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Genetic Analysis of Swelling Traits of Tumor-like Stems in Tuber Mustard [Brassica juncea (L.) Czern. et Coss. var. tumida Tsen et Lee]

榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析



全 文 :核 农 学 报  2014,28(1):0022 ~ 0028
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2013⁃03⁃07  接受日期:2013⁃05⁃31
基金项目:浙江省重大科技专项(优先主题)(2008C12004 - 2),浙江省自然科学基金(y307380)
作者简介:张郎郎,女,主要从事蔬菜种质创新与分子育种研究。 E⁃mail: zll88927@ 126. com
通讯作者:陈利萍,女,教授,主要从事蔬菜种质创新与分子育种研究。 E⁃mail: chenliping@ zju. edu. cn
文章编号:1000⁃8551(2014)01⁃0022⁃07
榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析
张郎郎  刘  斌  李俊星  陈利萍
(浙江大学园艺系 /农业部园艺植物生长发育与生物技术重点实验室,浙江 杭州  310058)
摘  要:利用茎膨大与不膨大的两个芥菜变种为亲本,构建 P1、P2、F1 和 F2 群体,采用植物数量性状主基
因 +多基因混合遗传模型分析法,对榨菜瘤状茎 3 个膨大性状进行了遗传分析。 结果表明:茎重和横径
性状遗传符合 2 对加性 -显性 -上位性主基因 +加性 -显性多基因模型,而纵径遗传符合加性显性多
基因模型。 茎重与横径主基因遗传率分别为 70􀆰 23%和 62􀆰 3% ,三者多基因遗传率分别为 6􀆰 18% 、
13􀆰 1%和 69􀆰 79% 。 同时,三者遗传变异平均值分别占其表型变异的 76􀆰 41% 、75􀆰 30%和 69􀆰 79% ,表明
榨菜瘤状茎的 3 个膨大性状主要受遗传因子控制。
关键词:榨菜;膨大性状;主基因 +多基因;遗传分析
DOI:10:11869 / j. issn. 100⁃8551. 2014. 01. 0022
    榨菜[Brassica juncea ( L. ) Czern. et Coss. var.
tumida Tsen et Lee]属于十字花科芸薹属芥菜种茎瘤
芥变种,是我国特有的蔬菜作物之一。 其膨大的肉质
瘤状茎作为主要的产品器官,质地嫩脆,风味鲜香,具
有重要的营养价值,是加工腌制的优异原料[1]。 在
15℃以下的环境中,瘤状茎开始膨大[2]。 至膨大期,
一些品种的横径最大可达 20 cm左右[3]。 虽然榨菜瘤
状茎的膨大受到环境的严格调控,但其膨大性状主要
受基因型控制。 童南奎等[4]通过世代均值分析表明
芥菜茎部膨大性状为核基因控制显性遗传的数量性
状,符合基因加性显性效应遗传模型,基因显性方差高
于加性方差,基因有超显性表现,控制该性状的有效基
因有 2 对以上,茎重的遗传力不高。
采用上述传统遗传分析方法对数量性状进行遗传
分析,是从性状的整体效应进行研究,只能估测基因的
总体效应,不能分析单个基因的遗传效应[5]。 盖钧镒
等[6 - 10]在前人研究基础上提出了植物数量性状主基
因 +多基因遗传模型分析方法,在检测和鉴定主基因
多基因存在的情况下进一步估计主基因的个数及其效
应。 该方法已在植物抗性遗传分析[11 - 13]、品质性状遗
传分析[14 - 15]及重要农艺性状遗传分析[16 - 19]等方面广
泛应用。
虽然已有研究表明榨菜瘤状茎膨大性状属于核基
因控制的数量性状[4],但该数量性状是否有主基因存
在、主基因个数及其效应尚无研究。 因此,本研究利用
P1、P2、F1 和 F24 个世代群体,采用主基因 +多基因混
合模型分析法[20]对榨菜膨大性状进行了深入的遗传
分析,为进一步研究其瘤状茎膨大性状遗传机理奠定
了基础,同时也为榨菜膨大相关性状的改良育种提供
一定的理论依据。
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料
以茎膨大的多年自交系榨菜 [ Brassica juncea
(L. ) Czern. et Coss. var. tumida Tsen et Lee]浙桐一
号为亲本 P1(图 1 - A),茎不膨大的多年自交系分蘖
芥(Brassica juncea var. multiceps Tsen et Lee)邱隘大叶
黄种雪里蕻为亲本 P2(图 1 - B)。 2011 年春于浙江大
学华家池校区实验大棚配制 F1,同年 6 月 F1 加代自交
收种得 F2。
1􀆰 2  试验方法
2011 年 11 月 30 日分别将 P1、P2、F1 和 F2 定植于
浙江大学华家池校区实验大棚。 双亲及 F1 采用随机
22
  1 期 榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析
注:A:亲本 P1; B: 亲本 P2。
Note: A:P1; B: P2 .
