早熟矮稈高粱親本系配合力和遺傳力分析

段有厚，盧 峰，鄒劍秋

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心，遼寧沈陽 110161）

早熟矮稈高粱親本系配合力和遺傳力分析

段有厚，盧 峰，鄒劍秋

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心，遼寧沈陽 110161）

為了篩選出早熟矮稈性狀優(yōu)良的高粱親本，科學(xué)評價自選不育系和恢復(fù)系在育種應(yīng)用的價值。本試驗(yàn)以5個高粱自選不育系和5個自選恢復(fù)系，采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)（NCII），配制25個雜交組合，并對其株高、穗長、柄伸長、生育期、產(chǎn)量、穗粒重和千粒重7個主要農(nóng)藝性狀的配合力及遺傳力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：P03A是產(chǎn)量、柄伸長和穗粒重性狀表現(xiàn)優(yōu)良的不育系，2055A是能夠縮短生育期、降株高和提高千粒重較好的不育系；0-01是產(chǎn)量和穗粒重表現(xiàn)優(yōu)良的恢復(fù)系。穗長、株高、柄伸長、生育期的狹義遺傳力均大于60%，表明這4個性狀加性遺傳的作用較突出；而產(chǎn)量、穗粒重和千粒重的狹義遺傳力均小于60%，但其廣義遺傳力均高于70%，說明這3個性狀受加性效應(yīng)和非加性遺傳共同作用明顯，受環(huán)境及栽培條件的影響較大。

早熟矮稈；高粱；配合力；遺傳力

高粱是世界雜種優(yōu)勢利用較早的農(nóng)作物之一。雜種優(yōu)勢的利用主要集中于高產(chǎn)雜交種的選育。隨著市場需求和種植業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，早熟、矮稈、適于機(jī)械化栽陪管理的新模式對高粱育種提出了新的要求。在干旱和半干旱地區(qū)大面積高粱生產(chǎn)中，種植早熟矮稈適于機(jī)械化栽培高粱雜交種成為促進(jìn)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在高粱雜交種選育中，親本的選擇和雜交組合的選配又是高產(chǎn)雜交種選育的關(guān)鍵。衡量高粱親本利用價值最重要參數(shù)主要是配合力和遺傳力，測定和評價高粱親本的配合力和遺傳力對雜種優(yōu)勢研究和雜交育種實(shí)踐具有重要意義。

目前國內(nèi)對高稈大穗型高粱主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)等方面的配合力與遺傳力已有較多研究，但是對早熟矮稈高粱親本系和雜交種配合力與遺傳力的報(bào)道較少見。因此，通過對 5個自選不育系和5個自選恢復(fù)系主要性狀配合力及遺傳力進(jìn)行分析，以期通過科學(xué)、準(zhǔn)確的評價分析其主要農(nóng)藝性狀的遺傳規(guī)律，為選育適宜干旱和半干旱地區(qū)生態(tài)條件的早熟矮稈雜交高粱新品種提供理論參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

自選5個高粱不育系：083A、P03A、01-26A、1401A、和2055A；自選5個高粱恢復(fù)系：2381、653-1、0-01、5014和5025。本試驗(yàn)于2015～2016年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心試驗(yàn)地進(jìn)行。試驗(yàn)土壤類型為壤土，前茬為向日葵。0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為19．05 g／kg、全氮0．08 g／kg、速效鉀110．6 mg／kg、有效磷20．7 mg／kg、pH為6．3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年采用不完全雙列雜交（NCII）方法以5個不育系為母本，以5個恢復(fù)系為父本進(jìn)行雜交，組配成 25個雜交組合，2016年將這些組合按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)種植，3重復(fù)。每小區(qū)8行，行長5 m，行距0．6 m。密度為13．5萬株／hm2，種肥磷酸二銨150 kg／hm2，拔節(jié)期追施尿素300 kg／hm2。其他管理同一般生產(chǎn)田。

1.3 測量項(xiàng)目

待高粱成熟時，測量株高、穗長和柄伸長，計(jì)算各組合生育期天數(shù)，每區(qū)取5株收獲考種，計(jì)算其穗粒重和千粒重，收中間6行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以各組合性狀的小區(qū)均值為基礎(chǔ)，參照劉來福等的方法計(jì)算配合力、遺傳力。用Excel 2003和DPS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的配合力方差分析

