付鴻博 王鵬飛 徐 豆 穆霄鵬 張建成 付寶春 杜俊杰

(1山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；2山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所，山西 太谷 030801)

歐李[Cerasus humilis(Bge.) Sok.]屬薔薇科櫻桃屬矮生櫻亞屬植物[1]，是我國特有的具有高類黃酮含量的果樹資源。歐李種質(zhì)資源豐富，生態(tài)類群分布廣泛，種質(zhì)間類黃酮含量差異明顯，為類黃酮的研究提供了重要的材料保障[1]。

黃酮類化合物是植物在自然界長期進(jìn)化過程中產(chǎn)生的一類次生代謝產(chǎn)物[2]、天然抗氧化劑[3]，是廣泛存在于天然植物中重要的生物活性物質(zhì)，在防癌、抑癌[4]和防治心血管疾病[5]中有很好的作用。因此，對于歐李類黃酮的研究具有重要的實踐和科學(xué)意義。

雜交育種是改良果樹遺傳性狀的重要手段之一，后代性狀很可能比雙親更有優(yōu)勢[6－7]，從雜交后代中獲得目標(biāo)性狀單株的概率較高，因而雜交是果樹育種中的一個非常重要的手段[8－9]。目前，關(guān)于果樹雜交遺傳規(guī)律的研究有諸多報道[10]，但針對歐李的育種研究工作主要集中于種質(zhì)資源評價。在對遼寧省的28份歐李種質(zhì)的測定分析后，篩選出4 份高多酚含量和強(qiáng)抗氧化能力的種質(zhì)[11]，對7 份歐李種質(zhì)的評價中也發(fā)現(xiàn)這7 份種質(zhì)具有較高的抗氧化能力[12]。關(guān)于歐李雜交后代遺傳規(guī)律分析的報道目前較少，集中在歐李果實糖酸遺傳變異分析[10，13]，關(guān)于果實生物活性物質(zhì)和抗氧化能力的遺傳分析還鮮有報道。本研究以農(nóng)大4 號與DS－1 及其正反交后代為材料，測定分析了果實表型特征，生物活性物質(zhì)和抗氧化能力的遺傳變異情況，以期從雜交后代中選育出所需目標(biāo)性狀優(yōu)株，并初步闡明各性狀的遺傳傾向和特征，為科學(xué)選配親本提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)歐李石象基地(37°23′N，112°29′E)，以農(nóng)大4 號和DS－1 進(jìn)行雜交，雜交后代于2017年11月栽植，株行距為0.6 m×0.4 m，田間管理按常規(guī)水肥方法進(jìn)行，管理措施保持一致。在農(nóng)大4 號(母本)×DS－1(父本)正交后代中選取114株，在DS－1(母本)×農(nóng)大4 號(父本)反交后代中選取36 株，于2019年果實成熟期采樣。采樣時分別從每個植株上、中、下部采取大小均勻一致，無病蟲害的果實30 個。

表1 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代平均單果重的遺傳變異Table 1 Heredity and variation analysis of single fruit weight in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

1.2 試驗試劑及儀器

1，1－二苯基－2－苦肼基自由基(1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)、2，4，6－三(2－吡啶基)－1，3，5－三嗪[2，4，6-tri-(2-pyridyl)-1，3，5-triazine，TPTZ]、2，2′－聯(lián)氮基雙(3－乙基苯并噻唑啉－6－磺酸)二銨鹽[2，2’-azino-bis ( 3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid )，ABTS]、蘆丁、沒食子酸、水溶性維生素E、福林酚均購于北京索萊寶生物科技有限公司；分析純甲醇，購于天津市天力化學(xué)試劑有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、硝酸鋁、亞硝酸鈉、碳酸鈉等，購于天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

LH-T32 折光儀，杭州陸恒生物科技有限公司；JJ224BC 電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠；UV－5200紫外可見分光光度計，上海元析儀器有限公司；SB25－12D 超聲清洗器，寧波新芝生物科技股份有限公司；HC－2518R 高速冷凍離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007、 SAS 9.2、OriginPro 9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

