燕麦不同组合正、反交杂种后代的表型及遗传参数分析

doi:10.11686/cyxb2023183

摘要/Abstract

摘要：

为了明确燕麦不同组合正、反交杂种后代的表型差异及遗传变异情况，本研究以福瑞至（F709）与709（709F）、牧乐思（ML2）与陇燕2号（L2M）为亲本配制正、反交组合，用简单序列重复分子标记对杂种F₁代进行了鉴定，比较了正、反交杂种的表型差异，并分析了杂种F₂代的遗传变异及多样性。结果表明：用SSR分子标记从37个F₁单株中共鉴定出32个真杂种，占比86.5%。福瑞至和709、牧乐思和陇燕2号组合的F₁真杂种率分别为88.9%和84.2%。正、反交对杂种后代的表型有显著影响。F709-F₁的旗叶比反交的窄19.4%；ML2-F₁的主穗粒数比反交少12.2%。F₂群体遗传变异幅度较大。同一性状在正、反交F₂中的遗传变异系数（G_cv）、广义遗传力（H_b）和相对遗传进度（ΔG_t）存在显著差异。F₂群体株高的遗传变异系数较小（4.50%~10.27%）、广义遗传力较高（33.12%~85.41%），分蘖数和有效分蘖数的相对遗传进度较大。福瑞至和709的正、反交F₂群体的穗下节长的广义遗传力是所有指标中最低的，分别为14.13%和23.81%，相对遗传进度也最小。主穗粒数的G_cv在其正、反交F₂中的差异最显著，在F709-F₂中为7.09%，反交中增至19.03%；F709-F₂的H_b为22.54%，反交则为66.01%。牧乐思和陇燕2号的正、反交F₂群体叶片数的广义遗传力最高（99.53%），几乎不受环境的影响。ML2-F₂旗叶宽的H_b为9.07%，其ΔG_t为2.79，反交中旗叶宽的H_b为30.23%，ΔG_t为9.77。10对SSR引物对F₂群体扩增的多态性比率达73.5%，实际杂合度为0.35~0.99，远高于期望杂合度；Nei’s基因多态性、香农指数分别为0.29~0.50和0.53~0.71，F₂群体分离现象明显，遗传变异幅度大，具有较大的选择空间。

关键词: 燕麦, 杂种鉴定, 表型性状, 遗传变异

Abstract:

In order to clarify the phenotypic and genetic variation differences of F₁ and backcross hybrid progenies in oat （Avena sativa）， crosses were made in this study between four oat varieties： Forage （F709）， 709 （709F）， Molass （ML2） and Longyan No. 2 （L2M）. Molecular identification of hybrid F₁ plants was conducted by simple sequence repeat （SSR） and their phenotypic differences were compared. The genetic variation and diversity of the F₂ generation were also analyzed. It was found that 32 from 37 （86.5%） of F₁ plants were identified as true hybrids based on SSR. True hybrid rates of up to 88.9% were obtained for the Forage and 709 crosses， and rates of up to 84.2% were obtained for Molass and Longyan No.2. The cross mode significantly affected hybrid phenotype. The flag leaf width of F709-F₁ was 19.4% narrower than that of 709F-F₁. The grain number of the main panicle of ML2-F₁ was 12.2% less than that of L2M-F₁. The genetic variation of the F₂ population was remarkable. Significant differences were observed in the F₂ genetic variation coefficient （G_cv）， generalized heritability （H_b） and relative genetic progress （ΔG_t） of the same trait in F₁ and backcrosses. Among the F₂ population， plant height had the lowest G_cv （4.50%-10.27%） and higher H_b （33.12%-85.41%） while tiller number and effective tiller number had the greatest relative genetic progress. The H_b of peduncle length of the F₂ population from Forage and 709 was the lowest （14.13% for the F₁ cross and 23.81% for the backcross）， with the least relative genetic progress. Significant G_cv and H_b differences between the F₁ and backcrosses， were observed for grain number of the main panicle with values of 7.09% and 22.54%， respectively in F709-F₂， and 19.03% and 66.01% in the backcross._{The leaf number of the F₂ population from Molass and Longyan No.2 had the highest H_b （99.53%）， indicating little environmental effect. The H_b of flag leaf width of ML2-F₂was 9.07%， and ΔG_t was 2.79， while in L2M-F₂， H_bwas 30.23% and ΔG_t was 9.77. Ten polymorphic SSR primers resulted in 73.5% polymorphism rate in the F₂ population. Actual heterozygosity （0.35-0.99） was much higher than the expected heterozygosity. The Nei’s gene polymorphism and Shannon index were 0.29-0.50 and 0.53-0.71， respectively， indicating an obvious segregation and greater variation with great selection potential.}