图 1  茎膨大与不膨大的芥菜亲本
Fig. 1  Two parents of stem swelling and not swelling
区组设计,3 次重复,每重复 16 株,同时区组旁边加种
F2。 定植后 P1、P2 和 F1 为 48 株,F2 为 169 株。 正常
田间管理。
次年 3 月中旬,在大棚榨菜收获期取各群体单株
茎,逐个测量并记录茎膨大性状。 利用直尺测量其最
大横径及最大纵径,用电子天平称量茎重,每单株各性
状重复测量 3 次,数据记录保留两位小数。 P1、P2、F1
和 F2 的调查株数分别为 40、46、42 和 169 株。
表 2  F2 群体膨大性状的统计分析和正态性检验
Table 2  Statistic analysis and normal distribution test for stem swelling traits in F2 generation
性状
Traits
均值
mean
极差
Range
标准差
SD
变异系数
CV / %
峰度
Kurtosis
偏度
Skewness
正态性检验

概率
P > 0􀆰 05
茎重 Weight / g 70􀆰 78 212 41􀆰 61 0􀆰 59 1􀆰 22 1􀆰 10 0􀆰 918 0􀆰 000
横径 Diameter / cm 4􀆰 43 6􀆰 30 1􀆰 15 0􀆰 26 1􀆰 25 0􀆰 82 0􀆰 959 0􀆰 000
纵径 length / cm 6􀆰 08 9􀆰 20 1􀆰 54 0􀆰 23 0􀆰 40 0􀆰 33 0􀆰 989 0􀆰 240
1􀆰 3  统计分析
利用 SPSS 13􀆰 0 软件对榨菜瘤状茎四世代膨大性
状进行统计分析。 采用章元明等[20]提出的利用 P1、
P2、F1 和 F2 或 F2∶ 34 世代的主基因 +多基因混合遗传
模型分析法进行遗传分析。 通过极大似然函数和
IECM算法估计各世代、各成分分布参数,然后通过
AIC 准则和适合性检验选择最优模型,采用最小二乘
法估计最优遗传模型的一阶遗传参数和二阶遗传参
数,估计主基因和多基因的效应值及遗传率。
2  结果与分析
2􀆰 1  4 世代膨大相关性状值分布
由表 1 可知,亲本 P1 和亲本 P2 茎重的平均值分
别为 258􀆰 89 g 和 28􀆰 26 g,横茎平均值为 9􀆰 35 cm 和
3􀆰 51 cm,纵茎平均值为 6􀆰 42 cm和 5􀆰 03 cm,F1 茎重、
横径及纵径平均值均介于两亲本之间。 且三者之间茎
重及横茎差异达极显著水平,纵径亲本 P2 与 P1、F1 差
异极显著,P1 与 F1 差异显著。
表 1  亲本及 F1 群体膨大性状的平均值
Table1  The average value of stem swelling
traits in parents and F1 generation
世代
Generation
性状 Traits
茎重 Weight / g 横径 Diameter / cm 纵径 Length / cm
P1 258􀆰 89 ± 33􀆰 85a 9􀆰 35 ± 0􀆰 79a 6􀆰 42 ± 1􀆰 13a
F1 63􀆰 03 ± 16􀆰 60b 4􀆰 40 ± 0􀆰 49b 5􀆰 99 ± 0􀆰 69b
P2 28􀆰 26 ± 7􀆰 26c 3􀆰 51 ± 0􀆰 42c 5􀆰 03 ± 0􀆰 70c
    注:P < 0􀆰 05 水平上差异显著。
Note: The different significance at P < 0􀆰 05 level.
