• 中国中文核心期刊
  • 中国科学引文数据库(CSCD)核心库来源期刊
  • 中国科技论文统计源期刊(CJCR)
  • 第二届国家期刊奖提名奖

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

锥栗杂交F1代果实表型性状变异分析及单株综合选择

方周 江锡兵 龚榜初 赖俊声 吴剑 李煜

引用本文:
Citation:

锥栗杂交F1代果实表型性状变异分析及单株综合选择

    通讯作者: 江锡兵, jxb912@126.com
  • 中图分类号: S476

Variation Analysis of Fruit Phenotypic Traits and Comprehensive Selection of Individual Plant in F1 Generation of Castanea henryi

    Corresponding author: JIANG Xi-bing, jxb912@126.com ;
  • CLC number: S476

  • 摘要: 目的 为明确锥栗杂交子代果实性状变异规律,并进行综合评价和优良单株选择。 方法 以锥栗杂交F1代143个单株为材料,对其果实表型7个外形特征性状和12个数量性状分别进行遗传多样性与变异分析,并采用主成分分析与灰色关联度分析方法对所有单株进行综合评价。 结果 杂交F1代坚果形状等6个外形特征性状多样性指数大于0.8,具有丰富的遗传多样性;12个数量性状中,变异幅度较大的为栗苞总质量、坚果总质量与单果质量,变异幅度最小为出仁率,单株间果实表型各性状差异极显著(P < 0.01),具有较大的选择潜力;12个果实数量性状间共存在42组极显著相关( P < 0.01)与6组显著相关( P < 0.05)关系,可开展联合选择;主成分分析与灰色关联度分析中单株综合得分最高均为G-98,2种方法综合评选出G-98等10个优良单株。 结论 锥栗杂交F1代果实表型性状存在丰富的变异与相关性,综合选优结果重合度较高,研究结果为锥栗新种质创制和优良新品种选育奠定了基础。
  • 表 1  锥栗杂交组合概况

    Table 1.  Cross combination of chestnut

    组合编号
    Combination No.
    杂交组合
    Combination
    子代数量
    Number of hybrids
    C YLZ 26 × YLZ 15 15
    D YLZ 21 × YLZ 15 3
    D1 YLZ 21 × YLZ 7 1
    E YLZ 26 × YLZ 14 5
    F YLZ 25 × YLZ 14 9
    G YLZ 24 × YLZ 15 5
    H YLZ 24 × YLZ 1 15
    J YLZ 14 × YLZ 1 23
    J1 YLZ 14 × YLZ 25 3
    L YLZ 1 × YLZ 24 33
    N YLZ 1 × YLZ 2 6
    Q1 YLZ 15 × YLZ 3 1
    Q2 YLZ 15 × YLZ 21 4
    S1 YLZ 23 × YLZ 25 2
    T1 YLZ 24 × YLZ 7 6
    U YLZ 25 × YLZ 15 5
    V1 YLZ 26 × YLZ 2 2
    V2 YLZ 26 × YLZ 21 1
    V3 YLZ 26 × YLZ 24 1
    V4 YLZ 26 × YLZ 30 1
    W YLZ 30 × YLZ 21 2
    下载: 导出CSV

    表 2  性状特征描述及代码

    Table 2.  Characteristic traits description and code

    性状
    Traits
    性状特征描述及代码
    Characteristic traits description and code
    栗苞形状
    Fruit bract shape
    1.球形,2.椭球形,3.圆锥形
    苞刺密度
    Density of bract thorn
    1.稀,2.中,3.密
    坚果形状
    Nuts shape
    1.长圆锥形,2.圆锥形,3.球形,4.扁球形,5.椭圆形
    坚果颜色
    Nuts color
    1.黄褐,2.红褐,3.紫褐,4.黑褐
    果面茸毛
    Density of downy hair
    1.少,2.较少,3.较多,4.多
    果面光泽
    Nuts surface luster
    1.油亮,2.明亮,3.半毛,4.毛
    底座大小
    Size of nuts base
    1.小,2.中,3.大
    下载: 导出CSV

    表 3  杂交子代果实外形特征性状的频率分布及Shannon多样性指数

    Table 3.  Frequency distribution and Shannon's Diversity Index of hybrids

    性状 Trait 频率分布与分级 Frequency distribution and classification/% Shannon多样性指数
    Shannon's Diversity Index
    1 2 3 4 5
    栗苞形状 Fruit bract shape 63.89 9.72 26.39 - - 0.864 4
    苞刺密度 Density of bract thorn 9.72 33.33 56.94 - - 0.913 5
    坚果形状 Nuts shape 4.86 38.89 50.00 2.78 3.47 1.077 1
    坚果颜色 Nuts color 25.69 65.97 8.33 0.00 - 0.830 6
    果面茸毛 Density of downy hair 34.03 40.97 22.92 2.08 - 1.150 7
    果面光泽 Nuts surface luster 19.44 59.03 19.44 2.08 - 1.028 7
    底座大小 Size of nuts base 2.78 96.53 0.69 - - 0.168 2
    下载: 导出CSV

    表 4  杂交子代果实12个数量性状的变异分析

    Table 4.  Variation analysis of 12 quantitative characters in hybrid fruits

    栗苞总质量/g
    Fruit bract mass
    栗苞横径/mm
    Transverse diameter of fruit bract
    栗苞纵径/mm
    Longitudinal diameter
    of fruit bract
    坚果总质量/g
    Total nuts mass
    M ± SD 17.37 ± 7.14 49.87 ± 7.53 48.21 ± 6.47 6.23 ± 2.63
    CV 41.10% 15.11% 13.42% 42.25%
    变幅 Range 6.80 ~ 46.22 35.10 ~ 73.71 35.40 ~ 68.41 2.14 ~ 18.22
    单果质量/g
    Single nut mass
    坚果横径/mm
    Transverse diameter of nuts
    坚果纵径/mm
    Longitudinal diameter of nuts
    果形指数
    Nut shape index
    M ± SD 5.82 ± 1.95 21.34 ± 2.83 23.45 ± 2.78 1.11 ± 0.14
    CV 33.58% 13.24% 11.87% 12.69%
    变幅
    Range
    2.14 ~ 12.45 14.59 ~ 29.13 17.16 ~ 31.31 0.88 ~ 1.83
    苞刺长度/mm
    Long of bract thorn
    含水率/%
    Rate of water content
    出仁率/%
    Kernel rate
    出籽率/%
    Seed rate
    M ± SD 10.49 ± 2.08 45.37 ± 2.86 72.83 ± 4.57 36.28 ± 5.79
    CV 19.81% 6.31% 6.28% 15.96%
    变幅
    Range
    6.16 ~ 16.49 32.11 ~ 51.14 52.45 ~ 84.41 22.97 ~ 51.85
    下载: 导出CSV

    表 5  杂交子代果实9个数量性状的单因素方差分析

    Table 5.  One-way ANOVA of 12 quantitative characters in hybrid fruits

    栗苞总质量
    Fruit bract mass
    栗苞横径
    Transverse diameter of fruit bract
    栗苞纵径
    Longitudinal diameter
    of fruit bract
    MS F MS F MS F
    个体间 1198.91 78.91** 1342.17 93.90** 936.19 70.42**
    个体内 15.19 14.29 13.29
    坚果总质量
    Total nuts mass
    单果质量
    Single nut mass
    坚果横径
    Transverse diameter
    of nuts
    MS F MS F MS F
    个体间 165.48 63.52** 85.78 59.28** 185.51 67.90**
    个体内 2.61 1.45 2.73
    坚果纵径
    Longitudinal diameter of nuts
    苞刺长度
    Length of bract thorn
    果形指数
    Nut shape index
    MS F MS F MS F
    个体间 190.37 77.66** 116.86 93.21** 0.47 118.99**
    个体内 2.45 1.25 0.00
      注:*,** 分别表示在0.05与0.01水平差异显著
      Notes:*, ** Symbols indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 levels, respectively
    下载: 导出CSV

