丁 謙，丁大為，王 波，姚夢(mèng)佳，魏懷生，張建農(nóng)

(1.濰坊工程職業(yè)學(xué)院 花卉學(xué)院，山東 青州 262500； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，蘭州 730070)

西瓜因其營(yíng)養(yǎng)豐富，肥美多汁，成為國(guó)際上大面積栽培的水果之一。隨著生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)西瓜果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分要求也越來(lái)越高，特別是番茄紅素，維生素C，瓜氨酸等，其中番茄紅素最為重要。西瓜果瓤顏色多為紅色、黃色，少數(shù)品種呈現(xiàn)白色。而紅色果肉與番茄紅素含量多寡有直接關(guān)系。番茄紅素是一種天然的色素，人體本身不可合成，但對(duì)人類健康具有重要的調(diào)節(jié)作用，如抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)[1]、降低膽固醇[2]和較強(qiáng)的抗氧化作用[3]。

Perkins[4]等研究發(fā)現(xiàn)，西瓜紅色果肉中含有豐富的且可被直接吸收的番茄紅素。因此，深入分析西瓜果實(shí)中番茄紅素的遺傳規(guī)律則顯得尤為重要。目前對(duì)西瓜果實(shí)番茄紅素遺傳規(guī)律的研究較少[5]，本實(shí)驗(yàn)以籽瓜自交系(白瓤)為母本，西瓜自交系(紅瓤)為父本，雜交的F1、F2代及F1代與雙親的回交代為材料，探討西瓜中番茄紅素含量的遺傳規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料

P1：籽瓜自交系J-1(白瓤)，P2：西瓜自交系04-12(紅瓤)，P1×P2得F1、F1自交得F2，F(xiàn)1×P1得BC1-Y、F1×P2得BC1-YY。將上述材料種植在同一塊試驗(yàn)地，田間管理相同，待果實(shí)成熟期分別采收不同品系的果實(shí)備用。

1.2 方法

1.2.1 番茄紅素的提取方法

番茄紅素測(cè)定采用分光光度法，參照李增光[6]、張連富等[7]的方法并加以改進(jìn)。由西瓜果實(shí)中部取果肉2.0g置于研缽中迅速搗碎研磨成糊狀勻漿，與6ml正己烷(含2%二氯甲烷)混勻加入到棕色試劑瓶中，并調(diào)節(jié)PH值到5.7，然后置于溫度35℃，轉(zhuǎn)速110r/min的恒溫?fù)u床上密閉避光2h，在室溫下靜置10min使各相分離,取上層有機(jī)相0.2ml，用正己烷(含2%二氯甲烷)稀釋至2ml，然后以正己烷(含2%二氯甲烷)作對(duì)照，利用紫外分光光度計(jì)測(cè)其在503 nm處的吸光值，根據(jù)番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)吸收曲線(公式)計(jì)算其中番茄紅素的含量[8]，并統(tǒng)計(jì)分析。

在果實(shí)成熟期，在P1、P2、及F1代材料中隨機(jī)選5個(gè)果實(shí)測(cè)定取平均值，在BC1-Y中隨機(jī)選擇51個(gè)，BC1-YY中隨機(jī)選52個(gè)，F(xiàn)2代中隨機(jī)選107個(gè)果實(shí)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線圖的繪制

準(zhǔn)確稱取真空干燥(45℃ 30min)番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)樣品2.5mg,在5ml棕色容量瓶中用正己烷(含2%二氯甲烷)溶解后并定容，得到母液濃度0.5mg/ml,然后迅速稀釋到不同倍數(shù)并定容到50ml棕色容量瓶中，在503nm測(cè)定吸光值(每種稀釋液平行重復(fù)3次測(cè)吸光值，取平均值作標(biāo)準(zhǔn)曲線)，用以計(jì)算番茄紅素含量[6]，并以吸光值(y)對(duì)番茄紅素濃度(x)作圖，得到如下番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)吸收曲線。

圖1 番茄紅素濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 結(jié)果與分析

測(cè)定結(jié)果顯示P1果實(shí)平均番茄紅素含量為0.56 mg/kg.FW，P2為52.23 mg/kg.FW， F1為4.67 mg/kg.FW。BC1-YY、BC1-Y及F2的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2-4。圖2結(jié)果顯示，BC1-YY群體番茄紅素含量集中在兩個(gè)區(qū)域，即0～10 mg/kg.FW和30～40 mg/kg.FW，其他區(qū)域僅有少量分布；圖3的結(jié)果表明該群體番茄紅素含量集中在較低的范圍內(nèi)；而圖4結(jié)果顯示，F(xiàn)2番茄紅素含量集中在0～10 mg/kg.FW中，僅在30～60 mg/kg.FW區(qū)域內(nèi)有少量分布。

