甘蔗引進品種與云瑞創(chuàng)新親本的遺傳力及配合力

朱建榮，桃聯(lián)安，董立華，周清明，安汝東，楊李和，邊芯，經(jīng)艷芬*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗站，云南 瑞麗 678600；2.云南甘蔗遺傳育種重點實驗室，云南 開遠 661600)

甘蔗引進品種與云瑞創(chuàng)新親本的遺傳力及配合力

朱建榮1,2，桃聯(lián)安1,2，董立華1,2，周清明1,2，安汝東1,2，楊李和1,2，邊芯1,2，經(jīng)艷芬1,2*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗站，云南 瑞麗 678600；2.云南甘蔗遺傳育種重點實驗室，云南 開遠 661600)

利用30個云瑞創(chuàng)新親本與國內(nèi)外引進甘蔗品種選配的36個組合及雙對照，分析組合后代9個主要農(nóng)藝性狀的遺傳效應(yīng)。結(jié)果表明：①云瑞創(chuàng)新親本及組合對后代的影響存在顯著性差異；②所用親本的遺傳力表現(xiàn)明顯不同，其中株高、莖徑、有效莖數(shù)、空心這4個性狀表現(xiàn)優(yōu)異，并在組合、父本和母本中的遺傳力均大于50%；③一般配合力表現(xiàn)優(yōu)異的材料有作為母本的云瑞05–628、云瑞03–417和作為父本的云瑞05–783、云瑞99–155、云瑞05–282、云瑞05–782、云瑞05–679；④特殊配合力較好的組合有高產(chǎn)、高糖型組合ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和農(nóng)林03–1×云瑞05––783，有高產(chǎn)型組合CP8×云瑞05–782、云瑞05–628×Zopilata，還有高糖型組合Q166×云瑞05–679、農(nóng)林03–1×云瑞05–160。

甘蔗；遺傳力；配合力；蔗莖產(chǎn)量；糖產(chǎn)量

1 材料和方法

1.1 材 料

以表1中的云端創(chuàng)新親本與國內(nèi)外引進的優(yōu)異甘蔗材料雜交后選配得到的 36個有性世代組合和雙對照材料新臺糖 22(ROC22，CK1)、粵糖93–159(CK2)為試驗材料。

表1 云瑞創(chuàng)新親本與野生種的世代數(shù)Table 1 Generations of yunrui innovative parents and wild sugarcane

1.2 方 法

試驗在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗站試驗地進行。試驗地海拔高度776 m，緯度24°，年降水量1 394 mm，年均溫20 ℃。在2009—2010年雜交季，根據(jù)往年親本開花情況，以新臺糖、CP、FR等國內(nèi)外引進品種與云瑞系列創(chuàng)新親本材料進行雜交，獲得實生苗，篩選 36個組合作為研究材料，并以新臺糖22、粵糖93–159的單芽苗為后代群體田間試驗的雙對照。36個雜交組合于2010年4月上旬種植假植盤；5月上旬所有參試材料定植于大田。每組合隨機取 90株實生苗，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。每重復(fù)種30株。單行區(qū)行距1.1 m，株距0.25 m。田間管理按常規(guī)方法。

1.3 調(diào)查指標(biāo)

于2011年1月調(diào)查每小區(qū)的成活叢數(shù)。為避免邊際效應(yīng)造成的誤差，行頭和行尾的1叢實生苗不作為調(diào)查對象，連續(xù)調(diào)查每重復(fù)的每行中間5叢主莖的莖徑、錘度、株高、叢有效莖數(shù)和5叢所有甘蔗的空心率、蒲心率以及整個小區(qū)甘蔗黑穗病、花葉病、梢腐病的發(fā)生情況。根據(jù)以下公式計算單位面積的蔗莖產(chǎn)量(t/hm2)和糖產(chǎn)量(t/hm2)。蔗莖產(chǎn)量=莖徑2×株高×0.785×有效莖數(shù)/106；糖產(chǎn)量=蔗莖產(chǎn)量×錘度×0.69/100(0.69為經(jīng)驗數(shù)據(jù))。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2011年1月13—14日完成數(shù)據(jù)搜集。數(shù)據(jù)處理采用軟件Excel 2007。親本及組合的方差分析、一般配合力、特殊配合力和遺傳力分析采用R軟件[17–18]計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 引進品種與云瑞創(chuàng)新親本及其組合對雜交后代性狀的影響

