何麗爛，李樹(shù)營(yíng)，李學(xué)文，喻 敏，王惠珍

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 佛山 528000）

【研究意義】豌豆（Pisum sativumL.），豆科蝶形花亞科野豌豆族豌豆屬，1年生或2年生莖纏繞或攀援草本植物，為世界第二大食用豆類作物［1-2］，由于豌豆兼有糧、菜、飼、肥功能，適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛、營(yíng)養(yǎng)豐富，越來(lái)越受到生產(chǎn)者和消費(fèi)者的青睞，種植面積不斷擴(kuò)大［16］。菜用豌豆因富含氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是目前國(guó)內(nèi)外暢銷的優(yōu)質(zhì)蔬菜種類［3-6］?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)菜用豌豆的育種工作相對(duì)起步較晚，于20世紀(jì)80年代開(kāi)始菜用豌豆的引種試種工作，如從美國(guó)引進(jìn)的甜豌豆資源中選育出的京豌1號(hào)、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育的甜豌豆品種粵甜豆1號(hào)［15］、汕頭市白沙蔬菜原種研究所引進(jìn)的耐熱早熟型豌豆品種白沙1號(hào)［14］等。豌豆大多為白花綠莢，我國(guó)也選育了一些具有特色的品種，如江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的赤花綠莢，而紫莢豌豆的選育在國(guó)內(nèi)少有報(bào)道。隨著人們消費(fèi)觀念的改變和對(duì)健康飲食的重視，紫色蔬菜由于富含花青素及其他酚類成分而備受關(guān)注［17-18］?；ㄇ嗨厥且活愃苄蕴烊簧?，也是紫色蔬菜中主要呈色物質(zhì)，屬黃酮類化合物［10-11］，是一種強(qiáng)自由基清除劑，具有降血糖、抗氧化和預(yù)防疾病等多種保健功能［12］。我國(guó)常見(jiàn)紫色蔬菜主要有紫甘藍(lán)［19］、紫茄［20］、紫薯［13］等。紫莢豌豆作為菜用豌豆的優(yōu)異品種，具有非常高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和觀賞價(jià)值［7-9］，亟待開(kāi)展紫莢豌豆的引種育種工作?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前期本課題組從英國(guó)引進(jìn)了多個(gè)豌豆品種，其中有一個(gè)為開(kāi)紅花結(jié)紫莢的高稈品種，編號(hào)為Cv 13，該品種具有紅花紫莢優(yōu)良性狀，為國(guó)內(nèi)豌豆品種所缺乏的，值得在國(guó)內(nèi)引種栽種。然而，該品種抗寒性較弱、高稈需要搭架；同時(shí)，課題組有一個(gè)白花、綠莢、矮稈的高產(chǎn)豌豆品種，編號(hào)為Cv 4?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】我們將利用Cv 13和Cv 4兩個(gè)豌豆品種，分別以紫花紫莢品種作為母本（正交）和父本（反交）進(jìn)行雜交育種，從而選育出1號(hào)和2號(hào)豌豆新品種，兩個(gè)品種均開(kāi)紫紅花，結(jié)紫紅色豆莢，色彩較為鮮艷，在開(kāi)花期和結(jié)莢期既可供觀賞，還可以食用（花莢含豐富的花青素），具有一定的觀賞性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，能夠滿足人們對(duì)鮮食紫莢豌豆和觀賞矮稈紫莢豌豆的需求。

1 材料與方法

1.1 親本特征特性

本試驗(yàn)采用的豌豆品種均從英國(guó)引進(jìn)，分別編號(hào)Cv 13和Cv 4，Cv 13品種表現(xiàn)為紅花、紫莢、高稈，Cv 4品種表現(xiàn)為白花、綠莢、矮稈。

