全 文 ：　文章编号 :100028551 (2001) 0120021205
矮生型苹果早期预选的同工酶
标志及其遗传规律
唐秀芝1 　张维强1 　王允才2 　梁述玉2
(1. 中国农业科学院原子能利用研究所　北京　100094 ;2. 河南省商丘农业局　商丘　476000)
摘 　要 :用同工酶技术分析了 22 个种的 2171 个不同类型、品种和 128 个不同杂
交组合的 7987 株实生苗 ,结果表明苹果新梢皮层中具有矮生型苹果同工酶标志带
( E9) ,并受 2 对互补基因控制。获得了一批矮生类型的早熟、耐贮的优异株系。
关键词 :苹果 ;矮生型 ;同工酶 ;预选
收稿日期 :1998212221
基金项目 :国家自然科学基金 (39170549) ,国家科委基研理论处项目 (国科发财字〔1995〕498 号文)
作者简介 :唐秀芝 (1941～) ,女 ,河南开封人 ,中国农业科学院原子能利用研究所副研究员 ,从事苹果矮生型早期预选及
玉米辐射遗传育种的研究。
矮生型苹果 (包括矮生、短枝、具有矮化潜智力)品种具有树体小、短枝、紧凑、适于密植、易
修剪、优质、早期丰产、稳产、能省工省时便于管理和经济效益高等优点 ,是当前世界苹果育种
和生产的发展方向。但由于苹果新品种的选育周期长、难度大 ,因此矮生型苹果的早期预选及
其遗传研究成为国内外学者所关注的问题。Lapins ,Blazek 等先后用形态指标进行早期预
选[1～4 ] ,同时对苹果矮生习性的遗传学进行研究。Lapins 在研究突变体 Mcintosh 的杂种时发
现实生苗的紧凑习性是受显性单基因 C0 控制[5 ,6 ] 。Decoutrye、Alston 认为苹果的短枝习性由
隐性基因控制[7 ,8 ] 。Blazek 提出长势不同的短枝习性由多基因或不同隐性基因控制[3 ,8 ] 。本
项目于 1979 年开始采用过氧化物酶同工酶作为矮生型苹果实生苗早期预选的指标 ,研究了其
遗传规律 ,这在国内外未见报道。
1 　材料与方法
材料由有关省果树研究单位提供 ,共 10158 个类型、品种、株系及实生苗 ,其中包括 128 个
组合的 7987 株实生苗 ,苹果属资源 22 个种 (我国 23 个种) 2171 个类型和品系。
111 　同工酶标志带的测定
分别取苹果栽培品种、砧木、苹果属资源 22 个种的不同类型及不同杂交组合的 1～2 年生
实生苗新梢伸长区皮层或相应的叶片。每个试材取 100～200 mg ,用自来水、蒸馏水、重蒸馏
水洗净擦干 ,置于冰上的研钵中 ,加入 013～016 ml 011 mol/ L Tris2HCl ,p H710 缓冲液及玻璃
砂少许 ,在冰浴上研磨成匀浆 ,4000 rpm ,离心 5 min ,取上清液供电泳用。每个试样至少重复
2 次。采用淀粉凝胶平板电泳 ,恒流 2mA/ cm。过氧化物酶同工酶染色采用醋酸联苯胺法。
12　核 农 学 报　2001 ,15 (1) :21～25Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
112 　杂交测试
由普通型、矮生型的砧木、栽培品种 88 个 ,组配成普通型 ×普通型、普通型 ×矮生型、矮生
型×矮生型 3 类不同杂交组合 ,共 128 个。进行 8 个不同杂交组合的正反交测试。由不同根
砧、中间砧嫁接成不同组合 81 个 ,进行嫁接试验。对不同树龄、年份和地区杂交试验及其实生
苗进行栽培观察。
2 　结果与分析
211 　矮生型苹果的过氧化物酶同工酶标志的稳定性
本项目分析了普通型和矮生型苹果新梢每个节间皮层及叶片中的同工酶 ,发现与矮生习
性密切相关的酶 9 带 (简称 E9 ,同工酶标志带) 只存在于新梢伸长区的皮层和相应的叶片中。
根据证明分析 395 个不同类型的材料 ,包括栽培品种 88 个、苹果属 22 个种的 212 个类型以及
不同类型砧木 95 个 ,证明同工酶标志的准确率为 90 %左右。
2. 1. 1 　根砧对同工酶标志的影响 　将玫瑰红、新红星、烟青、金矮生、红星、富士品种分别嫁接
在 M7 、MM106 、MM107 、MM111 、M27等不同类型根砧上 ;将国光、金冠、红冠、富士 ,红星品种分
别嫁接在以 MM104 、MM106 、MM111 、M2 、M4 、M5 、M9 、M26 、M27等 22 个以山丁子、果茶为根砧的
中间砧上 ,组成 48 个中间砧/ 根砧组合 ;并将新红星、红星、烟青、金矮生、矮红高接在红冠大树