方差分析結(jié)果(表2)表明：母本的蔗莖產(chǎn)量與父本、母本、組合的梢腐病發(fā)生率間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義；組合的蔗莖產(chǎn)量與母本的蒲心率差異顯著；糖產(chǎn)量、有效莖數(shù)、莖徑、株高、錘度、空心率和蒲心率7個性狀在父本、母本和組合皆表現(xiàn)出極顯著差異，說明云瑞創(chuàng)新親本無論是作母本還是作父本，以及配置組合均對后代主要農(nóng)藝性狀影響差異顯著，蔗莖產(chǎn)量受父本和組合的影響比較大。這些主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出差異的后代是用于對云瑞創(chuàng)新親本育種潛力進行評價的重要基礎(chǔ)。

表2 試驗組合的方差分析結(jié)果Table 2 Results of variance analysis on major characters

2.2 引進品種與云瑞創(chuàng)新親本及組合主要性狀的遺傳力

試驗所調(diào)查的9個性狀均為數(shù)量性狀。數(shù)量性狀受到環(huán)境因素的影響很大，后代表型的變異可能有遺傳的因素，也有環(huán)境的因素，甚至還有環(huán)境和遺傳相互作用的因素。表3結(jié)果表明，9個性狀中，株高、莖徑、有效莖數(shù)、空心4個性狀在組合、父本和母本中的遺傳力均大于50%，說明這4個性狀受遺傳的影響較大，受環(huán)境的影響較小。9個性狀中除了有效莖數(shù)和梢腐病率外，其余7個性狀的遺傳力均表現(xiàn)為父本大于母本，說明在這些組合中，父本的這7個性狀比母本更容易遺傳給后代。組合的9個性狀中，糖產(chǎn)量、蔗莖產(chǎn)量和錘度的遺傳力介于父本和母本之間，其余6個性狀的遺傳力均高于雙親，這說明株高、莖徑、有效莖數(shù)、錘度、空心率、蒲心率、梢腐病發(fā)生率的遺傳方式主要以顯性效應(yīng)為主。

表3 母本、父本及組合9個主要性狀的遺傳力Table 3 Hereditary capacity of major characters from females, males and their combinations

2.3 引進品種與云瑞創(chuàng)新親本作為母本和父本的一般配合力

由表4可見，引進親本和云瑞創(chuàng)新親本作為母本對后代F1的貢獻明顯不同，株高、莖徑、有效莖和錘度效應(yīng)值為正值，并超過雙對照的分別有3、2、16、6個；空心率和蒲心率效應(yīng)值為負(fù)值，并超過雙對照的分別有12、13個；農(nóng)林03–1和Q121梢腐病發(fā)生率的一般配合力介于2個對照之間。22個母本中，表現(xiàn)最好的有農(nóng)林 03–1、SP71–6180、Q166、云瑞03–417和云瑞05–628，其糖產(chǎn)量的一般配合力為正值，且排名在前5位。農(nóng)林03–1的蒲心率和梢腐病發(fā)生率配合力均為負(fù)效應(yīng)，但在空心方面顯示為正效應(yīng)；SP71–6180和云瑞03–417與農(nóng)林 03–1的情況正好相反。27MQ1124和CP85–1308糖產(chǎn)量和蔗莖產(chǎn)量的一般配合力均為正效應(yīng)，空心率、蒲心率和梢腐病發(fā)生率則表現(xiàn)均為負(fù)效應(yīng)。