圖2 BC1-YY番茄紅素含量分布

圖3 BC1-Y番茄紅素含量分布

F2w代分離比例結(jié)果表明，低番茄紅素含量是由兩對(duì)重疊顯性基因控制[13]。本實(shí)驗(yàn)F2代大比例的分離不符合一對(duì)基因控制的遺傳性狀，而兩對(duì)重疊顯性基因決定著低番茄紅素含量的解釋相對(duì)符合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖4 F2番茄紅素含量分布

比較以上3個(gè)圖中番茄紅素含量分布可以發(fā)現(xiàn)，20～30 mg/kg.FW的含量為一中斷區(qū)域，為了簡(jiǎn)化分析，我們將番茄紅素含量﹤20 mg/kg.FW的劃為一組，﹥30 mg/kg.FW的劃為另一組，由此得到以下分離數(shù)據(jù)。

表1 P1、P2、F1、F2、BC1-Y、BC1-YY果實(shí)番茄紅素含量分離比例

X2測(cè)驗(yàn)結(jié)果顯示除BC1-YY的值大于X20.05外，其余結(jié)果與表中分離比例相符。

3 討論

前人研究發(fā)現(xiàn)，不同瓤色西瓜品種間番茄紅素含量差異較大。Perkins[9]等對(duì)二倍體、三倍體以及雜交后代的番茄紅素含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示西瓜果肉中番茄紅素含量介于35-76 mg/kg.FW之間，其中黃瓤品種的果肉具有較低的番茄紅素含量(0-0.5 mg/kg.FW)。Tome[10]等測(cè)定了深淺不同的紅瓤西瓜果肉中番茄紅素含量，研究發(fā)現(xiàn)深紅色西瓜品種的番茄紅素含量高于淺紅色品種。最近的研究發(fā)現(xiàn)，深紅瓤×粉紅瓤的組合中，雜種子一代瓤色表現(xiàn)為中間類型，但其F2代中瓤色出現(xiàn)明顯分離，紅色占主導(dǎo)地位，這表明不同瓤色果肉中番茄紅素的含量受基因型的影響[11]。

本試驗(yàn)中白瓤品種的果實(shí)番茄紅素含量極少，而紅瓤品種含量較多，雜交后的F1代果肉仍以白色為主，只是稍變黃一些，番茄紅素含量只有少量增加，這與前人研究結(jié)果相符；而F1代與白瓤親本回交的后代基本維持在低含量的水平，F(xiàn)2代和F1代與紅瓤親本回交的后代則出現(xiàn)分離。劉清華[12]對(duì)不同瓤色西瓜品種果實(shí)的番茄紅素含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明：白瓤品種含量多少于1 mg/kg.FW，黃瓤品種在2-8.7 mg/kg.FW之間，粉紅品種40-46 mg/kg.FW,紅瓤品種44-63 mg/kg.FW。說(shuō)明：紅瓤品種含量大幅高于前兩者。即在紅瓤品種和白、黃瓤品種中番茄紅素含量出現(xiàn)中斷數(shù)據(jù)區(qū)域，參照本實(shí)驗(yàn)結(jié)果3個(gè)后代的分離群體認(rèn)為有主效基因決定著番茄紅素含量。

例如，設(shè)兩對(duì)重疊顯性基因分別為AA、BB(基因之間無(wú)連鎖關(guān)系)，當(dāng)西瓜個(gè)體的基因型為A-B-時(shí)，表現(xiàn)型都是低水平的番茄紅素，只有基因型為aabb時(shí)，才表現(xiàn)較高水平的番茄紅素，但是在BC1-YY的分離……統(tǒng)計(jì)中有些偏差。路緒強(qiáng)等[14]研究結(jié)果表明，西瓜番茄紅素含量的遺傳符合“一對(duì)加性-顯性主基因+加性-顯性-上位性多基因”模型。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，低范圍番茄紅素含量和高范圍番茄紅素含量組內(nèi)呈現(xiàn)連續(xù)性分布，因此，在相應(yīng)范圍內(nèi)可能還存在數(shù)對(duì)微效基因?qū)Ψ鸭t素含量起著修飾作用，以至于在一定范圍內(nèi)使其呈現(xiàn)數(shù)量性狀的遺傳特征。