李 明，姚麗珊，萬(wàn) 平，趙 波，楊 凱，李奕松

(1.北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102206;2.北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，北京102206)

小豆(Vigna angularis)是一年生草本植物，屬于豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionaceae)菜豆族(Phaseolea)豇豆屬(Vigna)，起源于中國(guó)，是中國(guó)古老的栽培作物之一。中國(guó)是世界上最大的小豆生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。小豆主要種植在東南亞的溫帶地區(qū)。由于中國(guó)、日本、韓國(guó)種植面積較大，小豆被稱(chēng)作“亞洲作物”［1］。

小豆生長(zhǎng)周期較短，適應(yīng)性較廣，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求不高，在改善膳食結(jié)構(gòu)、調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)和耕作制度、固氮環(huán)保、發(fā)展出口創(chuàng)匯農(nóng)業(yè)方面有著重要作用［2］。盡管小豆被視為“小作物”，卻是中國(guó)傳統(tǒng)的出口創(chuàng)匯作物，產(chǎn)品銷(xiāo)往世界30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，消費(fèi)者對(duì)小豆品質(zhì)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。一般情況下，谷物的品質(zhì)首先是由其籽粒大小、粒型以及種皮顏色3個(gè)表觀性狀進(jìn)行判定。為了提高中國(guó)小豆在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步探明小豆粒色遺傳規(guī)律，有目的地導(dǎo)入優(yōu)良基因?qū)μ岣咦蚜Ｆ焚|(zhì)是十分必要的［3］。日本高橋良直［4］首先進(jìn)行各種粒色小豆的雜交試驗(yàn)，并且推論它們是由7對(duì)基因控制，但對(duì)所調(diào)查的結(jié)果沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn) ;成河等［5］對(duì)小豆白粒色、紅粒色和灰白粒色的遺傳規(guī)律進(jìn)行研究，認(rèn)為它們由2對(duì)基因控制;島田尚典［6］認(rèn)為，控制明度指數(shù)(L*)、紅度指數(shù)(a*)和黃度指數(shù)(b*)的基因數(shù)分別為1～2、4和2個(gè);金文林［7］分析紅底黑斑粒色和紅粒色遺傳規(guī)律，認(rèn)為受一對(duì)基因控制，紅底黑花粒色對(duì)紅色粒色為顯性;金文林等［8］采用主基因+多基因混合遺傳模型分析方法對(duì)小豆籽粒顏色進(jìn)行分析，認(rèn)為小豆粒色是由2對(duì)主基因控制的，且主基因遺傳率表現(xiàn)較高;孟齡等［9］也采用主基因+多基因混合遺傳模型分析方法對(duì)小豆籽粒顏色進(jìn)行研究，得到的結(jié)果與金文林等一致。除了對(duì)小豆粒色進(jìn)行直接研究，還可通過(guò)其他與小豆粒色密切相關(guān)的表型性狀對(duì)小豆粒色進(jìn)行間接研究。濮紹京等［10］認(rèn)為，在盛莢期選擇葉片亮度較暗、綠色淺的植株，獲得粒色優(yōu)良材料的可能性較大。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗(yàn)親本材料由北京農(nóng)學(xué)院小豆創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)提供(表1)。小豆親本粒色見(jiàn)圖1。

表1 供試材料的基本情況

1.2 方法 2010年將試驗(yàn)材料配成AG118×GM285、GM27×GM633 2個(gè)組合，2011年獲得F1代，通過(guò)SSR標(biāo)記技術(shù)鑒定真假雜種［11］，將真雜種種下，2012年收獲 F2代，統(tǒng)計(jì)F2代的粒色分離情況，并且分析是否符合孟德?tīng)栠z傳定律［12］。2013年將F2代種下以獲得F3家系，并且統(tǒng)計(jì)粒色是否還有分離。供試材料都種植于北京農(nóng)學(xué)院小豆試驗(yàn)地。播種行長(zhǎng)3 m，行距40 cm，株距5～8 cm。小豆SSR引物ass071在雙親和F1擴(kuò)增鑒定F1真假見(jiàn)圖2。