    对 F2 群体 3 个膨大性状值进行统计分析和正态
分布检验(表 2),并做出各性状次数分布图(图 2),由
统计分析结果及次数分布图可以看出:在 F2 群体中,
茎重与横径性状的正态性检验 P值小于 0􀆰 05,较偏离
正态分布,但其次数分布表现出较为明显的单峰分布,
接近于正态分布,具有数量遗传特征;而纵径正态检验
P值大于 0􀆰 05,符合正态分布。
    综上可知:茎重、横径以及纵径在两亲本间有显著
性差异,可做遗传分析;同时,茎重和横径在 F2 代呈偏
正态分布,可能由主基因 +多基因共同控制,而纵径呈
正态分布,其可能由多基因控制。
2􀆰 2  遗传模型的选择和检测
根据 AIC值最小准则,选取 AIC 值最小者为最优
模型。 由表 3 可知,茎重与横径 AIC 值最低的模型均
为:D -0、E - 1 和 E - 0;而纵径 AIC 值最低的模型是
C -0 和 D - 0。 为确定最优模型,对备选的模型进行
适合性检测。
    对备选模型作进一步的适合性检测(U1 2、U2 2、
U3 2、nW2、 Dn),选择统计量达到显著水平个数较少的
32
核  农  学  报 28 卷
        表 3  各遗传模型的对数极大似然值及 AIC值
Table 3  The estimation of max⁃likelihood⁃value and AIC value of the different genetic models
模型
Model
茎重 Weight 横径 Diameter 纵径 Length
极大似然值
Max⁃likelihood⁃value AIC
极大似然值
Max⁃likelihood⁃value AIC
极大似然值
Max⁃likelihood⁃value AIC
A - 1 - 1407􀆰 278564 2826􀆰 557129 - 423􀆰 865265 859􀆰 730530 - 484􀆰 621277 981􀆰 242554
A - 2 - 1498􀆰 118164 3006􀆰 236328 - 516􀆰 699036 1043􀆰 398071 - 487􀆰 560730 985􀆰 121460
A - 3 - 1553􀆰 442749 3116􀆰 885498 - 577􀆰 805359 1165􀆰 610718 - 485􀆰 807190 981􀆰 614380
A - 4 - 1426􀆰 695923 2863􀆰 391846 - 442􀆰 544434 895􀆰 088867 - 499􀆰 128448 1008􀆰 256897
C - 0 - 1361􀆰 966675 2735􀆰 933350 - 386􀆰 707825 785􀆰 415649 - 455􀆰 494324 922􀆰 988647∗
C - 1 - 1388􀆰 949585 2787􀆰 899170 - 418􀆰 762512 847􀆰 525024 - 470􀆰 606995 951􀆰 213989
B - 1 - 1353􀆰 070435 2728􀆰 140869 - 382􀆰 605469 787􀆰 210938 - 456􀆰 001129 934􀆰 002258
B - 2 - 1373􀆰 044922 2760􀆰 089844 - 409􀆰 570129 833􀆰 140259 - 472􀆰 518799 959􀆰 037598
B - 3 - 1476􀆰 626343 2963􀆰 252686 - 498􀆰 813324 1007􀆰 626648 - 477􀆰 507996 965􀆰 015991
B - 4 - 1476􀆰 626099 2961􀆰 252197 - 498􀆰 813141 1005􀆰 626282 - 490􀆰 092010 988􀆰 184021
B - 5 - 1546􀆰 827026 3103􀆰 654053 - 571􀆰 355896 1152􀆰 711792 - 479􀆰 269379 968􀆰 538757
B - 6 - 1546􀆰 827026 3101􀆰 654053 - 571􀆰 355896 1150􀆰 711792 - 485􀆰 988800 979􀆰 977600
D - 0 - 1351􀆰 247803 2718􀆰 495605∗ - 383􀆰 422394 782􀆰 844788∗ - 454􀆰 987030 925􀆰 974060∗
D -1 - 1374􀆰 324829 2762􀆰 649658 - 409􀆰 526733 833􀆰 053467 - 470􀆰 473450 954􀆰 946899