1.2 選育過(guò)程

本試驗(yàn)于2012—2015年在佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院仙溪校區(qū)試驗(yàn)地進(jìn)行。該試驗(yàn)地質(zhì)地為輕壤土，pH值為5.8，有機(jī)質(zhì)含量為30.6 g/kg，速效鉀24.05 mg/kg，速效氮46.32 mg/kg，速效磷25.78 mg/kg，全氮1.74 g/kg，全鉀1.404 g/kg，全磷0.658 g/kg。播種采用分畦單粒方式，每畦1行，行距30 cm、株距25 cm，每穴3粒；定苗1株。在播種前施有機(jī)肥（雞糞）1次，苗期追肥（復(fù)合肥）1次，豌豆生長(zhǎng)期間進(jìn)行常規(guī)的田間栽培管理。具體選育過(guò)程（圖1）為：2012年秋冬季進(jìn)行雜交試驗(yàn)，正交：Cv 13（♀）×Cv 4（♂），Cv 13為母本；反交：Cv 4（♀）×Cv 13（♂），Cv 4為母本。在選定適宜的雜交花后，用鑷子分別剝開(kāi)花瓣后將花粉粒逐一取出，然后在雌蕊柱頭上涂抹花粉，授粉后將花蕾?gòu)?fù)原［6，13］。2013年春季獲得F1代，同年秋冬季對(duì)F1代進(jìn)行種植，以紅花、紫莢、矮稈為目標(biāo)，在F1代中進(jìn)行選擇和單株留種，于2014年對(duì)F2代再次進(jìn)行種植，以株系表現(xiàn)為穩(wěn)定性好、雙莢率高、品質(zhì)好、產(chǎn)量較高的進(jìn)行留種。

圖1 選育過(guò)程Fig.1 Process of breeding

1.3 豌豆親本和選育品種的生理指標(biāo)及株高等性狀測(cè)定

在田間隨機(jī)選取5株成熟期（開(kāi)花結(jié)莢期）植株，從地面起測(cè)量株高（cm）。在收獲的成熟豆莢中，隨機(jī)選取20個(gè)，用直尺測(cè)量其莢長(zhǎng)、莢寬，精度為0.1 cm。在收獲的成熟種子中，隨機(jī)選取20粒，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其粒長(zhǎng)、粒寬，精度為0.02 cm。隨機(jī)選取100粒種子，用分析天平稱重即為百粒重（g），重復(fù)3次。

在測(cè)定嫩果莢花青素苷含量時(shí)參照WEISS等［9］的方法，具體操作時(shí)略作改動(dòng)。隨機(jī)選取嫩果莢20個(gè)，剪碎后稱取1 g，用5 mL含1%鹽酸的甲醇在4℃條件下浸提4 h，離心后取上清液，之后用722分光光度計(jì)測(cè)定上清液在530 nm和657 nm處的光吸收值。花青素相對(duì)含量（A）計(jì)算如下：

A = A530-0.25A657

以A值來(lái)衡量果莢中花青素含量高低。

2 結(jié)果與分析

2.1 豌豆親本生育期的主要性狀特征

不同親本不同生育期外觀性狀和田間表型如圖2所示，Cv 13株高很高，呈高稈紅花紫莢親本；Cv 4株高較矮，呈白花綠莢矮稈豌豆親本。表1顯示，親本Cv 13株高約2 m，開(kāi)紅紫花，結(jié)紫莢，莢長(zhǎng)達(dá)7 cm以上、莢寬近1 cm，籽粒大小適中，百粒重為16.15 g。親本Cv 4株高約90 cm，開(kāi)白花，結(jié)綠莢，葉莖肥碩，豆莢長(zhǎng)且寬，莢長(zhǎng)平均達(dá)8.4 cm、莢寬可達(dá)1.2 cm，粒大，百粒重可達(dá)31.36 g。

圖2 豌豆親本在不同生育期的田間表型Fig.2 Field phenotypes of pea parents at different growth stages

表1 豌豆親本植株性狀特征比較Table 1 Comparison of key traits between pea parents

2.2 豌豆雜交F1代種子和植株的田間觀察和篩選

2012年11月分期播種了親本Cv 13和Cv 4豌豆品種，2012年12月底至2013年2月初的開(kāi)花期進(jìn)行去雄、授粉工作，2013年4—5月分別收獲雜交F1代種子，正交和反交所收獲的雜交種子情況見(jiàn)表2。表2顯示，正交Cv 13（♀）×Cv 4（♂）F1代種子以褐色為多，反交Cv 4（♀）×Cv 13（♂）F1代種子也以褐色為多。共收獲雜交種子1 519粒，按種子色澤和飽滿程度將其分類，挑選出褐色飽滿的作為第2年雜交后代的繁育種子，F(xiàn)1代植株在苗期、花期和結(jié)莢期田間表現(xiàn)如圖3所示。無(wú)論正交或反交所得到F1代植株均表現(xiàn)為高稈、開(kāi)紅花，說(shuō)明高稈、紅花均是顯性性狀。從結(jié)莢期可以看出，正交和反交的F1代植株的莢色基本上為紫色，但顏色深淺不同，正交（即以Cv 13紫花紫莢為母本）莢色要深于反交F1代植株。莢色性狀表現(xiàn)（紫色和綠色）為不完全顯性關(guān)系。綜上所述，株高性狀高稈對(duì)矮稈為顯性，花色紅花對(duì)白花為顯性，但莢色性狀不完全由質(zhì)量性狀控制，所以F1代植株的莢色表現(xiàn)為紫色、淺紫色和綠色。無(wú)論Cv 13（♀）×Cv 4（♂）還是Cv 4（♀）×Cv 13（♂），其后代基本上表現(xiàn)為高稈、紅花、紫莢。

