貴州水稻三系不育系品資5 A的主要農藝性狀配合力分析和食味評價

陳能剛， 鄢小青， 陳 鋒， 陳啟剛， 雷云龍， 謝應平

(1.貴州省農業(yè)科學院農作物品種資源研究所， 貴陽 550006；2.貴州省丹寨縣農業(yè)農村局， 貴州 丹寨 557500)

水稻是我國主要的糧食作物。隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，人們對稻米品質的要求也越來越高，發(fā)展優(yōu)質稻米已受到重視，促使育種家的育種目標由高產(chǎn)向優(yōu)質轉變[1-3]。研究表明，水稻不育系對雜交稻的蛋白質含量和食味值方面起主導作用。因此在育種實踐中優(yōu)質不育系的選育成為改良雜交稻品質的重點[4-6]。本研究利用3個不育系和4個恢復系進行不完全雙列雜交，配組12個雜交組合，對各個組合的主要農藝性狀和食味值的配合力進行研究，探討親本配合力和性狀的遺傳規(guī)律，以及各項農藝性狀對食味評分的影響，以期為優(yōu)質雜交稻育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

2018年正季在貴州省農作物品種資源研究所水稻試驗田，以3個水稻不育系品資5 A、雅5 A和雅香1 A為母本，分別與同質恢復系R 100、R 1636、R 1637和R 1638進行組配雜交組合，并獲得12個雜交組合(詳見表1)。

表1 雜交組合Table 1 List of hybrid combination

1.2 方 法

2018年4月22日，在貴陽水稻試驗基地播種，5月26日移栽。隨機排列，設置3次重復，對照品種為F優(yōu)498。每小區(qū)種植10行，每行10株，株行距20.0 cm×26.7 cm，雙株栽插。田間管理按照常規(guī)管理。

1.3 性狀調查

在水稻成熟后，各小區(qū)隨機取5株進行相關農藝性狀調查，包括株高、單株有效穗數(shù)、穗長、每穗粒數(shù)、結實率、千粒重和單株產(chǎn)量等。

1.4 食味評分

收獲后曬干，各小區(qū)用精米機進行碾米，獲得精米大于200 g，采用東孚久恒大米食味計JSWL進行蛋白質含量和食味值評分。

1.5 統(tǒng)計分析

利用Excel 2013軟件和DPS數(shù)據(jù)分析軟件進行各農藝性狀的方差分析和配合力效應分析[7]。

2 結果與分析

2.1 相關性狀和配合力的方差分析

對12個組合的8個主要農藝性狀和2個品質性狀分別進行方差分析和配合力方差分析。結果發(fā)現(xiàn)，不同組合間所有性狀的遺傳差異均達到極顯著水平(表2)。在試驗的不育系間的千粒重一般配合力方差達到極顯著差異，株高、蛋白質含量和食味值達到顯著水平，表明水稻不育系對這4個性狀有顯著差異的影響。在不同的恢復系間的穗長和千粒重一般配合力方差均達到極顯著水平，表明恢復系對這2個農藝性狀的影響有顯著差異。而組合的特殊配合力方差除千粒重和食味值以外，其他性狀均達到極顯著水平，說明這些農藝性狀受加性和非加性效應的共同影響。結果表明，株高、蛋白質含量和食味值評分受母本不育系的影響較大，穗長受父本恢復系的影響較大，千粒重同時受父母本雙方共同影響。

表2 產(chǎn)量相關性狀的配合力方差分析(F值)Table 2 Variance analysis of combining ability for yield-related traits (F Value)

2.2 相關性狀的群體配合力方差分析

各主要農藝性狀和品質性狀通過隨機模型估算一般配合力基因型遺傳方差和特殊配合力基因型遺傳方差，及一般配合力和特殊配合力基因遺傳方差在總遺傳方差中的比重(Vgca、Vsca)，一般配合力遺傳方差中不育系、恢復系所占的比重Vgca 1和Vgca 2，解析水稻不育系、恢復系及其互作對雜交組合各個性狀的影響。從表3可以看出，在穗長、千粒重、蛋白質含量和食味值等性狀中的一般配合力基因型遺傳方差所占比重大于60%，說明在這些性狀中，親本的基因加性效應對雜種一代的性狀表達起主導作用。一般配合力基因型遺傳方差所占的比重在不育系和恢復系中因性狀而異。其中株高、結實率、千粒重、蛋白質含量、食味值和小區(qū)產(chǎn)量等性狀上不育系基因型遺傳方差較恢復系的貢獻大，說明不育系的一般配合力在這些性狀表達方面起主導作用；而穗長、每穗粒數(shù)、著粒密度、千粒重和單株有效穗等性狀上恢復系基因型遺傳方差比不育系的貢獻大，說明恢復系的一般配合力在這些性狀表達方面起主導作用。株高、每穗粒數(shù)、著粒密度、結實率、單株有效穗和小區(qū)產(chǎn)量在特殊配合力基因型遺傳方差均大于50%，說明這些性狀同時受雙親互作的影響最大。

表3 產(chǎn)量相關性狀父母本及其互作的基因型方差分析Table 3 Genotypic variance analysis of parents and their interactions of yield-related traits