D - 2 - 1387􀆰 415894 2786􀆰 831787 - 418􀆰 231903 848􀆰 463806 - 470􀆰 611084 953􀆰 222168
D - 3 - 1388􀆰 951050 2789􀆰 902100 - 418􀆰 764252 849􀆰 528503 - 470􀆰 610291 953􀆰 220581
D - 4 - 1374􀆰 324097 2760􀆰 648193 - 409􀆰 526337 831􀆰 052673 - 470􀆰 473572 952􀆰 947144
E - 0 - 1343􀆰 634888 2711􀆰 269775∗ - 379􀆰 304474 782􀆰 608948∗ - 454􀆰 317627 932􀆰 635254
E - 1 - 1343􀆰 360229 2704􀆰 720459∗ - 379􀆰 408997 776􀆰 817993∗ - 454􀆰 776337 927􀆰 552673
E - 2 - 1367􀆰 216309 2744􀆰 432617 - 407􀆰 828674 825􀆰 657349 - 470􀆰 365784 950􀆰 731567
E - 3 - 1387􀆰 424927 2780􀆰 849854 - 418􀆰 235748 842􀆰 471497 - 470􀆰 616760 947􀆰 233521
E - 4 - 1387􀆰 937500 2779􀆰 875000 - 418􀆰 347534 840􀆰 695068 - 470􀆰 617004 945􀆰 234009
E - 5 - 1430􀆰 315552 2866􀆰 631104 - 466􀆰 949615 939􀆰 899231 - 476􀆰 249115 958􀆰 498230
E - 6 - 1388􀆰 951538 2781􀆰 903076 - 418􀆰 764496 841􀆰 528992 - 470􀆰 611084 945􀆰 222168
    注:∗表示最小 AIC值。
Note: ∗ indicate the smallest AIC values.
模型作为最优模型。 结果表明(表 4):茎重的 20 个统
计量中,D - 0、E - 1 和 E - 0 模型均有 7 个统计量达
到显著水平;横茎的 20 个统计量中,D - 0 和 E - 1 模
型有 6 个统计量达到显著水平,而 E -0 模型有 5 个统
计量达到显著水平;纵茎的 20 个统计量中,C - 0 和 D
-0 模型均有 1 个统计量达到显著性差异。 故根据适
合性检测结果及 AIC 值最小原则可知,茎重与横茎的
最优遗传模型均为 E -1,即茎重与横径遗传符合两对
加性 -显性 -上位性主基因 +加性 -显性多基因模
型;纵径的最优遗传模型为 C - 0,即纵径遗传符合加
性显性多基因模型。
42
  1 期 榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析
表 4  不同世代膨大性状遗传模型适合性检测
Table 4  Tests for goodness of fit model of stem swelling traits
性状
Traits
模型
Model
世代
Generation
模型适合性检测统计量
Statistic parameter of fit model
U1 2 U2 2 U3 2 nW2 Dn
茎重 D -0 P1 0. 066(0. 7978) 1. 816(0. 1778) 19. 344(0. 0000)∗ 0. 3832( < 0. 05)∗ 0. 1958( > 0. 05)
Weight F1 0. 086(0. 7699) 0. 948(0. 3303) 7. 626(0. 0058) ∗ 0. 3758( < 0. 05)∗ 0. 2026( > 0. 05)
P2 0. 000(0. 9978) 2. 385(0. 1225) 38. 292(0. 0000) ∗ 1. 3500( < 0. 05)∗ 0. 2816( < 0. 05)∗
F2 0. 198(0. 6566) 0. 285(0. 5935) 0. 171(0. 6795) 0. 1048( > 0. 05) 0. 0612( > 0. 05)
E - 1 P1 0. 089(0. 7653) 2. 180(0. 1398) 22. 553(0. 000) ∗ 0. 4388( < 0. 05)∗ 0. 2099( > 0. 05)
