烟草叶片数杂种优势表现及其相关基因差异表达分析

作者：滕建辉; 喻奇伟; 熊晶; 莫泽君; 柯渔洲; 陈倩; 罗雯; 张倩; 王飞雁; 刘仁祥^*

来源：南方农业学报, 2021, 52(02): 420-428.

• 烟草
• 叶片数
• 杂种优势
• 基因表达

【目的】探究烟草叶片数杂交优势表现,并分析烟草叶片数相关基因的差异表达情况及杂种优势形成的原因,为深入研究烟草叶片数的分子遗传基础和选育叶片数较多的杂交种提供理论依据。【方法】以叶片数差异较大的9个烟草品种(系)为亲本,按照NCⅡ遗传交配设计组配20个杂交组合,并测定亲本和杂交组合的叶片数,计算其杂种优势,从中筛选出强、弱优势组合,利用实时荧光定量PCR检测其叶片相关基因BRI1、BSK3、FLC、FPF1和PHYC的相对表达量。最后,对叶片数相关基因中亲表达优势间及其与叶片数中亲优势进行相关分析。【结果】9个亲本材料的叶片数为20.33～33.22片,以GDH94的叶片数最多,其次是南江三号和毕纳1号,三者间无显著差异(P>0.05,下同),但GDH94显著高于其余6个亲本(P<0.05,下同),表明供试亲本间的叶片数存在真实的遗传差异。20个杂交组合的叶片数存在明显差异,为20.89～31.33片,以GDH94×南江三号的叶片数最多,以NC82×青梗的叶片数最少,说明采用杂种优势育种方法可选育出烟草叶片数较多的杂交种。20个杂交组合叶片数的杂种优势差异较大,其中中亲优势为-14.71%～11.77%,表现为正向中亲优势和负向中亲优势的组合分别占25%和75%,其中,以K326×GDH88叶片数的正向中亲优势最强,为11.77%,以GDH94×湄潭大蛮烟叶片数的负向中亲优势最强,为-14.71%;NC82×南江三号叶片数的中亲优势最弱,为-0.22%,故选择K326×GDH88和GDH94×湄潭大蛮烟为强优势组合、NC82×南江三号为弱优势组合。不同叶片数相关基因的中亲表达优势之间存在一定的相关性,其中BRI1和BSK3基因的中亲表达优势之间存在显著正相关;FPF1和PHYC基因的中亲表达优势与叶片数杂种优势存在显著负相关。FPF1基因在正向强优势杂交组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。PHYC基因在正向强优势组合K326×GDH88和弱优势组合NC82×南江三号中较其相应亲本下调表达,但在负向强优势组合GDH94×湄潭大蛮烟较其亲本上调表达。【结论】K326×GDH88组合的叶片数杂种优势最大,具有较大的高产潜力。FPF1和PHYC基因参与调控烟草叶片数杂种优势的形成,其下调表达是烟草叶片数性状杂种优势形成的分子基础,可指导亲本选配,提高烟草杂交选育效率。

• 单位
  贵州省烟草公司毕节市公司; 贵州大学