無核葡萄雜交胚挽救后代花型與無核性狀的遺傳表現

羅燚佳，張劍俠

（西北農林科技大學園藝學院/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室/農業農村部西北園藝植物種質資源利用重點開放實驗室，陜西楊凌 712100）

葡萄的花型有3種：兩性花（完全花）、雌花和雄花[1]。野生葡萄一般為雌雄異株，在葡萄的長期進化和人類的選擇作用下，栽培品種絕大多數為兩性花，少數為雌花[2]。葡萄是自花授粉植物，也可異花授粉。對于兩性花品種，由于不需要栽植授粉樹，給生產帶來了極大便利。而雌花品種，其產量每年依賴于花期氣候條件而顯著變動，在天氣不良的年份會造成傳粉困難，使產量大大降低[3]。無核葡萄由于無籽，食用方便，因而無核性狀一直是葡萄育種的重要目標[4]。在常規的無核葡萄雜交育種中，只能以有核葡萄作母本，無核葡萄作父本雜交，后代中無核幾率低，育種周期較長。1982年Ramming等[5]改變了傳統育種模式，創立了無核葡萄胚挽救技術，解決了無核葡萄不能作母本的問題，提高了無核雜種比率，極大地縮短了育種年限。該技術已逐漸成為各國無核葡萄育種者采用的重要方法[6]。

關于葡萄的花型遺傳[1,3,7-8]和無核遺傳[9-16]有多種學說，但都存在有一定的局限性。在無核葡萄胚挽救育種中，為減少無核葡萄雜交胚挽救后代群體中雄株的數量及提高無核后代的比率，避免在親本選擇和選配中的盲目性，本文對本課題組前期獲得的兩個無核葡萄雜交胚挽救后代群體的花型及無核性狀進行了田間調查，以期獲得無核葡萄作母本雜交后代的花型及無核性狀的遺傳規律，為今后開展無核葡萄胚挽救育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料為2012年定植于西北農林科技大學葡萄種質資源圃中的兩個無核葡萄雜交胚挽救后代群體，其中‘紅寶石無核’為母本，與‘火焰無核’雜交的F1代46株；‘紅寶石無核’為母本，與‘黑龍江實生’（雄花）雜交的F1代105株。

1.2 試驗方法

2019年和2020年的4—5月對兩個雜交組合的胚挽救后代進行多次花型調查，7—9月進行無核性狀調查，第二年主要對上年未開花、未結果的雜種進行調查補充。花型鑒定參照賀普超的方法[1]，雄花：花絲較長，子房不發育；雌花和兩性花子房明顯，雌花的花絲較短、花藥位于柱頭的下方，兩性花花藥明顯位于柱頭上方。無核葡萄的劃分參照Mahanil等的方法[17]，無核：葡萄胚珠質量在30 mg以下；殘核：葡萄種痕30 mg至胚珠不變色、不硬化，為綠色的胚珠；硬核：葡萄中存在木質化褐色種子。根據調查結果統計分析花型和無核性狀遺傳，并進行X2測驗和基因型的推定。

2 結果與分析

2.1 兩個雜交組合胚挽救后代的花型遺傳表現

結果（表1）顯示，在雙親均為兩性花的‘紅寶石無核×火焰無核’雜交組合F1代46株中，兩性花和雌花分別占63.04%和36.96%，未出現雄株。在母本為兩性花、父本為雄花的‘紅寶石無核×黑龍江實生’雜交組合F1代105株中，兩性花、雌花和雄花分別占60.95%、36.19%和2.86%。

為分析花型遺傳是否符合Levadoux的M、H、F三個等位基因學說，對花型表現結果進行了卡方檢驗[1]（表1）。組合‘紅寶石無核×火焰無核’為兩性花與兩性花雜交，后代出現性狀分離，因此認為兩者均為基因異質HF，且卡方檢驗結果表明理論值與實際值差異不顯著，說明其符合三等位基因學說。另一組合‘紅寶石無核×黑龍江實生’為歐亞種兩性花品種與山葡萄雄株的種間雜交，‘紅寶石無核’基因型為HF，‘黑龍江實生’基因型可能為MM、MH和MF，又由于后代中出現了雌花，因此推斷‘黑龍江實生’基因型為MF，通過卡方檢驗發現其實際值與理論值差異顯著，說明其不符合三等位基因學說。

表1 兩個組合后代花型遺傳表現Table 1 The flower tуpe inheritance of progenies of the two combinations

2.2 兩個雜交組合胚挽救后代的無核性狀遺傳表現

本研究依據雜種的胚珠質量和外觀顏色與質地，確定核的性狀為：無核、殘核和有核。結果（表2）顯示，兩組合的F1代中，無核率分別達到50.00%和55.45%，說明以無核品種‘紅寶石無核’作母本雜交，無論父本是否有核，無核性狀都具有一定的遺傳優勢。

表2 兩個組合后代的無核性狀遺傳表現Table 2 The seedless trait inheritance of progenies of two combinations

3 討論

3.1 葡萄雜交后代的花型遺傳

關于葡萄花型的遺傳，賀普超[1]研究認為，歐洲葡萄品種間雜交，若父母本均為兩性花，其后代大都為兩性花，少數組合出現少量雌花；若為雌花×兩性花，有的F1代為兩性花，有的組合F1代有一部分雌花。用‘玫瑰香’為親本，無論另一親本性別如何，其后代都為兩性花。這說明歐洲葡萄兩性花性狀具有一定的遺傳優勢。

