馬鈴薯13個(gè)品種（系雜交親和力及F1代性狀研究

摘要 以13個(gè)馬鈴薯品種（系）作為親本材料，通過(guò)人工授粉的方式進(jìn)行雜交試驗(yàn)，對(duì)不同雜交組合的坐果率、種子粒數(shù)等以及F1代實(shí)生苗的部分農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀進(jìn)行了分析，以探究親本選擇與早代性狀篩選對(duì)馬鈴薯雜交育種效率的影響。結(jié)果表明，不同親本雜交組合的平均坐果率、平均每果種子粒數(shù)和平均每花種子粒數(shù)存在顯著差異，不同雜交組合間平均坐果率與平均每果種子粒數(shù)二者共同影響平均每花種子粒數(shù)，最終影響收獲的種子數(shù)；單株塊莖數(shù)在馬鈴薯早代中遺傳穩(wěn)定性更強(qiáng)，因此在早代選育中應(yīng)更加注重該性狀的選擇。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯；雜交；坐果率；農(nóng)藝性狀

中圖分類號(hào) S 532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）23-0029-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.007

Study on the Hybridization Affinity and F1 Trait Analysis of 13 Potato Varieties

XIONG Hu， ZHANG De-yin， DU Yong-li et al

（Yibin Academy of Agricultural Sciences， Yibin， Sichuan 644000）

Abstract In this study， 13 potato varieties （lines） were used as parent materials for hybridization experiments through artificial pollination. The fruit setting rate and seed number of different hybrid combinations， and some agronomic and yield traits of F1 seedlings from different hybrid combinations were analyzed to investigate the effects of parental selection and early-generation trait screening on the efficiency of potato breeding. The results showed that there were significant differences in the average fruit setting rate， average seed number per fruit， and average seed number per flower among different parental hybridization combinations. The average fruit setting rate and average seed number per fruit jointly affected the average seed number per flower， which ultimately affected the number of harvested seeds. The number of tubers per plant had stronger genetic stability in the early generation of potatoes， so more attention should be paid to the selection of this trait in early-generation breeding.

Key words Potato;Hybridization;Fruit setting rate;Agronomic traits

基金項(xiàng)目 “十四五”四川省薯類育種攻關(guān)項(xiàng)目（2021YFYZ0019）。

作者簡(jiǎn)介 熊湖（1992—），男，重慶人，助理研究員，碩士，從事馬鈴薯栽培技術(shù)與遺傳育種研究。

*通信作者，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)技推廣工作。

收稿日期 2024-01-04

馬鈴薯具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)，是一種兼具食用、飼料、加工等多種用途的作物［1］，馬鈴薯在我國(guó)各個(gè)生態(tài)區(qū)域都有廣泛種植，種植面積位居世界前列，但我國(guó)馬鈴薯單產(chǎn)仍不高［2］，主要原因之一是缺少適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境以及氣候特征的優(yōu)質(zhì)品種［3］。馬鈴薯的育種途徑有品種間雜交、種間遠(yuǎn)緣雜交、物理化學(xué)因素誘變以及隨著生物技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的體細(xì)胞無(wú)性系變異、細(xì)胞融合和基因工程等［4］。目前我國(guó)馬鈴薯新品種的選育主要方法仍是雜交育種，是利用雜交種子培育實(shí)生苗，并對(duì)實(shí)生苗培育的多代無(wú)性世代進(jìn)行定向篩選的育種方法［5］；馬鈴薯具有無(wú)性繁殖的特點(diǎn)，定向篩選出的實(shí)生苗所具有的優(yōu)良性狀，可以穩(wěn)定遺傳下來(lái)［6］。馬鈴薯屬于四倍體作物，雜交后代較二倍體復(fù)雜許多，且馬鈴薯不同品種開(kāi)花結(jié)實(shí)性差異很大，在不同區(qū)域開(kāi)花表現(xiàn)也不相同，馬鈴薯雜交育種往往需要豐富的親本材料，若盲目地選擇親本品種進(jìn)行配制，不僅會(huì)導(dǎo)致選育成功率低，也會(huì)浪費(fèi)大量的資源材料，因此選配好親本是提高育種效率的關(guān)鍵［7］。