由表1可以看出，7個性狀區(qū)組間差異不顯著，說明重復(fù)間差異不顯著，地力和環(huán)境對其影響較小。組合間差異均達(dá)極顯著水平，說明各組合間存在真實(shí)的遺傳差異。母本中各性狀的各項(xiàng)方差均達(dá)到極顯著水平，父本中除千粒重性狀未達(dá)到顯著水平外，其余性狀配合力方差均達(dá)到顯著和極顯著水平，母本 ×父本的各性狀特殊配合力方差均達(dá)到極顯著水平，說明各性狀的表現(xiàn)受加性和非加性基因效應(yīng)的共同作用。母本在多個性狀表現(xiàn)上的一般配合力方差明顯大于組合的特殊配合力方差，父本中產(chǎn)量和籽粒性狀的一般配合力方差小于組合的特殊配合力方差，說明本試驗(yàn)?zāi)副驹陔s種優(yōu)勢中的加性效應(yīng)更突出。

2.2.1 各性狀的一般配合力分析

一般配合力（GCA）反映親本性狀在一系列雜交組合中的平均表現(xiàn)，由基因的加性效應(yīng)決定。親本的一般配合力效應(yīng)值高說明與該性狀有利的微效基因數(shù)量多，加性基因效應(yīng)大，遺傳較穩(wěn)定。從表2可以看出，株高性狀中一般配合力：不育系1401A最高，2055A最低；恢復(fù)系2381最高，5025最低。穗長性狀中一般配合力：不育系01-26最高，2055A最低；恢復(fù)系5025最高，653-1最低。柄伸長性狀中一般配合力：P03A最高，2055最低；恢復(fù)系2381最高，653-1最低。生育期性狀中一般配合力：083A最高，2055最低；恢復(fù)系2381最高，5025最低。產(chǎn)量和穗粒重性狀中一般配合力：P03A最高，01-26A最低；恢復(fù)系0-01最高，5025最低。千粒重性狀中一般配合力：2055A最高，P03A最低；恢復(fù)系653-1最高，2381最低。

說明同一性狀不同親本間的一般配合力效應(yīng)不同，同一親本不同性狀間的一般配合力效應(yīng)也不同。以2055A為例，其株高、穗長、柄伸長和生育期的一般配合力較低，千粒重較高，以其為不育系組配的雜交種可能是矮稈早熟大粒品種，但穗子和柄伸長可能短些。以恢復(fù)系2381組配的雜交種則可能是高稈晚熟品種。單從產(chǎn)量和穗粒重角度看，組配高產(chǎn)大穗品種，P03A和0-01或許是更好的不育系和恢復(fù)系。所以，在高粱育種工作過程中，改良某種性狀的同時，必須注意相關(guān)性狀的變化。

2.2.2 組合的特殊配合力分析

特殊配合力（SCA））是2個親本雜交后通過相互作用表現(xiàn)出來的非加性效應(yīng)，即基因的顯性、超顯性和上位性效應(yīng)，受外界環(huán)境影響較大，不能穩(wěn)定地遺傳，但可以作為選配組合的參考。從表3可以看出，株高、生育期、產(chǎn)量和穗粒重特殊配合力最大值組合均為P03A的不同組合；株高、穗長、柄伸長和生育期特殊配合力最小值組合均為2055的不同組合。柄伸長和株高的極值變幅較大；生育期和千粒重極值變幅較小。同一親本不同組合間及同一組合不同性狀間的SCA效應(yīng)值差異明顯。

