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Heterosis analysis of F2 kernels nutrition in shsu double recessive sweet corn

shsu双隐性甜玉米F2籽粒营养品质杂种优势分析



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(3):382-385                       2012年5月 
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.05.020
shsu双隐性甜玉米F2籽粒营养品质杂种优势分析
程昕昕,刘 正
(安徽科技学院,安徽 凤阳233100)
摘 要:杂种优势是一种普遍的遗传学现象。甜玉米杂种优势在各性状上有不同程度的表现,该研究采用不
完全双列杂交方法按照P(P-1)/2对5个shsu双隐性甜玉米自交系组配的10个杂交组合F2籽粒的4个品
质性状的遗传特点、杂种优势进行分析。结果表明:F2籽粒的4个品质性状很难同时达到理想效果,可溶性总
糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含量受双亲含量的影响较大,基本是近低亲本遗传。为能得到较高的F2 籽粒可溶
性总糖含量,可尽量选择具有高可溶性总糖含量的亲本;F2籽粒蔗糖、淀粉含量却受父本的影响较大。
关键词:双隐性甜玉米;籽粒营养;杂种优势
中图分类号:S330  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)03-0382-04
* Heterosis analysis of F2kernels nutrition in
shsu double recessive sweet corn
CHENG Xin-Xin,LIU Zheng
(Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China)
Abstract:Heterosis is an universal phenomenon of genetics.The heterosis of sweet corn in different characters were
different,and the genetic characteristics and heterosis of F2kernels of 10cross combinations with 5shsu inbred lines
were analysised according to the P(P-1)/2.The results showed that the 4quality traits of F2kernels were difficult
to achieve the desired effect at the same time.The total soluble sugar content,cane sugar content,starch content and
soluble protein content in kernels were affected by parents which were basicaly influenced by a low parental content.
In general,the parents with high content of total soluble sugar were used in order to get higher F2kernels and cane
sugar content and starch content were influenced by mail-parents.
Key words:double recessive sweet corn;kernel nutrition;heterosis
  甜玉米(Zeamays saccharata)为玉米属(Zea-
mays),即甜质型玉米亚种,原产于美洲,它是自然
界基因突变产生的,甜玉米的种质资源在碳水化合
物合成的隐性突变基因中占有较大的比重。突变基
因属于胚乳突变的类型(Huelsen,1954;Azanza,
1996a,b)。Boyer(1982)列举的su1,su2,sh1,sh2,
sh4,du,ae,bt1,bt2、se和 wx等11个突变隐性基
因;其中可作超甜玉米育种材料的sh1,sh2,sh4,bt1
和bt2,它们的生化效应都能阻止蔗糖向淀粉合成,5
个基因突变体的胚乳含糖量都较高;另一类也可作
甜玉米的育种材料,ae,su2,du和 wx,它们的生化
效应都与淀粉合成有关联。
杂种优势是农业生产中非常重要的遗传现象之
一。玉米杂种优势自1908年Shul给出后,国内外
学者对甜玉米杂种优势的研究主要集中在形态水平
上,幼苗活力、株高、穗位高、穗长、穗粗、叶面积、生
* 收稿日期:2011-10-29  修回日期:2012-01-06
基金项目:国家青年科学基金 (31101598);安徽省自然科学基金 (KJ2010B297);安徽省优秀青年科技基金 (10040606Y02);安徽科技学院玉米创新
团队项目(2011AKKC2011-1)[Supported by National Science Fundation for Young Scholars of China(31101598);Natural Science Foundation of Anhui
Province(KJ2010B297);Science Foundation for Distinguished Young Scholars of Anhui Province(10040606Y02);Corn Innovation Team of Anhui Science