作物雜交親和力直接影響雜交結(jié)實(shí)率，是評(píng)價(jià)不同親本雜交結(jié)實(shí)能力的指標(biāo)之一［8］。李曉春等［9］對(duì)11個(gè)油茶無(wú)性系雜交研究發(fā)現(xiàn)，不同組合間的成果率、單果結(jié)籽數(shù)和親和指數(shù)差異顯著，表明油茶無(wú)性系間存在花粉不親和現(xiàn)象，這可能是引起油茶低產(chǎn)的原因之；李紅莉等［10］對(duì)藍(lán)靛果忍冬雜交親和力研究發(fā)現(xiàn)不同組合雜交當(dāng)代漿果表型性狀存在顯著差異，高親和力組合間漿果性狀表現(xiàn)更佳；齊海英等［11］對(duì)6個(gè)馬鈴薯品種（系）雜交發(fā)現(xiàn)不同品種在作父母本表現(xiàn)親和力有所差異，且也受到氣候條件的一定影響。筆者以不同馬鈴薯品種（系）為親本材料，開(kāi)展雜交育種試驗(yàn)，研究其雜交親和力，分析雜交坐果率、實(shí)生籽數(shù)量以及部分后代實(shí)生苗性狀，為馬鈴薯雜交育種親本選擇以及實(shí)生苗的篩選提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以四川省宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集的會(huì)薯18號(hào)、達(dá)薯1號(hào)、云薯505、KT96-1、川涼芋1號(hào)、云薯902、云薯505、87-3、83-1、29.5-1、靖薯6號(hào)、昭薯6號(hào)、P03共13個(gè)馬鈴薯品種（系）為親本材料，選擇健康的薯塊用作種薯。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 親本材料播種與雜交。

親本材料于2021年2月18日，在四川省宜賓市筠連縣高坪村塑料大棚內(nèi)播種，采用單壟雙行種植，壟距90 cm，行距30 cm，株距23 cm，每個(gè)親本材料種植18株，播種前施足基肥，后續(xù)不再追肥。

于2021年5月6—9日進(jìn)行人工雜交授粉，于雜交前1 d收集即將開(kāi)放的新鮮花朵，取下雄蕊后攤放于無(wú)風(fēng)、光照充足的房間中，避免陽(yáng)光直射，待干燥后收集花粉并做好標(biāo)記。授粉于10：00之前進(jìn)行，選擇新鮮成熟的花朵去雄后授粉，完成后做好記錄。于6月23日按照雜交組合收獲漿果，掛于室內(nèi)等待后熟，變白后及時(shí)將種子洗出保存。

1.2.2 實(shí)生籽栽培。

將保存的實(shí)生籽按照組合平攤于玻璃皿上，加入適量清水使其剛好沒(méi)過(guò)種子表面，待80%種子露白后即可播種，期間每日更換清水防止細(xì)菌污染。實(shí)生籽采用育苗盤育苗，基質(zhì)為四川地寶生物有機(jī)肥公司生產(chǎn)，主要成分為有機(jī)肥、蛭石與珍珠巖，待幼苗長(zhǎng)至6～8片真葉后移栽至18 cm×16 cm營(yíng)養(yǎng)缽中，基質(zhì)同上，每個(gè)組合播種500粒。期間記錄實(shí)生苗（F1）株高、生育期、結(jié)薯數(shù)、薯重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用 Excel 2010、DPS 7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種（系）雜交結(jié)果

各品種（系）雜交情況見(jiàn)表1，因開(kāi)花數(shù)量影響，各品種授粉花朵數(shù)不同，有6個(gè)品種（系）作為母本，共獲得19個(gè)雜交組合，坐果率在0～53.33%，平均坐果率為26.30%，平均單果種子粒數(shù)為77.06。坐果率高于平均值的有9個(gè)組合，有2個(gè)組合坐果率超過(guò)50%，分別是KT96-1×83-1（53.33%）、云薯902×29.5-1（51.43%），組合達(dá)薯1號(hào)×云薯505與29.5-1×達(dá)薯1號(hào)坐果率為0，表現(xiàn)為雜交不親和；平均單果種子粒數(shù)低于平均值有11個(gè)組合，在100粒以上的有6個(gè)組合，其中會(huì)薯18號(hào)×87-3平均單果種子粒數(shù)為207.78，超過(guò)200粒，其余5個(gè)組合均在120～150粒；平均每花種子粒數(shù)最高的組合是29.5-1×P03，平均每授粉花朵可收獲69.22粒實(shí)生籽，而坐果率最高的組合KT96-1×83-1的每花種子粒數(shù)為26.67粒，每果種子粒數(shù)最高的組合會(huì)薯18號(hào)×87-3的每花種子粒數(shù)為53.43，因此綜合雜交結(jié)果與雜交效率，在雜交試驗(yàn)中以29.5-1×P03雜交效果最好。