Levadoux認為，葡萄花型受M、H、F三個等位基因控制。M決定雄花，H為兩性花基因，F決定雌花。M對H、F為顯性，H對F為顯性。雄花基因型為MM、MH和MF，兩性花基因型為HH和HF，雌花基因型為FF[1]。

本研究中，歐亞種品種間雜交‘紅寶石無核×火焰無核’，為兩性花×兩性花，F1代兩性花與雌花的比例為29∶17（2∶1），較為接近Levadoux的M、H、F三個等位基因學說，即兩個雜合基因型的兩性花親本的雜交F1代中兩性花與雌花比例接近3∶1。因此，推測‘紅寶石無核’和‘火焰無核’兩者基因型均為HF，F1代才會出現接近3∶1的分離比。

尹立榮等[7]對山葡萄花型遺傳的研究表明：山葡萄不同花型雜交，子代中均出現雌花植株偏少的現象；山葡萄兩性花與雄花植株雜交子代中，兩性花植株數比理論值偏多。本研究中，‘紅寶石無核×黑龍江實生’屬于歐亞種兩性花品種與山葡萄雄株的種間雜交，在后代中兩性花植株偏多，這與尹立榮的結果相似。說明了以歐亞種兩性花品種作母本與山葡萄雄株進行種間雜交時，后代中兩性花和雌花占優勢。

3.2 葡萄雜交后代的無核性狀遺傳

關于葡萄無核性狀遺傳假說有多種，包括：一隱性基因，認為無核性狀是由單個隱性基因控制[9-10]，但是解釋不了無核×無核以及無核自交F1代中存在的有核性狀。二隱性基因，Spiegel-Roy等[11]通過5年的試驗發現，無核×無核的F1代中有核與無核的比例接近3∶1，所以假定兩個互補的隱性因子決定了葡萄無核。幾隱性基因，認為無核的產生受多個隱性基因的共同控制[12-13]。數量性狀因子[14]，解釋不了無核與有核相互芽變的產生。五顯性基因，來源于‘湯普森無核’或‘莫努卡’的品種無核性狀由5個顯性基因控制[15]。三顯性基因，認為由3個優勢互補因子組成的雌性無性系遺傳模型，3個獨立遺傳的基因是產生無核表型所必需，有核性狀的產生是由于3個基因中的任意一個處于隱性純合[16]，但是這一假說無法說明有核個體自交F1代會產生無核的現象。一顯性基因，Stout[17-19]根據多重互補原理研究無核遺傳規律，利用‘康可無核’的有核F1代相互雜交，認為無核性狀是由一個顯性基因控制。一顯性調控基因與三隱性基因的復合調控，即由1個顯性基因調控3個獨立遺傳的隱性基因表達來控制葡萄的無核性狀[20]，隨后Lahogue等[21]通過無核基因分子標記證實1個主效基因和其它互補的隱性基因的存在。Doligez等[22]使用兩個無核親本雜交的139個F1代個體，構建遺傳圖譜，提出有3個微效基因控制和1個主效基因控制葡萄的無核性狀，將種子質量等性狀定位在一個連鎖群上，證明了由微效基因和主效基因相互協同控制葡萄無核。此外，Cabezas等[23]對種子的鮮質量及漿果的種子數和種痕數進行分析，認為無核是數量性狀遺傳。無核性狀的形成原因多種多樣，其中包括：花粉不育、胚囊敗育、胚乳敗育[24]。但迄今尚未有一個完美的學說解釋清楚葡萄無核性狀的遺傳。

王勇等[25]通過調查‘紅寶石無核×SP6164’雜交F1代134株無核性狀，發現75株為無核，約占調查后代中的56%，并認為雜交組合中的無核遺傳優勢較強。董新平[26]調查了4650株有核×有核和有核×無核的F1代，在有核×無核組合中后代無核占比最高不超過9.7%。王勇等[27]以有核品種‘紅地球’為母本，無論其與有核還是無核父本雜交，其后代無核率均低于10%。

本研究中，‘紅寶石無核×火焰無核’為無核與無核雜交，F1代中無核率為50.00%；‘紅寶石無核×黑龍江實生’為無核與無果（按有核）雜交，F1代中無核率為55.45%。這表明當母本為無核葡萄時，父本無論是有核或者無核，其F1代都表現出較高的無核率，說明無核品種作母本無核性狀具有遺傳優勢，這與王勇等[25]的調查結果接近。對于‘紅寶石無核×火焰無核’F1代無核率低于‘紅寶石無核×黑龍江實生’，可能是由于該組合的樣本較小，后代有所缺失導致。

4 結論

歐亞種無核葡萄種內雜交‘紅寶石無核×火焰無核’胚挽救F1代花型遺傳基本滿足Levadoux的M、H和F三個等位基因學說，且雙親基因型均為異質HF；‘紅寶石無核’與山葡萄‘黑龍江實生’種間雜交F1代花型遺傳不符合三個等位基因學說，兩性花和雌花占有優勢。以歐亞種無核品種為母本，無核性狀在雜交F1代中具有一定的遺傳優勢。