全 文 ：园 艺 学 报 2006, 33 (4) : 859～862
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 08 - 30; 修回日期 : 2005 - 11 - 15
基金项目 : 国家 ‘863’计划优质超高产农作物新品种培育重大专项项目 ( 2003AA207110) ; 天津市科委重大导向性攻关项目
(99312251122)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: chendefu@ nankai1edu1cn)
利用 RAPD标记预测黄瓜一代杂种的产量优势
陈喜文 1 陈德富 13 夏立新 1 刘殿林 2 杨瑞环 2 哈玉洁 2 杜胜利 2
(1 南开大学生命科学学院 , 天津 300071; 2 天津科润农业科技股份有限公司黄瓜研究所 , 天津 300192)
摘 要 : 应用 RAPD标记研究 39个黄瓜自交系间的遗传关系。在供试的 178条引物中 , 49条引物呈现
出多态性 , 共扩增出 378条带 , 其中 137条多态。据此所得的聚类图与形态特征相适应 , 遗传距离为
010645～015992, 平均为 012458, 表明自交系间遗传差异较大。选择自交系间遗传距离大、中、小组合各
若干 , 配制杂交组合 60个 , 其杂种产量及产量构成的优势表现明显 , 变异幅度较大 ( - 39% ～136% ) ,
在遗传距离 0119～0127的组合中遗传距离与杂种产量及构成因子优势的相关性达显著水平 , 与单株产量、
单瓜质量、总瓜数超中优势的相关系数分别为 016207、015012和 013918。选择遗传距离 0124～0127的组
合 58个 , 与随机配制的 60个组合相比 , 产量分别比 ‘津春 2号 ’与 ‘津优 10号 ’提高 10%的入选几率
大大提高。
关键词 : 黄瓜 ; RAPD标记 ; 遗传距离 ; 杂种优势 ; 产量
中图分类号 : S 64212; Q37 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0420859204
Utiliza tion of RAPD M arkers to Pred ict Fru it Y ield of Hybr id in Cucum ber
Chen Xiwen1 , Chen Defu13 , Xia L ixin1 , L iu D ianlin2 , Yang Ruihuan2 , Ha Yujie2 , and Du Shengli2
(1 College of L ife Sciences, N ankai U niversity, T ian jin 300071, China ; 2 Cucum ber Research Institu te, T ian jin Kerun A gricu lture
Co. L td, T ianjin 300192, China)
Abstract: Random amp lified polymorphic DNA markers were used to analyze the genetic relationship a2
mong 39 cucumber inbred lines. One hundred and seventy2eight arbitrary p rimers were selected and 49 p rim2
ers could amp lify 378 bands, among them 137 were polymorphic. Based on these data the resulted dendrogram
was coincident with the morphology. The genetic distance ( GD) between the inbred lines varied from 010645
to 015992 with the mean value of 012458, which showed a wide genetic diversity existed in these inbred lines.
The parental combination with higher, medium and lower genetic distances were selected and 60 crosses were
made. Heterosiswas found to be significant for yield and its components, which varied from - 39% to 136%.
The association between genetic distance of parents and heterosis for yield and its components is only signifi2
cant in the crosses in which the GD of parents varied from 0119 to 0127. The correlation coefficient with the
total yield, average fruit mass and the total number of fruit was 016207, 015012 and 013918. According to
the rule the parental combination with the GD varying from 0124 to 0127 were selected and 58 crosses were
made. The possibility of hybrids with the yield 10% higher than‘J inchun 2’and‘J inyou 10’were signifi2
cantly increased compared to random crosses.
