水稻千粒重的遺傳研究

尋培之，沈村義，劉建豐

（1.湖南省瀏陽市農(nóng)業(yè)局，湖南 瀏陽 410300；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻所 ，湖南 長沙 410128）

構(gòu)成水稻產(chǎn)量的三要素是穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重。隨著20世紀(jì)50年代末60年代初矮化育種和70年代雜交水稻育種的成功應(yīng)用，水稻產(chǎn)量依賴單位面積上穗數(shù)的增加而使產(chǎn)量大幅度提高。但隨著施肥水平的提高，靠穗數(shù)增加而增產(chǎn)的作用越來越小。近年來的超高產(chǎn)育種著重培育偏大穗的品種和雜交稻組合，也有研究者認(rèn)為，在超高產(chǎn)育種中,首先應(yīng)考慮品種(組合)的分蘗力和成穗率,一定穗數(shù)的基礎(chǔ)上,盡量提高粒重,而片面強(qiáng)調(diào)大穗是不恰當(dāng)?shù)?。有研究者認(rèn)為，應(yīng)在保證一定穗數(shù)和粒數(shù)的基礎(chǔ)上，以提高粒重為重點(diǎn)突破口，力爭使千粒重達(dá)到35～40 g。已有研究表明，水稻千粒重每提高1g，可增加產(chǎn)量400.1 kg/hm2。因此有必要對(duì)水稻大粒種質(zhì)資源以及粒重的遺傳規(guī)律進(jìn)行深入研究。粒重的遺傳，過去已有很多研究，都認(rèn)為粒重受多基因的加性效應(yīng)所控制。符福鴻的研究結(jié)果表明，粒重性狀同時(shí)受父母本的影響。沈錦驊的研究表明，粒重性狀的遺傳率較高。石春海和申宗坦認(rèn)為粒重以顯性效應(yīng)為主。但前人對(duì)雜交水稻千粒重性狀的遺傳研究較少。該研究旨在了解千粒重性狀的遺傳規(guī)律，為雜交水稻超高產(chǎn)育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

不育系:龍S 、C815S、培矮64S、和A、金23A、H28A、898A、Ⅱ32A；恢復(fù)系:9311、R196、R115、26H116、26H479、26H132、26301、26071、明恢63、R527、特秈占13和R358。利用不育系和恢復(fù)系配制雜交組合18個(gè)。遺傳力研究采用大粒親本26301（千粒重為30.89 g）和小粒親本特秈占13（千粒重為19.97 g）的F2代和F3代的千粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2007 年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田按一季晚稻栽培季節(jié)要求分別種植所有的親本和雜種F1。每小區(qū)種植10×10株，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。移栽時(shí)，每穴一株，每小區(qū)3 行，株行距為20 cm×20 cm，小區(qū)間空一行作走道。試驗(yàn)地肥力中上水平，地力均勻，田間管理及時(shí)、一致。成熟后取每小區(qū)中間5株，充分風(fēng)干后脫粒，晾干至水分含量為13.5%時(shí)隨機(jī)取飽滿粒1000粒稱千粒重，重復(fù)3次,誤差超過1%時(shí)重新稱取。不育系千粒重以保持系的千粒重代替。

1.2 試驗(yàn)方法

2007年種植大粒親本26301與小粒親本26071的F2群體，稱取59個(gè)單株的千粒重。2008年種植59個(gè)單株的株系，每株系種植11株，成熟后取10個(gè)單株完全風(fēng)干稱取各單株千粒重，方法同前。

顯性度(h)用來分析F1的顯性程度，采用勢(shì)能比法測定:h=2（F1-MP）/(P1-P2)。 均親優(yōu)勢(shì)率（%）=100×（F1-MP）/MP。超親優(yōu)勢(shì)率（%）=100×（F1-P1）/P1, 其中F1為雜種一代值、MP為雙親平均值、P1為大值親本值、P2為小值親本值。廣義遺傳力H2按方差分析法估算:H2=Vg/Vp=(V1-V2)/[V1+(r-1)V2]，其中V1為品種(組合)間方差、V2為誤差、Vg為遺傳方差、Vp為表型方差、r為重復(fù)數(shù)。采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜種一代千粒重性狀的方差分析和遺傳力

對(duì)18個(gè)組合雜種一代籽粒千粒重性狀進(jìn)行方差分析（表1），結(jié)果表明:千粒重性狀的品種間差異達(dá)到極顯著水平，說明品種間千粒重存在明顯的基因型差異。進(jìn)一步利用方差進(jìn)行廣義遺傳力估算，得出的廣義遺傳力值H2為98.96%。以特秈占13（小粒）/26301（大粒）組合的雜種F2代和F3代的籽粒千粒重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，得出的相關(guān)系數(shù)為0.825，也就是遺傳率為82.5%。由此可見，水稻千粒重的遺傳力較高，這與前人的研究結(jié)果一致。意味著在大粒親本材料選育過程中需要在低世代進(jìn)行選擇。

表1 雜種一代粒重方差分析表

2.2 雜種一代千粒重的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)

從表2可以看出，均親優(yōu)勢(shì)率-5.48%～9.50%，其中10個(gè)雜交組合表現(xiàn)正向均親優(yōu)勢(shì)；15個(gè)組合的超親優(yōu)勢(shì)率是負(fù)值，其余3個(gè)組合表現(xiàn)不同程度的正向超親優(yōu)勢(shì)。顯性度代表雙親配組后雜種一代產(chǎn)生的相對(duì)優(yōu)勢(shì)和顯性效應(yīng)，但顯性度值的大小并不代表優(yōu)勢(shì)的大小，因?yàn)楫?dāng)母本和父本值相差越小時(shí)顯性度的值越大。因此可把︱h︱﹥1時(shí)，看作F1有超顯性效應(yīng)；當(dāng)0＜h＜1時(shí)，為正向部分顯性；當(dāng)-1＜h＜0時(shí)，為負(fù)向部分顯性；當(dāng)h=1或-1時(shí)，為正向或負(fù)向完全顯性。由此可見，參試的18個(gè)雜交組合中只有3個(gè)組合表現(xiàn)超顯性效應(yīng)，7個(gè)組合表現(xiàn)正向部分顯性效應(yīng)，其他組合均表現(xiàn)負(fù)向部分顯性效應(yīng)。

由此可以得出結(jié)論:雜交一代千粒重大部分情況下會(huì)超過雙親平均值，并偏向大值親本，但很少會(huì)超過大值親本，極少數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)超顯性效應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

表2 雜種一代與其親本的千粒重

在雜交稻推廣前，常規(guī)品種植株大多偏高、穗數(shù)偏少，那時(shí)增加穗數(shù)是增產(chǎn)的主要途徑，而雜交稻的主要優(yōu)勢(shì)是分蘗力強(qiáng)、有效穗多，因此而獲得產(chǎn)量的大幅度提高。隨著施肥水平的提高，靠穗數(shù)增加而增產(chǎn)的作用越來越小，因此近年來的超高產(chǎn)育種偏重于粒數(shù)的增加。但隨著一些大穗型水稻品系的育成，在穩(wěn)定一定數(shù)量穗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高粒重應(yīng)是水稻超高產(chǎn)育種策略的側(cè)重點(diǎn)。而要大幅度提高雜交稻的千粒重，必須重視父母本千粒重的提高，因?yàn)榇蟛糠蛛s交一代的千粒重高于父母本平均值，并偏向大值親本。在大粒水稻親本選育過程中，應(yīng)該在早世代著重對(duì)粒重性狀進(jìn)行選擇。

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