表2 豌豆正交和反交所獲雜交種子色澤和飽滿度比較Table 2 Comparasion of color and fullness of hybrid pea seeds obtained by reciprocal cross

圖3 豌豆正交和反交F1代植株不同生育期的田間表現(xiàn)Fig.3 Field phenotypes of F1 generation of pea obtained by reciprocal cross at different stages

2.3 豌豆雜交F2代種子和植株的田間觀察和篩選

2014年4—6月分期獲得F2代雜交種子，分別選取莢色為特紫色和紫色的。挑選出結(jié)實(shí)飽滿的種子，干燥后進(jìn)行稱重。雜交F2代種子收獲情況見(jiàn)表3。共收獲了雜交F2代種子10 152 g，其中紫莢種子10 072 g，特紫莢的80 g。

表3 2014年豌豆雜交F2代種子收獲情況Table 3 Harvest of F2 generation of pea in 2014

選取正交與反交獲得的F2代種子中紫莢和紫粒豌豆，于2014年10月30日播種于試驗(yàn)地，單株栽培，分別在豌豆苗期、開(kāi)花期和結(jié)莢期進(jìn)行株高、花色、莢色和莢形等觀察篩選。如圖4所示，不同雜交F2代種子播種后所長(zhǎng)出的植株為F2代植株，從形態(tài)上表現(xiàn)為顯性性狀和隱性性狀的分離。對(duì)株高來(lái)說(shuō)，高稈對(duì)矮稈為顯性，F(xiàn)2代植株出現(xiàn)分離，表現(xiàn)為高稈和矮稈兩種，紅花對(duì)白花為顯性，分離比為3∶1，均符合孟德?tīng)栠z傳定律的分離規(guī)律。但莢色的性狀不完全由質(zhì)量性狀控制，所以F2代植株的莢色表現(xiàn)為紫色、淺紫色和綠色。株高、花色和莢色的性狀還出現(xiàn)重新組合現(xiàn)象。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)開(kāi)紅花的一般會(huì)結(jié)紫莢，開(kāi)白花的一定是綠莢。我們將Cv 13（♀）×Cv 4（♂）和Cv 4（♀）×Cv 13（♂）雜交組合的F2代植株的性狀歸為高紅紫、矮紅紫、高白綠和矮白綠4個(gè)類型，分離比符合兩對(duì)相對(duì)性狀自由組合規(guī)律。

高紅紫：高稈、紅花、紫莢，比例較高，約9/16。

矮紅紫：矮稈、紅花、紫莢，比例中等，約3/16。這是選育目標(biāo)，選取株型好、結(jié)莢多、結(jié)莢紫色（深紫色）進(jìn)行單株收獲，作為矮稈紫莢豌豆的優(yōu)良株系，從正交Cv 13（♀）×Cv 4（♂）選出的優(yōu)良株系，初定名為1號(hào)。從反交Cv 4（♀）×Cv 13（♂）選出的優(yōu)良株系，初定名為2號(hào)。1號(hào)和2號(hào)株系的花期和結(jié)莢期田間表現(xiàn)如圖4。

高白綠：高稈、白花、綠莢，比例中等，約3/16。

矮白綠：矮稈、白花、綠莢，比例很少，約1/16。

圖4 豌豆1號(hào)和2號(hào)株系植株花期和結(jié)莢期的田間表現(xiàn)Fig.4 Field phenotypes of No.1 and No.2 plants during anthesis and podding stages