and Technology Colege(2011AKKC2011-1)]
作者简介:程昕昕(1978-),女,山西浮山人,硕士,讲师,主要从事玉米种子科学与技术,(E-mail)chengxin0901@163.com。
长干物质累积、开花和产量等性状,以及乳熟期营养
成分的变化规律(孙月婷等,2009;王萱等,2010;陈
骁熠等,2000,2002;吴谋成等,1999;Doehlert等,
1993;Bar等,1993;Borowski等,1995),对甜玉米品
质性状的杂种优势研究甚少。甜玉米作为鲜食玉
米,其食用部分是F1 植株上收获的F2 籽粒,其营养
品质是甜玉米品质育种最重要的育种目标之一。高
产是各种类型玉米育种的首要目标,以鲜食和食品
加工为主的甜玉米的品质性状显得更为重要,而国
内外关于甜玉米各种性状杂种优势和遗传特点报道
较少。因此,本试验从分析shsu双隐性甜玉米亲本
营养品质特点入手,试图了解不同特点的亲本组配
对F2 籽粒营养品质影响;进一步分析shsu双隐性
甜玉米主要品质性状的杂种优势,为改良shsu双隐
性甜玉米相应的营养成分提供了依据。
1 材料与方法
1.1材料及田间种植
本实验选用玉米育种安徽省工程技术研究中心
选育的5个shsu双隐性甜玉米自交系,按照不完全
双列杂交设计得到10个组合的杂交F1 种子;收获
F1 种子(F2 籽粒)及其亲本种子。
1.2试验方法
在自交系、F1 植株果穗抽丝前进行套袋,抽雄
扬花后人工授粉,在授粉后20~24d收获自交系和
F2 籽粒,每次随机选取5株玉米,收获植株一个果
穗,共5个果穗,取其中部籽粒混匀,干燥后进行可
溶性总糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含量测定。可溶
性糖、蔗糖、淀粉含量采用3,5-二硝基水杨酸法进
行测定(蒋德安,1999);可溶性蛋白含量采用考马斯
亮蓝G-250染色法测定(李合生,2000)。试验重复
3次。
1.3数据分析
采用SAS软件对F2、父母本之间的籽粒各品
质性状进行显著性分析。杂种优势的计算:中亲优
势=F2-MP/MP×100,其中 MP 为双亲均值,
MP=P1+P2/2。
2 结果与分析
2.1亲本对F2 籽粒含糖量的影响
甜玉米籽粒中碳水化合物的组成和含量是决定
品质的重要因素。其中糖分含量是评价甜玉米品质
表1 亲本对F2籽粒可溶性总糖、蔗糖含量的影响
Table 1 The influence of parent on total soluble sugar content and cane sugar content of F2kernels
组合
Combination
可溶性总糖含量Total soluble sugar content(%) 蔗糖含量Cane sugar content(%)
♀ ♂ F2 MP  F2-MP ♀ ♂ F2 MP  F2-MP
T2×T1  17.94A 14.21A 11.59B 16.08 -4.49  8.68A 7.55A 7.26A 8.12 -0.86
T3×T1  12.83A 14.21A 15.12A 13.52  1.60  6.39A 7.55A 8.05A 6.97  1.08
T4×T1  5.38C 14.21A 12.78A 9.80  2.99  1.97C 7.55A  6.59A 4.76  1.83
T5×T1  14.34A 14.21A 13.47A 14.28 -0.81  3.41B 7.55A 7.20A 5.48  1.72
T2×T3  17.94A 12.83B 9.75B 15.39 -5.64  8.68A 6.39B 5.11B 7.54 -2.43
T2×T4  17.94A 5.38C 9.03B 11.66 -2.63  8.68A 1.97C 1.14C 5.33 -4.19
T2×T5  17.94A 14.34A 13.01A 16.14 -3.13  8.68A 3.41B 3.08B 6.05 -2.97
T3×T4  12.83A 5.38B 5.27B 9.11 -3.84  6.39A 1.97C  1.84C 4.18 -2.34
T3×T5  12.83A 14.34A 15.38A 13.59  1.80  6.39A 3.41B 4.09B 4.90 -0.81
T4×T5  14.34A 5.38C 4.73C 9.86 -5.13  1.97C 3.41B  2.61B 2.69 -0.08
 注:同行母本、父本、F2 间比较,具相同字母者差异不显著(P≤0.01,LSD)。下同。
 Note:Same letters stand for unsignificance among female,male and F2(P≤0.01,LSD).The same below.
的一个重要指标,蔗糖含量在甜玉米甜度上起主要
作用。亲本、F2 籽粒可溶性总糖、蔗糖含量的差异
显著性分析(表1)表明,在所研究的10个组合中,
其F2 表现为70%的组合低于平均优势,5个组合的
亲本间籽粒可溶性总糖含量存在显著差异,其F2 表
现为有4个组合的F2 籽粒可溶性总糖含量与可溶
性总糖含量较低的亲本无显著差异,即近低亲本遗
传,1个组合的F2 籽粒可溶性总糖与其含量较高的
亲本无显著差异,即近高亲本遗传。而其它5个组
合的亲本间籽粒可溶性糖含量无显著差异,其F2 表
现为有4个组合的F2 与亲本籽粒可溶性总糖含量
无显著差异。可见,亲本间籽粒总糖含量是否存在
显著差异时,80%的组合F2 可溶性总糖含量近低亲
本遗传。因此为了能得到较高的F2 籽粒可溶性总
3833期        程昕昕等:shsu双隐性甜玉米F2 籽粒营养品质杂种优势分析
糖含量,可尽量选择具有高可溶性总糖含量亲本。
