大白菜橘紅色和紫色遺傳分析

張德雙 汪維紅 張鳳蘭 趙岫云 余陽(yáng)俊 于拴倉(cāng) 徐家炳 盧桂香

（北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心，北京 100097）

大白菜（Brassica campestrisL. ssp.pekinensis）是一種重要蔬菜，隨著人民生活水平的提高，其消費(fèi)模式也在悄然發(fā)生變化。大白菜的品質(zhì)、色澤等日益受到消費(fèi)者的青睞。大白菜球內(nèi)葉顏色豐富多彩，主要有：白色、黃色、橘紅色。白心品種為大白菜主要心色；黃心品種主要為日韓推出的春種品種；橘紅心品種作為特色品種，VC含量高，滿足了人們對(duì)大白菜品質(zhì)的要求，豐富了大白菜品種的多樣性。目前，還沒有紫色大白菜品種的報(bào)道。有關(guān)紫色大白菜中間材料的創(chuàng)造和篩選，孫日飛等（2006）采用大白菜與芥菜種間雜交，獲得紫色大白菜種間材料；張德雙等（2007）采用多份大白菜與紫色普通白菜（小白菜）雜交，得到了 2份紫色的大白菜中間材料；張明科等（2008）通過大白菜與紫菜薹變種間雜交、連續(xù)回交，篩選得到 5株紫色的中間材料。紫色品種的紫紅色是由花青素類物質(zhì)所致，因此，紫紅色大白菜不但顏色誘人，而且因?yàn)榛ㄇ嗨仡愇镔|(zhì)的抗氧化作用使其可能具有一定的保健作用（孫日飛 等，2006）。紫色普通白菜品種紫羅蘭已經(jīng)推出幾年了，在國(guó)內(nèi)有一定的種植面積，為紫色大白菜品種的選育提供了可能。紫色大白菜品種的育成將為大白菜家族增添花色品種，為市民提供更多選擇。

有關(guān)大白菜橘紅色、紫色遺傳規(guī)律的研究已有報(bào)道。張德雙等（2003）利用普通大白菜和球內(nèi)葉橘紅色的大白菜品種雜交，研究了橘紅色球色和橘紅色花色的遺傳規(guī)律，結(jié)果表明橘紅色球色對(duì)白色為隱性，為質(zhì)量性狀，由1對(duì)隱性基因控制；橘紅色花對(duì)黃花由1對(duì)隱性基因控制；橘紅色球色和花色具有相關(guān)性，完全連鎖。孫日飛等（2006）經(jīng)初步研究認(rèn)為，來自芥菜的紫紅色基因與控制黃色、橘紅色的基因遺傳表現(xiàn)相反，表現(xiàn)為顯性；張明科等（2008）以紫菜薹與大白菜雜交，發(fā)現(xiàn)大白菜紫色性狀屬于數(shù)量性狀，為 1對(duì)主基因控制的部分顯性遺傳，并呈現(xiàn)出劑量效應(yīng)，可能還受到微效基因和環(huán)境條件的共同影響。張德雙等（2011）通過大白菜與紫色普通白菜變種間雜交，初步研究認(rèn)為葉片紫色對(duì)綠色受 1對(duì)遺傳基因控制，紫色對(duì)綠色為顯性，決定葉片紫色的基因具有累加效應(yīng)。本試驗(yàn)擬在明確了大白菜橘紅色、大白菜紫色1對(duì)基因遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)上，以球內(nèi)葉橘紅色的大白菜和外葉紫色的普通白菜雜交獲得的 F1、F2、BC1、BC2世代為材料，探討大白菜橘紅色和紫色 2對(duì)基因的遺傳規(guī)律，以期盡快獲得橘紅色-紫色大白菜育種材料，為今后選育出橘紅色-紫色大白菜奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用球內(nèi)葉橘紅色的大白菜（09-680）和外葉紫色的普通白菜（09N-742）（均由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心大白菜課題組提供）雜交，獲得F1；再以F1為母本分別與雙親雜交，獲得BC1和BC2回交世代；同時(shí)，F(xiàn)1自交得到F2。以上6個(gè)世代于2010年8月4日播種于本中心空調(diào)溫室50孔穴盤中，8月31日定植到大棚，3次重復(fù)，株距50 cm，行距40 cm，澆水、施肥等田間管理同大白菜普通栽培品種。

