全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(4)：409～412
Aeta Hottieulturae Sireca
黄瓜叶色突变体遗传机制的研究
国艳梅 ，2 顾兴芳 张春震 方秀娟 张圣平 徐彩清
( 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081； 东北农业大学园艺学院，哈尔滨 150030)
摘 要：从黄瓜雌性系 9110G中发现能稳定遗传的叶色突变体。该突变体子叶和第 1～2片真叶最初为
金黄色 ，叶绿素含量约为正常株的 3／5，但随着叶片的生长这些叶片逐渐转绿。该突变体叶色黄主要是由
叶绿素降低引起的，与类胡萝 卜素无关。通过对亲本、F。、BE及 F2后代观察和叶绿素测定，证明该突变
体是细胞核遗传，由单一隐性基因控制，并且绿色对黄色为不完全显性。该突变性状是研究光合系统和基
因定位的好材料 ，同时也可用来作为指示性状鉴定杂种纯度。
关键词：黄瓜 ；叶色突变；叶绿素 ；遗传
中图分类号：S 642．2 文献标识码：A
叶色突变是 自然界比较普遍的一种突变。叶绿素缺失突变的研究开始较早，2O世纪 3O年代就有
报道。植物叶色基因突变的类型已有不少报道，尤其是 “芽黄”突变 ，在棉花u J、水稻 J、大豆 J、
小麦【引、西瓜【 上早有报道，并已用在育种中。在黄瓜上也有芽黄【 ， ]和叶色突变【 ]等方面的报道，
但对黄瓜叶色突变遗传机制的研究报道不多。2000年春季，作者发现本所育成的91 10G雌性系的 1个
株系，所有幼苗子叶和第 1～2片真叶最初均为金黄色，随着叶片的充分展开定型，叶色逐渐转绿；
此后出现的叶片开始虽比正常株系的叶色浅，但差别不大。为进一步弄清该突变体的遗传规律及转色
机制，作者以正常株与突变株及它们的回交后代 、杂交后代为试材，通过肉眼观察和叶绿素测定分析
相结合的方法进行系统研究 ，旨在为今后该性状的利用提供理论依据。
1 材料与方法
试验于 2001～2002年在中国农业科学院蔬菜花卉研究所 日光温室进行。供试黄瓜材料为中国农
业科学院蔬菜花卉所育成的91 10G雌性系 (正常株)及其突变株系。为研究该突变体的遗传规律，于
2001年配制突变体与正常株系的 F。、BC及 F2，2002年春分两批 (不同播期)播种，采用肉眼和叶绿
素测定方法详细观察记载各分离后代叶色的分离情况，通过 测定法验证遗传规律。
以突变和正常株系为试材，研究叶色变化规律，设正常株和突变体两个处理，每处理 l2株 ，3
次重复，随机区组排列。从破土开始对整个生长期的性状进行细致观察记载。同时分别于子叶期、第
1真叶期 、第 2真叶期 、成株期测定叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝 卜素含量，重复 3～4次。
叶绿素和类胡萝 卜素的测定与计算参照白宝璋等【9]的方法：取 O．05～O．25 g的新鲜黄瓜叶片剪
碎，放人 50 mL试管中，加入 20 mL 1：1乙醇丙酮混合液 ，摇动，黑暗中避光 24 h浸提 ，将提取液
(或稀释后)在分光光度计上测定 663、645和 44O nin波长的光密度，计算叶绿素 a、叶绿素 b和类胡
萝 卜素含量。
2 结果与分析
2．1 突变体的叶色遗传分析
观察结果表明：91 10G突变株子叶为黄色，正常株为绿色。随着苗龄延长，突变株子叶颜色慢慢
转绿。第 1真叶叶绿素含量变化如表 1。第 1真叶在展平时，叶色的区别特别明显 ，正常株为绿色，
收稿日期 ：2OO2—11—10；修回日期：2003—05—27
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突变株为金黄色，突变株以叶脉附近叶肉先变黄，向叶缘扩展，最后整个叶片均匀一致的变黄。随着
第 2真叶抽出，突变株第 1真叶叶色在慢慢转绿，以叶脉附近叶肉先变绿，向叶缘扩展 ，最后整个叶
片均匀一致的浅绿，随着苗龄的增长，叶色慢慢接近正常株。第 2真叶叶色也为金黄色，叶色转换同
第 1真叶，F 的颜色居于两者之间。
表 1 第 1真叶不同时期总叶绿素含量
Table1 Chlorophyl content ofthefirsttrueleafUldelg cl~eient曲ng荡 (me,／g FlV1)
叶绿素测定与叶色观察均证明正交与反交的 F 代叶色均为中间色，F 与正常株的回交后代分离
为绿色和中间色，分离比例接近 1：1；F 与突变株的回交后代分离为黄色与中间色，分离比例也接近
1：1。F2代分离为绿色、中间色、黄色，分离比例接近 1：2：1，经卡平方测验差异均不显著。以上结
果表明，该突变体是细胞核遗传，由隐性基因控制，并且绿色对黄色为不完全显性 (表 2)。
表 2 黄瓜正常株系与金黄色突变株系杂交后代分离表现
Table 2 Sel~tralion proportion ofhrbria otmutantplanta砌 normal plant
试验批次 后代 组合 黄色 中间色 绿色 总株数 期望比 p
Experiment times erogenv Combination Yellow Intennidiate Green Total Theol~tical rati0 A AO晒
第 l批 11e first group Fl PX T 0 24 0 24
Fl TX P 0 24 0 24
BC (PX r)X T 16 22 0 38 l：l 0．658 3．84l <0．05