F1 0. 059(0. 8083) 0. 761(0. 3830) 6. 502(0. 0108) ∗ 0. 3370( < 0. 05)∗ 0. 1965( > 0. 05)
P2 0. 002(0. 9642) 2. 170(0. 1407) 36. 796(0. 0000) ∗ 1. 2676( < 0. 05)∗ 0. 2733( < 0. 05)∗
F2 0. 056(0. 8136) 0. 039(0. 8444) 0. 016(0. 8979) 0. 0522( > 0. 05) 0. 0457( > 0. 05)
E - 0 P1 0. 079(0. 7787) 2. 206(0. 1375) 23. 550(0. 0000) ∗ 0. 4544( < 0. 05)∗ 0. 2121( > 0. 05)
F1 0. 116(0. 7340) 0. 882(0. 3476) 5. 958(0. 0146) ∗ 0. 3337( < 0. 05)∗ 0. 2014( > 0. 05)
P2 0. 000(0. 9974) 2. 259(0. 1328) 36. 299(0. 0000) ∗ 1. 2407( < 0. 05)∗ 0. 2730( < 0. 05)∗
F2 0. 040(0. 8413) 0. 044(0. 8344) 0. 004(0. 9514) 0. 0490( > 0. 05) 0. 0491( > 0. 05)
横径 D -0 P1 0. 818(0. 3658) 2. 918(0. 0876) ∗ 11. 096(0. 0009) ∗ 0. 3713( < 0. 05)∗ 0. 1862( > 0. 05)
Diameter F1 0. 020(0. 8886) 0. 699(0. 4031) 7. 852(0. 0051) ∗ 0. 2793( > 0. 05) 0. 1836( > 0. 05)
P2 0. 002(0. 9620) 0. 842(0. 3589) 14. 856(0. 0001) ∗ 0. 4022( < 0. 05)∗ 0. 1675( > 0. 05)
F2 0. 081(0. 7763) 0. 178(0. 6732) 0. 344(0. 5576) 0. 0573( > 0. 05) 0. 0464( > 0. 05)
E - 1 P1 0. 871(0. 3508) 3. 153(0. 0758) ∗ 12. 175(0. 0005) ∗ 0. 3943( < 0. 05)∗ 0. 1910( > 0. 05)
F1 0. 011(0. 9159) 0. 613(0. 4337) 7. 409(0. 0065) ∗ 0. 2643( > 0. 05) 0. 1798( > 0. 05)
P2 0. 004(0. 9466) 0. 759(0. 3836) 14. 023(0. 0002) ∗ 0. 3795( < 0. 05)∗ 0. 1625( > 0. 05)
F2 0. 001(0. 9775) 0. 000(0. 9872) 0. 030(0. 8625) 0. 0415( > 0. 05) 0. 0586( > 0. 05)
E - 0 P1 0. 830(0. 3621) 2. 997(0. 4069) 11. 525(0. 0007) ∗ 0. 3797( < 0. 05)∗ 0. 1880( > 0. 05)
F1 0. 020(0. 8868) 0. 688(0. 3476) 7. 653(0. 0057) ∗ 0. 2735( > 0. 05)) 0. 1825( > 0. 05)
P2 0. 002(0. 9613) 0. 819(0. 3653) 14. 509(0. 0001) ∗ 0. 3925( < 0. 05)∗ 0. 1656( > 0. 05)
F2 0. 001(0. 9818) 0. 000(0. 9999) 0. 008(0. 9294) 0. 0407( > 0. 05) 0. 0591( > 0. 05)
纵径 C - 0 P1 0. 116(0. 7333) 0. 857(0. 3546) 5. 680(0. 0172) ∗ 0. 2075( > 0. 05) 0. 1557( > 0. 05)
Length F1 0. 033(0. 8554) 0. 187(0. 6655) 1. 048(0. 3060) 0. 1103( > 0. 05) 0. 1429( > 0. 05)
P2 0. 003(0. 9560) 0. 083(0. 7729) 1. 872(0. 1713) 0. 0711( > 0. 05) 0. 1180( > 0. 05)