    表 6  杂交子代果实3个重要经济性状的LSD排序结果

    Table 6.  LSD sequencing results of three important economic traits in hybrid fruits

    子代编号
    No.
    栗苞总质量/g
    Fruit bract mass
    子代编号
    No.
    坚果总质量/g
    Fruit bract mass
    子代编号
    No.
    单果质量/g
    Fruit bract mass
    C-68 46.22 A C-68 18.22 A D1-4 12.45 A
    G-98 42.70 B G-98 17.51 A G-98 10.64 B
    C-55 41.20 B L-39 14.80 B E-32 10.49 B
    D1-4 37.86 C D1-4 12.45 C W-6 10.46 B
    L-39 35.50 D F-17 10.96 D E-30-2 10.39 BC
    E-32 34.56 D F-7 10.95 D L-27 10.16 BCD
    E-30-2 29.23 EF C-20 10.56 DE L-22 9.75 BCD
    G-111 28.50 EFG E-32 10.49 DEF U-14 9.74 CD
    J-14 26.99 FGH W-6 10.31 DEFG D-1 9.62 CD
    D-1 26.96 FGH E-30-2 9.98 DEFGH U-5 9.47 D
    L-22 26.85 FGH C-84 9.89 EFGH C-55 9.39 D
    J-31-1 26.50 GH L-27 9.74 EFGHI T1-4 9.33 D
    C-20 26.04 GH U-14 9.74 EFGHI G-111 9.04 DE
    U-14 25.81 GHI D-1 9.62 FGHI F-16-2 8.39 EF
    F-17 25.65 GHI U-5 9.47 HI D-2 8.38 EFG
    F-7 25.65 GHI C-55 9.47 HI L-84 8.33 EFGHI
    L-84 25.29 GHIJ L-22 9.46 HI L-2-1 8.32 EFGH
    L-27 25.19 GHIJ F-6 9.34 HIJ J-31-1 8.04 EFGHIJ
    L-122 25.18 GHIJ S1-3 9.20 HIJK L-106 8.01 EFGHIJK
    C-65 25.15 GHIJK G-111 9.06 HIJKLM L-47 7.83 EFGHIJKL
      注:同一列中不同大写字母表示差异极显著(P <0.01)
      Note:The different capital letters in the same column indicates significant differences(P <0.01)
    下载: 导出CSV

    表 7  杂交子代果实性状的相关系数

    Table 7.  Correlation coefficient of crossing fruit traits

    栗苞总
    质量
    Fruit bract mass
    栗苞横径
    Transverse diameter of
    fruit bract
    栗苞纵径
    Longitudinal
    diameter of
    fruit bract
    坚果总
    质量
    Total nuts mass
    单果质量
    Single
    nut mass
    坚果横径
    Transverse diameter of
    nuts
    坚果纵径
    Longitudinal
    diameter of
    nuts
    果形指数
    Nut shape
    index
    苞刺长度
    Length of
    bract thorn
    含水率
    Rate of water
    content
    出仁率
    Kernel
    rate
    出籽率
    Seed rate
    栗苞总质量
    Fruit bract mass
    栗苞横径
    Transverse diameter of fruit bract
    0.887**
    栗苞纵径
    Longitudinal diameter of fruit bract
    0.774** 0.811**
    坚果总质量
    Total nuts mass
    0.917** 0.820** 0.614**
    单果质量
    Single nut mass
    0.795** 0.678** 0.744** 0.792**
    坚果横径
    Transverse diameter of nuts
    0.804** 0.713** 0.673** 0.827** 0.937**
    坚果纵径
    Longitudinal diameter of nuts
    0.515** 0.370** 0.649** 0.523** 0.684** 0.567**
    果形指数
    Nut shape index
    −0.360** −0.409** −0.097 −0.379** −0.353** −0.545** 0.367**
    苞刺长度
    Length of bract thorn
    0.431** 0.670** 0.712** 0.337** 0.362** 0.364** 0.302** −0.084
    含水率
    Rate of water content
    −0.041 −0.051 −0.063 −0.09 −0.126 −0.101 −0.185* −0.052 −0.027
    出仁率
    Kernel rate
    0.192* 0.153 0.144 0.286** 0.425** 0.377** 0.220** −0.211* 0.024 −0.242**
    出籽率
    Seed rate
    −0.191* −0.205* −0.381** 0.171* 0.069 0.113 0.046 −0.097 −0.252** −0.126 0.384**
      注:*表示相关性显著,**表示相关性极显著
      Notes:* indicates significant correlation, and ** indicates extremely significant correlation
    下载: 导出CSV

    表 8  数量性状主成分特征值以及累计贡献率

    Table 8.  Principal component eigenvalue and cumulative contribution rate of quantitative traits

    主成分
    Principal component
    特征值
    Eigenvalue
    贡献率/%
    Contribution rate
    累计贡献率/%
    Cumulative
    contribution rate
    1 5.861 54 48.85 48.85
    2 1.870 62 15.59 64.43
    3 1.502 58 12.52 76.96
    4 0.915 66 7.63 84.59
    5 0.684 11 5.70 90.29
    6 0.588 16 4.90 95.19
    7 0.388 27 3.24 98.42
    8 0.080 62 0.67 99.10
    9 0.051 69 0.43 99.53
    10 0.037 76 0.31 99.84
    11 0.012 92 0.11 99.95
    12 0.006 10 0.05 100.00
    下载: 导出CSV

    表 9  前4个主成分因子载荷矩阵

    Table 9.  Load matrix of the first four principal component factors

    果实性状
    Crossing fruit traits
    第1主成分
    Principal
    component 1
    第2主成分
    Principal
    component 2
    第3主成分
    Principal
    component 3
    第4主成分
    Principal
    component 4
    X1 0.382 8 −0.065 5 −0.097 6 0.073 1
    X2 0.369 7 −0.149 7 −0.173 5 −0.125 0
    X3 0.355 6 −0.290 7 0.129 8 −0.058 7
    X4 0.366 7 0.143 0 −0.069 7 0.140 0
    X5 0.376 1 0.135 2 0.081 8 0.135 8
    X6 0.378 1 0.173 3 −0.083 7 0.100 4
    X7 0.257 5 −0.019 8 0.585 7 0.268 5
    X8 −0.157 1 −0.229 7 0.671 6 0.174 6
    X9 0.238 5 −0.345 9 0.010 0 −0.294 1
    X10 −0.056 1 −0.222 1 −0.326 6 0.822 8
    X11 0.141 4 0.476 6 0.125 8 −0.159 3
    X12 −0.022 0 0.608 9 0.091 2 0.189 9
    下载: 导出CSV

    表 10  杂交子代主成分综合评价得分排名

    Table 10.  Ranking of principal component comprehensive evaluation scores of hybrids

    子代编号
    No.
    综合得分
    Integrated score
    排名
    Rank
    子代编号
    No.
    综合得分
    Integrated score
    排名
    Rank
    G-98 4.530 9 1 D-1 2.326 7 11
    D1-4 4.242 3 2 L-27 2.134 7 12
    C-68 3.998 6 3 L-22 2.134 4 13
    C-55 2.932 4 4 L-39 2.101 6 14
    E-30-2 2.782 8 5 U-5 2.101 1 15
    U-14 2.696 9 6 F-6 1.820 9 16
    E-32 2.684 8 7 D-2 1.608 2 17
    G-111 2.488 0 8 J-31-1 1.599 7 18
    T1-4 2.450 5 9 L-80 1.535 2 19
    W-6 2.339 2 10 L-47 1.507 0 20
    下载: 导出CSV

    表 11  杂交子代12个数量性状灰色关联系数及权重

    Table 11.  Grey correlation coefficient and weight of 12 quantitative characters in hybrids