由表5可見，引進親本和云瑞創(chuàng)新親本作父本對后代的影響明顯不同，株高、有效莖數(shù)和錘度的效應(yīng)值為正值，并超過雙對照的云瑞創(chuàng)新親本分別有3、16、4個；云瑞05–171莖徑的一般配合力介于兩對照之間；蒲心率一般配合力只與云瑞05–576和對照粵糖93–159的父本CP72–1210的一樣，介于兩對照之間并且效應(yīng)值為負(fù)的有 20個；空心率和梢腐病發(fā)生率效應(yīng)值為負(fù)值，并超過雙對照的分別有 18、4個。31個父本中，表現(xiàn)優(yōu)異的有云瑞05–783、云瑞05–282、云瑞99–155、云瑞05–679、云瑞04–61和云瑞04–146，它們的糖產(chǎn)量、蔗莖產(chǎn)量和錘度的配合力都為正值，云瑞 05–783、云瑞05–282和云瑞04–146的蒲心率和梢腐病發(fā)生率的配合力為負(fù)效應(yīng)，這3個材料可以作為高產(chǎn)、高糖、廣適性材料加以利用。所用的父本中，云瑞05–783錘度的一般配合力表現(xiàn)最好，排在第一位，云瑞05–282有效莖數(shù)和株高的一般配合力均排第二。

表5 父本主要經(jīng)濟性狀的一般配合力Table 5 General combining ability of major characters from males

續(xù) 表

2.4 云瑞創(chuàng)新親本材料組合的特殊配合力

由表6可知，36個組合中，株高和有效莖數(shù)的特殊配合力效應(yīng)值為正值，且超過雙對照的分別有 4、21個；組合 FR96–4056×云瑞 05–171和ROC23×云瑞 04–146莖徑的特殊配合力介于兩對照之間；Q121×云瑞 05–576蒲心的特殊配合力與粵糖93–159的相當(dāng)，介于雙對照之間的組合有18個；空心效應(yīng)值為負(fù)值，且超過雙對照的有22個，梢腐病發(fā)生率效應(yīng)值為負(fù)值，且與對照ROC22相當(dāng)?shù)挠?個，介于兩對照之間的有17個；錘度、蔗莖產(chǎn)量和蔗糖產(chǎn)量的特殊配合力效應(yīng)值為正值，且超過雙對照的分別有8、17、21個，其中15個組合的蔗莖產(chǎn)量和糖產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)良，ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和農(nóng)林03–1×云瑞 05–783屬于高產(chǎn)、高糖型組合，CP8×云瑞05–782和云瑞05–628×Zopilata屬于高產(chǎn)型組合，Q166×云瑞05–679和農(nóng)林03–1×云瑞05–160屬于高糖型組合。

續(xù) 表

3 結(jié)論與討論

一般配合力效應(yīng)是恒定遺傳的基因效應(yīng)。本研究結(jié)果表明，云瑞親本無論是作父本還是作母本，其有效莖數(shù)的一般配合力表現(xiàn)均比較突出。有效莖數(shù)是構(gòu)成產(chǎn)量的主要因素，可見，云瑞親本對提高甘蔗產(chǎn)量具有一定的潛力。表現(xiàn)優(yōu)異的材料有作為母本的云瑞05–628、云瑞03–417和作為父本的云瑞05–783、云瑞99–155、云瑞05–282、云瑞05–782、云瑞05–679。

特殊配合力可以作為選擇后代群體中表現(xiàn)優(yōu)良或極端材料的評價依據(jù)。本試驗結(jié)果表明，ROC20×云瑞05–282、SP71–6180×云瑞99–155和農(nóng)林03–1×云瑞05–783為高產(chǎn)高糖組合；CP8×云瑞05–782和云瑞05–628×Zopilata為高產(chǎn)型組合；Q166×云瑞05–679和農(nóng)林03–1×云瑞05–160為高糖型組合。

通過分析，發(fā)現(xiàn)親本組合間的梢腐病抗性遺傳存在明顯差異，一些抗性配合力差的親本組合也具有較好的農(nóng)藝性狀配合力。本研究結(jié)果與文獻[3]報道的結(jié)果相同。本研究試驗地在瑞麗，調(diào)查的主要病害是花葉病、梢腐病和黑穗病，實際調(diào)查結(jié)果中雖然只出現(xiàn)了梢腐病，但并不代表這些親本后代不感花葉病和黑穗病。不同蔗區(qū)的主要病害不同，親本主要病害的抗性研究有待加強。本研究中關(guān)于空心和蒲心配合力的分析結(jié)果跟實際育種情況相符。在甘蔗育種實踐中，對于雜交后代的選擇還涉及到株型、脫葉性、毛群裂縫、孕穗開花、纖維含量等眾多特性，增加對這些無序多態(tài)性的配合力分析，將更好地指導(dǎo)甘蔗育種實踐。甘蔗作為異源多倍體作物，其遺傳背景相當(dāng)復(fù)雜，如何利用有效的技術(shù)方法加速甘蔗遺傳改良成為甘蔗育種中的重要問題，可以嘗試用全基因組選擇技術(shù)[19]來解決多基因控制低遺傳力性狀的改良問題，從而加速育種進程。甘蔗是宿根性作物，如能增加對宿根性的評價[11,20]，增加多點、多生態(tài)區(qū)的試驗，將使云南不同生態(tài)類型野生種的創(chuàng)新親本在甘蔗育種中發(fā)揮更大的作用，以選出高產(chǎn)、高糖和廣適性好、抗逆性強的優(yōu)良后代。