上。结果表明 ,所有接穗的同工酶谱型与原品种一样 ,不受砧木的影响。
2. 1. 2 　苗木的树龄和发育年龄对同工酶标志的影响 　分析了不同树龄的栽培品种金冠 (1～
15 年生) 、国光 (1～15 年生) 、赤阳 (1～10 年生) 、富士 (1～5 年生) 、红玉 (3～15 年生) 、矮红 (1
～4 年生)的同工酶谱型 ,结果表明 ,不同品种不因树龄而改变酶谱型。用成龄实生树及其萌
蘖新梢中的同工酶谱型 ,以示实生树的不同发育年龄。根据 7 个组合共 446 株实生树及其萌
蘖的分析 ,实生树及其萌蘖新梢中的同工酶谱型完全一样 ,说明实生树的发育年龄对新梢同工
酶谱型没有影响。
2. 1. 3 　矮生型苹果同工酶标志的遗传性稳定性 　分析了长富2 ×秦冠、富士 ×金冠、富士 ×玫
瑰红、金冠 ×M9 、新红星 ×国光、秦冠 ×新红星等 8 个正反交组合 ,结果表明 ,其有无同工酶 E9
带的杂种实生苗分离的比例不变。表明矮生型苹果同工酶标志受核控制 ,遗传性稳定性很好 ,
且不受栽培条件影响。
212 　矮生型苹果同工酶标志的遗传规律
2. 2. 1 　苹果杂种实生苗同工酶标志的分离现象 　由普通型和矮生型苹果砧木、栽培品种 88
个组配成 128 个杂交组合 ,其中普通型 ×普通型为 38 个组合 ,普通型 ×矮生型有 63 个组合 ,
矮生型 ×矮生型有 27 个组合 ,共获得 7987 株实生苗。同工酶标志分析结果表明 ,在普通型 ×
普通型组合的有 2758 株实生苗中 ,具有同工酶标志的有 1141 株 ,占 41137 % ;在普通型 ×矮
生型组合的 4181 株实生苗中 ,具有同工酶标志的有 1750 株 ,占 41186 % ;在矮生型 ×矮生型
组合的 1048 株实生苗中 ,具有同工酶标志的有 595 株 ,占 56187 %。表明与苹果矮生习性密
切相关的同工酶标志不受单基因控制 ,而是至少 2 对基因相互作用的结果。
2. 2. 2 　矮生型苹果同工酶标志的遗传 　由不同生长习性的苹果品种间正反交试验证明 ,控制
苹果矮生习性的同工酶标志是 2 对互补基因相互作用的结果 ,其基因型为 A
-
B
-
。
普通型品种间杂种实生苗同工酶标志的分离 :由不同基因型品种组配杂交组合 ,aaBb ×
22 核　农　学　报 15 卷
Aabb、aaBb ×AAbb、aaBB ×Aabb ,共 37 个组合 ,2755 个单株 ,同工酶分析结果显示 ,具有 E9 标
志带和没有标志带的实生苗分防比例为 1∶3 和 1∶1 二类 ,与理论值完全相符 (表 1) 。
表 1 　普通型 ×普通型
Table 1 　Standard type ×standard type
组合
combination
组合数
No. of combination
株数
No. of plant
分离比例
E9 segregation rate
aaBb ×Aabb 14 929 1∶3
aaBa ×AAbb
aaBB ×Aabb 23 1826 1∶1
普通型与矮生型品种间杂种实生苗同工酶标志的分离 :由不同基因型品种组配的杂交组
合 AABB ×aaBB、AaBb ×AAbb、AaBB ×Aabb、AaBb ×Aabb 等共有 63 个 ,包括 4181 株实生苗。
同工酶分析结果显示 ,具有 E9 标志带和没有标志带的实生苗分离比例分别为 2∶2、3∶1、3∶5、
1∶3、1∶1 ,全具 E9 标志 ,与理论值完全相符 (表 2) 。
表 2 　普通型 ×矮生型
Table 2 　Standard type ×dwarf type
组合
combination
组合数
No. of combination
株数
No. of plant
分离比例
E9 segregation rate
AABB ×aaBB 2 63 E9
AaBb ×AAbb
AaBb ×aaBB
AaBB ×aaBb
22 1137 2∶2
AaBB ×aaBb
AaBB ×Aabb 3 210 3∶1
AaBb ×Aabb
AaBb ×aaBb 29 2070 3∶5
AaBb ×aabb 7 638 1∶3
AaBB ×aaBB 1 63 1∶1
矮生型品种间杂种实生苗同工酶标志的分离 :由不同基因型品种组配的杂交组合共 27
个 ,包括 1048 株实生苗。同工酶分析结果显示 ,具有 E9 带和没有标志带的实生苗分离比例
为 9∶7 和 6∶2 ,与理论值完全相符 (表 3) 。
表 3 　矮生型 ×矮生型