2.4 矮稈紅花紫莢豌豆新品種1號(hào)和2號(hào)的性狀比較

從表3可以看出，矮稈紅花紫莢品種1號(hào)和2號(hào)的株高均表現(xiàn)為矮稈，為隱性性狀；花色表現(xiàn)為紅花，為顯性性狀；莢色表現(xiàn)為紫色，為不完全顯性性狀或數(shù)量性狀。1號(hào)和2號(hào)嫩莢的花青素相對(duì)含量為0.652和0.347，雖然低于紅花紫莢親本Cv 13品種，但是顯著高于白花綠莢親本品種，可以確定為紫莢豌豆新品種。1號(hào)果莢長(zhǎng)度7.03 cm，顯著短于2個(gè)親本的莢長(zhǎng)；2號(hào)果莢長(zhǎng)度7.39 cm，也短于2個(gè)親本的莢長(zhǎng)，與母本Cv 4品種存在顯著差異。1號(hào)和2號(hào)的莢寬介于2個(gè)親本之間，雖然大于紫莢親本Cv 13品種（差異不顯著），但短于Cv 4的大莢品種（差異顯著）。1號(hào)和2號(hào)的粒長(zhǎng)也介于2個(gè)親本之間，差異達(dá)到顯著水平；2個(gè)新品種的粒寬也存在顯著差異，其粒寬與母本相關(guān)，以小粒品種Cv 13作母本的粒寬相對(duì)較小，以大粒品種Cv 4作母本的粒寬相對(duì)較大。1號(hào)和2號(hào)百粒重分別為22.65 g和23.11 g，介于2個(gè)親本之間，顯著高于小粒品種Cv 13，但低于大粒品種Cv 4。

表3 豌豆新品種1號(hào)和2號(hào)的性狀比較Table 3 Comparison of morphological characters of the new lines of pea No.1 and No.2

3 討論

豌豆作為一種重要的兼具糧、菜、飼、肥功能的豆科植物，在我國(guó)北方和南方均有種植，其中南方種植的豌豆類型大多以鮮食豌豆為主［16］。國(guó)內(nèi)大多數(shù)豌豆品種均為開(kāi)白花、結(jié)綠莢，籽粒呈綠色，很多學(xué)者對(duì)豌豆品種的選育和改良進(jìn)行了大量工作。我們前期引進(jìn)了紅花紫莢豌豆品種Cv 31，籽粒呈紫色，通過(guò)總結(jié)前人的豌豆田間雜交選育方法，本試驗(yàn)結(jié)合矮稈豌豆品種Cv 4，分別以高稈紅花紫莢品種作為母本（正交）和父本（反交）進(jìn)行去雄、授粉雜交，進(jìn)行紅花紫莢矮稈豌豆新品種的選育工作。

通過(guò)對(duì)F1和F2代種子及植株的田間表型分析發(fā)現(xiàn)，苗期托葉葉腋基部的葉色與花色相關(guān)，苗期托葉葉腋基部葉色是紅色的，則開(kāi)紅花結(jié)紫莢，苗期托葉葉腋基部的葉色是綠色的，則開(kāi)白花結(jié)綠莢，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)花色和豆莢顏色屬于連鎖性狀，開(kāi)紅花則結(jié)紫莢，或開(kāi)白花結(jié)綠莢。高稈相對(duì)于矮稈屬于顯性性狀，同時(shí)符合孟德?tīng)栠z傳定律的分離定律?；ㄉv色與株高可看作兩對(duì)可自由組合和遺傳的性狀。通過(guò)篩選我們得到2個(gè)紅花紫莢矮稈型豌豆品種（1號(hào)和2號(hào)）。由于試驗(yàn)時(shí)間短，后期可能需要對(duì)新品種進(jìn)行進(jìn)一步篩選和純化，從而得到遺傳穩(wěn)定的豌豆品種。

4 結(jié)論

國(guó)內(nèi)豌豆品種種質(zhì)資源相對(duì)較少，南方豌豆的種植主要以鮮食為主。本試驗(yàn)以紅花紫莢高稈豌豆品種Cv 13和白花綠莢矮稈豌豆品種Cv 4為親本，通過(guò)正反雜交，篩選得到兩個(gè)紅花紫莢矮稈豌豆新品種（1號(hào)和2號(hào)）。紅花紫莢矮稈豌豆品種的選育，為南方鮮食豌豆品種的育種提供了一種新思路。其中2號(hào)品種花青素含量更高，具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以進(jìn)一步以2號(hào)豌豆品種為親本，選育更適合在南方推廣的富含花青素的鮮食豌豆品種。