低氮環(huán)境下北方雜交粳稻親本配合力分析

李如海潘義東張麗穎高 虹馬作斌張滿利王昌華

(1.遼寧省稻作研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110101； 2.東港市種子公司，遼寧 丹東 118300)

氮(N)是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的必須元素，氮肥的使用對(duì)于提高水稻產(chǎn)量作用顯著。近年來(lái)，氮肥的不合理使用是農(nóng)業(yè)面源污染的主要因素之一。因此，減少水稻氮肥用量、提高水稻氮素利用效率勢(shì)在必行，許多學(xué)者利用氮脅迫環(huán)境從生理上、栽培技術(shù)措施上進(jìn)行了大量的研究。這些研究大多是以水稻品種或是組合為對(duì)象，對(duì)于水稻親本系的研究較少，尤其是低氮環(huán)境對(duì)雜交粳稻親本系配合力影響的研究更少。

鑒于此，本研究選用5個(gè)恢復(fù)系、6個(gè)不育系在低氮條件下組配30個(gè)雜交組合并鑒定其配合力，以期對(duì)水稻耐低氮材料組配提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用材料及其編號(hào)，恢復(fù)系為：C52(P1，1)、C852(P1，2)、H3(P1，3)、H30(P1，4)、H34(P1，5)等，不育系為：14A(P2，1)、150A(P2，2)、66A(P2，3)、73A(P2，4)、11A(P2，5)、9214A(P2，6)等。

土壤各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

按不完全雙列雜交(NCⅡ)6×5設(shè)計(jì)，于2017年夏，共配制組合30個(gè)。2018年春天將所有組合及親本(不育系用同型保持系替代)種植于盆中，每份材料栽6分盆，單本栽插，每盆 3苗。分 2個(gè)處理：A1低 N處理(生育期間不施肥)，A2正常管理(插秧后分期施肥3次，每盆每次5g尿素)。每份材料各個(gè)處理3盆，即3次重復(fù)。于拔節(jié)孕穗期用LQ6400測(cè)定光合速率等指標(biāo)，用葉綠素儀測(cè)SPAD值等。

于成熟期，在調(diào)查每盆所有株的株高、有效穗數(shù)，并剪下有效穗數(shù)最接近平均值3株所有穗，室內(nèi)考查穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。用 DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 土壤營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)含量

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量性狀相關(guān)關(guān)系

表2可以看出，在低 N環(huán)境下，單株產(chǎn)量與生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與結(jié)實(shí)率、千粒重、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗粒密度、株高等性狀呈正相關(guān)趨勢(shì)，都沒(méi)達(dá)到顯著水平，產(chǎn)量與這些性狀相關(guān)與正常環(huán)境下的相關(guān)相一致，表明在低N條件下，要提高雜交水稻產(chǎn)量，同樣注重提高生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)，同時(shí)也要兼顧結(jié)實(shí)率、穗粒數(shù)、株高等性狀的選擇。經(jīng)濟(jì)系數(shù)與結(jié)實(shí)率、株高呈顯著正相關(guān)，生物產(chǎn)量與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，表明提高有效穗數(shù)利于提高生物產(chǎn)量，提高結(jié)實(shí)率、株高，利于提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，進(jìn)而提高產(chǎn)量。

產(chǎn)量性狀中，經(jīng)濟(jì)系數(shù)與結(jié)實(shí)率、生物產(chǎn)量與穗數(shù)、株高與穗長(zhǎng)、株高與穗粒數(shù)、穗粒密度與穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)與穗粒數(shù)等正相關(guān)關(guān)系都達(dá)到極顯著水平，穗粒密度與穗數(shù)、穗粒數(shù)與穗數(shù)、穗長(zhǎng)與結(jié)實(shí)率呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這些相關(guān)與正常環(huán)境是一致的。表明低N水平下，雜交水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀之間的相關(guān)關(guān)系基本不受影響。

2.2 各親本產(chǎn)量性狀一般配合力效應(yīng)

由表3可見(jiàn)，低N環(huán)境下，相關(guān)性狀各親本之間一般配合力效應(yīng)表現(xiàn)出很大的差異，各親本相關(guān)性狀一般配合力效應(yīng)與正常管理?xiàng)l件下也表現(xiàn)出很大的出入?；謴?fù)系H30的單株產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、穗粒密度等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，并且與正常環(huán)境下的效應(yīng)相一致；H34在株高、有效穗數(shù)結(jié)實(shí)率、生物產(chǎn)量等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，并且與正常環(huán)境下的效應(yīng)相一致，在產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穗粒密度經(jīng)濟(jì)系數(shù)等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，但與正常環(huán)境下的效應(yīng)相反。不育系150A在株高、穗長(zhǎng)、千粒重、光合速率、經(jīng)濟(jì)系數(shù)等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，并且與正常環(huán)境下的效應(yīng)相一致，在有產(chǎn)量、效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，但與正常環(huán)境下的效應(yīng)相反；9214A在穗長(zhǎng)、穗粒密度等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，并且與正常環(huán)境下的效應(yīng)相一致，在產(chǎn)量、千粒重、生物產(chǎn)量等等性狀一般配合力效應(yīng)為較大的正效應(yīng)，但與正常環(huán)境下的效應(yīng)相反?？傊謴?fù)系H30、H34，不育系150A、9214A在低N條件下在產(chǎn)量及相關(guān)性狀一般配合力較多為正效應(yīng)。

2.3 各親本產(chǎn)量性狀特殊配合力效應(yīng)