F2 0. 056(0. 8126) 0. 063(0. 8015) 0. 008(0. 9304) 0. 0413( > 0. 05) 0. 0493( > 0. 05)
D - 0 P1 0. 116(0. 7333) 0. 857(0. 3546) 5. 682(0. 0171) ∗ 0. 2075( > 0. 05) 0. 1558( > 0. 05
) F1 0. 033(0. 8554) 0. 187(0. 6656) 0. 187(0. 6656) 0. 1103( > 0. 05)) 0. 1429( > 0. 05)
P2 0. 003(0. 9560) 0. 083(0. 7729) 1. 871(0. 1714) 0. 0711( > 0. 05) 0. 1179( > 0. 05)
F2 0. 006(0. 9358) 0. 010(0. 9185) 0. 009(0. 9227) 0. 0381( > 0. 05) 0. 0429( > 0. 05)
    注:U1 2、U2 2、U3 2 为均匀性检验统计量;nW2 为 Smirnov 检验统计量;Dn为 Kolmogorov 检验统计。 统计量 U1 2、U2 2、U3 2 括号内的数值为概率值。
统计量nW2 的临界值为 0􀆰 321( = 0􀆰 05);∗表示 0􀆰 05 水平上的差异显著。
Note: U1 2, U2 2 and U3 2 are the statistic of Uniformity test; nW2 is the statistic of Smirnov test; Dn is the statistic of Kolmogorov test. The probability is in
the brackets of U1 2, U2 2 and U3 2; the threshold limit value of nW2 is 0􀆰 321 at 0􀆰 05 level; ∗ indicates the different significance at 0􀆰 05 level.
52
核  农  学  报 28 卷
图 2  F2 群体中茎膨大性状次数分布
Fig. 2  Frequency distribution of stem swelling traits in F2 generation
2􀆰 3  遗传参数的估计
利用最小二乘法分别对膨大性状茎重、横径、纵径
的最适遗传模型 E -1、E -1 及 C - 0 估计其一阶参数
和二阶参数(表 5)。 由表 5 可以看出,控制茎重值的
两对主基因其加性效应分别为 32􀆰 0735 和 2􀆰 5244,显
性效应分别为 - 67􀆰 0232 和 - 36􀆰 6316;2 对主基因间
存在加性效应与显性效应,多基因间也存在加性效应
与显性效应;主基因遗传率为 70􀆰 23% ,而多基因遗传
率仅为 6􀆰 18% 。 控制横径的两对主基因其加性效应
为 1􀆰 0814 和 0􀆰 1861,显性效应为 - 1􀆰 6641 和 -
1􀆰 1159;两主效基因间存在加性效应和显性效应;多基
因的加性效应大于显性效应;主基因遗传率为
62􀆰 3% ,多基因遗传率仅为 13􀆰 1% 。 控制纵径的多基
因加性效应为 0􀆰 6909,显性效应为 0􀆰 2681,遗传率为
69􀆰 79% 。 同时,茎重值遗传变异占表型变异的
76􀆰 41% ,环境变异占表型变异的 23􀆰 59% ;横径遗传
变异占表型变异的 75􀆰 30% ,环境变异占表型变异的
24􀆰 60% ;纵径遗传变异占表型变异的 69􀆰 79% ,环境
变异占表型变异的 30􀆰 21% 。
3  讨论
膨大的茎是许多农作物如马铃薯、莲藕、榨菜等的
主要产品器官。 然而,对于这些茎膨大性状的研究,目
前主要集中在环境及相关基因的调控方面[3,21]。 而对
其重要器官的遗传方式及分子标记的研究非常少。 因
此,本试验首次应用数量性状主基因 +多基因混合遗
传模型分析法,从茎重、横径、纵径 3 个性状研究了榨
菜瘤状茎膨大的遗传方式。
本试验中,榨菜瘤状茎茎重和横径性状均受两对
加性 -显性 -上位性主基因 +加性 -显性多基因控
制,而纵径受加性显性多基因控制。 其中茎重的遗传
分析结果与童南奎等[4]研究结果相符,即茎重由 2 对
以上有效基因控制。 榨菜瘤状茎膨大性状茎重和横径
主基因的遗传率分别为 70􀆰 23%和 62􀆰 3% ,其主基因
之间普遍存在互作效应,三者多基因遗传率分别为
