新疆哈克尼西棉新不育系和恢復(fù)系主要性狀配合力分析

趙曉雁 ，何良榮 ，戴翠榮 ，谷洪波 ，周曙霞 *

（1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆阿拉爾843300，2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾843300）

新疆哈克尼西棉新不育系和恢復(fù)系主要性狀配合力分析

趙曉雁 1，何良榮 2，戴翠榮 1，谷洪波 1，周曙霞 1*

（1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆阿拉爾843300，2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾843300）

棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性等多目標(biāo)育種難度大，利用雜種優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)多性狀的同步改良，是棉花育種的重要發(fā)展方向。利用棉花“三系”（不育系、保持系和恢復(fù)系）配套是解決人工去雄雜交成本高的有效途徑，是雜交制種的必然趨勢?！叭怠迸涮子N中，親本配合力分析尤為必要，明晰育種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，在組配中有的放矢地加以利用，是“三系”育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。景憶蓮等[1]、周曙霞等[2]研究表明哈克尼西棉的胞質(zhì)效應(yīng)廣泛存在，對衣分、籽指、皮棉產(chǎn)量、纖維長度等有顯著影響。王斌等[3]研究表明皮棉產(chǎn)量、衣分、衣指、籽指、纖維長度、斷裂比強(qiáng)度主要受加性基因控制，籽棉產(chǎn)量主要受非加性基因控制。劉麗等[4-5]研究表明產(chǎn)量性狀主要受親本一般配合力和特殊配合力的共同影響，但一般配合力效應(yīng)略大，纖維長度和整齊度主要受加性效應(yīng)的影響，馬克隆值、伸長率、斷裂比強(qiáng)度和籽棉產(chǎn)量同時(shí)受加性和非加性效應(yīng)的影響。以往的研究因地域、材料的不同，對新疆的適應(yīng)性不盡相同。本研究選擇新疆本地的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)早中熟品種通過多代回交，選育出綜合性狀較好的哈克尼西棉新不育系材料，新不育系與新恢復(fù)系采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)配置組合，對品質(zhì)、產(chǎn)量性狀等配合力進(jìn)行分析，為后續(xù)選育配合力高的哈克尼西棉不育系、恢復(fù)系提供依據(jù)和參考，為實(shí)現(xiàn)新疆早中熟陸陸“三系”雜交棉育種更具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用材料：7個(gè)新哈克尼西棉胞質(zhì)雄性不育系來自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病性好的早中熟材料中棉所49、新陸中48、X11006、錦科255、科林2號、新陸中28、新陸中37為父本經(jīng)過多代回交核置換，轉(zhuǎn)育獲得7個(gè)同型新不育系（A1-A7），不育率達(dá) 100%。3個(gè)新恢復(fù)系 1082R（R1）、1097R（R2）、1099R（R3）來自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，經(jīng)多代自交、測交篩選，這3個(gè)恢復(fù)系對哈克尼西棉不育系恢復(fù)率均在90%以上。

1.2 試驗(yàn)方法

2015年7月用7個(gè)不育系和3個(gè)恢復(fù)系，采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)配制21個(gè)組合，獲得21個(gè)組合的雜交棉種子。2016年種植雜交種子，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，單行區(qū)，行長5 m，行距66 cm＋10 cm，株距12 cm，栽培措施同大田。試驗(yàn)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2號試驗(yàn)地進(jìn)行。收獲前取中部4～6果枝的15個(gè)棉鈴考種，測定鈴重、衣分，在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所采用HVI1000棉花纖維測試儀測定纖維上半部平均長度、整齊度、馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度、伸長率、短纖維率、黃度、反射率。吐絮后實(shí)收計(jì)產(chǎn)，由籽棉產(chǎn)量和衣分計(jì)算出皮棉產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

按照劉來福[6]的固定模型進(jìn)行分析，采用Excel 2010、DPS 7.05軟件[7]進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 配合力方差分析