由表4可見(jiàn)，低N環(huán)境下，相關(guān)性狀各組合之間特殊配合力效應(yīng)也表現(xiàn)出很大的差異，各親本相關(guān)性狀特殊配合力效應(yīng)與正常管理?xiàng)l件下也表現(xiàn)出不盡一致。就產(chǎn)量而言，66A/C52、73A/C52、73A/C852、150A/H3、150A/H30、150A/H34、66A/H34、11A/H34 等組合在低 N 環(huán)境下具有較高的特殊配合力正效應(yīng)，與正常栽培條件下的效應(yīng) 相 一 致；而 組合 14A/C52、11A/C52、150A/C852、73A/H3、11A/H3、14A/H30、66A/H30、73A/H30、9214A/H34等組合具有較高的特殊配合力正效應(yīng)，與正常栽培條件下的效應(yīng)相背。同時(shí)，由表2、表3可以看出，不具有較高的一般配合力親本其組合也可能具有較高的特殊配合力效應(yīng)，如 C52、14A產(chǎn)量一般配合力效應(yīng)分別為-14.84、-14.85，而組合 14A/C52、14A/H30、11A/C52 的特殊配合力效應(yīng)為12.82、4.32、3.92，也表明雜交稻親本的一般配合力和特殊配合力的相對(duì)獨(dú)立性。對(duì)于產(chǎn)量相關(guān)性狀也能得出類似的結(jié)論。

表2 低N環(huán)境下各組合產(chǎn)量及相關(guān)性狀相關(guān)分析

表3 低N環(huán)境下，各親本相關(guān)性狀一般配合力效應(yīng)

表4 低N環(huán)境下各親本相關(guān)性狀特殊配合力效應(yīng)

表4 低N環(huán)境下各親本相關(guān)性狀特殊配合力效應(yīng)(續(xù))

2.4 低N環(huán)境下各組合產(chǎn)量及相關(guān)性狀方差分析

表5可看出，結(jié)實(shí)率、千粒重、穗長(zhǎng)、穗數(shù)、株高、光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等性狀組合間的差異達(dá)到極顯著水平，株高等性狀不同恢復(fù)系間的差異達(dá)到極顯著水平，表明這些指標(biāo)受父本的影響較大。結(jié)實(shí)率、千粒重、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗粒密度、株高、光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等性狀不同不育系間的差異達(dá)到極顯著或顯著水平，表明這些指標(biāo)受母本的影響較大。結(jié)實(shí)率、穗長(zhǎng)、穗數(shù)、株高、光合速率、蒸騰速率等受雙親互作差異差異達(dá)到極顯著水平，這幾個(gè)性狀同時(shí)受雙親共同影響。以上這種差異與正常施N環(huán)境下的差異趨勢(shì)相同，只是在顯著程度上略有不同。

2.5 低N環(huán)境下各組合產(chǎn)量及相關(guān)性狀遺傳分析

由表6可見(jiàn)，單株產(chǎn)量、結(jié)實(shí)率、千粒重、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗粒密度、株高、SPAD、photo、cond、Trmmol、生物產(chǎn)量等一般配合力方差占較大比例，而這些性狀多數(shù)母本的相關(guān)一般配合力基因方差都大于父本，這些性狀受一般配合力效應(yīng)作用為主，尤其是母本的作用較大；而穗數(shù)、SPAD值、經(jīng)濟(jì)系數(shù)等性狀特殊配合力基因型方差較大，表明，這些性狀特殊配合力影響較大。以上結(jié)果與正常環(huán)境下的趨勢(shì)相一致。從遺傳力上看，多數(shù)性狀都有較高的廣義遺傳力和狹義遺傳力與正常環(huán)境下基本一致。

表5 低N環(huán)境下各組合產(chǎn)量及相關(guān)性狀方差分析(F-值)

表6 低N環(huán)境下各組合產(chǎn)量及相關(guān)性狀遺傳分析

3 結(jié)論

在低N環(huán)境下單株產(chǎn)量與生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與結(jié)實(shí)率、千粒重、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗粒密度、株高等性狀相關(guān)趨勢(shì)，與正常環(huán)境下基本相一致，只是在顯著水平上略有差異，表明要提高雜交水稻產(chǎn)量，同樣注重提高生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)，同時(shí)也要兼顧結(jié)實(shí)率、穗粒數(shù)、株高等性狀的選擇。

從配合力看，低N環(huán)境及正常條件下，相關(guān)性狀各親本之間一般配合力效應(yīng)表現(xiàn)出很大的差異，各親本相關(guān)性狀一般配合力效應(yīng)在不同環(huán)境條件下也表現(xiàn)出很大的出入?；謴?fù)系H30、H34，不育系150A、9214A在低N條件下在產(chǎn)量及相關(guān)性狀一般配合力較多為正效應(yīng)。特殊配合力效應(yīng)在不同環(huán)境之間表現(xiàn)更為復(fù)雜。在不同環(huán)境下，一般配合力效應(yīng)與特殊配合力都表現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立性。

在低N環(huán)境及正常環(huán)境條件下，單株產(chǎn)量、生物產(chǎn)量等較多性狀一般配合力方差占較大比例，而這些性狀多數(shù)母本的母本相關(guān)一般配合力基因方差都大于父本，這些性狀受一般配合力效應(yīng)作用為主，尤其是母本的作用較大；從遺傳力上看，多數(shù)性狀都有較高的廣義遺傳力和狹義遺傳力。