6􀆰 18% 、13􀆰 1%和 69􀆰 79% 。 同时,三者遗传变异平均
值分别占其表型变异的 76􀆰 41% 、75􀆰 30%和 69􀆰 79% ,
表明榨菜瘤状茎膨大性状虽然受环境影响较大,但其
主要受遗传因子控制。 刘义华等[22]采用方差分析法
对榨菜主要数量性状的遗传力及遗传进度等进行了分
析,结果认为瘤茎产量(即茎重)的遗传力为76􀆰 91% ,
瘤茎横径遗传力为 70􀆰 94% ,两者均属于中度遗传;而
瘤茎纵径遗传力为 55􀆰 93 % ,遗传力较低,受环境影响
大。 该结果中瘤茎茎重与横径性状遗传力与本试验结
果基本一致,而纵径性状遗传力较本试验结果
62
  1 期 榨菜瘤状茎膨大性状遗传分析
        表 5  膨大性状最适遗传模型参数估计
Table 5  The estimates of genetic parameters of the fitted models
一阶参数
1 storder
parameter
估计值 Estimate
茎重
Weight E - 1
横径
Diameter E - 1
纵径
Length C - 0
二阶参数
2ndorder
parameter
估计值 Estimate
茎重
Weight F2
横径
Diameter F2
纵径
Length F2
m 103􀆰 4886 5􀆰 3111 5􀆰 7257 σp 2 1731􀆰 3921 1􀆰 3225 2􀆰 3716
da 32􀆰 0735 1􀆰 0814 σe 2 408􀆰 501 0􀆰 3254 0􀆰 7165
db 2􀆰 5244 0􀆰 1861 σmg 2 1215􀆰 8949 0􀆰 8239
ha - 67􀆰 0232 - 1􀆰 6641 σpg 2 106􀆰 9963 0􀆰 1723 1􀆰 6551
hb - 36􀆰 6316 - 1􀆰 1159 hmg 2 0􀆰 7023 0􀆰 6230
i 37􀆰 5581 1􀆰 1168 hpg 2 0􀆰 0618 0􀆰 1310 0􀆰 6979
jab - 1􀆰 5979 - 0􀆰 1846
jba - 2􀆰 4404 0􀆰 1603
l 38􀆰 7957 1􀆰 0870
[d] 78􀆰 3301 1􀆰 6554 0􀆰 6909
[h] 24􀆰 1039 0􀆰 7807 0􀆰 2681
    注:m:群体均方;da:主基因 a的加性效应;db:主基因 b的加性效应;ha:主基因 a的显性效应;hb:主基因 b的显性效应;[d]:多基因加性效应;
[h]:多基因显性效应;i:两个主基因的加 ×加效应;l:两个主基因的显 ×显效应;jab:加性(a) ×显性(b)效应;jba:加性(b) ×显性(a)效应;σp 2:表型
方差;σe 2:环境方差;σmg 2:主基因方差;σpg 2:多基因方差;hmg 2:主基因遗传率;hpg 2:多基因遗传率。
Note: m: Population mean square variance; da: Additive effect of the first pair major gene; db: Additive effect of the second pair major gene; ha:
Dominant effect of the first pair major gene; hb: Dominant effect of the second pair major gene; [ d]: Additive effective value of polygene; [ h]: Dominant
effective value of polygene; i: Additive effect plus additive effect of the two major genes; l: Dominant effect plus dominant effect of the two major genes; jab:
Additive effect plus dominant effect of the two major genes; jba: Dominant effect plus additive effect of the two major genes; σp 2: Phenotypic variance; σe 2:
Environmental variance; σmg 2: Major⁃gene variance; σpg 2: Polygenic variance; hmg 2: Major gene heritability; hpg 2: Polygene heritability.
