李 明，姚麗珊，萬 平，趙 波，楊 凱，李奕松

(1.北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室，北京102206;2.北京農(nóng)學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，北京102206)

小豆(Vigna angularis)是一年生草本植物，屬于豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionaceae)菜豆族(Phaseolea)豇豆屬(Vigna)，起源于中國，是中國古老的栽培作物之一。中國是世界上最大的小豆生產(chǎn)國和出口國。小豆主要種植在東南亞的溫帶地區(qū)。由于中國、日本、韓國種植面積較大，小豆被稱作“亞洲作物”［1］。

小豆生長周期較短，適應(yīng)性較廣，對生長環(huán)境的要求不高，在改善膳食結(jié)構(gòu)、調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)和耕作制度、固氮環(huán)保、發(fā)展出口創(chuàng)匯農(nóng)業(yè)方面有著重要作用［2］。盡管小豆被視為“小作物”，卻是中國傳統(tǒng)的出口創(chuàng)匯作物，產(chǎn)品銷往世界30多個國家和地區(qū)。隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展以及市場競爭日趨激烈，消費者對小豆品質(zhì)的要求越來越嚴格。一般情況下，谷物的品質(zhì)首先是由其籽粒大小、粒型以及種皮顏色3個表觀性狀進行判定。為了提高中國小豆在國際市場上的競爭力，進一步探明小豆粒色遺傳規(guī)律，有目的地導(dǎo)入優(yōu)良基因?qū)μ岣咦蚜Ｆ焚|(zhì)是十分必要的［3］。日本高橋良直［4］首先進行各種粒色小豆的雜交試驗，并且推論它們是由7對基因控制，但對所調(diào)查的結(jié)果沒有統(tǒng)計學(xué)檢驗 ;成河等［5］對小豆白粒色、紅粒色和灰白粒色的遺傳規(guī)律進行研究，認為它們由2對基因控制;島田尚典［6］認為，控制明度指數(shù)(L*)、紅度指數(shù)(a*)和黃度指數(shù)(b*)的基因數(shù)分別為1～2、4和2個;金文林［7］分析紅底黑斑粒色和紅粒色遺傳規(guī)律，認為受一對基因控制，紅底黑花粒色對紅色粒色為顯性;金文林等［8］采用主基因+多基因混合遺傳模型分析方法對小豆籽粒顏色進行分析，認為小豆粒色是由2對主基因控制的，且主基因遺傳率表現(xiàn)較高;孟齡等［9］也采用主基因+多基因混合遺傳模型分析方法對小豆籽粒顏色進行研究，得到的結(jié)果與金文林等一致。除了對小豆粒色進行直接研究，還可通過其他與小豆粒色密切相關(guān)的表型性狀對小豆粒色進行間接研究。濮紹京等［10］認為，在盛莢期選擇葉片亮度較暗、綠色淺的植株，獲得粒色優(yōu)良材料的可能性較大。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗親本材料由北京農(nóng)學(xué)院小豆創(chuàng)新研究團隊提供(表1)。小豆親本粒色見圖1。

表1 供試材料的基本情況

1.2 方法 2010年將試驗材料配成AG118×GM285、GM27×GM633 2個組合，2011年獲得F1代，通過SSR標記技術(shù)鑒定真假雜種［11］，將真雜種種下，2012年收獲 F2代，統(tǒng)計F2代的粒色分離情況，并且分析是否符合孟德爾遺傳定律［12］。2013年將F2代種下以獲得F3家系，并且統(tǒng)計粒色是否還有分離。供試材料都種植于北京農(nóng)學(xué)院小豆試驗地。播種行長3 m，行距40 cm，株距5～8 cm。小豆SSR引物ass071在雙親和F1擴增鑒定F1真假見圖2。

圖1 小豆親本粒色

圖2 小豆SSR引物ass071在雙親和F1擴增鑒定F1真假

2 結(jié)果與分析

黑粒色與紅粒色雜交F2代收到黑色粒色單株100株、米白粒色單株36株、紅粒色單株14株，χ2測驗表明，即F2代黑粒色、米白粒色和和紅粒色有2對基因控制，符合12∶3∶1的分離比，黑對米白為顯性，且黑粒色對米白色表現(xiàn)顯性上位性作用，米白對紅顯性。紅粒色與紅底黑斑粒色雜交F2代收獲紅底黑斑粒單株209株，紅粒單株72株，χ2測驗結(jié)果 χ2=0.0581＜ χ20.05，符合 3∶1 一對基因分離規(guī)律，紅底黑斑由單顯性基因控制，紅色由隱性基因控制(表2)。

表2 F2代籽粒色的分離比例

基因表示符號，根據(jù)不同粒色英文字母設(shè)置，AG118×GM285雜交組合中黑粒色由B表示，米黃粒由RW，紅粒色由rw表示，AG118、GM28及其 F2代基因型符號見表3。在GM276×GM633雜交組合中，紅底黑斑粒色由RB表示，紅粒由rb表示(表3)。

