作物遺傳育種中多元遺傳分析的研究與應(yīng)用

（河套學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

目前作物育種的主要方法還是雜交育種,其中親本的選配是雜種后代出現(xiàn)理想性狀組合的基礎(chǔ),而后代分離的鑒別又是能否選出優(yōu)良株系的關(guān)鍵。親本的選配依據(jù)主要是基因型差異或叫遺傳型差異。通常,育種工作者只采用目測法,即通過雙親的表現(xiàn)型差異來衡量它們之間的基因型差異；或者,追溯雙親的地理來源,通過地理差異或生態(tài)型差異來估計基因型差異；還有的是通過每年配制大量雜交組合,從中選擇有可能出現(xiàn)的優(yōu)良基因型后代。然而,由于受到環(huán)境誤差的極大干擾,表現(xiàn)型差異并不等于基因型差異,地理來源不同的雙親也不能絕對地說其基因型差異就大,配制大量的組合是我們?nèi)肆Α⑽锪λy允許，在雜交后代分離群體的鑒別選擇中,由于涉及的是多方面的性狀,例如產(chǎn)量、品質(zhì)、生育期、倒伏性以及抗病性等。

一、多元遺傳的定義

多元遺傳就是利用統(tǒng)計手段排除環(huán)境誤差的干擾、打斷性狀間的相關(guān)通徑、加大新構(gòu)造統(tǒng)計量的遺傳率,通過表現(xiàn)型值深人了解其基因型值,進而既可以利用遺傳距離估計其遺傳差異的大小,又可以對分離群體進行多性狀差別的綜合評價和區(qū)分。隨著多元分析的技術(shù)被引入到分類學(xué)中,數(shù)值分類學(xué)中逐漸分離出了聚類分析這個新的分支。主成分分析原來是用于醫(yī)學(xué),從描述人類的身體素質(zhì)的很多指標中尋找少數(shù)幾個綜合指標。典型相關(guān)分析開展的稍微晚一些。

二、遺傳育種的現(xiàn)狀

作物遺傳育種學(xué)研究的重點是對作物進行遺傳性狀的改良,有的有利性狀得到重組,達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強的目的。目前作物遺傳育種采用的主要方法還是雜交育種,主要是通過大量雜交,從中選出有可能出現(xiàn)的優(yōu)良基因后代。這種方法雖然在一定程度上簡化了育種的過程,操作上也比較方便,但是耗時耗力,而且還不一定能得到所需的優(yōu)良后代。除了雜交育種,還有系統(tǒng)育種。系統(tǒng)育種是直接從自然變異進行選擇并通過比較試驗選育新品種,但這個方法只適用于自花授粉作物、常異交作物和無性繁殖作物，適用范圍較小。由此看來作物遺傳育種在技術(shù)上有局限,利用這些方法往往不能達到預(yù)期的目的。而且在基因的表現(xiàn)上還受到環(huán)境因素的干擾,不是簡單的兩個親本的性狀相加就能得到后代所表現(xiàn)的性狀。找到一種既能較好地估測雙親的基因型差異,又能在后代分離的鑒別中考查株系的綜合性狀的方法是遺傳育種工作者關(guān)注的問題。

三、多元遺傳在作物遺傳育種中的應(yīng)用

多元遺傳分析在作物遺傳育種中已發(fā)揮作用及可能的應(yīng)用包括以下方面：

（一）用于種質(zhì)資源的整理、分析,以了解種質(zhì)資源的遺傳構(gòu)成及特點、生態(tài)類型、遺傳分歧及親緣關(guān)系，為合理開發(fā)利用種質(zhì)潛力,保存有價值的種質(zhì)提供理論依據(jù)。例如,水稻、小麥、甘藍等作物的種質(zhì)資源研究。

（二）對某些農(nóng)藝性狀較好的品種或種進行分析,了解其遺傳分歧及其與雜種優(yōu)勢、配合力等的關(guān)系,與地理差距之間的關(guān)系,綜合評價品種性狀并分類,為合理選配親本提供依據(jù)。

（三）研究基因型與環(huán)境互作效應(yīng),品種適應(yīng)區(qū)域等問題。例如Abou 研究區(qū)域的相似性,他利用(遺傳型x 環(huán)境)互作效應(yīng)作為分類統(tǒng)計量對地點進行聚類。即如若干品種在一個地點上的互作效應(yīng)類似于另一地點上的互作效應(yīng),那么這兩點可以聚為一類。利用各地點n 個品種產(chǎn)量作為n 維向量來代表每個地點,以地點之間的相關(guān)系數(shù)作分類統(tǒng)計量進行地點聚類分析。

（四）研究基因型值與表現(xiàn)型值之間的關(guān)系,提高選擇效果。可以構(gòu)造典范性狀,使表現(xiàn)型與基因型間的通徑系數(shù)極大化,從而使典范性狀的遺傳力變得相當高,這對選擇m 個性狀的遺傳效應(yīng)就易于分析。其次也可用典范相關(guān)分析與數(shù)量遺傳學(xué)的選擇理論結(jié)合起來構(gòu)成典范選擇指數(shù)(即間接遺傳系數(shù))進行典范性狀的間接選擇,這樣可以提高對多個目標性狀間接選擇的可靠性。指導(dǎo)雜交子代的選擇,減少優(yōu)良基因型的喪失。另外還可以應(yīng)用典范遺傳距離對雜種后代進行聚類分析,就可對目標性狀的遺傳差異有一個綜合了解。然后進行保留遺傳變異的選擇,以減少潛在優(yōu)良基因型株系的喪失。

（五）相比其他育種方式,多元遺傳的優(yōu)勢。多元遺傳采用了較多的統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)的方法,對作物的表現(xiàn)性和環(huán)境進行了各個方面的分析,并采用了多種模型和方法。相比雜交育種而言,多元遺傳考慮了各種環(huán)境因素的影響,雖然工作量大,但能高效并準確的找到所需的優(yōu)良品種,避免了雜交育種類似的不精確性,另一方面,還節(jié)省了物力和財力。雜交育種需要足夠的場地和研究人員,也需要在一定時間內(nèi)對研究目標進行分析,雖然多元遺傳育種需要大量的對比作物,但準確性高,時間短。系統(tǒng)育種適應(yīng)的作物范圍小,只能在自花授粉作物、常異交作物和無性繁殖作物上采用,相比系統(tǒng)育種,多元遺傳育種擴大了研究范圍,并采用了系統(tǒng)的研究方法,在一定程度上保證了所需作物的目的性,相比系統(tǒng)育種的盲目性而言,多元遺傳考慮了更多的影響因素。總的來說,多元遺傳育種有雜交育種和系統(tǒng)育種沒有的優(yōu)點,它準確性高,耗時少。

在作物遺傳育種中，育種目標的確定具有非常重要的意義，育種目標決定材料的選擇和改良方向。由于氣候環(huán)境、病蟲害流行趨勢、栽培管理水平的不同，不同地區(qū)對育種目標的要求是各不相同的。今后,研究工作的重點就是找尋更加合適的方法,關(guān)于作物遺傳育種的研究,國內(nèi)的研究工作者還有很多的工作要做。