    果实性状
    Crossing fruit traits
    灰色关联系数
    Grey correlation coefficient
    权重/%
    Weight
    关联序
    Incidence order
    X1 0.426 5 6.03 11
    X2 0.588 9 8.33 7
    X3 0.610 3 8.63 5
    X4 0.411 7 5.82 12
    X5 0.468 0 6.62 10
    X6 0.635 3 8.98 4
    X7 0.648 4 9.17 3
    X8 0.535 5 7.57 9
    X9 0.564 4 7.98 8
    X10 0.803 9 11.37 1
    X11 0.769 2 10.88 2
    X12 0.610 0 8.63 6
    下载: 导出CSV

    表 12  杂交子代单株灰色关联度综合评价得分

    Table 12.  Comprehensive evaluation score of grey correlation degree for individual plant of hybrids

    子代编号
    No.
    综合得分
    Integrated score
    排名
    Rank
    子代编号
    No.
    综合得分
    Integrated score
    排名
    Rank
    G-98 0.7867 1 G-111 0.6878 11
    D1-4 0.7813 2 V1-6 0.6865 12
    C-68 0.7593 3 D-1 0.6771 13
    E-30-2 0.7352 4 U-5 0.6723 14
    C-55 0.7292 5 L-39 0.6713 15
    U-14 0.7181 6 L-22 0.6680 16
    F-6 0.7057 7 C-35 0.6677 17
    T1-4 0.7036 8 L-27 0.6665 18
    E-32 0.7021 9 L-80 0.6634 19
    W-6 0.6881 10 D-2 0.6546 20
    下载: 导出CSV

    表 13  综合选择单株的重要经济性状

    Table 13.  Important economic traits of single plant selected comprehensively

    子代编号
    No.
    栗苞总质量/g
    Fruit bract mass
    单果质量/g
    Single nut mass
    出仁率/%
    Kernel rate
    出籽率/%
    Seed rate
    G-98 42.70 10.64 72.34 41.02
    D1-4 37.86 12.45 77.53 32.88
    C-68 46.22 7.77 77.73 39.43
    C-55 41.20 9.39 75.31 22.97
    E-30-2 29.23 10.39 75.72 34.15
    U-14 25.81 9.74 74.01 37.74
    E-32 34.56 10.49 75.36 30.35
    G-111 28.50 9.04 80.25 31.79
    T1-4 19.51 9.33 84.41 45.93
    W-6 22.91 10.46 77.21 44.99
    平均
    Average
    32.85 9.97 76.99 36.12
    下载: 导出CSV
  • [1] 宋爱云, 陈 钦, 雷日平, 等. 锥栗栽培品种果实营养成分差异的分析[J]. 经济林研究, 2001, 19(4):5-7.

    [2] 吴连海, 龚榜初, 赖俊声, 等. 浙南闽北锥栗品种资源调查研究[J]. 浙江林业科技, 2007, 29(1):33-37.

    [3] 马海泉, 江锡兵, 龚榜初, 等. 我国锥栗研究进展及发展对策[J]. 浙江林业科技, 2013, 33(1):62-67. doi: 10.3969/j.issn.1001-3776.2013.01.014

    [4] 陈学森, 王 楠, 张宗营, 等. 关于果树种质资源与遗传育种若干问题的理解与思考[J]. 中国农业科学, 2022, 55(17):3395-3410.

    [5] 林 萍, 王开良, 姚小华, 等. 普通油茶杂交子代幼林经济性状的遗传分析[J]. 中南林业科技大学学报, 2017, 37(12):31-38.

    [6] 谢 欢, 王中堂, 李明玥, 等. 枣杂交后代果实性状遗传分析[J]. 经济林研究, 2022, 40(2):125-134.

    [7] 韩 飞, 赵婷婷, 刘小莉, 等. 山梨猕猴桃与中华猕猴桃种间杂交后代果实性状的遗传倾向分析[J]. 植物科学学报, 2022, 40(4):505-512.

    [8] 郑瑞杰. 中日杂交栗“高见甘”选育研究[J]. 辽宁林业科技, 2016(2):12-14.

    [9] 王德永, 李喜运, 曲 晖, 等. 辽栗10号、辽栗15号、辽栗23号选育研究[J]. 辽宁林业科技, 2003(2):6-7 + 16.

    [10] 张树航, 李 颖, 王广鹏, 等. 板栗杂交新品种‘南垂5号’的选育及栽培技术[J]. 河北农业科学, 2016, 20(4):55-56.

    [11] LY/T 1851-2009, 植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南 板栗[S].

    [12] NY/T 2328-2013, 农作物种质资源鉴定评价技术规范 板栗[S].

    [13] 赖俊声, 吴连海, 周仙根, 等. 锥栗果实经济性状分析[J]. 经济林研究, 2006, 24(4):46-49. doi: 10.3969/j.issn.1003-8981.2006.04.009

    [14] 苏欣欣, 肖 洋, 胡晓航, 等. 基于灰色关联度分析和主成分分析法评估糖用甜菜品种的适应性[J]. 中国农学通报, 2021, 37(30):39-46. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0269

    [15] 黄宏文. 从世界栗属植物研究的现状看中国栗属资源保护的重要性[J]. 武汉植物学研究, 1998, 16(2):171-176.

    [16]

    WESTBROOK J W, JAMES J B, SISCO P H,et al. Resistance to Phytophthora cinnamomi in American chestnut (Castanea dentata) backcross populations that descended from two Chinese chestnut (Castanea mollissima) sources of resistance[J]. Plant disease, 2019, 103(7): 1631-1641. doi: 10.1094/PDIS-11-18-1976-RE
    [17]

    CRADDOCK J H, PERKINS M T. Chestnut (Castanea spp. Miller) Breeding[M]//Advances in Plant Breeding Strategies: Nut and Beverage Crops. Springer, Cham, 2019: 105-156.
    [18] 时兴春, 童本群, 王德永, 等. 抗虫、丰产、早实板栗新品种——中日一号[J]. 落叶果树, 1996, 28(4):24-25.

    [19] 明桂冬, 柳美忠, 沈广宁, 等. 山东省果树研究所选育推广的板栗良种与栽培技术要点[C]. 干果研究进展(3). 2003: 105-109.

    [20] 郭 燕, 张树航, 李 颖, 等. 早实高产板栗新品种‘冀栗1号’的选育[J]. 果树学报, 2017, 34(8):1065-1068.

    [21] 李 颖, 王广鹏, 张树航, 等. 板栗新品种‘明丰2号’[J]. 林业科学, 2015, 51(11):145.

    [22] 李艳民, 袁德义, 肖诗鑫, 等. 不同锥栗优系亲本特性及杂交子代生长效应[J]. 经济林研究, 2019, 37(2):156-162.

    [23] 章平生, 江锡兵, 龚榜初, 等. 板栗与锥栗杂交F1代叶片表型变异及杂种优势研究[J]. 植物研究, 2021, 41(2):281-293.

    [24] 龚榜初, 谢碧霞, 吴连海, 等. 锥栗种内表型性状变异的研究[J]. 江西农业大学学报, 2006, 28(5):706-712.

    [25] 李颖林, 董蒙蒙, 陈 辉, 等. 锥栗主栽农家品种表型性状变异及选择研究[J]. 西南林业大学学报(自然科学), 2018, 38(3):36-43.

    [26] 武晓红, 陈雪峰, 景晨娟, 等. 杏杂交后代果实经济性状的主成分分析与聚类分析研究[J]. 江西农业学报, 2019, 31(10):45-51.

    [27] 邓聚龙. 农业系统灰色理论与方法[M]. 济南: 山东科学技术出版社, 1988: 39-74.

    [28] 崔博文, 乔 光, 范付华, 等. 不同种源马尾松种质耐低磷的主成分与灰色关联度分析[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(8):49-56.

    [29] 杨 璐, 卢晓丽, 程 平, 等. 基于灰色关联度和主成分分析法的桑葚品质综合评价体系构建[J]. 新疆农业科学, 2017, 54(5):862-870.

