棉花復(fù)合雜交育成親本主要產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢及配合力分析

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室， 江蘇 南京 210095)

·問題探討·

棉花復(fù)合雜交育成親本主要產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢及配合力分析

朱協(xié)飛
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所/作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室， 江蘇 南京 210095)

為測定利用復(fù)合雜交育成的5個親本的育種應(yīng)用潛力，將5個親本與4個推廣品種采用不完全雙列雜交設(shè)計配制20個組合，對組合的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的雜種優(yōu)勢進行分析，并對5個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行配合力分析。結(jié)果：鈴數(shù)對產(chǎn)量的貢獻最大；A 1親本在鈴數(shù)，A 2親本在衣分，A 3親本在鈴重，A 5親本在鈴重、衣分性狀上一般配合力(GCA)為正，A 5親本是一個較理想的親本；具有較高特殊配合力效應(yīng)(SCA)的組合有A 5×B 3、A 2×B 2、A 3×B 1。結(jié)論：利用復(fù)合雜交培育高配合力親本是可行的；但不同來源的親本在同一性狀，同一親本的不同性狀間一般配合力(GCA)是不同的；同一性狀的不同組合間，同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)也都存在大小或方向上的差異。

配合力； 產(chǎn)量； 中親優(yōu)勢； 超親優(yōu)勢

雜種優(yōu)勢是自然界中的普遍現(xiàn)象，親本的異質(zhì)性及互補能力是產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的主要原因[1]。棉花雜種優(yōu)勢利用是提高棉花產(chǎn)量、改進纖維品質(zhì)、改變生育期及增強抗逆能力的有效途徑[2-4]。據(jù)統(tǒng)計，棉花雜種一代平均增產(chǎn)15%左右[5]。目前，大多數(shù)作物的雜交育種仍主要依靠大量隨機地配制組合，這種方法不僅費時費力，而且盲目性大。為了提高選擇親本和配制組合的預(yù)見性，開展雜種優(yōu)勢預(yù)測性研究具有十分重要的意義[6]。雜種優(yōu)勢利用實踐表明，選擇配合力高的品系是選育強優(yōu)組合的前提條件，親本的配合力高低是決定雜種優(yōu)勢的主要因素，是選育理想親本的重要依據(jù)。只有育出高配合力的親本，才有可能組配出強優(yōu)勢的雜交組合[7]。

本研究通過對5個利用復(fù)合雜交育成的棉花親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力和特殊配合力進行研究與分析，旨在評定這幾個新育成親本的利用價值，為選育強優(yōu)勢組合提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試親本共9個，其中4個母本分別為徐棉21號(B 1)、蘇棉27(B 2)、蘇棉25(B 3)、泗棉5號(B 4)，均為審定品種，分別來自育種單位。5個被測親本為父本，分別為：NAU-21(A 1)、NAU-27(A 2)、NAU-32(A 3)、NAU-33(A 4)、NAU-45(A 5)。其來源：利用長江流域優(yōu)良雜交種南抗3號、泗雜3號、鄂雜棉10號與黃河流域的中棉所29、魯棉研40號等優(yōu)良雜交種分別進行復(fù)合雜交，構(gòu)建多個原始群體，然后從群體中經(jīng)5～6代選擇，最終獲得的優(yōu)良親本。

1.2 方 法

2015年在安徽省當(dāng)涂縣姑熟鎮(zhèn)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)皖江基地進行試驗，試驗設(shè)計:采用苗床育苗大田移栽方式，于4月9日播種，5月7日移栽。隨機區(qū)組排列，設(shè)3次重復(fù)，4行區(qū)。行長為5 m，行距為1 m，小區(qū)實際面積20 m2，折合密度為30 000株/hm2。試驗田的田間管理同大田生產(chǎn)一致。生育進程的記載參照長江流域棉花區(qū)試方案。性狀調(diào)查：在棉花打頂后調(diào)查單株鈴數(shù)，每行選取10個單株調(diào)查數(shù)，然后以平均數(shù)代表該性狀的值。吐絮收取25鈴棉花進行考種。考種項目包括單鈴重、衣分等。籽棉、皮棉產(chǎn)量為實收產(chǎn)量。

親本配合力方差，親本產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力和組合特殊配合力方差分析，采用DPS統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析[8]。根據(jù)NCII方法進行配合力分析，按模型I(固定模型)估算一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)效應(yīng)值等。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及相關(guān)性狀試驗結(jié)果與雜種優(yōu)勢分析