Key words: Cucum is sa tivus L. ; RAPD markers; Genetic distance ( GD) ; Heterosis; Yield
1 目的、材料与方法
目前国内外在水稻〔1, 2〕、玉米〔3, 4〕、油菜〔5〕、鹰嘴豆〔6〕等物种上开展了利用分子标记预测杂种优
势的研究 , 但取得的结论截然不同。黄瓜是国内外最早推广应用杂种一代的蔬菜作物之一。作者以天
津市黄瓜研究所用于育种实践的 39个自交系为材料 , 利用 RAPD标记分析黄瓜自交系间的遗传关系 ,
园 艺 学 报 33卷
寻找分子差异与产量杂种优势的预测规律。
基因组 DNA的提取、RAPD分析参照陈德富等〔7〕的方法。所用 178条 102mer引物由 Sangon公司
合成。按 GS = 2 N ij/ (N i +N j) 计算自交系间的相似系数 , GD = 1 - GS计算遗传距离 , 采用 UPGMA
法进行聚类分析。随机选择遗传距离大、中、小的组合各若干 , 共配制 60个杂交组合。对杂交一代
进行营养钵育苗和大棚定植 , 调查其单株总产量、单株总瓜数和单瓜质量 , 并计算性状平均值、超中
优势和超亲优势。根据 RAPD分析所得遗传距离矩阵和聚类图 , 依据不同标准对杂交组合进行分类 ,
分别计算遗传距离与杂种产量优势的相关系数。根据其结果选择遗传距离 0124～0127的自交系组合 ,
同时考虑其它农艺性状和配合力等因素 , 另配制 58个组合 , 以原配制的 60个组合为对照 , 调查杂种
后代的单株总产量 , 以 ‘津春 2号 ’和 ‘津优 10号 ’为对照 , 比较杂种产量比对照品种产量分别提
高 10%的入选比例。
2 结果分析与讨论
211 自交系间 RAPD标记的多态性及遗传关系
178条 102mer引物均能扩增出 DNA条带 , 各引物扩增的带数 4～12条 , 其中 49条引物呈现出多
态性 , 占试验总引物数的 2715%。49条多态性引物共扩增出 137条多态性条带 , 多态性比率占
3612%。聚类分析结果 (图 1) 表明 , 在遗传距离 0123处 , 39个自交系材料可分为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与 Ⅳ
类。Ⅰ类中的 206单独为一类 , 这与其接近野生型的形态特征相吻合。Ⅱ类中的 A35、207与 180聚
为一类 , 从来源看基本取自荷兰型或多亲后代分离。Ⅲ类中的 A5、A16刺与 A7聚为一类 , 基本表现
为光滑型或小刺瘤特点。在遗传距离 0121处 , Ⅳ类又可分为 2个亚类。Ⅳ21亚类只有 A 33自交系 ,
为多亲后代分离。在遗传距离 0119处 , Ⅳ22亚类
又可分为 Ⅳ2221和 Ⅳ2222两个亚亚类。Ⅳ2221亚
亚类表现为较强耐低温类型。在 Ⅳ2222亚类中 ,
又可分为 4个亚亚类 : Ⅳ222221亚亚类包括 B20
及 172, 基本表现为日本型品系的特征 ; Ⅳ222222
亚亚类包括 8231等密刺类型 ; Ⅳ222223亚亚类包
括 213等 14个自交系 , 为光滑型或少刺溜 , 接近
日本型 , 或表现为较强耐热性 ; Ⅳ222224亚亚类
包括 A16光、A36及 48等多亲分离后代。本研究
自交系间的平均遗传距离 (为 012458) 与张海英
等〔8〕用 RAPD标记所得的遗传距离相似 , 这对于
遗传基础狭窄的黄瓜来说已相对宽广 , 因此进一
步开展黄瓜自交系间的遗传距离与杂种产量相关
性的研究很有必要。
图 1 根据遗传距离对 39个黄瓜自交系进行聚类
F ig. 1 D endrogram for 39 cucum ber inbred lines ba sed on
a cluster ana lysis of genetic d istance
212 黄瓜杂种产量及其与遗传距离的相关性
21211 F1杂种优势分析 F1产量及其构成因子的杂种优势结果见表 1。单株总产的杂种优势在不同
自交系组合间变异最大 , 最高为 136% , 最低为 - 39%。除 1个组合外 , 所有组合的单株产量的超中
优势均为正值 , 其中超中优势在 20%以上的组合占 6314% , 而超亲优势却有 1416%组合为负值。对
于单株总瓜数来说 , 杂种优势变异幅度仍较大 , 最高值为 75% , 最低值在 - 27%。10%组合的超中
优势为负值 , 超中优势度在 20%以上的优势组合占 5112%。对于单瓜质量来说 , 杂种优势变异幅度
较小 , 最高值为 36% , 最低值为 - 19% , 20%组合的超中优势为负值 , 超中优势度在 20%以上的优
势组合占 17%。这说明本研究的杂交组合中存在着较强的杂种优势 , 而且杂种产量的优势比产量构
成因子 (瓜数和单瓜质量 ) 的优势更明显 , 这与 Sant等〔6〕在鹰嘴豆上观察结果一致。这种结果是因
068
4期 陈喜文等 : 利用 RAPD标记预测黄瓜一代杂种的产量优势
为黄瓜单株总产是两种产量构成因子 (单株总瓜数和单瓜质量 ) 的乘积 , 产量构成因子的优势相乘
放大成产量优势。
表 1 F1产量性状的杂种优势表现
Table 1 Fru it y ield heterosis in F1
性状
Trait
F1产量
F1 fruit yield
平均值
Average
最高值
Maximum
最低值
M inimum
超亲优势
H igh parent heterosis
平均值
Average
最高值
Maximum
最低值
M inimum
超中优势
M iddle parent heterosis
平均值
Average
最高值
Maximum
最低值
M inimum
单株总产 1668165 2219162 1024138 0118 0186 - 0139 0135 1136 - 0134
Fruit yield per p lant( g)
瓜数 11106 13191 7197 0109 0158 - 0127 0123 0175 - 0126
Number of fruit per p lant