    [30] 江锡兵, 滕国新, 范金根, 等. 长江中下游区板栗主栽品种果实表型和品质综合评价[J]. 林业科学研究, 2022, 35(1):70-81. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.01.008

  • [1] 杨志玲龚榜初陈增华吴士元吴连海余建功 . 锥栗果实经济性状的数量化分析. 林业科学研究, 2001, 14(1): 90-94.
    [2] 江锡兵滕国新范金根罗修宝盛建洪龚榜初 . 长江中下游区板栗主栽品种果实表型和品质综合评价. 林业科学研究, 2022, 35(1): 70-81. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2022.01.008
    [3] 刘国彬龚榜初赖俊声鼓佳龙谢正成 . 锥栗农家品种的遗传多样性及亲缘关系分析. 林业科学研究, 2011, 24(6): 707-712.
    [4] 常君任华东姚小华王开良周燕周振琪 . 山核桃不同无性系果实性状及营养成分分析. 林业科学研究, 2017, 30(1): 166-173. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.01.023
    [5] . 马尾松1代育种群体遗传多样性的ISSR分析. 林业科学研究, 2009, 22(6): 772-778.
    [6] 赵奋成李宪政张应中李福明刘宏杰蔡坚 . 湿地松与洪都拉斯加勒比松的杂交效果分析. 林业科学研究, 2006, 19(4): 409-415.
    [7] 田潇潇方学智孙汉洲杜孟浩 . 不同油茶物种及品种果实中甘油三酯成分分析. 林业科学研究, 2018, 31(2): 41-47. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2018.02.006
    [8] 沈乐徐建民李光友胡杨伍世杰梁国坚白惠文 . 尾巨桉杂种F1与抗风性关联的性状分析及其选优. 林业科学研究, 2020, 33(5): 13-20. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2020.05.002
    [9] 倪穗李纪元李辛雷范正琪田敏鲁仪增 . 牛奶子果实性状及营养成分的产地与株间变异研究. 林业科学研究, 2007, 20(3): 404-407.
    [10] 王长海张晓艳李金花 . 小叶杨与欧洲黑杨杂交子代苗期叶形变异分析. 林业科学研究, 2020, 33(3): 132-138. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2020.03.017
    [11] 田潇潇方学智孙汉洲杜孟浩罗凡姚小华 . 不同物种及品种油茶籽的营养特性分析与综合评价. 林业科学研究, 2019, 32(1): 133-140. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2019.01.018
    [12] 郑勇奇 . 加勒比松杂交育种现状及发展对策的探讨. 林业科学研究, 2003, 16(1): 110-116.
    [13] 栾启福姜景民张建忠沈凤强刘昭息 . 国外松种间杂交育种及其F1 代早期生长评价. 林业科学研究, 2008, 21(3): 314-319.
    [14] 刘志红解庆 . 腥臭卫矛花发育过程挥发性成分的SPME-GC-MS分析. 林业科学研究, 2020, 33(6): 131-138. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2020.06.016
    [15] 李惠通张芸魏志超贾代东刘雨晖刘爱琴 . 不同发育阶段杉木人工林土壤肥力分析. 林业科学研究, 2017, 30(2): 322-328. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.02.019
    [16] 段爱国张建国罗红梅李健雄 . 中国沙棘(♀)×蒙古沙棘(♂)杂种F1重要选种性状表型多样性与选优研究. 林业科学研究, 2012, 25(1): 30-35.
    [17] 龚榜初陈增华 . 锥栗农家品种资源调查研究. 林业科学研究, 1997, 10(6): 574-580.
    [18] 陈柳英 . TDS生长调节剂在锥栗上应用效果的初步研究. 林业科学研究, 2002, 15(5): 604-608.
    [19] 杜庆鑫庆军刘攀峰王璐杜兰英何凤杜红岩 . 杜仲种质资源果实性状变异及综合评价. 林业科学研究, 2021, 34(5): 13-23. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2021.005.002
    [20] 陈辉何方 . 生长调节剂、稀土对锥栗产量影响的机理研究. 林业科学研究, 2004, 17(1): 83-88.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  3694
  • HTML全文浏览量:  1449
  • PDF下载量:  96
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-01-15
  • 录用日期:  2023-05-28
  • 网络出版日期:  2023-06-08
  • 刊出日期:  2023-10-20

锥栗杂交F1代果实表型性状变异分析及单株综合选择

    通讯作者: 江锡兵, jxb912@126.com
  • 1. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 杭州 311400
  • 2. 福建农林大学林学院,福建 福州 350002
  • 3. 庆元县自然资源和规划局,浙江 庆元 323800

摘要:  目的 为明确锥栗杂交子代果实性状变异规律,并进行综合评价和优良单株选择。 方法 以锥栗杂交F1代143个单株为材料,对其果实表型7个外形特征性状和12个数量性状分别进行遗传多样性与变异分析,并采用主成分分析与灰色关联度分析方法对所有单株进行综合评价。 结果 杂交F1代坚果形状等6个外形特征性状多样性指数大于0.8,具有丰富的遗传多样性;12个数量性状中,变异幅度较大的为栗苞总质量、坚果总质量与单果质量,变异幅度最小为出仁率,单株间果实表型各性状差异极显著(P < 0.01),具有较大的选择潜力;12个果实数量性状间共存在42组极显著相关( P < 0.01)与6组显著相关( P < 0.05)关系,可开展联合选择;主成分分析与灰色关联度分析中单株综合得分最高均为G-98,2种方法综合评选出G-98等10个优良单株。 结论 锥栗杂交F1代果实表型性状存在丰富的变异与相关性,综合选优结果重合度较高,研究结果为锥栗新种质创制和优良新品种选育奠定了基础。

English Abstract

  • 锥栗(Castanea henryi (Skan) Rehder & E. H. Wilson)属壳斗科(Fagaceae)栗属( Castanea)植物,是我国特有的木本粮食树种和特色经济林树种。锥栗果实含有丰富的淀粉、糖、蛋白质、维生素以及人体必需的多种氨基酸和矿质元素,口感细腻香甜,风味独特,深受广大南方群众的喜爱[1]。且其树干通直,材质优良,纹理微密,是优秀的果材兼用树种。锥栗原产于我国中部,自然分布于秦岭、淮河以南的14个省份,尤以闽北和浙南种质资源最为丰富。通过对野生群体的人工选育,在浙江庆元、福建建瓯等地选出了多个大果、高产的优良品种[2],并进行了大规模的人工栽培,成为带动山区农民增收致富的重要途径,具有良好的经济效益。目前全国锥栗栽培面积约8万hm2,而年产量仅为8万吨[3]。大果、丰产的高品质锥栗品种稀少,已经逐步成为制约锥栗产业发展壮大的重要因素。

    锥栗新品种选育目前主要为传统的选择育种。自上世纪90年代起,育种工作者对野生锥栗资源进行了长期的人工选育,继续选择潜力已经不大;同时随着城市化进程推进,有限的锥栗野生居群遭到不断的破坏,其面积逐渐缩小,从中进一步选育出锥栗优良品种的难度越来越大,杂交育种逐渐成为锥栗新品种选育的新方向。杂交育种可以使不同遗传基础的亲本基因在子代进行重组,产生不同的遗传多样性,通过筛选有可能寻找出兼具或者超过双亲优良性状的新个体,从而为新品种选育提供材料[4]。近年来,杂交育种在油茶(Camellia oleifera Abel.)[5]、枣(Ziziphus jujuba Mill.)[6]、猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)[7]等经济树种上运用广泛,成为创育新品种的有效途径。我国自上世纪60年代起,通过对板栗(Castanea mollissima Blume.)、丹东栗(Castanea crenata Sieb. et Zucc.)、日本栗(Castanea crenata Sieb. et Zucc.)等栗属植物的杂交,成功选育出一批具有高产、早熟、适应性强等优良特性的栗新品种[8-10],然而国内锥栗杂交育种相关研究尚在起步阶段,关于锥栗杂交子代的经济性状相关研究鲜有报道。