變異系數(shù)(coefficient of variation，CV)＝后代標(biāo)準(zhǔn)差/后代平均值×100%；

遺傳傳遞力(transmitting ability，Ta)＝后代平均值/親中值×100%；

起高親比率(high of the highest，HH)＝后代高于親本數(shù)量/后代株數(shù)×100%；

超低親比率(low of the lowest，LL)＝后代低于親本數(shù)量/后代標(biāo)數(shù)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代平均單果重的遺傳變異分析

由表1 可知，當(dāng)平均單果重較小的DS－1 做父本時，后代的平均值低于親中值，遺傳傳遞力為88.53%，表現(xiàn)為衰退變異，且后代超低親比率高于其做母本時的組合，后代果實平均單果重呈變小的趨勢。當(dāng)平均單果重較大的農(nóng)大4 號做父本時，后代平均值大于親中值，后代超高親比率高于其做母本時的組合，遺傳傳遞力為106.30%，表現(xiàn)為雜種優(yōu)勢，總體表明平均單果重更易受父本的影響。正反交組合的變異系數(shù)分別為31.71%和31.64%，均超過了20%[10，13]，在雜交后代中均出現(xiàn)了廣泛分離，選擇潛力較大。雙親平均單果重分別為6.47 g 和2.21 g，正反交后代的平均單果重集中在雙親之間。由圖1 可以看出，平均單果重呈現(xiàn)連續(xù)變異，呈偏正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

圖1 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代平均單果重的頻率分布Fig.1 Normal distribution map of single fruit weight in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.2 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代核重的遺傳變異分析

由表2 可知，正反交組合后代的核重分別為0.285 g 和0.284 g，均小于親中值，遺傳傳遞力分別為78.50%和78.40%，表現(xiàn)為衰退變異。正反交組合的變異系數(shù)分別為21.96%和20.51%，均超過20%，在雜交后代中均出現(xiàn)了廣泛分離，選擇潛力較大。以核重較小的DS－1 做父本時，后代超低親比率較高為74.56%，說明受父本的影響較大，表現(xiàn)為趨小性遺傳。由圖2 可以看出，正反交后代核重呈現(xiàn)連續(xù)變異，呈偏正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

圖2 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代核重的頻率分布Fig.2 Normal distribution map of stone weight in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

表2 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代核重的遺傳變異Table 2 Heredity and variation analysis of stone weight in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.3 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代縱、橫徑的遺傳變異分析

由表3 可知，當(dāng)以縱、橫徑較小的DS－1 做父本時，后代的平均值低于親中值，后代超低親比率高于其做母本時的組合，當(dāng)縱、橫徑較大的農(nóng)大4 號做父本時，后代平均值大于親中值，后代超高親比率也高于其做母本時的組合，表明縱、橫徑受父本的影響較大。正反交組合縱、橫徑的變異系數(shù)均低于20%，后代未出現(xiàn)廣泛分離，選擇潛力較小。遺傳傳遞力均在100%左右，相差較小，遺傳相對穩(wěn)定。結(jié)合圖3 和表3，后代縱、橫徑多集中在雙親之間，表現(xiàn)為趨中的遺傳傾向，縱徑和橫徑均呈現(xiàn)連續(xù)變異，呈正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

表3 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代縱、橫徑的遺傳變異Table 3 Heredity and variation analysis of vertical diameter and horizontal diameter in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖3 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代縱、橫徑的頻率分布Fig.3 Normal distribution map of vertical diameter and horizontal diameter in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.4 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果形指數(shù)的遺傳變異分析

由表4 可知，正反交后代的果形指數(shù)平均值與親中值接近，遺傳傳遞力均接近100%，性狀穩(wěn)定，變異系數(shù)分別為7.77%和7.22%，均小于20%，后代未出現(xiàn)廣泛分離，選擇潛力較小，果形多數(shù)與親本一致，呈現(xiàn)為扁圓形。由圖4 可以看出，后代的果形指數(shù)呈現(xiàn)連續(xù)變異，呈偏正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