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責(zé)任編輯：王賽群

英文編輯：王 庫

Heritability and combining ability of introduced sugarcane varieties and Yunrui innovative parents

ZHU Jian-rong1,2, TAO Lian-an1,2, DONG Li-hua1,2, ZHOU Qing-ming1,2, AN Rong-dong1,2, YANG Li-he1,2, BIAN Xin1,2, JING Yan-fen1,2*
(1.Ruili Breeding Station Sugar Research Institute of Yunnan Academy of Agricultural Science, Ruili, Yunnan 678600, China; 2.Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan 661600, China)

Heredity effects of nine major characters were studied using two control varieties and thirty-six combinations coming from thirty Yunrui innovative parents and introduced sugarcane varieties. The results indicated that ① there were significant difference on the effects to offspring by each parent and their combination of Yunrui. ② the contribution of broad-sense heritability were different from height, diameter, stalk number and hole, and they were all greater than 50% in parents and their combinations; ③ among these parents, Yunrui05–628 and Yunrui03–417 as excellent female parents had good general combining ability (GCA), and Yunrui05–783, Yunrui99–155, Yunrui05–282, Yunrui05–782 and Yunrui05–679 as excellent male parents were better; ④ Several outstanding combinations with high yield and high sugar content combination were ROC20×Yunrui05–282, SP71–6180×Yunrui99–155 and Nonglin03–1×Yunrui05–783; High yield combinations were CP8×Yunrui05–782 and Yunrui05–628×Zopilata; and high sugar content combinations were Q166×05–679 and Nonglin03–1×Yunrui05–160.

sugarcane; heritability; combining ability; cane yield; sugar yield

10.13331/j.cnki.jhau.2014.06.002

投稿網(wǎng)址：http://www.hunau.net/qks

S566.1

A

1007?1032(2014)06?0571?07

為取得甘蔗新品種選育的突破性進展，全國甘蔗育種單位都加大了對甘蔗親本的評價力度[1–6]。從澳大利亞引進的家系評價方法可用于對甘蔗親本的優(yōu)劣進行有效評價[7–12]，已較廣泛地應(yīng)用于對甘蔗親本的評價。云南瑞麗是全國唯一的內(nèi)陸型甘蔗雜交育種基地。它依托國家甘蔗資源圃，利用中國豐富的甘蔗野生種質(zhì)資源與栽培原種或國內(nèi)外商業(yè)品種進行雜交、回交，選育出了一批含云南甘蔗野生血緣且綜合性狀表現(xiàn)較好或抗性突出的后代[13–16](下稱“云瑞創(chuàng)新親本”）。如何高效地利用這些創(chuàng)新親本已成為瑞麗甘蔗育種站科研工作的重點。筆者將云瑞創(chuàng)新親本與國內(nèi)外常用甘蔗親本進行雜交，通過研究其后代的遺傳變化規(guī)律來評價云瑞創(chuàng)新親本的遺傳特點和應(yīng)用潛力，并篩選出具有優(yōu)良特性的親本和組合，以期為提高云瑞創(chuàng)新親本的利用效率提供參考依據(jù)。

2014–02–19

國家自然科學(xué)基金(31360358)；云南省重點新產(chǎn)品開發(fā)(農(nóng)業(yè)部分)項目(2012BB014)

朱建榮(1983—)，女，河南開封人，碩士，助理研究員，主要從事甘蔗遺傳育種研究，jianrong8358@163.com；*通信作者，rljyf@126.com