1.2 試驗(yàn)方法

9月19日調(diào)查大棚中6個(gè)世代共1 018株植株的外葉顏色，外葉綠色、紫色主要以肉眼觀測(cè)為主。紫色植株的主要表現(xiàn)分為 4種：葉色與外葉紫色的普通白菜親本基本一致，葉色較外葉紫色的親本略淺，葉色分布不均（葉片雖為紫色，但可以看見綠色），葉色以葉脈紫色為主。11月中旬，縱剖葉球、橫切大白菜根部，肉眼觀測(cè)球內(nèi)葉和根部顏色。橫切大白菜根部，球內(nèi)葉橘紅色的植株根部切面也表現(xiàn)為橘紅色，球內(nèi)葉非橘紅色的植株根部切面表現(xiàn)為白色。

2 結(jié)果與分析

由圖1可見，大白菜品種09-680外葉綠色，球內(nèi)葉橘紅色，葉球疊抱，筒形；紫色普通白菜品種09N-742外葉正面紫色，光澤很強(qiáng)，內(nèi)葉為非橘紅色，不結(jié)球；09-680與09N-742雜交，F(xiàn)1外葉正面紫色，但紫色明顯弱于09N-742，球內(nèi)葉為非橘紅色，半結(jié)球。

圖1 親本和F1球內(nèi)葉、外葉顏色比較

對(duì)外葉葉色性狀的調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表1），球內(nèi)葉橘紅色的大白菜與外葉紫色的普通白菜雜交，F(xiàn)1外葉均為紫色；在F2群體中，外葉紫色植株與綠色植株的比例約為3∶1；在BC1群體中，外葉紫色植株與綠色植株的比例約為1∶1；而在BC2群體中，全部單株外葉均為紫色。經(jīng)x2測(cè)驗(yàn)證明，球內(nèi)葉橘紅色的大白菜和外葉紫色的普通白菜雜交后代葉色紫色對(duì)綠色受 1對(duì)遺傳基因控制，紫色對(duì)綠色為顯性（張德雙 等，2011）。

對(duì)球內(nèi)葉葉色性狀的調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表2），球內(nèi)葉橘紅色的大白菜與外葉紫色的普通白菜雜交，F(xiàn)1球內(nèi)葉均為非橘紅色；F2群體中，球內(nèi)葉非橘紅色與橘紅色的比例約為 3∶1（x2=0.01＜x20.05=3.841）；BC1群體中，球內(nèi)葉非橘紅色與橘紅色的比例約為1∶1（x2=0.391＜x20.05=3.841）；而在BC2群體中，全部單株球內(nèi)葉均為非橘紅色。經(jīng)x2測(cè)驗(yàn)證明，球內(nèi)葉橘紅色的大白菜和外葉紫色的普通白菜雜交后代球內(nèi)葉橘紅色由1對(duì)隱性等位基因控制。

表1 球內(nèi)葉橘紅色的大白菜×外葉紫色的普通白菜各世代外葉顏色表現(xiàn)

表2 球內(nèi)葉橘紅色的大白菜×外葉紫色的普通白菜各世代球內(nèi)葉顏色表現(xiàn)

由表3可見，若以球內(nèi)葉橘紅色和外葉紫色2個(gè)性狀為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，球內(nèi)葉橘紅色的大白菜與外葉紫色的普通白菜雜交的 F1均為非橘紅心-紫色；在 F2群體中，存在 4種類型的基因型：非橘紅心-紫色、非橘紅心-非紫色、橘紅心-紫色、橘紅心-非紫色（圖2），4種基因型之比為166∶50∶51∶22；在BC1群體中，非橘紅心-紫色∶非橘紅心-非紫色∶橘紅心-紫色∶橘紅心-非紫色的比例為 63∶60∶70∶63；而在 BC2群體中，全部單株均為非橘紅心-紫色。經(jīng)x2測(cè)驗(yàn)證明，球內(nèi)葉橘紅色的大白菜和外葉紫色的普通白菜雜交，F(xiàn)2中非橘紅心-紫色∶非橘紅心-非紫色∶橘紅心-紫色∶橘紅心-非紫色的比例接近9∶3∶3∶1（x2=1.442＜x20.05=7.815）；BC1群體中，非橘紅心-紫色∶非橘紅心-非紫色∶橘紅心-紫色∶橘紅心-非紫色的比例約為1∶1∶1∶1（x2=0.844＜x20.05=7.815）。表明大白菜球內(nèi)葉橘紅色和外葉紫色為2對(duì)獨(dú)立的遺傳基因，互不連鎖，分別存在于不同染色體上。理論上，16株F2中有3株既是橘紅心又是紫色的植株，獲得橘紅心-紫色植株的概率為18.75%，基因型為ororPr-，包括ororPrPr和ororPrpr兩種基因型，二者的比例為1∶2，所以獲得純合橘紅心-紫色基因型ororPrPr的概率為6.25%。