表3 父母本及F2群體的基因型

用AG118×GM285的F3家系進一步驗證黑?！妹装琢！眉t粒的基因分離比。將150 F2單株種植成F3家系，每行40粒種子，有8個家系沒有出苗，對收獲種子的129個家系進行粒色統(tǒng)計分析。BBRWRW、2BBRWrw、BB rwrw的F3家系全都為黑色;基因型BbRWrw的F3家系分離比為黑∶米黃=3∶1;基因型BbRWrw的F3家系分離比為黑∶米黃∶紅=12∶3∶1;基因型Bb rwrw的F3家系分離比為黑∶紅=3∶1;基因型bbRWRW的F3家系全為米黃色;基因型bbRWrw的F3家系分離比為米黃∶紅=3∶1;基因型bbrwrw的F3家系全為紅色(表4)。χ2檢測，χ2，驗證了F2代粒色遺傳分離比。

表4 AG118×GM285雜交組合F2與F3群體的基因型和粒色分離

3 討論

研究表明，小豆黑、米黃和紅粒色由2對基因控制，黑對米黃顯性，米黃對紅顯性，且黑色具有顯性上位性作用。紅底黑斑和紅粒色由1對基因控制，黑斑為顯性。而紅色為隱性。這與金文林［7］的研究結(jié)果一致。在小豆馴化和演化進程中，人工選出人們喜愛的由隱性基因控制的小豆紅色籽粒。研究表明，粒色是由色素的種類所決定的，色素含量間接地以不同粒色表現(xiàn)出來。笹村等［13］認為，產(chǎn)生“小豆粒色”色素是由于有花色素系統(tǒng)的存在。畑井朝子等［14-16］認為，黃酮醇型丹寧、花色素與小豆粒色有關(guān)。小豆的基本粒色和明暗、濃淡及均勻程度雖由品種遺傳因素決定，但色澤隨著生長條件、籽粒生長部位、采收后處理條件的差異發(fā)生變化［17］。小豆粒色基因的本質(zhì)仍不清楚，需進一步通過基因定位和克隆、功能分析來研究確定。

［1］程須珍，王素華，王麗俠，等.小豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2006:1-3.

［2］陳新，陳華濤，顧和平，等.小豆遺傳育種研究進展與未來發(fā)展方向［J］.金陵科技學(xué)院學(xué)報，2009，25(3):52-58.

［3］丁燕紅，金文林，濮紹京，等.小豆粒色性狀的遺傳變異研究［J］.北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2005，20(4):78-80.

［4］高橋良直ら.小豆の特性調(diào)查并ぴに交配試驗成績［R］.北海道農(nóng)試場報告(第七號)，1917.

［5］成河智明ら.小豆の質(zhì)的形質(zhì) の遺傳.第一報.種皮色の遺傳［J］.育雜，1976(26):227-228.

［6］島田尚典.小豆の粒大及び種皮色の量的變異た關(guān)する研究［J］.北海道立農(nóng)試集報，1993(65):11-19.

［7］金文林.小豆莖色、粒色性狀的遺傳規(guī)律研究［J］.北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1996，11(2):1-6.

［8］金文林，丁燕紅，趙波，等.紅小豆籽粒色澤性狀F2世代分離分析［J］.北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2006，21(2):9-12.

［9］孟齡，濮紹京，趙波，等.小豆F2∶3世代籽粒色澤性狀遺傳分析［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13(22):21-23.

［10］濮紹京，銀春霞，萬平，等.小豆種質(zhì)資源粒色與葉片相關(guān)研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2009，11(S2):66-69，84.

［11］張平湖，劉冠明.花生雜交F1代真假雜種SSR標記鑒定體系的建立［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，35(10):49-51.

［12］陳禪友，張鳳銀，胡志輝，等.長豇豆莢色，籽粒色及生長習(xí)性的遺傳研究［J］.武漢植物學(xué)研，2002，20(1):5-7.

［13］SASAMURA S，TAKEDA K.Black red pigment of“azuki bean”［J］.Studies on Anthocyanins LV Bot Mag Tokyo，1966，79:807-810.

［14］畑井朝子.小豆の調(diào)理特性について［J］.New Food Industry，1978，29(7):57-69;(8):45-54.

［15］村上知子.小豆加熱關(guān)研究(第2 報)［J］.北教大紀要IIC，1978，28:31-39.

［16］村上知子.小豆加熱關(guān)研究(第3 報)［J］.北教大紀要 IIA，1980，31:55-6037.

［17］金文林，濮紹京，趙波，等.小豆種質(zhì)資源籽粒品質(zhì)性狀的遺傳變異［J］.作物學(xué)報，2006，32(8):1223-1230.