2.2.3 一般配合力與特殊配合力的關(guān)系

從表2和表 3可以看出，在株高性狀中，不育系1401A和恢復(fù)系2381的一般配合力最高，但其組合的特殊配合力卻不是最高；在穗長性狀中，一般配合力最高不育系0-26A和最低的653-1組配的特殊配合力效應(yīng)值卻最高；在產(chǎn)量性狀中，特殊配合力效應(yīng)值最高的不是P03A／0-01，而是P03A／2381。以此類推，其它性狀也是類似情形。這說明配合力的遺傳較為復(fù)雜，2個綜合性狀優(yōu)良的材料往往不能組配出最佳組合，雜種優(yōu)勢最強(qiáng)的組合其雙親不一定都有最好的一般配合力，親本一般配合力高的組合的特殊配合力并不一定高。因此，大多研究認(rèn)為，要想獲得強(qiáng)優(yōu)勢的雜交組合，雙親之一必須要有較高的一般配合力。由此可見，親本一般配合力的高低與其組合特殊配合力的高低并不完全一致，兩者之間有關(guān)聯(lián)，但不是必然相關(guān)。因此在高粱育種親本選擇時，親本的一般配合力和組合的特殊配合力須兼顧考慮。

2.3 基因型、配合力方差和遺傳力估算

為了更深入地了解雙親及其互作對雜交 F1代性狀的影響，根據(jù)隨機(jī)模型估算各性狀的一般配合力基因型方差和特殊配合力基因型方差，并估算一般配合力和特殊配合力基因型方差與總方差的比重（Vg、Vs），再估算廣義遺傳力（hB2）和狹義遺傳力（hN2）。

由表4可知，在穗長、柄伸長、產(chǎn)量、穗粒重和千粒重5個性狀方面，母本對雜交F1的遺傳影響大于父本；在株高和生育期2個方面，父本對雜交F1的遺傳影響大于母本，所以在早熟矮稈高粱選育方面，母本的創(chuàng)制、改良和利用須注重多個性狀，父本則更應(yīng)注重株高選擇。

一般配合力基因型方差均大于特殊配合力基因型方差，說明這些性狀的遺傳主要受加性基因控制，育種上應(yīng)以選擇親本更為重要。但產(chǎn)量和穗粒重的特殊配合力基因型方差在遺傳總方差中所占的比重也較大，分別為33．01%和37．59%，說明在這2個性狀中非加性基因的作用也比較為突出，在早熟矮稈高粱育種中應(yīng)重視雙親的互作效應(yīng)。

由表4還可以看出，各性狀的廣義遺傳力（hB2）均高于狹義遺傳力（hN2），各性狀的狹義遺傳力從大到小的順序依次為：穗長 ＞株高 ＞柄伸長 ＞生育期 ＞產(chǎn)量 ＞千粒重 ＞穗粒重。除穗粒重和千粒重的廣義遺傳力稍低外，其它各性狀的廣義遺傳力都較高，且穗粒重的廣義遺傳力與狹義遺傳力之間的差異較大，具有較高的特殊配合力方差，說明穗粒重的非加性遺傳作用較突出，而其余6個性狀的狹義遺傳力都較高，說明這些性狀的加性遺傳作用較顯著。

表1 各性狀的方差和配合力方差分析

表2 各親本的一般配合力的效應(yīng)值

表3 特殊配合力極值及其組合名稱

表4 基因型、配合力方差和遺傳力數(shù)值

3 結(jié)論與討論

3.1 早熟矮稈高粱主要農(nóng)藝性狀的遺傳規(guī)律

7 個性狀的一般配合力（除千粒重的父本外）和特殊配合力均達(dá)差異顯著或極顯著水平，表明這些性狀受加性和非加性基因的共同作用，同時親本的一般配合力方差均明顯高于組合的特殊配合力方差，說明這些性狀的遺傳主要受加性基因控制。這與大多數(shù)研究者的結(jié)論類似。

3.2 親本及其組合的綜合性狀表現(xiàn)與評價

一般配合力效應(yīng)由親本基因型的加性效應(yīng)基因決定，其效應(yīng)值高低，決定該性狀基因遺傳可能性大小，一般配合力越大，其受外界環(huán)境影響越小，越有利于改善產(chǎn)生強(qiáng)優(yōu)勢雜種后代。特殊配合力則是某一個特定組合某一性狀減去雙親一般配合力后所呈現(xiàn)表型偏差，受環(huán)境的影響較大，不能穩(wěn)定遺傳，但可以指導(dǎo)雜種優(yōu)勢的利用和雜交種的選育，所以在育種過程中也應(yīng)考慮組合特殊配合力的應(yīng)用。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，P03A是產(chǎn)量、柄伸長和穗粒重性狀表現(xiàn)優(yōu)良的不育系，01-26A是穗長性狀表現(xiàn)好的不育系，2055A是能夠縮短生育期、降株高和提高千粒重較好的不育系；0-01是產(chǎn)量和穗粒重表現(xiàn)優(yōu)良的恢復(fù)系，5025是縮短生育期、降株高和增加穗長較好的恢復(fù)系，2381是產(chǎn)量和柄伸長表現(xiàn)較好的恢復(fù)系。這些親本系不僅在某些性狀上表現(xiàn)出較好的一般配合力，而且組配出了高產(chǎn)、矮稈、柄伸長和熟期短的雜交組合：P03A／2381、01-26A／653-1、P03A／5025和2055A／5025。