单瓜质量 149181 167189 122150 0101 0127 - 0119 0109 0136 - 0112
Average mass per fruit ( g)
21212 分子标记遗传距离与 F1超中优势的相关性 自交系间遗传距离与 F1产量及其构成因子超中
优势之间的相关系数结果见表 2。首先计算 60个杂交组合遗传距离与超中优势的相关性 , 发现两者
不相关。然后根据自交系间平均遗传距离 012458, 将 60个组合分成 GD > 012458和 GD < 012458两
组 , 分别计算各组自交系间遗传距离与产量构成因子超中优势的相关性 , 结果发现 : 当自交系间亲缘
关系较远 ( GD > 012458) 时 , 遗传距离与产量杂种优势不相关 ; 当自交系间亲缘关系较近 ( GD <
012458) 时 , 则表现出相关 , 但只在 0105水平上显著。选择聚类图中遗传距离的关键节点 0127和
0119, 去除遗传距离过大和过小的组合 , 即当 0119 < GD < 0127时 , 自交系间遗传距离与产量构成因
子的超中优势之间的相关系数均达到显著水平 , 其中与单株总产、单瓜质量超中优势的相关系数分别
为 0162073 3 、0150123 3 , 均达极显著水平 ; 与瓜数超中优势的相关系数为 0139183 , 达到显著水平。
与单株总产、瓜数、单瓜质量的相关方程分别为 y = 3163x - 0157、 y = 1128x - 0114和 y = 1192x -
0135。从相关方程不难看出 , 在特定的遗传距离范围内 , 黄瓜产量及其构成因子的超中优势与自交系
间遗传距离均呈正相关。这与 Sant等〔6〕的结果相吻合。产生这种现象的主要原因可能是遗传上差异
很大的亲本间杂交由于基因位点间的协调被破坏 , 生理作用得不到有效发挥 , 从而产生低的杂种优
势。
表 2 自交系间遗传距离与产量及其构成因子超中优势的相关性
Table 2 The correla tion coeff ic ien t between the genetic d istance of inbred lines and m iddle paren t heterosis
(M PH) of y ield and y ield com ponen ts
自交系群
Inbred line
group
杂交组合数
Number of
crosses
F值
F value
与产量超中优势
的相关系数
Correlation with MPH
for fruit yield
与瓜数超中优势
的相关系数
Correlation with MPH for
number of fruit
与单瓜质量超中优势
的相关系数
Correlation with MPH
for fruit mass
总体 Overall 60 2112 012345 011652 012168
GD > 012458 28 3152 012512 011806 012212
GD < 012458 32 4126 0134083 012225 012803
0119 < GD < 0127 31 121563 3 0162073 3 0139183 0150123 3
3 表示 0105水平的显著性 , 3 3 表示 0101水平上的显著性。3 indicated significant level at P < 0105, 3 3 indicated significance level at P < 0101.
213 利用分子标记遗传距离预测黄瓜杂种产量
对于 39个自交系材料 , 除原配制的 60个组合外 , 另选择遗传距离较大 (0124～0127)、农艺性
状优良、配合力强的 58个组合进行田间检验 , 以 ‘津春 2号 ’和 ‘津优 10号 ’为对照考察产量分
别提高 10%组合入选几率。结果 (表 3) 显示 , 在 58个组合中 , 产量比 ‘津春 2号 ’高 10%的组合
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有 17个 (占 2913% ) , 产量比 ‘津优 10号 ’高 10%的组合有 9个 (占 1515% ) , 与原来随机配制的
60个组合相比 , 入选几率都大大提高。
表 3 利用分子标记遗传距离预测黄瓜 F1产量
Table 3 Utiliza tion of genetic d istance to pred ict F1 fru it y ield in cucum ber
亲本选择方法
Selection criterion
杂交组合数
Number of crosses
比津春 2号高 10%的组合百分比
Percentage of crosses with the fruit yield
10% higher than J inchun 2 ( % )
比津优 10号高 10%的组合百分比
Percentage of crosses with the fruit yield
10% higher than J inyou 10 ( % )
GD 0124～0127 58 2913 a 1515 a
随机 Random 60 1213 b 618 b
注 : 处理间数据经新复极差检验 ( P = 0105水平 )。
Note: Statistic difference p resented by different letters using Duncanpis multip le range test at P = 0105.
迄今为止 , 更多的研究集中在杂种优势预测上 , 而对杂种性状表现的预测则较少。利用杂种优势
是增加作物产量的重要途径 , 在生产和育种中 , 更重要的是提高杂种的绝对产量。本研究在参照多年
亲本配合力经验基础上 , 根据分子遗传距离与杂种产量关系进一步预测了杂种产量 , 选配自交系本身
产量高 , 而遗传差异又相对较大的杂交组合 , 更容易获得高产杂交种 , 符合育种的目的。
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