2.2 不同母本雜交結(jié)果

6個(gè)母本雜交結(jié)果見(jiàn)表2，除KT96-1配制4個(gè)組合外，其余5個(gè)母本均配制了3個(gè)組合。平均坐果率最高的是云薯902，最低為達(dá)薯1號(hào)，分別為43.92%、8.61%，除云薯902與KT96-1外，其他4個(gè)母本平均坐果率均達(dá)顯著差異；除昭薯6號(hào)外，達(dá)薯1號(hào)的平均坐果率均顯著低于其他4個(gè)母本；會(huì)薯18號(hào)、29.5-1、昭薯6號(hào)之間差異均不顯著。平均每果種子粒數(shù)最高的是29.5-1，最低的為昭薯6號(hào)，分別為94.11、20.99粒，會(huì)薯18號(hào)、29.5-1之間平均每果種子粒數(shù)差異不顯著，但均顯著高于KT96-1、昭薯6號(hào)和云薯902；昭薯6號(hào)的平均每果種子粒數(shù)顯著低于其他5個(gè)母本。平均每花種子粒數(shù)最高的為29.5-1，最低的為昭薯6號(hào)，分別為34.21、3.45粒，且兩者之間達(dá)顯著差異。綜合來(lái)看，29.5-1的平均每果種子粒數(shù)與平均每花種子粒數(shù)均最高，母本作為雜交親和力最強(qiáng)，但平均坐果率為23.92%，由此可知，不同母本間平均坐果率與平均每果種子粒數(shù)并無(wú)直接相關(guān)性，二者共同影響了平均每花種子粒數(shù)，最終影響了收獲的實(shí)生籽數(shù)。

2.3 不同雜交組合實(shí)生苗（F1）性狀

6個(gè)雜交組合F1代實(shí)生苗，平均株高在16.70～24.95 cm，KT96-1×川涼芋1號(hào)株高顯著高于云薯902×29.5-1、達(dá)薯1號(hào)×29.5-1、29.5-1×靖薯6號(hào)，分別提高33.14%、28.87%、49.40%，除云薯902×云薯902、KT96-1×川涼芋1號(hào)顯著高于29.5-1×靖薯6號(hào)外，其余組合之間差異不顯著；6個(gè)雜交組合F1代實(shí)生苗平均單株結(jié)薯數(shù)在4.56～7.83粒，除會(huì)薯18號(hào)×87-3與KT96-1×川涼芋1號(hào)，云薯902×云薯902與達(dá)薯1號(hào)×29.5-1，達(dá)薯1號(hào)×29.5-1與29.5-1×靖薯6號(hào)之間差異不顯著，其余各個(gè)組合之間差異顯著，單株結(jié)薯數(shù)最大相差3.27粒；平均單株薯重在30.87～41.71 g，除KT96-1×川涼芋1號(hào)與云薯902×29.5-1差異達(dá)顯著水平外，其余各組合差異均不顯著；6個(gè)雜交組合F1代實(shí)生苗平均生育期均在100 d以上，各個(gè)組合平均生育期差異不大，最長(zhǎng)組合（會(huì)薯18號(hào)×87-3）與最短組合（達(dá)薯1號(hào)×29.5-1）之間相差18 d（表3）。

2.4 不同雜交組合F1代產(chǎn)量性狀頻數(shù)分布

單株塊莖重、單株塊莖數(shù)是構(gòu)成產(chǎn)量的重要因素，不同雜交組合F1代產(chǎn)量性狀頻數(shù)分布可以在一定程度上反映該組合分離程度以及產(chǎn)量性狀優(yōu)劣。除組合3（KT96-1×川涼芋1號(hào)）在單株塊莖重頻數(shù)分布出現(xiàn)雙峰分布外，其他各組合2種性狀均呈連續(xù)性偏小分布。

在單株塊莖重頻數(shù)分布上，0～15 g、>15～30 g分布比較集中（σ2=0.001 85、0.002 45），不同組合間頻數(shù)差異較小，其中組合2（達(dá)薯1號(hào)×29.5-1）在>15～30 g有最高的頻數(shù)（0.50）；>30～45 g的單株塊莖重頻數(shù)分布較為分散（σ2=0.010 38），說(shuō)明在該范圍內(nèi)不同雜交組合單株塊莖重差異較大，遺傳因素在這一區(qū)間的影響較為顯著，其中雜交組合4（29.5-1×靖薯6號(hào)）在該范圍內(nèi)頻數(shù)表現(xiàn)最高（0.43），在大于75 g的范圍內(nèi)，大多數(shù)組合的頻數(shù)都很低（0.03）或?yàn)?（圖1）。

