陸地棉芽黃突變體雜種優(yōu)勢及配合力分析

董承光，周小鳳，馬曉梅，王 娟，韓柏岳，王 新，田 琴，李保成*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所，新疆 石河子 832000； 2.山西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，山西 太原 030002)

【研究意義】棉花芽黃性狀是一種葉片表現(xiàn)出葉綠素缺乏的黃色突變性狀，尤其在苗期表現(xiàn)明顯、穩(wěn)定且容易辨別，是理想的標(biāo)記性狀[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】已有研究表明，芽黃性狀遺傳方式簡單，大多受一對隱性基因控制[2]。因此芽黃性狀可作為優(yōu)異基因資源應(yīng)用于棉花種質(zhì)創(chuàng)新及雜種優(yōu)勢的研究[3-4]。首先，芽黃性狀可直接用于棉花雜種優(yōu)勢研究，芽黃品系與常規(guī)品種之間雜交，F(xiàn)1具有明顯雜種優(yōu)勢，雜種優(yōu)勢利用潛力較大[5-7]；另外，芽黃還可作為指示性狀用于棉花不育系及恢復(fù)系等三系雜交棉的選育應(yīng)用[8]。配合力是雜種優(yōu)勢利用和親本選配的重要參考指標(biāo)[9]。在棉花雜種優(yōu)勢利用中，選擇優(yōu)異親本材料，評價親本材料的配合力對雜交棉選育具有重要的意義[10-11]。【本研究切入點】本研究以課題組發(fā)現(xiàn)和選育的4個芽黃突變材料71-7、62-17、115-23、53-39為研究對象，與4個常規(guī)優(yōu)良品系進(jìn)行雜交，采用不完全雙列雜交設(shè)計(NCⅡ)，分析F1代產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢和配合力?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以期為今后利用這些芽黃材料提供理論依據(jù)，并為新疆高效雜交棉品種選育提供新的育種途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與田間試驗

按照不完全雙列雜交的要求，分別以71-7、62-17、115-23、53-39 4個芽黃材料為母本，以石大棉268、XNY16-1、金墾1763、魯早452 4個優(yōu)良品系為父本，2018年配制16個組合(表1)，獲得F1種子，2019年，將16個組合的F1種子種植于新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所試驗基地，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，行長8.8 m，寬窄行66 cm+10 cm，6行區(qū)，株距10 cm。對照品種為新陸早61號，各材料人工點播，膜下滴管栽培，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行田間管理。

1.2 性狀調(diào)查及數(shù)據(jù)處理

在棉花吐絮后期每小區(qū)收中部20鈴，室內(nèi)扎花考種單鈴重、衣分、衣指、籽指；考種結(jié)束后，分別取每個材料的皮棉10～15 g檢測棉花纖維品質(zhì)，包括：纖維長度、比強度、麥克隆值、整齊度、伸長率；各性狀調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參考棉花種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[12]，纖維品質(zhì)檢測在農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室纖維檢測室印度普瑞美HFT9000纖維檢測儀上進(jìn)行；數(shù)據(jù)分析采用EXCEL及DPS軟件進(jìn)行分析，其中競爭優(yōu)勢=(F1-CK)/CK×100 %。

2 結(jié)果與分析

2.1 各雜交組合的競爭優(yōu)勢分析

以新陸早61號為對照，分析4個芽黃突變體和常規(guī)棉品種間16個組合雜種一代的競爭優(yōu)勢，如表2所示，衣分、單鈴重、衣指和籽指4個主要產(chǎn)量性狀的平均競爭優(yōu)勢均為正值，分別為0.96 %、4.98 %、11.78 %和10.78 %；而纖維長度、纖維比強度、馬克隆值、整齊度及伸長率等5個纖維品質(zhì)性狀中，只有馬克隆值的平均競爭優(yōu)勢為正值，為2.95 %，其它4個性狀的平均競爭優(yōu)勢則表現(xiàn)為負(fù)值。就各性狀的優(yōu)勢組合率而言，4個產(chǎn)量性狀的優(yōu)勢組合率都達(dá)到75 %以上，其中衣指性狀的16個組合全部表現(xiàn)為正向競爭優(yōu)勢，而5個纖維品質(zhì)性狀的優(yōu)勢組合率較低，尤其纖維比強度性狀16個組合全部表現(xiàn)為負(fù)向競爭優(yōu)勢。

