番茄产量与相关性状遗传控制的基因作用分析：对杂交育种与早期成熟品种选育的启示

《Advances in Agriculture》：Analysis of Gene Actions Controlling Inheritance of Fruit Yield and Yield Related Traits in Tomato (Solanum lycopersicum L.)

本综述通过世代均值分析，系统阐述了番茄（Solanum lycopersicum L.）产量及产量相关性状的遗传控制机制。研究发现开花天数受简单加性-显性（additive-dominance）遗传系统控制，而成熟天数、株高、单株果数等性状则受显著的双基因互作（digenic interactions）和复杂上位性（epistasis）影响。该研究为利用杂交优势（heterosis）选育早熟高产品种提供了关键遗传学依据，并强调了在分离世代中根据基因作用类型（如重复型上位性duplicate epistasis）制定精准育种策略的重要性。

　　

1. 引言

番茄作为全球第四大经济作物，其产量提升依赖于对产量构成性状遗传机制的深入理解。本研究通过世代均值分析（generation mean analysis）量化控制番茄产量及相关性状的基因作用类型，包括加性（additive）、显性（dominance）及非等位基因互作（non-allelic interactions）。前人研究报道了性状遗传模式的多样性，如果重主要受加性基因作用控制，而单株果数则可能由显性×显性（dominance × dominance）上位性主导。这种差异凸显了遗传背景与环境条件对性状表达的影响，因此针对特定亲本组合的遗传解析至关重要。

2. 材料与方法

试验在埃塞俄比亚西沃莱加区进行，以加工番茄品种ARP Tomato d2（高可溶性固形物TSSs）和Roma VF（低TSSs）为亲本，构建六世代群体（P₁、P₂、F₁、F₂、F₃、BC₁、BC₂）。采用随机区组设计，测量14个农艺性状，并利用联合尺度检验（joint scaling test）和五参数/六参数模型估计基因效应（如加性效应^?d、显性效应^?h、上位性参数^?i/^?j/^?l）。

3. 结果与讨论

3.1. 世代均值表现

F₁代在花朵数、单株果数等性状上表现超亲优势（overdominance），而开花天数、果形指数等性状呈现负向杂种优势（negative heterosis）。方差分析表明所有性状在世代间存在极显著差异（p?<?0.01），证实遗传变异丰富。

3.2. 基因作用模式

尺度检验显示，除开花天数外，其余性状均检测到显著上位性（χ²检验^??），表明其遗传不符合简单加性-显性模型。开花天数由负显性效应（h?=?-10.32^??）主导，支持通过杂交育种缩短成熟期。

3.3. 双基因互作效应

五参数模型揭示，茎粗、果簇数等性状受重复型上位性（duplicate epistasis）调控（如果簇数^?l?=?4.31^??）。这种互作会降低杂种优势，增加育种难度。六参数模型进一步表明，单株产量（^?j?=?26.39^??）、可溶性固形物（^?l?=?-3.34^??）等性状存在复杂上位性，需采用多世代选择策略。

3.4. 高阶互作与育种启示

部分性状（如果实硬度）的遗传可能涉及三基因或更高阶互作，或受连锁遗传影响。研究强调，针对重复型上位性控制的性状，应优先选择加性效应显著的亲本，而显性效应为主的性状可通过杂交优势直接利用。

4. 结论

番茄产量性状的遗传架构具有高度复杂性：开花天数适合杂交育种，而多数产量相关性状受非等位基因互作调控。育种中需根据基因作用类型（如互补型complementary或重复型上位性）设计差异化的选择方案，以实现性状的协同改良。