主要包括針對CP的內(nèi)鏡微創(chuàng)治療、體外震波碎石和外科手術(shù)，針對AP的藥物和外科治療，針對胰腺腫瘤的外科手術(shù)治療。繼發(fā)性PEI應(yīng)注重原發(fā)病的治療。原發(fā)病經(jīng)過有效治療后可以部分改善胰腺外分泌功能。

表4 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果形指數(shù)的遺傳變異Table 4 Heredity and variation analysis of fruit shape index in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖4 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果形指數(shù)的頻率分布Fig.4 Normal distribution map of fruit shape index in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.5 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代可溶性固形物含量的遺傳變異分析

由表5 可知，正反交后代的可溶性固形物含量平均值均低于親中值，遺傳傳遞力分別為78.12%和79.23%，表現(xiàn)為明顯的衰退變異，變異系數(shù)分別為16.76%和14.83%，均低于20%，后代未出現(xiàn)廣泛分離，選擇潛力較小。結(jié)合表5 和圖5 可以看出，正反交組合的超低親比率分別為65.79%和77.78%，表現(xiàn)為趨小的遺傳傾向。后代的可溶性固形物含量呈現(xiàn)為連續(xù)變異，呈偏正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

表5 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代可溶性固形物含量的遺傳變異Table 5 Heredity and variation analysis of soluble solid content in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖5 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代可溶性固形物含量的頻率分布Fig.5 Normal distribution map of soluble solid content in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.6 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代類黃酮含量的遺傳變異分析

由表6 可知，當(dāng)以類黃酮含量較高的農(nóng)大4 號做母本時，后代類黃酮含量的平均值為10.96 mg·g－1，高于親中值(9.78 mg·g－1)，遺傳傳遞力為112. 17%，同時超高親比率達(dá)到了37.72%，而以類黃酮含量較低的DS－1 為母本時，后代類黃酮含量的平均值為8.33 mg·g－1，低于親中值，遺傳傳遞力為85.26%，超高親比率較低，超低親比率較高，說明類黃酮含量的變異受母本影響較大。正反交組合的變異系數(shù)分別為27.79%和25.92%，均大于20%，后代廣泛分離，選擇潛力較大。通過圖6 可以看出，后代的類黃酮含量為連續(xù)變異，呈偏正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

表6 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代類黃酮含量的遺傳變異Table 6 Heredity and variation analysis of total flavonoid content in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖6 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代類黃酮含量的頻率分布Fig.6 Normal distribution map of total flavonoid content in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.7 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代總酚含量的遺傳變異分析

由表7 可知，農(nóng)大4 號總酚含量高于DS－1，當(dāng)以農(nóng)大4 號做母本時，后代總酚含量的平均值為4.17 mg·g－1，高于親中值，遺傳傳遞力為104.18%，超高親比率為37.72%，均高于其做父本時的組合，超低親比率為31.58%，低于其做父本時組合的69.44%，說明總酚含量的變異受母本影響較大。正反交組合的變異系數(shù)分別為25.54%和22.34%，均大于20%，后代廣泛分離，選擇潛力較大。通過圖7 可以看出，后代的總酚含量為連續(xù)變異，呈正態(tài)分布，為多基因控制的數(shù)量遺傳性狀。

表7 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代總酚含量的遺傳變異Table 7 Heredity and variation analysis of total phenol content in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖7 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代總酚含量的頻率分布Fig.7 Normal distribution map of total phenol content in the F1generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese Dwarf Cherry

2.8 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代抗氧化能力的遺傳變異分析

由表8 可知，3 個抗氧化指標(biāo)的遺傳傾向基本一致，以抗氧化能力較強(qiáng)的農(nóng)大4 號為母本時，3 個抗氧化指標(biāo)的平均值均高于親中值和其做父本時的組合。正交組合超高親比率均大于20%，高于反交組合，正交組合的超低親比率均低于反交組合。表明當(dāng)以農(nóng)大4 號為母本時，后代更易選出抗氧化能力較強(qiáng)的單株。3 個抗氧化指標(biāo)正反交組合的變異系數(shù)均大于20%，后代廣泛分離，選擇潛力較大。