2.2 各性狀方差分析和配合力方差分析

由表3可以看出，9個性狀中除整齊度在16個F1組合基因型間表現(xiàn)差異不顯著外，其它8個性狀的表現(xiàn)均為顯著或極顯著水平，說明這些性狀的變異主要受核基因控制，并可進(jìn)行進(jìn)一步的配合力分析。衣分、單鈴重、衣指、籽指和伸長率等5個性狀的特殊配合力方差均不顯著，而一般配合力方差達(dá)顯著或極顯著水平，說明這5個性狀可能主要受加性基因效應(yīng)控制；纖維長度性狀同時具有極顯著的母本一般配合力方差和顯著的組合間特殊配合力方差，說明該性狀可能主要受母本的加性基因效應(yīng)控制，而且基因的非加性效應(yīng)作用也明顯存在。

表1 各雜交組合親本來源

表2 各組合 F1代產(chǎn)量及纖維品質(zhì)性狀的競爭優(yōu)勢

表3 各性狀的配合力方差分析結(jié)果

2.3 親本的一般配合力分析

一般配合力是指某一親本品種和其他若干品種雜交后，雜交后代在某個數(shù)量性狀上表現(xiàn)的平均值。它反映了親本品種把性狀傳遞給后代群體的能力，可以在品種之間進(jìn)行比較，以選擇最佳的雜交親本。一般來說，衣分、單鈴重、衣指、子指、纖維長度、比強度等性狀的一般配合力越高越好，而馬克隆值性狀的一般配合力越低越好。本研究對8個親本的一般配合力進(jìn)行了分析，從表4可以看出，一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應(yīng)大小各不相同。在母本中，芽黃材料53-39表現(xiàn)較好，馬克隆值一般配合力表現(xiàn)為負(fù)值，其它8個性狀的一般配合力全部表現(xiàn)為正值，說明其在所有9個性狀上具有正向加性基因效應(yīng)，其次為62-17材料，9個性狀中有5個性狀(單鈴重、衣指、纖維長度、纖維比強度和馬克隆值)表現(xiàn)出正向效應(yīng)，再次為71-7和115-23，分別只有1個性狀表現(xiàn)出正向效應(yīng)；在父本中，XNY16-1表現(xiàn)較好，9個性狀中有6個性狀(衣分、單鈴重、纖維長度、纖維比強度、馬克隆值、整齊度)表現(xiàn)出正向效應(yīng)，其次為石大棉268 和魯早452，分別有5個性狀表現(xiàn)出正向效應(yīng)，再次為金墾1763，有3個性狀表現(xiàn)為正向效應(yīng)。綜合來說，53-39和XNY16-1 2個材料是良好的雜交親本材料，可作為骨干親本用于后續(xù)的雜交育種研究。

表4 各親本產(chǎn)量品質(zhì)性狀一般配合力的相對效應(yīng)值

2.4 雜交組合的特殊配合力分析

特殊配合力反映了特定親本組合產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的潛在能力，依據(jù)此可以選配最佳的組合。由表5可以看出，本研究所組配的16個雜交組合特殊配合力在不同性狀上效應(yīng)表現(xiàn)各不相同。結(jié)合當(dāng)前新疆棉花育種實際，衣分、纖維長度、纖維比強度為重要育種目標(biāo)性狀，因此理想的雜交組合應(yīng)在上述性狀表現(xiàn)上具有較高的特殊配合力，就衣分的特殊配合力而言，組合K15(53-39×金墾1763)、K1(71-7×石大棉268)、K2(71-7×XNY16-1)表現(xiàn)較好；就纖維長度的特殊配合力而言，表現(xiàn)較好的組合有K3(71-7×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)、K4(71-7×魯早452)；就纖維比強度而言，組合K10(115-23×XNY16-1)、K15(53-39×金墾1763)、K5(62-17×石大棉268)表現(xiàn)較好。