表3 球內(nèi)葉橘紅色的大白菜×外葉紫色的普通白菜各世代球內(nèi)葉和外葉顏色表現(xiàn)

圖2 F2群體中4種基因型球內(nèi)葉、外葉顏色比較

3 結(jié)論與討論

從現(xiàn)象入手揭示事物遺傳規(guī)律的本質(zhì)，再利用這些規(guī)律獲得新的成果是科學(xué)研究的真諦所在。揭示性狀遺傳規(guī)律不僅有助于新品種的選育，也有助于深入地挖掘控制重要性狀的基因。本試驗(yàn)通過揭示大白菜球內(nèi)葉橘紅色和外葉紫色 2對(duì)基因的遺傳規(guī)律，研究如何將這兩種性狀聚集在一起，達(dá)到拓寬大白菜育種資源，進(jìn)而選育出高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的橘紅心-紫色大白菜新品種的目標(biāo)。

本試驗(yàn)中，球內(nèi)葉橘紅色的大白菜×外葉紫色的普通白菜的 F2群體中非橘紅心-紫色、非橘紅心-非紫色、橘紅心-紫色、橘紅心-非紫色4種基因型的比例接近9∶3∶3∶1；BC1群體中這4種基因型的比例接近1∶1∶1∶1。因此，大白菜球內(nèi)葉橘紅色和外葉紫色為非連鎖、互為獨(dú)立遺傳、自由組合的2對(duì)基因，并分別位于不同的染色體上。橘紅心or基因已經(jīng)定位在A基因組1號(hào)染色體末端（于仁波 等，2008；Zhang et al.，2008），據(jù)此推斷，來源于紫色普通白菜的紫色基因不在A基因組1號(hào)染色體上，而是在除1號(hào)染色體以外的其他染色體上?，F(xiàn)已證明，該基因存在于A基因組2號(hào)染色體的末端（汪維紅 等，2011）。該結(jié)論與張明科等（2008）的研究結(jié)果不同，張明科等（2008）初步推斷，來源于紫菜薹的紫色性狀主基因位于大白菜 1號(hào)染色體上。因此，筆者初步認(rèn)為，來源于紫色普通白菜和紫菜薹的紫色基因?yàn)椴煌幕颉?/p>

本試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)2群體獲得橘紅色-紫色基因型ororPr-的概率為 18.75%，而獲得純合橘紅色-紫色基因型ororPrPr的概率為6.25%，該結(jié)論為獲得集橘紅色和紫色于一體的純合橘紅色-紫色基因型ororPrPr的大白菜中間材料提供了依據(jù)，有助于盡快選育出橘紅色-紫色大白菜新品種。

分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)成為大白菜常規(guī)育種的有效輔助工具。大白菜基因組測(cè)序工作已經(jīng)完成，利用開發(fā)的 SSR、InDel等分子標(biāo)記輔助選擇系統(tǒng)可以加快橘紅色-紫色大白菜新品種的選育進(jìn)程。目前，通過已建立的大白菜橘紅色（Zhang et al.，2008；Feng et al.，2010）和紫色分子標(biāo)記（郁有健 等，2009；汪維紅 等，2011），在苗期預(yù)先選留純合的橘紅色-紫色基因型單株，再經(jīng)過多代自交，即可以獲得綜合性狀穩(wěn)定遺傳的橘紅色-紫色育種材料，再利用橘紅色-紫色的雙親雜交，即可以獲得大白菜橘紅色-紫色雜交種，該品種表現(xiàn)為外葉紫色，球內(nèi)葉橘紅色，品質(zhì)好，特別是含有高VC、高β-胡蘿卜素和較高花青素。

基于橘紅心大白菜適于涼拌、做湯，同時(shí)紫色大白菜的花青素易溶解于水等特點(diǎn)，因此，橘紅色-紫色大白菜更適合涼拌、做湯等，既能保證VC不降解，花青素少溶解，又能保證大白菜的美觀、漂亮，因此小棵型、速生的娃娃菜、快菜等大白菜品種更適于選育成橘紅色-紫色。

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