    本研究以锥栗杂交F1代为材料,通过变异分析、方差分析、主成分分析以及灰色关联度分析对其果实表型性状进行研究,并综合选择优良杂交子代单株,为后续进一步开展锥栗优良新品种选育奠定基础。

    • 试验地位于浙江省丽水市庆元县关门岙林区,属亚热带季风性气候。以中国林业科学研究院亚热带林业研究所选育的‘YLZ 1号’等13个锥栗优良新品种或无性系为杂交亲本,2011年通过人工控制授粉获得锥栗杂交果实,2012年播种育苗,2013年春季建立杂交子代测定林,采用完全随机区组设计,株行距4 m × 4 m。于2021年8月对锥栗杂交F1代结果情况进行调查统计,共选取143株生长发育良好、结果性能较强的杂交子代单株。杂交组合概况以及单株数量见表1

      表 1  锥栗杂交组合概况

      Table 1.  Cross combination of chestnut

      组合编号
      Combination No.
      杂交组合
      Combination
      子代数量
      Number of hybrids
      C YLZ 26 × YLZ 15 15
      D YLZ 21 × YLZ 15 3
      D1 YLZ 21 × YLZ 7 1
      E YLZ 26 × YLZ 14 5
      F YLZ 25 × YLZ 14 9
      G YLZ 24 × YLZ 15 5
      H YLZ 24 × YLZ 1 15
      J YLZ 14 × YLZ 1 23
      J1 YLZ 14 × YLZ 25 3
      L YLZ 1 × YLZ 24 33
      N YLZ 1 × YLZ 2 6
      Q1 YLZ 15 × YLZ 3 1
      Q2 YLZ 15 × YLZ 21 4
      S1 YLZ 23 × YLZ 25 2
      T1 YLZ 24 × YLZ 7 6
      U YLZ 25 × YLZ 15 5
      V1 YLZ 26 × YLZ 2 2
      V2 YLZ 26 × YLZ 21 1
      V3 YLZ 26 × YLZ 24 1
      V4 YLZ 26 × YLZ 30 1
      W YLZ 30 × YLZ 21 2
    • 2021年9月至11月,根据调查结果于每株子代上采集30 ~ 50个健康饱满无病害的成熟栗苞带回实验室,使用游标卡尺、百分位天平测定栗苞总质量(X1)、栗苞横径(X2)、栗苞纵径(X3)、坚果总质量(X4)、单果质量(X5)、坚果横径(X6)、坚果纵径(X7)、果形指数(X8)与苞刺长度(X9)等9个数量性状,并计算其出籽率(X12),之后每个单株选取15 ~ 30个健康坚果,剥去种皮,称量栗仁总质量,计算其出仁率(X11),再将栗仁与种皮放置于烘箱内,105 ℃杀青15 min,65 ℃烘干72 h后取出,称量栗仁和种皮的总干质量,并计算坚果含水率(X10)。出籽率与出仁率的计算公式如下:

      $ Sr = \left( {m_1/M_1} \right) \times 100{\text{% }} $

      $ Kr = \left( {m_2/M_2} \right) \times 100{\text{%}} $

      式中:Sr为出籽率,m1为测定的坚果总质量,M1为测定的栗苞总质量,Kr为出仁率,m2为剥取出的栗仁总质量,M2为剥取的坚果总质量。

      参考LY/T 1851—2009《植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南 板栗》[11]和NY/T 2328—2013《农作物种质资源鉴定评价技术规范 板栗》[12],结合锥栗坚果实际表型,对栗苞形状、苞刺密度、坚果形状、坚果颜色、果面茸毛、果面光泽与底座大小等7个锥栗果实外形特征性状进行人工评定。外形特征性状的等级评定按照表2进行赋值,计算其出现频率与Shannon多样性指数,其中栗苞内结果不止一个的取正常边果或饱满果进行测定。Shannon多样性指数多样性指数计算公式为:

      表 2  性状特征描述及代码

      Table 2.  Characteristic traits description and code

      性状
      Traits
      性状特征描述及代码
      Characteristic traits description and code
      栗苞形状
      Fruit bract shape
      1.球形,2.椭球形,3.圆锥形
      苞刺密度
      Density of bract thorn
      1.稀,2.中,3.密
      坚果形状
      Nuts shape
      1.长圆锥形,2.圆锥形,3.球形,4.扁球形,5.椭圆形
      坚果颜色
      Nuts color
      1.黄褐,2.红褐,3.紫褐,4.黑褐
      果面茸毛
      Density of downy hair
      1.少,2.较少,3.较多,4.多
      果面光泽
      Nuts surface luster
      1.油亮,2.明亮,3.半毛,4.毛
      底座大小
      Size of nuts base
      1.小,2.中,3.大

      $ h = - \sum {\ln } (pi) \times pi $

      其中 $ pi $ 为性状在群体中出现的频率。

      采用EXCEL 2007、R语言软件包与ORIGIN 2021b等进行数据处理。包括方差分析、变异分析、主成分分析以及灰色关联度分析。

    • 锥栗杂交子代7个果实外形特征性状的多样性分析见表3,从中可见,F1代栗苞形状与苞刺密度分别以球形、密为主,频率分别达到了63.89%与56.94%;坚果形状以球形为主,频率为50.00%;颜色以红褐色为主,频率达到了65.97%。7个外形特征性状的多样性指数除底座大小仅为0.168 2以外,其余性状均大于0.8,其中多样性指数大于1的是果面绒毛、果面光泽与坚果形状,由此可见,锥栗杂交F1代7个果实外形特征性状除底座大小比较稳定外,其余6个性状表现出丰富的多样性。

      表 3  杂交子代果实外形特征性状的频率分布及Shannon多样性指数

      Table 3.  Frequency distribution and Shannon's Diversity Index of hybrids

      性状 Trait 频率分布与分级 Frequency distribution and classification/% Shannon多样性指数
      Shannon's Diversity Index
      1 2 3 4 5
      栗苞形状 Fruit bract shape 63.89 9.72 26.39 - - 0.864 4
      苞刺密度 Density of bract thorn 9.72 33.33 56.94 - - 0.913 5
      坚果形状 Nuts shape 4.86 38.89 50.00 2.78 3.47 1.077 1
      坚果颜色 Nuts color 25.69 65.97 8.33 0.00 - 0.830 6
      果面茸毛 Density of downy hair 34.03 40.97 22.92 2.08 - 1.150 7
      果面光泽 Nuts surface luster 19.44 59.03 19.44 2.08 - 1.028 7
      底座大小 Size of nuts base 2.78 96.53 0.69 - - 0.168 2
    • 锥栗杂交F1代果实数量性状的变异分析结果见表4,12个数量性状除含水率与出仁率,其余性状变异系数均大于10%,具有丰富的变异,其中变异系数较大的3个性状分别是栗苞总质量、坚果总质量与单果质量,变异系数分别达到了41.10%、42.25%、33.58%,而最低的为出仁率,仅为6.28%。杂交子代果实表型差异较大,可开展单株选择。