供試品種及其雜交組合F1的產(chǎn)量及相關(guān)性狀結(jié)果見表1。由表1可知，20個組合在鈴數(shù)、鈴重、衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量這5個性狀上的平均數(shù)均高于2個親本的平均數(shù)，其中單株鈴數(shù)比A親本高2.4個，比B親本高2.1個；鈴重比A、B親本高0.1 g；衣分比A親本高0.6%，比B親本高0.8%個；籽棉產(chǎn)量比A親本高360 kg/hm2，比B親本高333 kg/hm2；皮棉產(chǎn)量比A親本高172.5 kg/hm2，比B親本高166.5 kg/hm2。結(jié)果表明，A、B親本配制的雜交種無論是產(chǎn)量還是產(chǎn)量相關(guān)因素均高于親本。

表1 親本及其雜交組合的產(chǎn)量及相關(guān)性狀結(jié)果

組合/親本鈴數(shù)(個/株)鈴重(g)衣分(%)籽棉(kg/hm2)皮棉(kg/hm2)A1×B128．05．840．83882．01584．0A1×B229．85．242．63751．51600．5A1×B326．25．342．33367．51423．5A1×B428．16．240．14102．51644．0A2×B124．95．743．03435．01476．0A2×B230．55．343．23852．01662．0A2×B326．75．344．53393．01507．5A2×B426．96．440．14092．01641．0A3×B127．96．040．83981．01624．5A3×B228．35．343．93621．01588．5A3×B326．75．641．73589．51497．0A3×B425．76．541．64012．51669．5A4×B126．45．840．93658．51498．5A4×B227．75．841．83832．51603．5A4×B326．85．242．13351．01410．0A4×B426．26．142．53802．51615．5A5×B126．06．341．13900．01603．5A5×B226．75．644．53579．01591．5A5×B326．36．042．93756．01611．0A5×B427．26．243．13930．01693．5A124．75．642．43297．01399．5A223．75．841．03312．01357．5A326．05．739．53576．01413．0A426．25．741．63568．51485．0A523．55．543．43163．51372．5B124．45．940．93439．51405．5B226．75．343．23409．51471．5B323．95．740．43309．01336．5B425．45．741．13484．51432．5F1平均數(shù)27．25．842．23744．01578．0A平均數(shù)24．85．741．63384．01405．5B平均數(shù)25．15．741．43411．01411．5

進一步分析20個組合5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢(見表2)發(fā)現(xiàn)，鈴重中親優(yōu)勢11個為正，超親優(yōu)勢10個為正；衣分中親優(yōu)勢12個為正，超親優(yōu)勢8個為正。單株鈴數(shù)中親優(yōu)勢全部為正，超親優(yōu)勢18個為正；籽棉產(chǎn)量中親優(yōu)勢19個為正，超親優(yōu)勢18個為正；皮棉產(chǎn)量中親優(yōu)勢全部為正，超親優(yōu)勢19個為正。表明組合雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)在性狀之間存在較大差異，同一性狀的雜種優(yōu)勢又因組合不同而不同。整體來看，雜交組合主要產(chǎn)量性狀的中親優(yōu)勢、超親優(yōu)勢是普遍存在的。

表2 各組合雜種優(yōu)勢分析

組合 鈴數(shù) 鈴重 衣分 籽棉 皮棉 中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢中親優(yōu)勢高親優(yōu)勢A1×B114．313．51．2-1．7-1．8-3．815．312．912．912．7A1×B216．012．0-4．0-6．5-0．1-1．311．910．011．48．7A1×B37．85．9-6．0-6．52．4-0．32．01．84．11．7A1×B412．310．89．18．2-3．8-5．521．017．816．114．7A2×B13．52．2-1．8-2．95．04．81．8-0．16．95．0A2×B221．014．2-5．1-9．22．6-0．114．613．017．513．0A2×B312．211．9-8．7-9．29．38．52．52．412．011．1A2×B49．66．010．79．8-2．4-2．420．417．517．614．5A3×B111．07．43．21．11．5-0．213．511．315．315．0A3×B27．56．0-3．1-6．53．61．73．71．210．28．0A3×B37．02．6-2．6-2．3-0．43．34．30．48．96．0A3×B40．1-1．214．614．61．51．113．712．217．316．5A4×B14．20．6-0．3-2．3-0．7-1．64．42．63．60．9A4×B25．13．65．51．8-1．3-3．29．87．48．48．0A4×B37．12．4-9．6-9．42．71．2-2．6-6．10．0-5．0A4×B41．4-0．16．76．72．72．27．86．610．78．8A5×B18．86．810．06．0-2．5-5．318．113．415．414．0A5×B26．40．03．11．22．72．58．95．011．98．1A5×B310．910．16．44．92．4-1．216．113．519．017．4A5×B411．27．110．18．22．0-0．718．212．820．718．2