對21個(gè)組合的12個(gè)與產(chǎn)量、纖維品質(zhì)相關(guān)性狀進(jìn)行方差分析（表1）表明，各性狀在組合間的差異均達(dá)極顯著水平，說明組合間存在遺傳差異，各親本、組合可進(jìn)行配合力分析。母本不育系的纖維斷裂比強(qiáng)度、伸長率的一般配合力差異達(dá)到極顯著水平，籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、上半部平均長度、整齊度、馬克隆值、黃度的一般配合力差異達(dá)到顯著水平。父本恢復(fù)系的衣分、上半部平均長度、伸長率的一般配合力分析差異達(dá)到顯著水平。組合間除籽棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度的特殊配合力方差分析未達(dá)到顯著水平，其他10個(gè)性狀的特殊配合力均達(dá)到顯著或極顯著水平。大部分性狀的父本、母本的一般配合力方差較大，表明這些性狀均受加性效應(yīng)影響且加性效應(yīng)起主要作用。

表1 12個(gè)性狀的配合力方差分析

2.2 親本主要性狀一般配合力效應(yīng)分析

一般配合力主要是由基因的加性效應(yīng)決定的，是可遺傳的，對后代的表現(xiàn)具有一定的影響，是評判親本優(yōu)劣的依據(jù)[6]。由表2可以看出，不同親本的同一性狀、同一親本的不同性狀的一般配合力效應(yīng)有較大差異。不育系A(chǔ)1、A2的籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量的一般配合力效應(yīng)大，纖維品質(zhì)性狀綜合表現(xiàn)也較好，上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值為正效應(yīng)?；謴?fù)系R3的產(chǎn)量性狀一般配合力好，R2的綜合品質(zhì)性狀較好。

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

特殊配合力是基因間、基因與環(huán)境互作的綜合表現(xiàn)，表現(xiàn)為非加性效應(yīng)。不同組合間、不同性狀間的特殊配合力各不相同，且特殊配合力效應(yīng)差異很大（表3）。A3×R3組合的鈴重特殊配合力效應(yīng)最大，A5×R3最??；A2×R3組合皮棉產(chǎn)量特殊配合力最大，A5×R1最??；A5×R2纖維上半部平均長度特殊配合力效應(yīng)最大，A3×R3最??；A1×R3斷裂比強(qiáng)度特殊配合力最大，A6×R1最小；A7×R1馬克隆值特殊配合力最大，A4×R1 最小。 A1×R1、A1×R3、A2×R2 不同性狀的特殊配合力效應(yīng)高，是較好的候選組合。

表2 親本產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的一般配合力效應(yīng)

表3 21個(gè)組合的12個(gè)性狀的特殊配合力

2.4 群體配合力貢獻(xiàn)率及遺傳力估算

從表4看出，衣分、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度、上半部平均長度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度的一般配合力基因型方差占總方差的比重均大于50%，說明雜種F1的這些性狀主要受加性效應(yīng)影響。鈴重、短纖維率、反射率的特殊配合力基因型方差占總方差的比重均大于50%，說明這些性狀親本的互作效應(yīng)對F1起重要作用。在不同性狀間親本一般配合力方差各異，籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度中母本一般配合力貢獻(xiàn)率達(dá)到50%，占主導(dǎo)作用；衣分性狀中父本的所占比重大，貢獻(xiàn)率高。

表4 父、母本基因型及其互作對F1各性狀的貢獻(xiàn)率

從各組合性狀的廣義遺傳力和狹義遺傳力估算結(jié)果（表5）看出，鈴重、短纖維率的廣義、狹義遺傳力相差大，表明受環(huán)境影響較大，各性狀的廣義遺傳力較大，表明加性遺傳和非加性遺傳均較強(qiáng)。狹義遺傳力的大小順序?yàn)樯扉L率＞斷裂比強(qiáng)度＞上半部平均長度＞整齊度＞黃度＞馬克隆值＞皮棉產(chǎn)量＞籽棉產(chǎn)量＞衣分＞短纖維率＞反射率＞鈴重。