Table 3 　Dwarf type ×dwarf type
组合
combination
组合数
No. of combination
株数
No. of plant
分离比例
E9 segregation rate
AaBb ×AaBb 24 945 9∶7
AaBb ×AABb 3 103 6∶2
上述 3 类杂交组合实生苗同工酶标志的分离比例 ,说明苹果矮生习性的同工酶标志是由
32　1 期 矮生型苹果早期预选的同工酶标志及其遗传规律
A —B —2 对互补基因控制。
2. 2. 3 　栽培品种和砧木同工酶标志的基因型 　52 个栽培品种和不同类型砧木分别与不同品
种及砧木杂交和正反交证明 ,国光、富士、秦冠、金冠、鸡冠、长富 2、新红星、M9 等的基因分别
为 aaBb、aaBB、Aabb、Aabb、AaBb、aaBb、AaBb、AaBb ,稳定性很好。将国光 (aaBb) 分别与金冠、
红星、红玉、新红星等 8 个栽培品种和砧木进行杂交、正反交 ,其实生苗同工酶标志分离比例分
别为 1∶3、1∶3、1∶3、3∶5 ,与理论值相符 ,表明国光同工酶标志基因型为 aaBb ,稳定不变。将富
士 (aaBB)分别与布累本、东光、红玉、红星、理想等 22 个栽培品种及砧木杂交、正反交 ,其实生
苗同工酶标志分离比例分别为 1∶1、1∶1、1∶1、1∶1、1∶0 ,与理论值相符 ,证明富士的同工酶标志
基因型为 aaBB ,稳定不变。将秦冠 (Aabb) 分别与长富 2、秋富、新红星等 10 个栽培品种杂交、
正反交 ,其实生苗同工酶标志分离比例分别为 1∶3、1∶1、3∶5 ,与理论值相符 ,证明秦冠的同工
酶标志基因型为 Aabb ,稳定不为。以此为 52 个品种、砧木的基因型作了验证。
213 　应用同工酶标志的早期预选效果
应用同工酶标志 ,对 128 个杂交组合的 7987 株实生苗进行早期预选 ,获得一批优异株系 ,
其中 9 个株系包括 135 - 1、35 - 3、41 - 6、66 - 11、61 - 18、22 - 62、83 - 40、4 - 6 - 3 等 ,树龄 5
～9 年时 ,树高 1190～2155 m ,冠幅 1130～2160 m ,短枝比例 4817～7617 % ,新梢平均长 2915
～6315 cm ,节长 1119～1160 cm ,是典型的矮生型或短枝型品系 ,且早熟、优质、耐贮 ,有一定
的推广面积。其中 135 —1 株系于 1994 年种植了 11614 hm2 ,1995 年累积推广 200 hm2 以上。
1992～1993 年组配的 59 个组合 ,筛选获得具有 E9 带的实生苗 1505 株 ,其田间生长表现
株型紧凑、节间短 ,野生性状不明显 ,童期短 ,始花期早 ,1995 年就有始花单株 ,1996 年始花的
有 7 个组合 46 个单株 ,1998 年大部分组合开花结果 ,所有这些都反映了矮生型苹果实生苗的
生长特点。获得早熟、丰产、品质优异、耐贮的矮生型株系有 Y10 - 11、Y22 - 3、Y24 - 1、Y24
- 17、Y24 - 39、Y37 - 1、Y41 - 1 等。可望在生产上推广应用。
3 　讨 　论
自 60 年代以来国内外学者根据形态指标 ,对矮生型苹果早期预选及其遗传学已做了大量
研究[1～8 ] ,但对 1～2 年生实生苗应用形态指标进行早期筛选 ,其效果很不理想 ,易受各种生长
因子和遗传因子的影响 ,难度很大。由于同工酶能遵循孟德尔遗传规律 ,具有双显性、完全外
显率、没有多效应和上位性等特点 ,属较理想的遗传标志 ,因此可以作为研究矮生型苹果的早
期预选指标 ,并获得成功。
应用同工酶标志预选矮生型 ,苹果实生苗的技术 ,适用于 1～2 年生实生苗的筛选 ,其方法
简便易操作 ,指标稳定可靠 ,能减少盲目性提高选择效果 ,能减少投入加快育种进度 ,能广泛应
用于苹果的研究与生产。更重要的是 ,利用同工酶技术研究苹果栽培品种、砧木及其种质资源
的基因型、血缘关系以及生长发育的相关性等对创造新种质、提高选择效率、加快育种进程具
有重要意义。
42 核　农　学　报 15 卷
参考文献 :
[ 1 ] 　Lapins , K O. Segregation of compact growth type in certain apple seedlings progenies. Can J Plant Sci. 1969 ,49 :765～768.
