何麗爛，李樹營，李學文，喻 敏，王惠珍

（佛山科學技術(shù)學院食品科學與工程學院，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、用途廣泛、營養(yǎng)豐富，越來越受到生產(chǎn)者和消費者的青睞，種植面積不斷擴大［16］。菜用豌豆因富含氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，是目前國內(nèi)外暢銷的優(yōu)質(zhì)蔬菜種類［3-6］?！厩叭搜芯窟M展】國內(nèi)菜用豌豆的育種工作相對起步較晚，于20世紀80年代開始菜用豌豆的引種試種工作，如從美國引進的甜豌豆資源中選育出的京豌1號、廣東省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所選育的甜豌豆品種粵甜豆1號［15］、汕頭市白沙蔬菜原種研究所引進的耐熱早熟型豌豆品種白沙1號［14］等。豌豆大多為白花綠莢，我國也選育了一些具有特色的品種，如江蘇省農(nóng)業(yè)科學院選育的赤花綠莢，而紫莢豌豆的選育在國內(nèi)少有報道。隨著人們消費觀念的改變和對健康飲食的重視，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］。花青素是一類水溶性天然色素，也是紫色蔬菜中主要呈色物質(zhì)，屬黃酮類化合物［10-11］，是一種強自由基清除劑，具有降血糖、抗氧化和預防疾病等多種保健功能［12］。我國常見紫色蔬菜主要有紫甘藍［19］、紫茄［20］、紫薯［13］等。紫莢豌豆作為菜用豌豆的優(yōu)異品種，具有非常高的營養(yǎng)價值和觀賞價值［7-9］，亟待開展紫莢豌豆的引種育種工作?！颈狙芯壳腥朦c】前期本課題組從英國引進了多個豌豆品種，其中有一個為開紅花結(jié)紫莢的高稈品種，編號為Cv 13，該品種具有紅花紫莢優(yōu)良性狀，為國內(nèi)豌豆品種所缺乏的，值得在國內(nèi)引種栽種。然而，該品種抗寒性較弱、高稈需要搭架；同時，課題組有一個白花、綠莢、矮稈的高產(chǎn)豌豆品種，編號為Cv 4?！緮M解決的關(guān)鍵問題】我們將利用Cv 13和Cv 4兩個豌豆品種，分別以紫花紫莢品種作為母本（正交）和父本（反交）進行雜交育種，從而選育出1號和2號豌豆新品種，兩個品種均開紫紅花，結(jié)紫紅色豆莢，色彩較為鮮艷，在開花期和結(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養(yǎng)價值，能夠滿足人們對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

本試驗采用的豌豆品種均從英國引進，分別編號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 選育過程

本試驗于2012—2015年在佛山科學技術(shù)學院仙溪校區(qū)試驗地進行。該試驗地質(zhì)地為輕壤土，pH值為5.8，有機質(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。在播種前施有機肥（雞糞）1次，苗期追肥（復合肥）1次，豌豆生長期間進行常規(guī)的田間栽培管理。具體選育過程（圖1）為：2012年秋冬季進行雜交試驗，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，授粉后將花蕾復原［6，13］。2013年春季獲得F1代，同年秋冬季對F1代進行種植，以紅花、紫莢、矮稈為目標，在F1代中進行選擇和單株留種，于2014年對F2代再次進行種植，以株系表現(xiàn)為穩(wěn)定性好、雙莢率高、品質(zhì)好、產(chǎn)量較高的進行留種。

圖1 選育過程Fig.1 Process of breeding

1.3 豌豆親本和選育品種的生理指標及株高等性狀測定

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

在測定嫩果莢花青素苷含量時參照WEISS等［9］的方法，具體操作時略作改動。隨機選取嫩果莢20個，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分光光度計測定上清液在530 nm和657 nm處的光吸收值?；ㄇ嗨叵鄬浚ˋ）計算如下：

A = A530-0.25A657

以A值來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，開紅紫花，結(jié)紫莢，莢長達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，開白花，結(jié)綠莢，葉莖肥碩，豆莢長且寬，莢長平均達8.4 cm、莢寬可達1.2 cm，粒大，百粒重可達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月初的開花期進行去雄、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。無論正交或反交所得到F1代植株均表現(xiàn)為高稈、開紅花，說明高稈、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，株高性狀高稈對矮稈為顯性，花色紅花對白花為顯性，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)實飽滿的種子，干燥后進行稱重。雜交F2代種子收獲情況見表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日播種于試驗地，單株栽培，分別在豌豆苗期、開花期和結(jié)莢期進行株高、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。對株高來說，高稈對矮稈為顯性，F(xiàn)2代植株出現(xiàn)分離，表現(xiàn)為高稈和矮稈兩種，紅花對白花為顯性，分離比為3∶1，均符合孟德爾遺傳定律的分離規(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。本試驗發(fā)現(xiàn)開紅花的一般會結(jié)紫莢，開白花的一定是綠莢。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個類型，分離比符合兩對相對性狀自由組合規(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，選取株型好、結(jié)莢多、結(jié)莢紫色（深紫色）進行單株收獲，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。從反交Cv 4（♀）×Cv 13（♂）選出的優(yōu)良株系，初定名為2號。1號和2號株系的花期和結(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號和2號株系植株花期和結(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號和2號的性狀比較

從表3可以看出，矮稈紅花紫莢品種1號和2號的株高均表現(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號和2號嫩莢的花青素相對含量為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號果莢長度7.03 cm，顯著短于2個親本的莢長；2號果莢長度7.39 cm，也短于2個親本的莢長，與母本Cv 4品種存在顯著差異。1號和2號的莢寬介于2個親本之間，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號和2號的粒長也介于2個親本之間，差異達到顯著水平；2個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作母本的粒寬相對較小，以大粒品種Cv 4作母本的粒寬相對較大。1號和2號百粒重分別為22.65 g和23.11 g，介于2個親本之間，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號和2號的性狀比較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］。國內(nèi)大多數(shù)豌豆品種均為開白花、結(jié)綠莢，籽粒呈綠色，很多學者對豌豆品種的選育和改良進行了大量工作。我們前期引進了紅花紫莢豌豆品種Cv 31，籽粒呈紫色，通過總結(jié)前人的豌豆田間雜交選育方法，本試驗結(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）進行去雄、授粉雜交，進行紅花紫莢矮稈豌豆新品種的選育工作。

通過對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，則開紅花結(jié)紫莢，苗期托葉葉腋基部的葉色是綠色的，則開白花結(jié)綠莢，同時還發(fā)現(xiàn)花色和豆莢顏色屬于連鎖性狀，開紅花則結(jié)紫莢，或開白花結(jié)綠莢。高稈相對于矮稈屬于顯性性狀，同時符合孟德爾遺傳定律的分離定律?；ㄉv色與株高可看作兩對可自由組合和遺傳的性狀。通過篩選我們得到2個紅花紫莢矮稈型豌豆品種（1號和2號）。由于試驗時間短，后期可能需要對新品種進行進一步篩選和純化，從而得到遺傳穩(wěn)定的豌豆品種。

4 結(jié)論

國內(nèi)豌豆品種種質(zhì)資源相對較少，南方豌豆的種植主要以鮮食為主。本試驗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，通過正反雜交，篩選得到兩個紅花紫莢矮稈豌豆新品種（1號和2號）。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號品種花青素含量更高，具有更高的營養(yǎng)價值，可以進一步以2號豌豆品種為親本，選育更適合在南方推廣的富含花青素的鮮食豌豆品種。