银杏杂交中母系与父系遗传贡献解析：种子性状与幼苗光合特性的分化模式

《BMC Plant Biology》：Maternal and paternal contributions to seed and seedling traits in Ginkgo Biloba hybrids

本研究针对银杏传统杂交育种中亲本选择缺乏遗传依据、难以最大化利用遗传变异的问题，通过构建3×3杂交体系，系统分析了母本与父本对种子形态建成、毒性成分积累及F1代光合特性、次生代谢物遗传的贡献。结果表明：种子形态及淀粉组成呈母系遗传优势；抗性相关物质（可溶性糖、蛋白质）呈现父系遗传倾向；F1代光合参数（Pn、Tr、Gs）普遍存在超亲优势，且生长量与光合效率显著正相关。该研究为银杏药用品种选育、抗逆品系开发及光合性状优化提供了生理学基础。

　　

银杏（Ginkgo biloba L.）作为雌雄异株的活化石植物，已有数十亿年的生命历史，杂交是其自然条件下世代更替的主要形式。然而，传统的银杏杂交研究相对薄弱，以往工作忽视了亲本选择时的遗传距离，仅依赖主观人为选择，难以最大化利用银杏的遗传变异。此外，先前研究对杂交后代差异的检测仅停留在传统表型生长及生理生化水平，未能深入遗传层面，忽视了亲本对后代的影响及杂交效应。由于银杏生长周期长且缺乏现代生物技术支撑，传统杂交研究一直难以取得突破。

针对这些问题，南京林业大学的研究团队在《BMC Plant Biology》上发表了题为“Maternal and paternal contributions to seed and seedling traits in Ginkgo Biloba hybrids”的研究论文。基于银杏主要栽培种质的全基因组差异和遗传距离，构建了3×3杂交体系，通过套袋人工控制授粉，培育F₁代群体，系统探讨了不同杂交组合下种子及F₁代群体的遗传差异，进一步分析了其杂交效应和亲本贡献，为银杏果用品种的杂交选育提供了理论依据。

主要关键技术方法

研究在中国银杏种质资源库内开展，选取3个果用品种（‘佛指’、‘中子’、‘长籽’）作为母本，3株雄树作为父本构建杂交组合。通过每日监测雄花发育动态收集花粉，在雌花珠孔张开角度稳定大于30°时进行套袋，并于父本花粉散粉期实施人工授粉。种子采收后测定形态指标（RLW、鲜重）、灰分含量、淀粉组成（直链/支链淀粉比例）及银杏毒素（MPN、MPNG）含量。F₁代幼苗生长指标（苗高、地径、新梢生长量）及光合参数（P_n、T_r、G_s、C_i）采用CIRAS-3光合测定系统分析，生理生化指标（叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、总黄酮、萜内酯）通过紫外分光光度法及高效液相色谱法（HPLC）测定。

母本优势在种子形态建成中的体现

种子长宽比（RLW）和鲜重呈现显著的母系遗传特征。同一母本的不同杂交组合间RLW和鲜重无显著差异，而不同母本间差异显著（P=0.036）。例如，以母本A（佛指）为亲本的杂交种子平均RLW为1.45–1.49，显著低于母本C（长籽）的1.68–1.73。灰分含量也呈现母系特异性，母本C的杂交种子灰分含量（6.64%）显著低于母本A（9.28%）和B（9.26%）。淀粉组成分析表明，支链淀粉比例与RLW呈负相关，果型越圆（RLW越小），支链淀粉比例越高（母本B达71.88%），糯性越强。

银杏毒素的母系积累模式

银杏毒素（MPN和MPNG）总量呈现母系遗传倾向，母本B的杂交种子毒素含量最高（425.54 μg·g^?1），且MPN占总毒素比例平均达91.51%。不同杂交组合间MPN/MPNG比值无显著差异（P=0.133），表明毒素组成比例受母本基因型稳定调控。

F₁代生长与光合特性的超亲优势

F₁代群体生长指标（苗高、地径、新梢生长量）的变异主要来源于家系内个体差异（变异系数25.02%–34.25%），未发现明显的父本或母本遗传倾向。然而，光合参数普遍存在超亲优势：净光合速率（P_n）的遗传传递能力（GTA）达310.73%，蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）的GTA分别为264.27%、242.92%和193.62%。其中，B2组合的P_n峰值达4.32 μmol CO₂·m^?2·s^?1，显著高于其他 progeny。相关性分析表明，新梢生长量与P_n呈极显著正相关（P<0.01），说明光合效率直接调控银杏幼苗生长势。

生理代谢物的亲本遗传分化

叶绿素组分中，总叶绿素和叶绿素a呈现母系遗传优势（GTA分别为98.83%和114.15%），而叶绿素b倾向于父系传递（GTA=81.20%）。抗性相关物质可溶性糖和可溶性蛋白的GTA分别为135.59%和109.98%，且父本含量显著高于母本，表明抗性性状受父本遗传主导。药用成分总黄酮和萜内酯则呈现母系积累特征，其GTA分别为127.53%和114.93%，且母本植株含量普遍高于父本。

1代群体叶绿素含量差异'>

结论与意义

本研究首次系统揭示了银杏杂交过程中母系与父系遗传贡献的分化规律：种子形态建成、毒性成分积累及药用成分（黄酮、萜内酯）合成呈母系优势；抗性物质（可溶性糖、蛋白）和部分光合参数（如叶绿素b）受父系调控；F₁代光合效率普遍存在超亲优势，且与生长量显著正相关。这一发现为银杏定向育种提供了重要依据——果用品种选育应优先考虑母本药用成分积累能力，园林应用品系则需侧重父本抗性及光合特性。研究通过遗传距离指导亲本选择，突破了传统杂交中主观选配的局限，为银杏种质资源高效利用和产业升级提供了理论支撑。