表5 12個(gè)性狀的遺傳力分析

3 討論

親本配合力和遺傳特性的研究對棉花雜交育種具有重要的指導(dǎo)意義，配合力的高低是預(yù)測雜種優(yōu)勢的1個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，但親本材料、地域的不同，其研究結(jié)果不盡相同[3-5,8-12]。本研究表明，籽棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度主要受加性效應(yīng)影響，鈴重主要受非加性效應(yīng)影響。衣分、皮棉產(chǎn)量、纖維上半部平均長度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度受加性和非加性效應(yīng)共同影響，以加性效應(yīng)為主。不育系多數(shù)性狀一般配合力方差貢獻(xiàn)率高于恢復(fù)系的貢獻(xiàn)率，在基因加性效應(yīng)中母本貢獻(xiàn)率高，這與石玉真等[13]、韓祥銘等[14]、朱華國等[15]的研究結(jié)果一致。不育系對籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度的貢獻(xiàn)率較大，父本對衣分的貢獻(xiàn)率較高，鈴重的特殊配合力方差貢獻(xiàn)率在60%以上，說明鈴重受環(huán)境影響較大。在品種選育過程中應(yīng)加強(qiáng)對不育系纖維品質(zhì)和鈴重、衣分的選擇，而恢復(fù)系主要考察纖維品質(zhì)尤其是斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、整齊度、伸長率，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，才能達(dá)到預(yù)期的育種目標(biāo)。

產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間存在相互制約的關(guān)系[8,16]，哈克尼西棉不育系的遺傳受細(xì)胞質(zhì)基因和細(xì)胞核基因共同調(diào)控，產(chǎn)量和品質(zhì)、品質(zhì)性狀間的相互制約更加明顯[1-2,17-18]。本研究中A1×R3的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀特殊配合力效應(yīng)好，尤其是纖維斷裂比強(qiáng)度高，短纖維率、反射率負(fù)效應(yīng)較小，產(chǎn)量性狀表現(xiàn)突出，親本A1、R3大多數(shù)性狀一般配合力效應(yīng)好，組配后負(fù)效應(yīng)小，在雜種優(yōu)勢利用上更有價(jià)值。

4 結(jié)論

本研究利用優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強(qiáng)的新疆早中熟優(yōu)良品種在連續(xù)多代雜交、回交、自交選擇，轉(zhuǎn)育哈克尼西棉不育系、恢復(fù)系作為研究對象，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。不育系的加性效應(yīng)影響大、基因型貢獻(xiàn)率高，應(yīng)從衣分、纖維品質(zhì)著手充分利用母體效應(yīng)?；謴?fù)系應(yīng)主要從提高纖維品質(zhì)、抗性上入手，擴(kuò)大基因來源，與性狀互補(bǔ)性強(qiáng)的不育系配制組合，降低胞質(zhì)對雜交種的負(fù)效應(yīng)，才能在哈克尼西棉“三系”育種中育成優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)雜交種。

[1]景憶蓮，劉耀斌，李胄，等.哈克尼西棉細(xì)胞質(zhì)對陸地棉主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2004，20(4)：117-141.

[2]周曙霞，劉文國，程魯軍，等.哈克尼西棉細(xì)胞質(zhì)對陸海種間雜種優(yōu)勢的影響[J].中國棉花，2003，30(4)：8-10.

[3]王斌，費(fèi)德友，楊洪理，等.棉花不育系與恢復(fù)系配合力分析[J].中國棉花，1998，25(8)：8-9.

[4]劉麗，孔憲輝，相吉山，等.新疆棉花胞質(zhì)不育系主要農(nóng)藝性狀的配合力分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22(2)：47-53.

[5]劉麗，孔憲輝，王旭文，等.9個(gè)早熟陸地棉新不育系主要性狀配合力分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21(11)：90-95.

[6]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，1984：150-284.

[7]唐啟義.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2010：606-629.