(PXT)X P 0 19 17 36 1：1 0．o28 3．84l <0．05
F1 32 77 36 145 l：2：l 0．777 5．99l <0．05
第 2批 The second group Fl PX T 24 24
Fl TX P 24 24
BC (PX r)X T 47 5l 98 l：l 0．092 3．84l <0．05
(PX r)X P l8 l8 36 l：l 0 3．84l <0．05
F1 35 82 39 156 l：2：l 0．615 5．99l <0．05
注 ：T．突变株；P．正常株；F ．杂种一代；Bc．回交 ；F2．杂交二代。黄色、中间色 、绿色叶片的叶绿素含量范围分别为 ：
1．23—1．67 me,／g、1．68—1．98 me,／g、 I．99—2．25 me,／g。
Note：T．Mutant plant~P．Normal plant； F1．First hybrid progeny；BC．Back eros； F2．Second hybrid progeny． RaIlge of the chlorophyll
content in yellow leaf．intemfidiate leaf and green leafis 1．23一1．67 me,／g． 1．68一1．98 me,／g and 1．99—2．25 me,／g respertively．
2．2 叶绿素含量分析
由图 1可见叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素的变化规律基本一致 ，子叶和第 1、2片真叶突变株的
叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素含量均极显著低于正常株。正常株的子叶总叶绿素含量为 1．07 mg／g，
突变株仅为为正常株的61％；正常株第 1片真叶总叶绿素含量为2．41 g／nlg，突变株为正常株的69％；
正常株第 2片真叶的总叶绿素含量为 2．18 mg／g，突变株为正常株的 63％。突变株与正常株总叶绿素
含量，在第 3片真叶到第 5片真叶的差异也均达到 1％显著水平；第 6片真叶达 5％显著水平；第 7片
真叶到 11片真叶差异不显著，并逐渐趋与一致，长大后叶色有差异但不明显。叶绿素 a含量在第 5
片真叶达 1％显著水平，第 2、3、4片真叶均达 5％显著水平，第 6～11片真叶差异不显著。叶绿素 b
含量在第 2～5片真叶均达到 1％显著水平，第 6片真叶达5％显著水平，第 7～l1片真叶差异不显著。
据图 1可知，整个生长期突变株与正常株的 eh1．a／b值无差异，均在 3～4之间。
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4期 国艳梅等：黄瓜叶色突变体遗传机制的研究 411
盏
oo
目
童
‰ 壹
塑芎
壶
子叶 1 2 垒 2 1Q!!
Cotyledon 真叶True leaves
图1 黄瓜正常株与叶色突变体叶片叶绿素 a、b、a／b值及总叶绿素含量
． 1 Ch1．a。Ch1．b，Ch1．a／b，total chlorophyn contentintheleaves ofmutant and normal pl蛐t
图2表明，黄瓜叶色突变株与正常株类胡萝 聋 ，
卜素的变化无一定规律，两者之间无显著差异。 襄{墓 ：=：二二===：——
此外，通过对正常系，突变系果实的果皮、果肉 =薹鲁 ，f + 突变体Mul nl
叶绿素含量测定表明，二者之间无差异，与肉眼 嚣善旦⋯} 一 正常株Normal plant
观察一致。 叶 2 4 6 8 10 12 14
Cotyled。 真叶True leaves
3 讨论 图2黄瓜正常株与叶色突变株叶片类胡萝bl~li
据已有的报道，黄瓜幼苗非致死颜色突变体有 · 细‘ _嗍‘蛔ves
5种，即 v，vvi，yc一1，vc一2， m川 。 其中v：芽
黄突变体 ，是 Strong在 1931年和 Tkachenko在 1935年发现的，该突变体苗期芽黄随生长期延长黄叶转
绿 ，目前该突变体已经丢失；vvi：斑驳芽黄，是 AbUd—Hayia Wiliams于 1976年发现的，黄色子叶慢慢
转绿成斑驳的叶片，目前该突变体已经丢失；YP：黄色植物，淡黄绿色叶片生长缓慢，该突变体存在
与否不明；yc一1：黄子叶 1，子叶是黄色的，然后转绿，该突变体是从 Ohio MI~25中得到的；yc一2：黄
子叶2，子叶黄色，来自突变体 BurplesHybrid。其中 vvi，yc一1，yc一2，YP与本试验发现的突变体在表
型上不同，突变体 v描述的表型与本突变体相近，但 v已经丢失L8J。黄瓜中其它的叶色突变体，lg_2
与本试验发现的突变体在表型上不一致，突变体 g描述的表型与本突变体相近，但 g存在与否不明，
因此无法得知本试验突变体与 g、v是否属于同一个突变体。关于黄瓜 “芽黄”突变体的报道 目前在
国内也只有两例，一个是人工诱变得到的黄色子叶突变体L7J，另一例是新疆石河子蔬菜研究所发现的
一 个黄瓜真叶叶色自然突变体L6]，但未进行叶绿素测定分析。
从黄瓜 9110G雌性系中发现能稳定遗传的叶色突变体，与以往报道有所不同。突变株开始子叶和
第 1、2真叶为金黄色，叶色变化主要在幼苗期，叶绿素测定也表明，突变株与正常株的子叶、第 1、
2真叶叶绿素含量差异均达到1％显著水平。该突变体除叶色与正常株有差异外，通过肉眼观察其它
方面并无差异。只是突变体黄化影响光合作用导致植株始终比正常株生长稍迟缓，而其它农艺性状并