表5 各組合特殊配合力效應(yīng)值

表6 各組合的總配合力效應(yīng)

2.5 各性狀的總配合力效應(yīng)值分析

將父本的一般配合力、母本的一般配合力以及它們配制的雜交組合的特殊配合力效應(yīng)值按照簡單的線性關(guān)系相加之和便是總配合力效應(yīng)，它可以更好的判斷雜交組合的優(yōu)劣，對棉花雜交育種具有很好的指導(dǎo)意義。由表6可知，組合K5(62-17×石大棉268)，K13(53-39×石大棉268)，K14(53-39×XNY16-1)，K15(53-39×金墾1763)，K16(53-39×魯早452)的總配合力效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好。

3 討 論

芽黃性狀在棉花雜種優(yōu)勢研究中具有重要的利用價值，前人對芽黃材料的雜種優(yōu)勢利用研究表明，陸地棉芽黃品系與常規(guī)品種雜交，其F1具有明顯的雜種優(yōu)勢，雜種后代的利用潛力較大[6-7]，王學(xué)德等[5]以芽黃品系配制的雜交組合表明，其F1代產(chǎn)量性狀優(yōu)勢最大，產(chǎn)量構(gòu)成因素和早熟性次之，纖維品質(zhì)性狀也存在優(yōu)勢。本研究以課題組發(fā)現(xiàn)和選育的4個芽黃突變材料為母本，以4個常規(guī)優(yōu)良品系為父本配制了16個組合，結(jié)果表明利用芽黃突變材料進(jìn)行F1代雜種優(yōu)勢利用，可以提高棉花產(chǎn)量，尤其衣指和籽指的增加。然而從纖維品質(zhì)性狀的競爭優(yōu)勢看，尤其纖維長度和纖維比強度2個主要育種目標(biāo)，大部分組合表現(xiàn)出負(fù)向競爭優(yōu)勢，優(yōu)勢組合率較低，進(jìn)一步反映出產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的負(fù)相關(guān)性[13-14]。

配合力分析可用以評價一個親本材料在雜種優(yōu)勢利用或雜交育種中的利用價值。本研究發(fā)現(xiàn)一般配合力在同一親本的不同性狀間和同一性狀的不同親本間效應(yīng)大小各不相同，與前人研究結(jié)果較為一致[15]。本研究8個親本材料中，芽黃材料53-39在所有9個性狀上一般配合力均表現(xiàn)為正向加性基因效應(yīng)，而且由其所配制的4個組合其總配合力效應(yīng)在大部分性狀上表現(xiàn)為正向效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好。說明該芽黃材料可以作為重要親本材料應(yīng)用于后續(xù)的雜交育種研究。另外，通過對雙親和雜交組合各性狀的一般配合力和特殊配合力分析發(fā)現(xiàn)，雙親一般配合力和組合特殊配合力之間沒有必然的相關(guān)關(guān)系，親本一般配合力高的性狀，組合特殊配合力不一定高，反之亦然。因此，在棉花育種實踐中，要得到強優(yōu)勢組合，應(yīng)均衡考慮一般配合力及特殊配合力。本研究結(jié)果中，從綜合性狀來看，K5、K13、K14、K15和K16等組合具有較大利用潛力。

4 結(jié) 論

利用芽黃突變材料進(jìn)行F1代雜種優(yōu)勢利用，其產(chǎn)量相關(guān)性狀雜種優(yōu)勢明顯；芽黃材料53-39各性狀的一般配合力較好，且與其組配的雜交組合綜合表現(xiàn)優(yōu)良，可作為優(yōu)良的雜交親本材料進(jìn)行后續(xù)的雜交棉育種研究；組合K5、K13、K14、K15和K16等5個組合具有較高的總配合力效應(yīng)，組合綜合表現(xiàn)良好，可進(jìn)一步應(yīng)用于雜交棉強優(yōu)勢組合選育研究。