圖1 小豆親本粒色

圖2 小豆SSR引物ass071在雙親和F1擴(kuò)增鑒定F1真假

2 結(jié)果與分析

黑粒色與紅粒色雜交F2代收到黑色粒色單株100株、米白粒色單株36株、紅粒色單株14株，χ2測(cè)驗(yàn)表明，即F2代黑粒色、米白粒色和和紅粒色有2對(duì)基因控制，符合12∶3∶1的分離比，黑對(duì)米白為顯性，且黑粒色對(duì)米白色表現(xiàn)顯性上位性作用，米白對(duì)紅顯性。紅粒色與紅底黑斑粒色雜交F2代收獲紅底黑斑粒單株209株，紅粒單株72株，χ2測(cè)驗(yàn)結(jié)果 χ2=0.0581＜ χ20.05，符合 3∶1 一對(duì)基因分離規(guī)律，紅底黑斑由單顯性基因控制，紅色由隱性基因控制(表2)。

表2 F2代籽粒色的分離比例

基因表示符號(hào)，根據(jù)不同粒色英文字母設(shè)置，AG118×GM285雜交組合中黑粒色由B表示，米黃粒由RW，紅粒色由rw表示，AG118、GM28及其 F2代基因型符號(hào)見(jiàn)表3。在GM276×GM633雜交組合中，紅底黑斑粒色由RB表示，紅粒由rb表示(表3)。

表3 父母本及F2群體的基因型

用AG118×GM285的F3家系進(jìn)一步驗(yàn)證黑?！妹装琢！眉t粒的基因分離比。將150 F2單株種植成F3家系，每行40粒種子，有8個(gè)家系沒(méi)有出苗，對(duì)收獲種子的129個(gè)家系進(jìn)行粒色統(tǒng)計(jì)分析。BBRWRW、2BBRWrw、BB rwrw的F3家系全都為黑色;基因型BbRWrw的F3家系分離比為黑∶米黃=3∶1;基因型BbRWrw的F3家系分離比為黑∶米黃∶紅=12∶3∶1;基因型Bb rwrw的F3家系分離比為黑∶紅=3∶1;基因型bbRWRW的F3家系全為米黃色;基因型bbRWrw的F3家系分離比為米黃∶紅=3∶1;基因型bbrwrw的F3家系全為紅色(表4)。χ2檢測(cè)，χ2，驗(yàn)證了F2代粒色遺傳分離比。

表4 AG118×GM285雜交組合F2與F3群體的基因型和粒色分離

3 討論

研究表明，小豆黑、米黃和紅粒色由2對(duì)基因控制，黑對(duì)米黃顯性，米黃對(duì)紅顯性，且黑色具有顯性上位性作用。紅底黑斑和紅粒色由1對(duì)基因控制，黑斑為顯性。而紅色為隱性。這與金文林［7］的研究結(jié)果一致。在小豆馴化和演化進(jìn)程中，人工選出人們喜愛(ài)的由隱性基因控制的小豆紅色籽粒。研究表明，粒色是由色素的種類(lèi)所決定的，色素含量間接地以不同粒色表現(xiàn)出來(lái)。笹村等［13］認(rèn)為，產(chǎn)生“小豆粒色”色素是由于有花色素系統(tǒng)的存在。畑井朝子等［14-16］認(rèn)為，黃酮醇型丹寧、花色素與小豆粒色有關(guān)。小豆的基本粒色和明暗、濃淡及均勻程度雖由品種遺傳因素決定，但色澤隨著生長(zhǎng)條件、籽粒生長(zhǎng)部位、采收后處理?xiàng)l件的差異發(fā)生變化［17］。小豆粒色基因的本質(zhì)仍不清楚，需進(jìn)一步通過(guò)基因定位和克隆、功能分析來(lái)研究確定。

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