      表 4  杂交子代果实12个数量性状的变异分析

      Table 4.  Variation analysis of 12 quantitative characters in hybrid fruits

      栗苞总质量/g
      Fruit bract mass
      栗苞横径/mm
      Transverse diameter of fruit bract
      栗苞纵径/mm
      Longitudinal diameter
      of fruit bract
      坚果总质量/g
      Total nuts mass
      M ± SD 17.37 ± 7.14 49.87 ± 7.53 48.21 ± 6.47 6.23 ± 2.63
      CV 41.10% 15.11% 13.42% 42.25%
      变幅 Range 6.80 ~ 46.22 35.10 ~ 73.71 35.40 ~ 68.41 2.14 ~ 18.22
      单果质量/g
      Single nut mass
      坚果横径/mm
      Transverse diameter of nuts
      坚果纵径/mm
      Longitudinal diameter of nuts
      果形指数
      Nut shape index
      M ± SD 5.82 ± 1.95 21.34 ± 2.83 23.45 ± 2.78 1.11 ± 0.14
      CV 33.58% 13.24% 11.87% 12.69%
      变幅
      Range
      2.14 ~ 12.45 14.59 ~ 29.13 17.16 ~ 31.31 0.88 ~ 1.83
      苞刺长度/mm
      Long of bract thorn
      含水率/%
      Rate of water content
      出仁率/%
      Kernel rate
      出籽率/%
      Seed rate
      M ± SD 10.49 ± 2.08 45.37 ± 2.86 72.83 ± 4.57 36.28 ± 5.79
      CV 19.81% 6.31% 6.28% 15.96%
      变幅
      Range
      6.16 ~ 16.49 32.11 ~ 51.14 52.45 ~ 84.41 22.97 ~ 51.85
    • 对栗苞总质量等9个数量性状进行单因素方差分析,结果见表5。可见9个性状在143个个体间均存在极显著差异(P<0.01)。所有性状中F值最大的为果形指数,F值为118.99,最小的为单果质量,F值为59.28。以上结果表明各杂交子代果实数量性状个体内差异小于个体间,个体间差异为变异的主要来源。

      表 5  杂交子代果实9个数量性状的单因素方差分析

      Table 5.  One-way ANOVA of 12 quantitative characters in hybrid fruits

      栗苞总质量
      Fruit bract mass
      栗苞横径
      Transverse diameter of fruit bract
      栗苞纵径
      Longitudinal diameter
      of fruit bract
      MS F MS F MS F
      个体间 1198.91 78.91** 1342.17 93.90** 936.19 70.42**
      个体内 15.19 14.29 13.29
      坚果总质量
      Total nuts mass
      单果质量
      Single nut mass
      坚果横径
      Transverse diameter
      of nuts
      MS F MS F MS F
      个体间 165.48 63.52** 85.78 59.28** 185.51 67.90**
      个体内 2.61 1.45 2.73
      坚果纵径
      Longitudinal diameter of nuts
      苞刺长度
      Length of bract thorn
      果形指数
      Nut shape index
      MS F MS F MS F
      个体间 190.37 77.66** 116.86 93.21** 0.47 118.99**
      个体内 2.45 1.25 0.00
        注:*,** 分别表示在0.05与0.01水平差异显著
        Notes:*, ** Symbols indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 levels, respectively

      对栗苞总质量、坚果总质量、单果质量等3个重要经济性状,在极显著水平下(P <0.01)进行LSD多重比较并取前20名,如 表6

      表 6  杂交子代果实3个重要经济性状的LSD排序结果

      Table 6.  LSD sequencing results of three important economic traits in hybrid fruits

      子代编号
      No.
      栗苞总质量/g
      Fruit bract mass
      子代编号
      No.
      坚果总质量/g
      Fruit bract mass
      子代编号
      No.
      单果质量/g
      Fruit bract mass
      C-68 46.22 A C-68 18.22 A D1-4 12.45 A
      G-98 42.70 B G-98 17.51 A G-98 10.64 B
      C-55 41.20 B L-39 14.80 B E-32 10.49 B
      D1-4 37.86 C D1-4 12.45 C W-6 10.46 B
      L-39 35.50 D F-17 10.96 D E-30-2 10.39 BC
      E-32 34.56 D F-7 10.95 D L-27 10.16 BCD
      E-30-2 29.23 EF C-20 10.56 DE L-22 9.75 BCD
      G-111 28.50 EFG E-32 10.49 DEF U-14 9.74 CD
      J-14 26.99 FGH W-6 10.31 DEFG D-1 9.62 CD
      D-1 26.96 FGH E-30-2 9.98 DEFGH U-5 9.47 D
      L-22 26.85 FGH C-84 9.89 EFGH C-55 9.39 D
      J-31-1 26.50 GH L-27 9.74 EFGHI T1-4 9.33 D
      C-20 26.04 GH U-14 9.74 EFGHI G-111 9.04 DE
      U-14 25.81 GHI D-1 9.62 FGHI F-16-2 8.39 EF
      F-17 25.65 GHI U-5 9.47 HI D-2 8.38 EFG
      F-7 25.65 GHI C-55 9.47 HI L-84 8.33 EFGHI
      L-84 25.29 GHIJ L-22 9.46 HI L-2-1 8.32 EFGH
      L-27 25.19 GHIJ F-6 9.34 HIJ J-31-1 8.04 EFGHIJ
      L-122 25.18 GHIJ S1-3 9.20 HIJK L-106 8.01 EFGHIJK
      C-65 25.15 GHIJK G-111 9.06 HIJKLM L-47 7.83 EFGHIJKL
        注:同一列中不同大写字母表示差异极显著(P <0.01)
        Note:The different capital letters in the same column indicates significant differences(P <0.01)
    • 杂交F1代12个数量性状的相关性系数见表7。可见各性状之间呈现出一定的相关性,共存在42组极显著相关(P<0.01)与6组显著相关(P<0.05)关系,其中,栗苞总质量、栗苞横径、栗苞纵径、坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径与苞刺长度等性状间均存在极显著相关(P<0.01),其中相关性最大为单果质量与坚果横径2个性状,相关系数为0.937;出仁率与坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径之间均存在极显著正相关(P<0.01),表明出仁率与坚果的表型关联度较高;出仁率与出籽率之间存在极显著正相关(P<0.01),可见两个性状之间存在较为紧密的关系。生产实践中可根据以上相关性,开展联合选择。

      表 7  杂交子代果实性状的相关系数

      Table 7.  Correlation coefficient of crossing fruit traits

      栗苞总
      质量
      Fruit bract mass
      栗苞横径
      Transverse diameter of
      fruit bract
      栗苞纵径
      Longitudinal
      diameter of
      fruit bract
      坚果总
      质量
      Total nuts mass
      单果质量
      Single
      nut mass
      坚果横径
      Transverse diameter of
      nuts
      坚果纵径
      Longitudinal
      diameter of
      nuts
      果形指数
      Nut shape
      index
      苞刺长度
      Length of
      bract thorn
      含水率
      Rate of water
      content
      出仁率
      Kernel
      rate
      出籽率
      Seed rate
      栗苞总质量
      Fruit bract mass
      栗苞横径
      Transverse diameter of fruit bract
      0.887**
      栗苞纵径
      Longitudinal diameter of fruit bract
      0.774** 0.811**
      坚果总质量
      Total nuts mass
      0.917** 0.820** 0.614**
      单果质量
      Single nut mass
      0.795** 0.678** 0.744** 0.792**
      坚果横径
      Transverse diameter of nuts
      0.804** 0.713** 0.673** 0.827** 0.937**
      坚果纵径
      Longitudinal diameter of nuts
      0.515** 0.370** 0.649** 0.523** 0.684** 0.567**
      果形指数
      Nut shape index
      −0.360** −0.409** −0.097 −0.379** −0.353** −0.545** 0.367**
      苞刺长度
      Length of bract thorn
      0.431** 0.670** 0.712** 0.337** 0.362** 0.364** 0.302** −0.084
      含水率
      Rate of water content
      −0.041 −0.051 −0.063 −0.09 −0.126 −0.101 −0.185* −0.052 −0.027
      出仁率
      Kernel rate
      0.192* 0.153 0.144 0.286** 0.425** 0.377** 0.220** −0.211* 0.024 −0.242**
      出籽率
      Seed rate
      −0.191* −0.205* −0.381** 0.171* 0.069 0.113 0.046 −0.097 −0.252** −0.126 0.384**
        注:*表示相关性显著,**表示相关性极显著
        Notes:* indicates significant correlation, and ** indicates extremely significant correlation
    • 根据赖俊声等[13]的方法,对栗苞总质量(X1)、栗苞横径(X2)、栗苞纵径(X3)、坚果总质量(X4)、单果质量(X5)、坚果横径(X6)、坚果纵径(X7)、果形指数(X8)、苞刺长度(X9)、坚果含水率(X10)、出仁率(X11)和出籽率(X12)等12个数量性状值进行Z-score标准化,导入ORIGIN 2021b软件中进行主成分分析。如表8,得到各主成分的特征值、贡献率与累计贡献率。可见前4个主成分的累积贡献率已达到84.59%,表明前4个主成分已经可以代表143个单株12个数量性状的84.59%的信息,因而提取前4个主成分进行分析。