在單株塊莖數(shù)頻數(shù)分布上，不同頻數(shù)區(qū)間每個(gè)組合頻數(shù)有所差異，表明每個(gè)組合的單株塊莖數(shù)存在差異，在0～3個(gè)與>6～9個(gè)分散程度較大（σ2=0.003 7、0.006 9），表明在這些區(qū)間內(nèi)，不同雜交組合的塊莖數(shù)差異較大；所有組合單株塊莖數(shù)主要集中在>3～6個(gè)（σ2=0.001 7），塊莖數(shù)大于9個(gè)較少，因此在這個(gè)區(qū)間及以上的頻數(shù)較為集中。其中，組合2（達(dá)薯1號(hào)×29.5-1）、組合3（KT96-1×川涼芋1號(hào)）和組合4（29.5-1×靖薯6號(hào)）的單株塊莖數(shù)頻數(shù)分布較為集中，表明這些組合在單株塊莖數(shù)上表現(xiàn)出較高的一致性和穩(wěn)定性，而組合1（會(huì)薯18號(hào)×87-3）、組合5（云薯902×29.5-1）和組合6（云薯902×云薯902）的單株塊莖數(shù)頻數(shù)分布較為分散，表明這些組合的遺傳背景可能更加多樣化，從而導(dǎo)致單株塊莖數(shù)的顯著變異（圖2）。

3 討論

在氣候適宜的條件下，馬鈴薯的開(kāi)花性與結(jié)實(shí)性受品種自身特性影響較大，不同馬鈴薯品種之間存在雜交不親和及自交不親和性，為保證雜交工作的成功率，應(yīng)選擇高親和性的品種作為父母本。然而，選擇親本品種的過(guò)程需要大量的試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，否則會(huì)導(dǎo)致選育成功率低下和資源材料的浪費(fèi)，因此選配好親本是提高育種效率的關(guān)鍵［4］。

該研究選擇13個(gè)馬鈴薯品種（系）作為親本材料，并進(jìn)行雜交試驗(yàn)。結(jié)果表明，不同品種（系）的雜交親和性和實(shí)生苗性狀存在顯著差異，有些組合表現(xiàn)出良好的雜交坐果率和平均單果種子粒數(shù)，如KT96-1×83-1和云薯902×29.5-1等；而有些組合則表現(xiàn)出雜交不親和，如達(dá)薯1號(hào)×云薯505和29.5-1×達(dá)薯1號(hào)等，這表明在選擇親本材料時(shí)，需要考慮其雜交親和性。然而單純考慮坐果率并不能準(zhǔn)確地反映出雜交效率，如達(dá)薯1號(hào)作為母本與29.5-1、42-3雜交組合的坐果率與坐果數(shù)接近，但平均每果種子粒數(shù)差異較大，導(dǎo)致最終收獲種子粒數(shù)差距較大，這與齊海英等［11］研究結(jié)果相似，表明不同雜交組合間平均坐果率與平均每果種子粒數(shù)并無(wú)直接相關(guān)性，二者共同影響平均每花種子粒數(shù)，最終影響收獲的實(shí)生籽數(shù)。

由于馬鈴薯的四體遺傳和高度雜合的特性，很難通過(guò)親本的表現(xiàn)來(lái)預(yù)測(cè)后代的個(gè)性，因此對(duì)于馬鈴薯早代的篩選需要更有針對(duì)性［4］。該研究對(duì)不同雜交組合實(shí)生苗（F1）性狀分析發(fā)現(xiàn)，由于F1代實(shí)生苗代數(shù)較低，受遺傳分離導(dǎo)致農(nóng)藝性狀差異表現(xiàn)并不充分，在6個(gè)雜交組合中株高、平均單株薯重差異不顯著，而平均單株結(jié)薯數(shù)則差異顯著；在單株塊莖重、單株塊莖數(shù)這2個(gè)產(chǎn)量性狀上，各雜交類型后代的總體分布趨勢(shì)基本呈連續(xù)性偏小分布，主要集中在低水平區(qū)間，且單株塊莖數(shù)頻數(shù)分布上不同組合在不同頻數(shù)區(qū)間集中或分散趨勢(shì)較為明顯，這與其他研究結(jié)果相似［12］，說(shuō)明該性狀遺傳表現(xiàn)較為穩(wěn)定，因此在馬鈴薯早代選育特別是F1代過(guò)程應(yīng)更加注重單株塊莖數(shù)。

由于該試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅為1年，且品種數(shù)量相對(duì)較少，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行多點(diǎn)、多年的試驗(yàn)，以驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。此外，氣候條件也是影響雜交親和性和實(shí)生苗性狀的重要因素，在不同年份和不同地區(qū)，試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)有所差異［13］，因此需要進(jìn)行更加精細(xì)化的研究以適應(yīng)不同環(huán)境下的馬鈴薯育種需求。

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