偏低,但其均属于低度遗传。 与前期研究[4,22]结果相
比,前人虽然对控制榨菜茎膨大性状多基因的总体效
应及遗传力进行了分析,但不能区分控制该性状的主
基因和多基因效应及基因间的互作效应。 而本文采用
主基因 +多基因混合遗传分析法,对控制该数量性状
的基因进行分解,分析出控制榨菜茎膨大性状的主基
因和多基因,并估计主基因个数及遗传效应等,能更加
全面地了解该性状的遗传信息及互作效应。
同时,通过以上结果的比较分析可以看出,榨菜瘤
状茎茎重与横径性状均属于中度遗传力性状,其受环
境影响不是很大。 因此在榨菜遗传育种中,在早期世
代进行茎重及横径的选择是有效的。 而对瘤茎纵径性
状,因其受环境影响较大,宜在高代进行选择。 同时,
榨菜是以膨大的瘤状茎作为主要的经济性状,在榨菜
育种中,对茎重的直接选择会导致中选株的消失。 本
研究可以看出,榨菜茎重与横径性状均由 2 对主效基
因 +多基因控制,且其遗传率及遗传变异占表型变异
的百分数基本相似。 因此,在榨菜瘤状茎茎重育种中,
可利用横径对其进行定向选择。 在本实验中,由于播
种期相对较晚,榨菜膨大性状茎重、横径和纵径均比正
常时期播种的榨菜性状值稍微偏小,但其对照于同一
时间播种,且播于塑料大棚中,因此不影响实验结果。
此外,由于榨菜茎膨大性状受环境影响较大,因此,在
后续试验中,可利用有重复单株的变异群体,通过多年
多点试验对榨菜膨大性状做进一步的遗传分析。
4  结论
本研究应用植物数量性状主基因 +多基因混合遗
传模型分析法,对茎膨大与不膨大两个芥菜变种的杂
交后代进行遗传分析。 结果发现:榨菜瘤状茎膨大性
状符合数量性状的遗传特性,茎重和横径性状遗传符
合 2 对加性 -显性 -上位性主基因 +加性 -显性多基
因模型,以主基因效应为主;纵径性状遗传符合加性显
性多基因模型。 3 个性状主要受遗传影响。
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Genetic Analysis of Swelling Traits of Tumor⁃like Stems in Tuber Mustard
[Brassica juncea (L. ) Czern. et Coss. var. tumida Tsen et Lee]
ZHANG Lang⁃lang  LIU Bin  LI Jun⁃xing  CHEN Li⁃ping
(Key Laboratory of Horticultural Plants Growth, Development and Biotechnology, Agricultural Ministry of China,
Department of Horticulture, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang  310058)
Abstract:The mixed major gene plus polygene inheritance model was used to analyze the swelling traits, weight,
diameter and length with P1, P2, F1 and F2 populations from mustard. The F1 and F2 populations were derived from
parents with or without swelling stem. The results showed that the weight and the diameter fitted the model of two
additive⁃dominance⁃epitasis major genes plus additive⁃dominance polygene mode and the length trait fitted the additive⁃
dominance polygene model. The heritability of major genes for weight and diameter were 70􀆰 23% and 62􀆰 3% , and the
heritability of polygenes for the three traits was 6􀆰 18% , 13􀆰 1% and 69􀆰 79% . Genetic variance of weight, diameter and
length accounted for 76􀆰 41% , 75􀆰 30% and 69􀆰 79% of the phenotypic variance respectively, which showed that the
swelling traits of tumor⁃like stems were controlled by genetic factors.
Key words:Tuber mustard; Swelling traits; Major gene plus polygene inheritance; Genetic analysis
82