 农业出版社 , 1987: 650— 651
5　玉米遗传育种编写组 .玉米遗传育种学 . 科学出版社 , 1979: 7
6　黄羌维等 . 薏苡营养成分和产地环境条件的关系 . 植物生理学通讯 , 1987 ( 4): 36— 39
7　乔亚科等 . 薏苡类型间杂交 F2代的性状分离 . 河北农业技术师院学报 , 1993, 7 ( 4): 48— 51
23第 1期 杜维俊等: 薏苡属种间杂种 F1性状遗传的研究
bio temperatur e ( BT ) , po tential ev apot ranspiration ( PE) , annual pr ecipitation ( APP) , moisture index
( I) and accumula tiv e tem perature above 10℃ a re ca lcula ted fo r fiv e sub- areaes in differ ent a ltitude
zones. The distribution or changing pa tterns o f these indices along altitude g radient consist with the dis-
tribution o f lo ca l natura l v ege ta tion types and ag ricultur al cr op g r owing patte rn. This prov ides us a ba-
sic backg round for more detailed resear ch in landscape ecolog y , for est site classifica tion and eva luation,
fo rest silvicultura l pr og ramming and bio- div er sity reserv e in the a rea. It can also be used as a model
fo r simila r r esea rch.
Key Words: Local climate　 climate- geog raphic g radient　 tw o- step adjusting method　 bio- climate
indices　 Distribution patte rn of v egeta tion
A Review on Research and Utilization of Male Sterility in Herterosis of Cotton
Huang Jinling et al.
(Department of Forestry , Shanxi Agricultural University. Taigu, 030801)
The autho rs r ev iew ed severa l theo ries o f male sterility and resear ch and utiliza tion of male sterility
in her tero sis of co tton, discussed several problems and predicted development about utilization of ma le
sterility in he rter osis o f co tton.
Key words: Male sterility; Herte rosis; Co tton
The Design and Application : A General Management System of Examination Questions
Zhang Li
(Computer center , Shanx i Agricultural Uniersity , Taigu , 030801)
The pape r elucidates the design and application of a g ene ral management system o f examina tion
question. The sy stem consists of thr ee subsy tems: setting the question subsy stem, setting the paper
subsy stem and paper statistic analysis subsystem. The so ftwa re ha s been pro g rammed by CLIPPER and
C languages in o rder to obtain to obtain a simple, practica l and reliable oper tion fo r m enu contro l and
window dia logue. Th e sy stem has been using by our univ ersity and many middle voca tiona l schoo l.
Key Words: The Question, Setting the paper statistic analy sis, Examintion
Studies on the Morphogenetics of Interspecif ic Hybrid of Coix L.
Du Wei Jun et al.
(Department of Agronomy , Shanx i Agricultural University , Taigu , 030801)
In this study, the inter specific hybrids w as pr oduced by cro ssing Coix lac ryma-jobi L. and Co ix a-
g restis Lour. The methods o f obtaining hybrids w as analy sed and th e charac ters o f morpho lo gica l interi-
tance of hybrids was compared with bo th par ents. The experimental r esults a re sum marized a s fo llow s:
The hybrids were obtained mo re easily by wild species× cultiva ted species than cultiv ated species× wild
species. The hybrids inherited th e charac ters o f deg ree of hardiness and kernel weight from wild species.
Mo rphological char acter and g rowing-up potentia l and bio lo gica l output of hybrid F1 had la rg e domi-
nance. The seeting percentag e o f hybrids w ere 30- 50% . New ideas on evo lution of plants o f Co ix L.
w as g iv en.
Key Words: Coix L. , Interspecific Hybrid, Mo rph ogene tics.
Studies on Techniques of Weed Chemical Control in Mung Bean, Red Bean, Buck Wheat
Fields
Wang Hongfu et al.
(Department of Forestry , Shanxi Agricultural University , Taigu, 030801)
With the development o f ma rket economy and im proving of diet component, more coa rse cer eals
w ere needed, such as buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench ) , mung bean (Phaseolus radiatus l. ) ,
r ed bean (Phaseolus angularis Wight) and their sow n-areas a re inc reasing. This experiment w as con-
ducted to study the techniques o f weed chemica l contr ol in buckwh ea t, mung bean and red bean fields.
The experimental design w as in a randomized block with 3～ 4 applications. The results show ed that: on
90 Journal of Shanxi Agriclturl Univ ersity Vo l. 18