Key words: oats, hybrid identification, phenotypic traits, genetic variation

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图/表 13

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亲本 Parent	组合Combination （♀×♂）	代号 Number
福瑞至Forage	F：福瑞至Forage×709	F709
709	R： 709×福瑞至Forage	709F
牧乐思Molass （M）	F： M×L	ML2
陇燕2号Longyan No.2 （L）	R： L×M	L2M

亲本 Parent	组合Combination （♀×♂）	代号 Number
福瑞至Forage	F：福瑞至Forage×709	F709
709	R： 709×福瑞至Forage	709F
牧乐思Molass （M）	F： M×L	ML2
陇燕2号Longyan No.2 （L）	R： L×M	L2M

引物Primer	正向引物Forward primer （5'-3'）	反向引物Reverse primer （5'-3'）	退火温度Annealing temperature （℃）
P15	GAGCATGCTCTGGATGGAAA	CCCGTTTATGTGATTGTTAGC	54.5
MAMA_2	TTCCCACTCCGTGTTCTCTC	GATGGACGCACAAGAATCG	55.0
P12	TCGCCATTAATAAGAGCGAAGG	GCTGCTGTTGCGTGGTTAGTG	56.0
AM54	AAACCCGTGCAAGAAACCAA	TGCGGGAGGAGGGAAGAC	56.0
P22	CTGGTCATCGTCGCCGTTCA	CATTTAGCCAGGATGCCAGGTC	57.0
AM89	GGCGGTTGGAGAGTGTCTT	AGGTGAAGGCGAGTGGAAG	57.5
AM31	GCAAAGGCCATATGGTGAGAA	CATAGGTTTGCCATTCGTGGT	55.0
P38	AGAGCAATTACCAGTCCAATG	GTCGTAGGAGAAGCGGCCCTG	56.0
P35	TGCTCAGCAAGCATCACAAT	TGTGCATACATCTGTGCTTA	53.0
AM1789	CTTCTGCACATGAAACCCTA	AGTCAGCACATGCACCCTC	55.0

引物Primer	正向引物Forward primer （5'-3'）	反向引物Reverse primer （5'-3'）	退火温度Annealing temperature （℃）
P15	GAGCATGCTCTGGATGGAAA	CCCGTTTATGTGATTGTTAGC	54.5
MAMA_2	TTCCCACTCCGTGTTCTCTC	GATGGACGCACAAGAATCG	55.0
P12	TCGCCATTAATAAGAGCGAAGG	GCTGCTGTTGCGTGGTTAGTG	56.0
AM54	AAACCCGTGCAAGAAACCAA	TGCGGGAGGAGGGAAGAC	56.0
P22	CTGGTCATCGTCGCCGTTCA	CATTTAGCCAGGATGCCAGGTC	57.0
AM89	GGCGGTTGGAGAGTGTCTT	AGGTGAAGGCGAGTGGAAG	57.5
AM31	GCAAAGGCCATATGGTGAGAA	CATAGGTTTGCCATTCGTGGT	55.0
P38	AGAGCAATTACCAGTCCAATG	GTCGTAGGAGAAGCGGCCCTG	56.0
P35	TGCTCAGCAAGCATCACAAT	TGTGCATACATCTGTGCTTA	53.0
AM1789	CTTCTGCACATGAAACCCTA	AGTCAGCACATGCACCCTC	55.0

组分 Component	所需量Required quantity （μL）
2×San Taq PCR Mix （含蓝染液 Include blue dye）	25.0
DNA模板DNA template	2.0
上游引物Upstream primer （10 μmol·L^-1）	2.0
下游引物Downstream primer （10 μmol·L^-1）	2.0
灭菌双蒸水Sterilized ddH₂O	补足至Add to 50.0