表8 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代抗氧化能力的遺傳變異Table 8 Heredity and variation analysis of antioxidant capacity in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.9 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果實性狀間相關(guān)性分析

通過對后代果實各性狀做相關(guān)性分析(圖8)，結(jié)果表明平均單果重、核重、縱徑和橫徑與可溶性固形物含量均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，果形指數(shù)與可溶性固形物含量無顯著相關(guān)性。平均單果重、縱徑和橫徑與類黃酮含量、總酚含量和抗氧化能力呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。果形指數(shù)與類黃酮含量、總酚含量和抗氧化能力呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。核重與類黃酮含量、總酚含量和抗氧化能力呈負(fù)相關(guān)，但無顯著性。類黃酮含量、總酚含量和抗氧化指標(biāo)之間均互呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，且相關(guān)系數(shù)較大，尤以類黃酮和總酚含量與FRAP 的相關(guān)系數(shù)最大，分別為0.95 和0.96。

2.10 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果實性狀主成分分析

通過對歐李正反交果實品質(zhì)進(jìn)行主成分分析，得到前2 個主成分的累計貢獻(xiàn)率為88.30%(表9)，超過了85%[16]，第1、第2 主成分的特征值分別為32.03 和7.35，均超過了1[17]，一般認(rèn)為基本包含了全部信息，可用前2 個主成分對其果實品質(zhì)進(jìn)行綜合分析。第1主成分的貢獻(xiàn)率為71.82%，包括清除ABTS 自由基的能力和類黃酮含量，特征向量分別為0.63 和0.52，主要反映歐李果實的抗氧化能力和生物活性物質(zhì)含量；第2 主成分的貢獻(xiàn)率為16.48%，包括橫徑和縱徑，特征向量分別為0.66 和0.44，反映歐李果實的大小。

表9 農(nóng)大4號與DS－1歐李正反交后代果實性狀主成分分析Table 9 Principal component analysis of fruit traits of Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

2.11 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果實性狀聚類分析

通過對后代果實各性狀做主成分分析后，對其進(jìn)行降維處理，共提取了兩個主成分，以這兩個主成分所包含的信息進(jìn)行聚類分析，可將全部后代分為4 個類別(圖9)。通過表10 可以看出，分成的4 個類別各有不同的特點，第1 類包含了4 個后代植株，占全部后代的2.67%，主要是特征是類黃酮含量高，平均值為19.39 mg·g－1，清除ABTS 自由基的能力強(qiáng)，平均值為22.98 mg TE·g－1，這些后代植株可作為高類黃酮含量和高抗氧化能力的優(yōu)株做進(jìn)一步利用。第2 類包含了37 個后代植株，占全部后代的24.67%，主要特征類黃酮和抗氧化能力較強(qiáng)的同時兼顧了相對較大的縱、橫徑。第3 類包含了8 個后代植株，占全部后代的5.33%，主要特征是果實的縱、橫徑大，平均值分別為22.47 mm 和18.64 mm，表現(xiàn)為大果的特點，可做為選育大果的優(yōu)株進(jìn)行利用。第4 類包含了101 個后代植株，占全部后代的67.33%，這部分后代植株的4 個果實性狀較為趨中，基本都在雙親之間，沒有明顯特征，可利用價值較低。

圖8 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果實性狀間相關(guān)性分析Fig.8 Correlation analysis in the F1 generation from reciprocal crosses between Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

表10 歐李正、反交后代果實聚類分析及性狀特征Table 10 Cluster analysis and fruit traits characteristics of Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

圖9 農(nóng)大4 號與DS－1 歐李正、反交后代果實性狀聚類分析Fig.9 Cluster analysis of fruit traits of Nongda 4 and DS－1 Chinese dwarf cherry