3.3 早熟矮稈高粱農(nóng)藝性狀的遺傳力分析

遺傳力表明某一性狀受到遺傳控制的程度，廣義遺傳力是指遺傳變異占表現(xiàn)型總變異的百分?jǐn)?shù)，或遺傳方差占表現(xiàn)型方差的百分?jǐn)?shù)，反映遺傳性狀選擇效果優(yōu)劣。狹義遺傳力指群體內(nèi)加性遺傳方差占表型方差的比率，能更準(zhǔn)確地反映選擇效果優(yōu)劣。

本試驗(yàn)中高粱穗長、株高、柄伸長、生育期的狹義遺傳力均大于60%，表明加性遺傳的作用較突出，這些性狀由親本直接傳遞給雜種的能力較強(qiáng)，可進(jìn)行早代選擇；而產(chǎn)量、穗粒重和千粒重的狹義遺傳力均小于60%，但其廣義遺傳力均高于70%，說明這3個性狀受加性效應(yīng)和非加性遺傳共同作用明顯，受環(huán)境及栽培條件的影響較大。

綜上所述，在早熟矮稈高粱育種實(shí)踐中，必須綜合考慮不育系或恢復(fù)系農(nóng)藝性狀優(yōu)勢和不足，充分了解同一親本不同性狀配合力的差異，這樣才能組配出生高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適和經(jīng)濟(jì)效益顯著的高粱雜交種，才能最大限度地挖掘親本的價值，為高粱生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收做出貢獻(xiàn)。

［1］ 胡廣群，王文華，孫克威．高粱親本系主要性狀配合力的研究［J］．遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995（2）：19～22．

［2］ 盧慶善，宋仁本，鄭春陽，等．高粱不同分類組雜種優(yōu)勢和配合力的研究［J］．遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（2）：3～13．

［3］ 宋仁本，盧慶善，鄭春陽，等．新引進(jìn)高粱雄性不育系的配合力分析［J］．遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1994（2）：1～6．

［4］ 黃遠(yuǎn)樟，劉來福．作物數(shù)量遺傳學(xué)基礎(chǔ)——六、配合力：不完全雙列雜交［J］．遺傳，1980，2（2）：43～46．

［5］ 劉來福，毛盛賢，黃遠(yuǎn)樟．作物數(shù)量遺傳［M］．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1984：250～262．

［6］ 唐啟義，馮明光．實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)［M］．北京：科學(xué)出版社，2002．

［7］ 王艷秋，盧 峰，鄒劍秋，等．群體改良法新育成高粱雄性不育系的配合力分析［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（1）：81～83．

［8］ 高士杰．高粱產(chǎn)量性狀的基因效應(yīng)分析［J］．遺傳，1993，15（2）：25～27．

［9］ 倪先林，趙甘霖，劉天朋，等．雜交糯高粱主要農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳力研究［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：90～93．

［10］ 尹學(xué)偉，王培華，張曉春，等．14個糯高粱親本主要農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析［J］．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，27（4）：1363～1368．

［11］ 王景雪，張福耀．高粱主要農(nóng)藝性狀的遺傳、配合力分析及高產(chǎn)組合選配［J］．雜糧作物，1995（6）：8～13．

S514．03

A

1002-1728（2017）02-0009-04

10．3969／j．issn．1002-1728．2017．02．002

2017-03-06

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-06）

段有厚（1979-），男，遼寧蓋縣人。副研究員，碩士，從事高粱育種與栽培研究，E-mail：duanyouhou＠163．com。