2.2 組合間差異顯著性檢驗

對20個雜交組合及9個親本的5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行方差分析，結(jié)果見表3。從表3可看出，5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀均達極顯著水平，表明這5個性狀在各雜交組合及親本間存在真實的遺傳差異，可進一步作配合力方差分析。

表3 產(chǎn)量及相關(guān)性狀方差分析

變異來源自由度鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉區(qū)組間20．910．000．12117．2029．45處理間288．16??0．39??5．22??939．92??152．88??誤差560．380．020．2251．1610．21總變異86

注：“*”和“**”分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。下同。

2.3 配合力方差分析

對20個雜交組合及9個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行配合力方差分析(見表4)。結(jié)果表明:組合間各性狀的方差均達到極顯著水平，說明各性狀的基因型間存在顯著的遺傳差異；被測親本(A)鈴數(shù)、衣分的方差均達到顯著水平，鈴重、籽棉、皮棉產(chǎn)量均達極顯著水平，表明各性狀的一般配合力(GCA)在參試親本間差異顯著或極顯著；親本A、B所有性狀的特殊配合力(SCA)達到極顯著水平，表明這些產(chǎn)量及相關(guān)性狀的特殊合力對F1雜種的表現(xiàn)有明顯的作用。

表4 產(chǎn)量及相關(guān)性狀配合力方差分析

變異來源自由度鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉區(qū)組20．580．010．0492．3616．67組合195．48??0．52??5．16??749．04??87．02??B33．920．274．33214．2865．45A414．11?2．32??12．68?2760．83??326．41??A×B123．85??0．15??3．56??424．34??34．36??誤差380．450．020．1856．8811．52

2.4 配合力效應(yīng)分析

2.4.1 親本的一般配合力效應(yīng)(GCA)

9個親本的產(chǎn)量及相關(guān)性狀的一般配合力效應(yīng)見表5，從表5可看出，各親本一般配合力效應(yīng)都有明顯差異，表明各親本在這些性狀上的加性效應(yīng)是不同的。5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀上的GCA效應(yīng)值：A 1親本有2個為正，分別是鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量；A 2親本有2個為正，分別是鈴數(shù)、衣分；A 3親本有4個為正，分別是鈴數(shù)、鈴重、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量；A 5親本有4個為正，分別是鈴重、衣分、籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量。說明這幾個親本在以上性狀上具有加性效應(yīng)。綜合起來看，A 5親本盡管在鈴數(shù)上呈負效應(yīng)，但其他4個性狀均呈正效應(yīng)，且效應(yīng)值較大，是一個較理想的親本。

表5 各親本的一般配合力效應(yīng)值

親本鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉A13．25-2．31-1．730．84-0．91A20．40-1．881．20-1．38-0．34A30．001．45-0．401．521．12A4-1．44-1．16-0．78-2．23-2．90A5-2．213．901．711．253．02B1-1．832．43-2．020．72-1．28B25．32-5．662．44-0．472．03B3-2．30-5．321．23-6．75-5．52B4-1．198．55-1．656．504．77

2.4.2 各組合的特殊配合力效應(yīng)(SCA)

20個組合5個產(chǎn)量及相關(guān)性狀的特殊配合力(SCA)效應(yīng)見表6。在20個組合中，5個性狀的特殊配合力(SCA)效應(yīng)表現(xiàn)全部為正的有1個組合，即A 1×B 1；4個性狀為正的有2個組合，即A 1×B 4、A 5×B 3；3個性狀為正的有6個組合，即A 1×B 2、A 2×B 2、A 2×B 3、A 3×B 1、A 3×B 3、A 4×B 2；2個性狀為正的有6個組合，即A 1×B 3、A 2×B 4、A 3×B 4、A 4×B 4、A 5×B 1、A 5×B 4；僅1個性狀為正的有5個組合，即A 2×B 1、A 3×B 2、A 4×B 1、A 4×B 3、A 5×B 2。從性狀方面看，鈴數(shù)為正的有11個，鈴重為正的有9個，衣分為正的有10個，籽棉產(chǎn)量為正的有9個。結(jié)果表明:同一性狀的不同組合間，同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)都存在大小或方向上的差異，這表明基因互作方式的多樣性。綜合起來看，具有較高SCA的組合有A 5×B 3、A 2×B 2、A 3×B 1，這3個組合在多個性狀上呈正效應(yīng)，且效應(yīng)值較大。