3 討論

果實的大小及外觀形態(tài)是消費者最先觀察到的形態(tài)特征，也是果品非常重要的商業(yè)指標(biāo)，因此這也是育種工作者關(guān)注的重點。在本研究中，農(nóng)大4 號與DS－1歐李正、反交后代的果實平均單果重和核重的變異系數(shù)超過20%，出現(xiàn)了廣泛分離，具有較高的選擇潛力，這與不同品種杏[18]、梨[19－20]和龍眼[21]等雜交后代的研究結(jié)果基本相一致?？v徑、橫徑和果形指數(shù)的變異系數(shù)均較小，分離程度較低，選擇潛力較小。本研究中正反交后代間性狀差異分析發(fā)現(xiàn)，平均單果重、核重、縱徑和橫徑受父本的影響較大。在DS－1 與99－02 歐李正反交組合中也發(fā)現(xiàn)，以平均單果重較大的植株為父本時，更容易選育出平均單果重較大的品種[13]。這與本研究的結(jié)果一致，進(jìn)一步說明歐李的果實大小受父本的影響。

糖含量影響果實風(fēng)味，選育高可溶性固形物型歐李是非常重要的育種目標(biāo)。在本研究中，正反交的可溶性固形物含量表現(xiàn)出明顯的衰退變異，變異系數(shù)均低于20%，這與DS－1×Y03－09 等三個歐李雜交組合的結(jié)果一致[10，13]，說明歐李后代可溶性固形物含量很難出現(xiàn)廣泛分離，選擇潛力較小。超低親比率較高，均超過了65%，表現(xiàn)為趨小的遺傳傾向。這與不同品種蘋果[22]和杏[23－24]等雜交后代研究的結(jié)果基本一致。本研究中，正反交組合的超高親率分別為1.75%和0，后代中可溶性固形物含量較高的株系較少，這可能與親本本身可溶性固形物含量較高有關(guān)。

類黃酮和多酚作為植物內(nèi)在的次生代謝產(chǎn)物，其含量無法通過肉眼直接判斷，需要通過檢測來確定，利用相關(guān)性分析，將表型特征與物質(zhì)含量相聯(lián)系，為初步判斷內(nèi)在物質(zhì)的含量提供了重要幫助。本研究發(fā)現(xiàn)，類黃酮、總酚含量和抗氧化能力與平均單果重、縱徑和橫徑呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。類黃酮含量、總酚含量和抗氧化指標(biāo)之間均互呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，在獼猴桃[25]、刺梨[26]、藍(lán)靛果[27]、柿[28]和蘋果[28]等研究中也得到了同樣的結(jié)果。

為了篩選出綜合品質(zhì)較高的株系，利用主成分分析法，將測定的11 個指標(biāo)進(jìn)行降維處理，提取了2 個主成分。第1 主成分為清除ABTS 自由基能力和類黃酮含量，第2 主成分為果實的縱、橫徑。通過提取的主成分信息將后代植株進(jìn)行了聚類分析，共分成4 個大類，篩選出了具有高類黃酮和強(qiáng)抗氧化能力的后代優(yōu)株4 株，果實縱、橫徑大的后代優(yōu)株8 株，兼具相對較高的2 個主成分的后代優(yōu)株37 株。根據(jù)育種目標(biāo)可以選出所需目標(biāo)優(yōu)系，在歐李雜交育種中可以根據(jù)不同優(yōu)株的特點加以利用。

4 結(jié)論

本研究通過對歐李正反交后代果實品質(zhì)性狀測定分析發(fā)現(xiàn)，果實大小、生物活性物質(zhì)含量及抗氧化能力選擇潛力較大，果實形狀和可溶性固形物含量選擇潛力較小。果實大小受父本的影響較大，以大果品種為父本時更易選出大果后代。果實形狀不受父母本影響。可溶性固形物含量和核重表現(xiàn)為明顯的衰退變異，為趨小性遺傳。類黃酮、總酚含量和抗氧化能力受母本的影響較大，當(dāng)母本類黃酮總酚含量較高時，更易選出該含量較高的后代，這為雜交選配親本提供了重要的參考依據(jù)。本研究同時篩選出了具有典型特征(高類黃酮、高抗氧化能力，大果型)的后代優(yōu)株，可根據(jù)育種目標(biāo)加以重點利用。