      表 8  数量性状主成分特征值以及累计贡献率

      Table 8.  Principal component eigenvalue and cumulative contribution rate of quantitative traits

      主成分
      Principal component
      特征值
      Eigenvalue
      贡献率/%
      Contribution rate
      累计贡献率/%
      Cumulative
      contribution rate
      1 5.861 54 48.85 48.85
      2 1.870 62 15.59 64.43
      3 1.502 58 12.52 76.96
      4 0.915 66 7.63 84.59
      5 0.684 11 5.70 90.29
      6 0.588 16 4.90 95.19
      7 0.388 27 3.24 98.42
      8 0.080 62 0.67 99.10
      9 0.051 69 0.43 99.53
      10 0.037 76 0.31 99.84
      11 0.012 92 0.11 99.95
      12 0.006 10 0.05 100.00

      提取前4个主成分的因子载荷矩阵如表9,其中对第一主成分贡献较大的性状为栗苞总质量、栗苞横径、栗苞纵径、坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径与苞刺长度,即表征杂交F1代果实的表型,它们反应了48.85%的原始信息;对第二主成分贡献较大的为出仁率与出籽率两个性状,反应了15.59%的原始信息;对第三主成分贡献较大的是果形指数,即表征坚果的外形特性;对第四主成分贡献较大的是坚果含水率。

      表 9  前4个主成分因子载荷矩阵

      Table 9.  Load matrix of the first four principal component factors

      果实性状
      Crossing fruit traits
      第1主成分
      Principal
      component 1
      第2主成分
      Principal
      component 2
      第3主成分
      Principal
      component 3
      第4主成分
      Principal
      component 4
      X1 0.382 8 −0.065 5 −0.097 6 0.073 1
      X2 0.369 7 −0.149 7 −0.173 5 −0.125 0
      X3 0.355 6 −0.290 7 0.129 8 −0.058 7
      X4 0.366 7 0.143 0 −0.069 7 0.140 0
      X5 0.376 1 0.135 2 0.081 8 0.135 8
      X6 0.378 1 0.173 3 −0.083 7 0.100 4
      X7 0.257 5 −0.019 8 0.585 7 0.268 5
      X8 −0.157 1 −0.229 7 0.671 6 0.174 6
      X9 0.238 5 −0.345 9 0.010 0 −0.294 1
      X10 −0.056 1 −0.222 1 −0.326 6 0.822 8
      X11 0.141 4 0.476 6 0.125 8 −0.159 3
      X12 −0.022 0 0.608 9 0.091 2 0.189 9

      通过前4个主成分的特征值与相关性矩阵,建立主成分方程:

      $ \begin{split} Y_2 =& - 0.035\;0X_1 - 0.080\;0X_2 - 0.155\;4X_3 + \\ &0.076\;5X_4 + 0.072\;3X_5 + 0.092\;6X_6 -\\ & 0.010\;6X_7 - 0.122\;8X_8 - 0.184\;9X_9 -\\ &0.118\;8X_{10} + 0.254\;8X_{11} + 0.325\;5X_{12} \end{split} $

      $ \begin{split} Y_1 =& 0.065\;3X_1 + 0.063\;1X_2 + 0.060\;7X_3 +\\ &0.062\;6X_4 + 0.064\;2X_5 + 0.064\;5X_6 + \\ & 0.043\;9X_7 - 0.026\;8X_8 + 0.040\;7X_9 - \\ & 0.009\;6X_{10} + 0.024\;1X_{11} - 0.003\;7X_{12} \end{split} $

      $ \begin{split} Y_3 = &- 0.064\;9X_1 - 0.115\;5X_2 + 0.086\;4X_3 - \\ &0.046\;4X_4 + 0.054\;4X_5 - 0.055\;7X_6 + \\ &0.389\;8X_7 + 0.446\;9X_8 + 0.006\;7X_9 - \\ &0.217\;4X_{10} + 0.083\;7X_{11} + 0.060\;7X_{12} \end{split} $

      根据4个主成分的贡献率,得到综合评价方程:

      $ Y = 0.577\;4Y_1 + 0.184\;3Y_2 + 0.148\;0Y_3 + 0.090\;1Y_4 $

      利用综合评价方程对143株杂交子代进行得分计算,将综合得分前20的单株进行排序,如表10

      表 10  杂交子代主成分综合评价得分排名

      Table 10.  Ranking of principal component comprehensive evaluation scores of hybrids

      子代编号
      No.
      综合得分
      Integrated score
      排名
      Rank
      子代编号
      No.
      综合得分
      Integrated score
      排名
      Rank
      G-98 4.530 9 1 D-1 2.326 7 11
      D1-4 4.242 3 2 L-27 2.134 7 12
      C-68 3.998 6 3 L-22 2.134 4 13
      C-55 2.932 4 4 L-39 2.101 6 14
      E-30-2 2.782 8 5 U-5 2.101 1 15
      U-14 2.696 9 6 F-6 1.820 9 16
      E-32 2.684 8 7 D-2 1.608 2 17
      G-111 2.488 0 8 J-31-1 1.599 7 18
      T1-4 2.450 5 9 L-80 1.535 2 19
      W-6 2.339 2 10 L-47 1.507 0 20
    • 根据苏欣欣等[14]的方法,将锥栗杂交F1代12个数量性状整体视作一个灰色系统,以全部子代12个性状中每一性状的最大值组成参考品种,即栗苞总质量46.22 g、栗苞横径73.71 mm、栗苞纵径68.41 mm、坚果总质量18.22 g、单果质量12.45 g、坚果横径29.13 mm、坚果纵径31.31 mm、果形指数1.83、刺长16.49 mm、坚果含水率51.14%、出仁率84.41%和出籽率51.85%,子代的12个性状值构成比较序列。由于各性状的量纲不一致,因此将各子代性状值除以参考序列对应性状值去除量纲。计算各性状的灰色关联度、权重以及各单株的灰色评价值。

      表11,可见在整个系统中,权重占比最大为含水率(X10),权重为11.37%;占比最小为坚果总质量(X4),其权重为5.82%,其次是栗苞总质量(X1)与单果质量(X5),权重分别为6.03%与6.62%。根据得到的灰色关联系数,计算各单株的综合评价得分,取得分前20名的单株以及得分,如表12

      表 11  杂交子代12个数量性状灰色关联系数及权重

      Table 11.  Grey correlation coefficient and weight of 12 quantitative characters in hybrids

      果实性状
      Crossing fruit traits
      灰色关联系数
      Grey correlation coefficient
      权重/%
      Weight
      关联序
      Incidence order
      X1 0.426 5 6.03 11
      X2 0.588 9 8.33 7
      X3 0.610 3 8.63 5
      X4 0.411 7 5.82 12
      X5 0.468 0 6.62 10
      X6 0.635 3 8.98 4
      X7 0.648 4 9.17 3
      X8 0.535 5 7.57 9
      X9 0.564 4 7.98 8
      X10 0.803 9 11.37 1
      X11 0.769 2 10.88 2
      X12 0.610 0 8.63 6

      表 12  杂交子代单株灰色关联度综合评价得分

      Table 12.  Comprehensive evaluation score of grey correlation degree for individual plant of hybrids