[8]楊六六，劉惠民，曹美蓮，等.棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的遺傳研究[J].棉花學(xué)報(bào)，2009，21(3)：179-183.

[9]紀(jì)家華，王思德，李朝暉，等.陸地棉優(yōu)異種質(zhì)間的雜種優(yōu)勢和配合力分析[J].棉花學(xué)報(bào)，2002，14(2)：104-107.

[10]袁有祿，張?zhí)煺妫?，?棉花優(yōu)異纖維品質(zhì)性狀的雙列雜交分析[J].遺傳學(xué)報(bào)，2005，32(1)：79-85.

[11]崔艷利，郭立平，邢朝柱，等.棉花三系雜交種不同生態(tài)區(qū)遺傳效應(yīng)及優(yōu)勢表現(xiàn)[J].棉花學(xué)報(bào)，2014，26(1)：1-9.

[12]楊代剛，馬雄風(fēng)，周曉箭，等.陸地棉配合力與雜種優(yōu)勢、遺傳距離的相關(guān)性分析[J].棉花學(xué)報(bào),2012,24(3)：191-198.

[13]石玉真，張保才，李俊文，等.棉花纖維品質(zhì)性狀主要由母體植株基因型決定[J].遺傳，2008，30(11)：1466-1476.

[14]韓祥銘，劉英欣，宋憲亮.陸地棉新種質(zhì)纖維品質(zhì)性狀的遺傳分析[J].作物學(xué)報(bào)，2002，28(2)：245-248.

[15]朱華國，耿衛(wèi)東，韓亞東，等.新疆棉花三系雜交種產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的遺傳分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014(2)：213-219.

[16]陳榮江，王清連，朱明哲.棉花產(chǎn)量性狀與纖維品質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)度及典型相關(guān)分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，36(5)：43-46.

[17]韋貞國，李宗友，易先達(dá)，等.哈克尼西棉雄性不育胞質(zhì)的遺傳效應(yīng)[J].棉花學(xué)報(bào)，1995，7(2)：76-81.

[18]王學(xué)德，張?zhí)煺?，潘家駒.細(xì)胞質(zhì)雄性不育陸地棉的細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)[J].作物學(xué)報(bào)，1997，23(4)：393-399.

Analysis of Combining Ability of Main Characters in New Sterile and Restorer Lines fromGossypium Harknessiiin Xinjiang

Zhao Xiaoyan,He Liangrong,Dai Cuirong,Gu Hongbo,Zhou Shuxia*

本文采用7×3不完全雙列雜交分析法，對新轉(zhuǎn)育的哈克尼西棉不育系、恢復(fù)系的纖維品質(zhì)性狀和產(chǎn)量配合力及遺傳力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：籽棉產(chǎn)量、斷裂比強(qiáng)度主要受加性效應(yīng)影響，鈴重主要受非加性效應(yīng)影響，衣分、皮棉產(chǎn)量、纖維上半部平均長度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度受加性和非加性效應(yīng)共同影響，以加性效應(yīng)為主；籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、整齊度、馬克隆值、伸長率、黃度中母本基因型貢獻(xiàn)率高。不育系選育應(yīng)從提高衣分、品質(zhì)性狀著手合理配組，實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)。親本A1、R3的多數(shù)性狀一般配合力效應(yīng)高，A1×R3的組配品質(zhì)性狀特殊配合力效應(yīng)較好，產(chǎn)量性狀表現(xiàn)突出。

哈克尼西棉；不育系；品質(zhì)性狀；配合力；不完全雙列雜交

S562.035.1

A

1000-632X(2017)12-0020-05

10.11963/1000-632X.zxyzsx.20171120

2017-07-07 *通信作者：mianhua3x@163.com

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)育種攻關(guān)項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)、機(jī)采雜交棉新品種選育”（2016AC027）；新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)師域發(fā)展創(chuàng)新支持計(jì)劃 “第一師機(jī)采棉纖維品質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)示范與推廣”（2015AF001）