[ 2 ] 　Lapins K O. Spur2type growth habit in 60 apple progenies. J Amer Soc Hort Sci. 1974 ,99 (6) :568～572.
[ 3 ] 　Blazˇek J . Inhertance and genetic variation of spurred growth habit in apples. Acta Horticulturae. 1983 ,140 :55～62.
[ 4 ] 　Blazˇek J . Segregation and general evaluation of spur type or compact growth habits in apples. Acta Horticulturae 317 ,1992
Furuit Breeding and Genetics. 71～79.
[ 5 ] 　Lapins K O. Tree growth habits in radiation2induced mutants of meintosh apple. Can J Plant Sci. 1969 ,49 :483～487.
[ 6 ] 　Lapins K O. Inheritance of compact growth type in apple. J Amer Soc Hort Sci. 1976 ,101 (2) :133～135.
[ 7 ] 　Decourtye L , Lantin B. Contribution ála connaissance des mutants spurs de prommiér ,héréditèdu caractére. Ann Amèlion
PL . 1969 ,19 (3) :227～238.
[ 8 ] 　Alston F H. Dwarfing and lethal genes in apple progrenies. Euphytica. 1976 ,25 :505～514.
[ 9 ] 　Blazek J . Spur type growth habit in apples. Acta. Tree Fruits and Breeding. 1985 ,159 :69～76.
ISOZYME MARKER OF SELECTING DWARF TYPE SEEDLING AND
INHERITANCE IN APPLE
TAN G Xiu2zhi1 　ZHAN G Wei2qiang1 　WAN G Yun2cai2 　L IAN G Xu2yu2
(11 Instit ute f or A pplication of A tomic Energy , CA A S 　Beiji ng 　100094 ;
21 Bereau of A gricult ural S hangqiu City , Henan Prov . S hangqiu , 　476000)
ABSTRACT :7987 apple seedl ings from 128 combinations of standard type ×standard type ,stan2
dard type ×dwarf type ,dwarf type ×dwarf type ,and 2171 different kinds and varieties from 22
species were used for analysing the isozyme. The proportion of seedl ings with or without enzyme
band 9( E9) in the bark tissues of shoots can be considered as a genetic marker of dwarf type in
apple. It is controlled by t wo pairs of complementary genes. All of the seedl ings were pre2selected
and more than 10 dwarf type ,early mature ,long keeping l ines were obtained.
Key words :apple ;dwarf ;isozyme ;pre2selection
52Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2001 ,15 (1) :21～25