蔗糖含量分析结果(表1)表明,在10个组合
中,8个组合的亲本间籽粒蔗糖含量存在显著差异,
其F2 表现为籽粒蔗糖含量近低亲本遗传,2个组合
的亲本间籽粒蔗糖含量无显著差异,其F2 表现为籽
粒蔗糖含量近高亲本遗传,可见,亲本间籽粒蔗糖含
量无显著差异时,其F2 籽粒蔗糖含量高的可能性比
较大,并且受父本影响较大。
2.2亲本对F2 籽粒淀粉含量的影响
  对亲本、F2 杂种间籽粒淀粉含量的差异进行显
著性分析(表2)结果表明,在所研究的10个组合
中,有9个组合的亲本间籽粒淀粉含量存在显著差
异,其F2 表现为2个组合的F2 籽粒淀粉含量显著高
于亲本;有1个组合的亲本间籽粒淀粉含量无显著差
异,其F2 表现为籽粒淀粉含量高于亲本。因此,要降
低F2 籽粒淀粉含量,最好选择亲本间籽粒淀粉含量
存在显著差异,淀粉含量低的材料作为父本。
2.3亲本对F2 籽粒可溶性蛋白含量的影响
对亲本、F2 杂种间籽粒可溶性蛋白含量的差异
进行显著性分析(表2),结果表明,在10个组合中,
表2 亲本对F2籽粒淀粉、可溶性蛋白含量的影响
Table 2 The influence of parent on starch content and soluble protein content of F2kernels
组合
Combination
淀粉含量Starch content(%) 可溶性蛋白含量Soluble protein content(%)
♀ ♂ F2 MP  F2 MP ♀ ♂ F2 MP  F2 MP
T2×T1  30.15B 38.75A 36.64A 34.45  2.19  6.71B 7.09A 6.72B 6.90 -0.18
T3×T1  26.93C 38.75A 28.93B 32.84 -3.91  6.83B 7.09A 7.00A 6.96  0.04
T4×T1  27.2B 38.75A 34.39A 32.98  1.42  7.15A 7.09A 6.90A 7.12 -0.22
T5×T1  22.34C 38.75A 27.81B 30.55 -2.74  6.92A 7.09A 6.95A 7.01 -0.05
T2×T3  30.15A 26.93C 38.28A 28.54  9.74  6.71A 6.83A 6.82A 6.77  0.05
T2×T4  30.15A 27.2C 33.07A 28.68  4.39  6.71C 7.15A 6.90A 6.93 -0.03
T2×T5  30.15A 22.34C 31.41A 26.25  5.17  6.71C 6.92A 6.92A 6.82  0.11
T3×T4  26.93A 27.2A 31.66A 27.07  4.59  6.83B 7.15A 7.08A 6.99  0.09
T3×T5  26.93A 22.34B 23.67A 24.64 -0.97  6.83A 6.92A 6.96A 6.88  0.09
T4×T5  27.2A 22.34B 20.62C 24.77 -4.15  7.15A 6.92B 6.76C 7.04 -0.28
6个组合的亲本间籽粒可溶性蛋白含量存在显著差
异,其F2 表现为有4个组合的F2 籽粒可溶性蛋白
含量近低亲本遗传,2个组合的F2 籽粒可溶性蛋白
含量近高亲本遗传。4个组合的亲本间籽粒可溶性
蛋白含量无显著差异,其F2 籽粒可溶性蛋白含量与
亲本遗传无显著差异。可见,亲本间籽粒可溶性蛋
白含量无显著差异时,100%的组合的F2 可溶性蛋
白含量与亲本无显著差异;而亲本间存在显著差异
时,66.7%的组合F2 可溶性蛋白含量近低亲本遗
传,只有33.3%的组合F2 可溶性蛋白含量近高亲
本遗传。可见,试图通过杂交明显提高F2 籽粒可溶
性蛋白含量难度较大。
3 结论与讨论
杂种优势是生物界广泛存在的遗传学现象,杂
种优势的利用早就作为一种遗传改良手段被育种者
所采用(Tsaftaris,1995)。甜玉米杂种优势在各性
状上有不同程度的表现。甜玉米营养品质是甜玉米
育种所追求的最重要目标之一,虽然对甜玉米杂种
优势的认识和利用已有相当长的时间,近来分子标
记技术的发展无疑为在分子水平上研究杂种优势机
理提供了重要手段,但有关shsu双隐性甜玉米的品
质杂种优势和遗传特点报道较少。为了了解双隐性
甜玉米主要营养品质性状的遗传特点,能更有目的
的选择亲本,加快育种速度,本试验主要从shsu双
隐性甜玉米亲本营养品质特点入手,进一步分析
shsu双隐性甜玉米主要品质性状的杂种优势,为改
良甜玉米相应的营养成分提供依据。本试验采用不
完全双列杂交的方法,通过对5个shsu双隐性甜玉
米自交系组配的10个杂交组合显著性分析,结果表
明shsu双隐性甜玉米各营养品质性状的遗传特点
有一定差异。F2 籽粒的4个品质性状很难同时达
到理想效果,可溶性总糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含
量受双亲含量的影响较大,基本是近低亲本遗传。
当亲本籽粒可溶性总糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含
量较高,且两者无显著差异时,其F2 籽粒可溶性总
糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含量往往表现为较高含
量,且与亲本无显著差异;当亲本籽粒可溶性总糖、
蔗糖、淀粉、可溶性蛋白含量一高一低,且两者达到
483 广 西 植 物                  32卷
显著差异时,F2 籽粒往往表现为较低含量。因此,
为了能得到较高的F2 可溶性总糖、蔗糖、可溶性蛋
白含量,尽量选择具有高可溶性总糖、蔗糖、淀粉、可
溶性蛋白含量亲本,且亲本间无显著差异。
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