不受影响。
通过对亲本、F1、BC及 F2代观察和叶绿素测定，证明该突变体是细胞核遗传，由单一隐性基因
控制，并且绿色对黄色为不完全显性。
5 0 5 0 5 0
4 4 3 3 2 2
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一苫 ∞，暑目一
IU IUou B．Iqu嘲如日惴骤音 IU IUou ．Iqu蜥如 惴嫩音
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4l2 园 艺 学 报 30卷
经详细研究认为该突变体叶色浅的主要原因是由叶绿素含量降低引起的，与类胡萝 卜素无关，叶
绿素 a、b和总叶绿素的变化规律一致。通过整个生长期的叶绿素含量测定表明突变株与正常株的
ch1．a／b比值无差异，均在 3～4之间。
在颜色差别最明显的时期，通过对群体的叶绿素含量测定表明，肉眼观察叶色分离比例与测定结
果几乎是一致的，说明肉眼观察的结果还是很准确的。因此该突变性状在黄瓜杂交制种中可作为指示
性状来鉴定杂交纯度，也是基因定位的好材料，目前正在着手寻找与该突变体连锁的分子标记。
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Genetic M echanism of the Cucumber Leaf M utant
Guo Yanmei ，Gu Xingfang ，Zhang Chunzhen ，Fang Xiujuan ，Zhang Shengping ，and Xu Caiqing
(。／nst／tute ofVegetables and Flowers，ChineseAcademy ofAgricultural Sciences，＆ 100081，Ch／na； ofHoracul~ ，
Northeast Agriculture University，Harbin 150030，China)
Abstract：，I11e leaf color mutant found in the gynoecious line 9110G carl be inherited stably and diferent
from the other mutants reported before．，I11e cotyledon．first and second true leaf is golden at first． The chlorophyl
content is about 60％ of the normal line．With the growth ofthe mutant．the color of the leaf turn into green slowly
and was same to the normal plants．By observing the phenotype of F1、F2、BC，testing the content of chlorophyl
and analyzing genetic regulation．we carl concluded that the mutant is nucleolus inheritance and is controlled by one
pair of recessive gene．and green color is incomplete donrfinance to yelow color． e yelow color is due to the
decreasing ofthe chlorophyl1． le mutant is a gooa material to research on photosynthetic system and gene position。
And the mutant is also a useful marker to identify purity of F1 hybrids．
Key words：Cucumber； Leaf color mutant；Chlorophyl；Genetic
分子标记辅助育种技术培训班通知
中国农业科学院蔬菜花卉研究所将于 2003年 9月 14 El一19 El举办分子标记辅助育种技术培训班。
具体内容：1．分子标记辅助育种原理与方法及常用技术讲解；2．AFLP及 SSR实验技术培训。学员将进行 以下实
验 ：DNA快速提取 、酶切连接、PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳检测 、聚丙烯酰胺凝胶电泳检测 、DNA银染技术等；DNA
高通量提取方法 (QIACEN RETCH仪器使用)；荧光 AnP标记技术 (Licor DNA Analyzer I1t2 4200-02G使用)。
报名 El期 ：2OO3年 9月 5 El前 ，9月 14 El报到，住中国农科院蔬菜花卉所中蔬卉园宾馆。培训费 1500元／人 ，可
提前汇款或报名时交款。交通费和食宿费自理。联系人 ：张延国，王晓武；地址：北京市海淀区中关村南大街 l2号
中国农业科学院蔬菜花卉研究所 ，邮编：100081，电话：010—62146163，010—68919541；传真：010—62174123，010—
62146160；电子邮箱 ：zhangyg@mail．caas．net．(3n wangxw@mail．cals．net．(3n
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