      子代编号
      No.
      综合得分
      Integrated score
      排名
      Rank
      子代编号
      No.
      综合得分
      Integrated score
      排名
      Rank
      G-98 0.7867 1 G-111 0.6878 11
      D1-4 0.7813 2 V1-6 0.6865 12
      C-68 0.7593 3 D-1 0.6771 13
      E-30-2 0.7352 4 U-5 0.6723 14
      C-55 0.7292 5 L-39 0.6713 15
      U-14 0.7181 6 L-22 0.6680 16
      F-6 0.7057 7 C-35 0.6677 17
      T1-4 0.7036 8 L-27 0.6665 18
      E-32 0.7021 9 L-80 0.6634 19
      W-6 0.6881 10 D-2 0.6546 20

      结合2.3.1的主成分综合评定结果,其中G-98在2种综合排序方法中均为最佳单株。最终选出在2种综合评价方法均得分较高的10株单株,分别是G-98、D1-4、C-68、C-55、E-30-2、U-14、E-32、G-111、T1-4、W-6,单株果实部分重要经济性状见表13。可见除C-68外,其余单果质量均在9 ~ 13 g之间,属于大果单株。

      表 13  综合选择单株的重要经济性状

      Table 13.  Important economic traits of single plant selected comprehensively

      子代编号
      No.
      栗苞总质量/g
      Fruit bract mass
      单果质量/g
      Single nut mass
      出仁率/%
      Kernel rate
      出籽率/%
      Seed rate
      G-98 42.70 10.64 72.34 41.02
      D1-4 37.86 12.45 77.53 32.88
      C-68 46.22 7.77 77.73 39.43
      C-55 41.20 9.39 75.31 22.97
      E-30-2 29.23 10.39 75.72 34.15
      U-14 25.81 9.74 74.01 37.74
      E-32 34.56 10.49 75.36 30.35
      G-111 28.50 9.04 80.25 31.79
      T1-4 19.51 9.33 84.41 45.93
      W-6 22.91 10.46 77.21 44.99
      平均
      Average
      32.85 9.97 76.99 36.12
    • 栗属植物均为2倍体且均含有24条染色体,可进行相互杂交[15]。杂交育种工作在栗属植物上开展较早,20世纪初国外学者开展了一系列以抗栗疫病特性为育种目标的种间杂交,并选育出了欧洲栗、美洲栗与中国板栗的杂交新品种[16-17]。国内学者自上世纪60年代起,以高产,早熟,抗病虫为主要目标开展了日本栗与中国板栗的种间杂交,时兴春等[18]以江苏省板栗主栽品种处暑红作母本,日本栗品种‘伊吹’和辽宁省自然杂种‘红石一号’的混合花粉作父本,得到了抗虫、丰产、早实的板栗新品种‘中日一号;在板栗种内杂交育种研究中,明桂冬等[19]从‘红栗’和‘泰安薄壳’的杂交后代中选育出板栗新品种‘红1号’;郭燕、李颖等[20-21]以板栗品种‘燕明’为母本,‘燕山早丰’为父本进行杂交,从杂交后代中选育出优质、丰产的板栗新品种‘冀栗1号 ’与‘明丰2号’。近年来锥栗杂交育种研究逐步开展,李艳民等[22]以湖南 4 个锥栗优系为亲本进行杂交,并对杂交子代幼苗的生长特性进行研究,以生长优势为育种目标,选择出最佳授粉组合‘ZFPL-2’ × ‘LYXJ-6’;章平生等[23]以板栗、锥栗种内和种间9个杂交组合235个单株及其亲本为试材,对其叶表型及光合生理性状进行分析,结果表明各性状存在丰富的遗传多样性,不同杂交组合内变异是总变异的主要来源,并综合选出“魁栗 × YLZ 15号”和“魁栗 × YLZ 1号”两个优良杂交组合。锥栗杂交育种工作在非经济性状研究上已取得一定成果,为锥栗杂交子代果实性状研究提供了有利基础。

      本研究中,锥栗杂交F1代果实7个外形特征性状除底座大小外,其余性状多样性指数均大于0.8,杂交子代在果实外观表征上存在丰富的多样性。12个数量性状中变异系数较大的为栗苞总质量、坚果总质量与单果质量,均超过30%,而除含水率与出仁率外,其余性状变异系数均大于10%,差异明显,存在较大的选择潜力。结合单因素方差分析,结果表明锥栗杂交F1代单株在各数量性状上差异均达到极显著水平(P<0.01),且个体间差异是变异的主要来源。相关性分析表明12个数量性状性状之间共存在42对极显著相关关系(P<0.01),性状间关联性较强,此结论与龚榜初[24]、李颖林[25]等的一致,其中栗苞总质量、坚果总质量与单果质量等3个重要经济性状与其他性状间分别存在8对、9对、9对极显著相关关系。后续育种工作中可根据单株经济性状之间的显著差异以及关联性,在锥栗杂交F1代中开展单株选择与性状间联合选择。

      为选择优良锥栗单株,在本研究中测定了12个不同的数量性状。由于数量性状数目较多,单独从某一数量性状上进行比较非常片面,难以进行选择。主成分分析可以将多个因子降维为几个相对独立的主成分因子,这些因子含有原始数据的大部分信息量,从而简化数据结构,降低选择难度[26];而灰色关联度分析将含有多个因素的数据整体视作一个封闭的系统,分析系统内不同因素之间的关联程度大小,通过计算得出参试品种与与理想品种之间的差距,从整体上进行综合评价[27]。两种方法同时使用,将单一角度进行对比转变为对全局综合考虑,能够降低优良品种筛选的难度,在林业生产实践上已经得到广泛的使用。崔博文等[28]对来自7个不同种源的马尾松进行磷胁迫试验,使用主成分分析与灰色关联度分析胁迫条件下15个生理生化指标,最终将马尾松的7个种源根据耐低磷能力分为4大类;杨璐等[29]利用主成分分析与灰色关联度分析对13个桑葚品种的果实化学指标进行分析,选出了总黄酮、总酸、总多糖等5项能代表果实营养品质的代表性化学指标;江锡兵等[30]使用主成分分析与灰色关联度分析对来自长江中下游的25个板栗主栽品种与5个北方板栗代表性主栽品种的果实与营养品质进行综合评价,选出了6个综合评分均在前列的板栗主栽品种。在本研究中,分别使用灰色关联度分析与主成分分析对143株锥栗杂交子代单株进行排序,均选择出20株排名靠前的优良单株,并将排序结果进行比较。2种排序结果之间的重合度达到了90%,具有良好的综合选择效果,此结论与江锡兵等[30]得出两种综合排序结果具有较强相关度的结论相似。且主成分分析、灰色关联度分析与栗苞总质量、坚果总质量、单果质量等3个重要经济性状值排序前20名的单株重合度分别达到了65%、75%、75%与60%、60%、65%,3者中与以单果质量排序结果的重合度较高。结合变异分析以及相关性分析,可知此3个重要经济性状具有选择潜力较大、与其余性状关联性较强的特点,说明在锥栗育种工作中根据以上3个重要经济性状,尤其是以单果质量为主要育种目标选取大果单株具有较高的可行性。同时在综合得分前20名的单株中,组合L的单株个数在2种方法中均占到20%以上,其次是组合C、组合G、组合E,均占到了10%,但无法直接说明以上4个组合是较好的杂交组合,还需对亲本配合力、遗传距离、杂种优势等方面进行深入研究。此外,由于两种排序方法的统计学原理并不相同,出现了V1-6、C-35、L-47与J-31-1等在2种分析结果中并不重复的单株,生产实践上可以综合考虑单株的特有性状与实际育种目标,对以上单株进行选择。

    • 本研究以锥栗杂交F1代的143株单株为材料,对其7个果实外形特征性状与12个果实数量性状进行测定与分析,并使用主成分分析法和灰色关联度分析法对12个数量性状进行综合分析,通过综合评价模型评选出优良单株。试验结果表明锥栗杂交F1代果实性状变异较为丰富,性状间存在一定关联性,具有较好的选择潜力;两种综合选优方法排序结果与以单果质量等3个重要经济性状值排序结果重合度较高,相互验证。研究结果为锥栗新种质创制和优良新品种选育奠定了基础。

参考文献 (30)

目录

    /

    返回文章
    返回