论文部分内容阅读
石竹为一、二年生草本花卉，具有极高的观赏价值和美化功能，广泛应用于国内外园林绿化和城市绿地当中。因此，有必要对其进行相关育种工作的研究和遗传规律的分析，以期提高它的观赏品质和利用率。本研究运用形态标记和分子标记(ISSR和SRAP)分析了24个石竹自交系的遗传多样性，并从中选出优良亲本进行杂交；随后用双列杂交法研究了F1代组合不同性状的杂种优势；分析了不同杂种优势预测指标与杂种优势之间的关系，并比较其预测的准确性。主要结果如下：
1．石竹遗传多样性分析
(1)形态标记对石竹遗传多样性的分析：通过表型性状对24个石竹自交系的遗传多样性进行分析，亲本38个表型性状的Shannon-weaver指数和Simpson指数变化范围分别为0.17-1.95和0.08-0.85。其中花径的两类指数均为最大，说明花径存在较大的遗传变异；其次是上部叶长，主茎粗度和节间长；柱头个数的多样性指数最小分别为0.17和0.08，表明柱头个数的变异最小。38个表型性状经过主成分分析后，可简化为营养器官性状、生殖器官性状、叶型和株型这几个主要指标来对亲本进行选育和分类；主成分分析聚类结果与系统聚类一致。
(2)分子标记对石竹遗传多样性的分析：10个ISSR引物在24个自交系中共扩增出了138条带，132条多态性条带，多态性带的比率为95.65％，平均每个引物扩出13.8条带和13.2条多态性条带；亲本间的遗传相似系数为0.20-0.75。11对SRAP引物共扩增出了165条带，158条多态性条带，多态性的比率为95.76%，平均每对引物扩出15条带、14.36条多态性条带；亲本间遗传相似系数为0.30-0.70。通过Mantel检测和Bootstrap分析，表明ISSR和SRAP标记很好的反映了自交系之间的遗传关系。ISSR和SRAP标记的主坐标二维图和三维图分析结果与系统聚类结果一致，且更加直观。
(3)不同标记的比较：通过对形态标记与分子标记进行Mantel检测，发现形态标记与分子标记之间的相关系数都比较低；ISSR+SRAP综合分子标记与形态标记的相关系数较单独的ISSR、SRAP标记与形态标记的相关系数都要高。结合系谱来源对ISSR+SRAP综合分子标记、ISSR和SRAP标记进一步分析，表明综合标记(ISSR+SRAP)能够更全面的反映亲本之间的遗传多样性和亲本亲缘关系；SRAP标记比ISSR标记效果好，形态标记的效果较差。石竹38个表型性状与ISSR+SRAP综合矩阵的遗传多样性指标（遗传距离、多态位点百分数和特有带百分数）与株高、株高/株幅、花葶长、分枝数、下部叶长、子房长、发芽率之间的相关性较大；加权后，表型性状标记的欧式距离矩阵与分子标记之间的相关性有了很大的提高。
2．石竹配合力、杂种优势及遗传规律分析
(1)石竹配合力分析：对石竹三个不同组合各种表型性状正反交值的检测结果表明，正反交之间无显著差异。经配合力分析后发现，营养生长性状上亲本H58I，Bz2和Bz1的一般配合力较高，花器官性状上亲本Bz2，H14II，Bz1和H68I的一般配合力较高，果实器官性状上Bz1，Bz2，H14II和H58I的一般配合力较高。亲本不同性状的特殊配合力方差有很大差异。Bz2在节长、子房宽、子房形状、花瓣宽和花瓣面积上的特殊配合力方差均较高。结合综合配合力评价结果，筛选出的优良亲本有：Bz2、H14II、Bz1、H581和H68I。
(2)石竹杂种优势分析：通过对杂交F1代中亲优势、超高亲优势和超低亲优势的分析表明，石竹在各性状指标上均表现出超强的杂种优势；各性状中亲优势的排列顺序为：花瓣面积＞中部叶宽＞结实率＞中部叶长＞发芽率＞花瓣宽＞花头数＞花葶长＞节长＞花径＞子房形状＞株高/子房宽＞花瓣长＞子房长，株幅和分枝数这两个性状具有负向中亲优势；超高亲优势的排列顺序为：花瓣面积＞中部叶宽＞结实率＞中部叶长＞节长＞花瓣宽＞花葶长＞发芽率＞子房宽＞子房长/株高/花径＞子房形状，株幅、分枝数和花瓣长具有负向超高亲优势；各表型性状均具有正向超低亲优势。优良杂交组合有：Bzl×H14II、Bzl×H58、Bzl×H6I、Bz2×H14II、Bz2×H58I、Bz2×H68I、H58I×H680和H68I×H6I。杂交组合Bz2×H68I的F2代与双亲各个性状相比具有一定的杂种优势，但杂种优势降低率明显，其中株幅、下部叶宽和花头数的降低率是最高的，分别达到了37.51%，33.09%和36.94%。
(3)石竹遗传规律分析：除株幅外，石竹多数性状的广义遗传力和狭义遗传力均都较高，表明这些表型受环境因素或误差的影响较小，主要受遗传因素的控制。不同性状的遗传效应值虽不同，但均存在显性效应；株高、株幅、节长、子房长、子房宽、子房形状、花径、花葶长、花瓣宽、花瓣长、花瓣面积和花头数存在一定的加性效应；结实率、发芽率、分枝数、节长、中部叶长和中部叶宽存在一定的加加上位效应。石竹各性状的显性效应(△)和加加上位效应（△AA）与0差异不显著，其增值作用不明显。在花色遗传中，紫色亲本与红色、粉色和白色亲本杂交后代均表现一定程度的紫色；重瓣性状由一对基因控制，且重瓣相对于单瓣为不完全显性。
3．石竹遗传多样性与杂种优势之间的关系
与石竹F1代的表型均值相关性最高的为分子标记，但是在某些性状上一般配合力对F1代表型均值预测要好于分子标记，如节长、中部叶长、花径、花瓣面积、花瓣宽、花头数和子房宽等。表型遗传距离对杂种优势预测的效果较差。SRAP标记遗传距离较ISSR标记遗传距离与杂种优势和中亲优势的相关程度高，ISSR+SRAP综合数据与F1代的表型均值的相关性要强于单个ISSR标记。