表6 各組合的特殊配合力效應(yīng)值

組合鈴數(shù)鈴重衣分籽棉皮棉A1×B11．830．460．492．122．64A1×B21．19-1．270．38-0．190．32A1×B3-4．580．120．73-4．15-3．29A1×B41．560．69-1．612．220．33A2×B1-6．86-1．132．71-7．60-4．80A2×B26．62-1．13-1．284．713．72A2×B30．24-1．473．02-1．261．47A2×B4-0．013．73-4．454．16-0．39A3×B14．71-0．40-0．834．093．15A3×B2-1．08-3．292．06-4．35-2．41A3×B30．520．40-1．941．11-0．69A3×B4-4．153．290．70-0．85-0．05A4×B10．39-1．27-0．14-0．77-0．88A4×B2-1．977．40-2．465．032．50A4×B32．57-3．93-0．61-1．52-2．16A4×B4-0．99-2．203．21-2．730．54A5×B1-0．072．34-2．232．17-0．11A5×B2-4．76-1．711．29-5．20-4．12A5×B31．254．88-1．215．834．67A5×B43．59-5．522．15-2．79-0．43

3 結(jié)論與討論

配合力是評價親本利用價值的重要指標(biāo)[9]，一般配合力呈加性效應(yīng)，能夠穩(wěn)定遺傳。本研究通過對5個親本一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)分析，結(jié)果表明： 1) 同性狀的不同親本間，同一親本的不同性狀間一般配合力(GCA)不同。就本研究而言，A 1親本在鈴數(shù)，A 2親本在衣分，A 3親本在鈴重，A 5親本在鈴重、衣分性狀上一般配合力(GCA)為正，利用這些親本配制雜交種在這些性狀上獲得高優(yōu)勢組合的可能性要大。綜合起來看，A 5親本盡管在鈴數(shù)上呈負效應(yīng)，但其他4個性狀均呈正效應(yīng)，且效應(yīng)值較大，是一個較理想的親本。 2) 20個同一性狀的不同組合間，同一組合的不同性狀間特殊配合力(SCA)效應(yīng)都存在大小或方向上的差異。因此在配制雜交種時除了要考慮親本一般配合力(GCA)外，還應(yīng)考慮基因互作方式的多樣性，即特殊配合力大小。3) 通過對20個組合的雜種優(yōu)勢分析，鈴重、衣分的中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢在不同性狀上表現(xiàn)不同，而20個組合的鈴數(shù)普遍具有中親優(yōu)勢和超親優(yōu)勢。就本研究而言，雜交組合籽棉、皮棉產(chǎn)量的增加主要得益于鈴數(shù)的貢獻。因此在選擇親本時要充分考慮親本鈴數(shù)對組合的影響。

復(fù)合雜交涉及的親本多，雜種遺傳構(gòu)成復(fù)雜，后代分離嚴(yán)重，提供選擇的機會多。本研究用于構(gòu)建原始群體的2個雜交種來源于不同棉區(qū)，所涉及的4個親本親緣關(guān)系遠，更容易產(chǎn)生性狀互補，為培育高配合力親本最終育成強優(yōu)勢組合打下了基礎(chǔ)。從研究結(jié)果看，利用復(fù)合雜交培育高配合力親本是一條有效途徑。

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Analyses of Heterosis and Combining Ability of Main Yield Traits of Multiple-crossing Cotton Parents in Breeding

ZHUXiefei

2017-03-26

國家科技支撐計劃項目(2011 AA 10 A 102)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS-18-01)。

朱協(xié)飛(1963—)，男，江蘇人；高級農(nóng)藝師，研究方向：棉花種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種；E-mail:fxx615@njau.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.069

S 562

A

1001-4705(2017)10-0069-04