2.3 相關性狀的一般配合力分析

同一性狀的一般配合力(GCA)效應值在不同親本間存在較大的差異，不同性狀間的GCA效應值在同一親本中也存在明顯差異。說明不同親本的不同性狀其加性效應大小有所不同，同一親本的不同性狀及同一性狀在不同親本中的遺傳均存在較大差異。在不同不育系間，品資5 A不同性狀的一般配合力效應平均值最高，即1.977 3；在不同恢復系中R 1636不同性狀的一般配合力效應平均值最高，即2.872 5。水稻不育系品資5 A在的食味值和小區(qū)產(chǎn)量的一般配合效應值最高，分別為2.056 1和13.023 8。說明不育系品資5 A食味品質和產(chǎn)量上的一般配合力較高，對以后組配優(yōu)質和高產(chǎn)組合奠定遺傳基礎(表4)。

表4 一般配合力(GCA)效應值Table 4 Effect values of general combining ability (GCA)

2.4 遺傳力的估算

對不同性狀的廣義遺傳力和狹義遺傳力進行估算(表5)，發(fā)現(xiàn)在各個性狀中均有較高的廣義遺傳力，其中株高、穗長、每穗粒數(shù)、著粒密度、結實率、千粒重、蛋白質含量的廣義遺傳力均大于70%；結實率、單株有效穗和小區(qū)產(chǎn)量的狹義遺傳力均小于20%，表明這些性狀的非加性遺傳作用較顯著，易受環(huán)境的影響；穗長、千粒重和蛋白質含量等農藝性狀的狹義遺傳力均大于50%，說明這些性狀主要受加性遺傳影響。

表5 相關性狀的遺傳力分析Table 5 Heritability analysis of related traits

2.5 品資5 A組配雜交組合的綜合表現(xiàn)及食味分析

對品資5 A、雅5 A和雅1 A分別與4個恢復系組配的組合的各個農藝性狀進行綜合分析(表6)，在不同的水稻不育系間品資5 A組配的所有組合的平均產(chǎn)量和食味評分最高，說明不育系品資5 A在雜交水稻的組配中具有優(yōu)質高產(chǎn)的應用潛力。

表6 品資5 A、雅5 A和雅1 A與4個恢復系組配組合主要農藝性狀的平均表現(xiàn)Table 6 Average performance of the main agronomic traits of the combination of Pinzi 5 A, Ya 5 A and Ya 1 A with 4 restorer lines

3 小結與討論

本研究中，不同組合間所有性狀的遺傳差異均達極顯著水平(表2)。不育系間的千粒重一般配合力方差達極顯著差異，株高、蛋白質含量和食味值達顯著水平，表明水稻不育系對這4個性狀的影響有顯著差異。不同恢復系間的穗長和千粒重一般配合力方差均達極顯著水平，表明恢復系對這2個農藝性狀的影響有顯著差異。而組合的特殊配合力方差除千粒重和食味值以外，其他性狀均達極顯著水平，說明這些農藝性狀受加性和非加性效應的共同影響。結果表明，株高、蛋白質含量和食味值評分受母本不育系的影響較大，穗長受父本恢復系的影響較大，千粒重同時受雙親共同影響。在穗長、千粒重、蛋白質含量和食味值等性狀中的一般配合力基因型遺傳方差所占比重大于60%，說明在這些性狀中，親本的基因加性效應對雜種一代的性狀表達起主導作用。一般配合力基因型遺傳方差所占的比重在不育系和恢復系中因性狀而異。其中株高、結實率、千粒重、蛋白質含量、食味值和小區(qū)產(chǎn)量等性狀上不育系基因型遺傳方差較恢復系的貢獻大，說明不育系的一般配合力在這些性狀表達方面起主導作用；而穗長、每穗粒數(shù)、著粒密度、千粒重和單株有效穗等性狀上恢復系基因型遺傳方差比不育系的貢獻大，說明恢復系的一般配合力在這些性狀表達方面起主導作用。株高、每穗粒數(shù)、著粒密度、結實率、單株有效穗和小區(qū)產(chǎn)量在特殊配合力基因型遺傳方差均大于50%，說明這些性狀同時受雙親互作的影響最大。

本研究發(fā)現(xiàn)，同一性狀的一般配合力(GCA)效應值在不同親本間存在較大的差異，不同性狀間的GCA效應值在同一親本中也存在明顯差異。在不同水稻不育系中，品資5 A各個性狀的一般配合力效應平均值最高(1.977 3)。水稻不育系品資5 A在的食味值和小區(qū)產(chǎn)量的一般配合效應值最高，分別為2.056 1和13.023 8。說明不育系品資5 A在食味品質和產(chǎn)量上的一般配合力較高，可為以后組配優(yōu)質和高產(chǎn)組合奠定遺傳基礎。各個性狀中均有較高的廣義遺傳力，其中株高、穗長、每穗粒數(shù)、著粒密度、結實率、千粒重、蛋白質含量的廣義遺傳力均大于70%；結實率、單株有效穗和小區(qū)產(chǎn)量的狹義遺傳力均小于20%，表明這些性狀的非加性遺傳作用較顯著，易受環(huán)境的影響；穗長、千粒重和蛋白質含量等農藝性狀的狹義遺傳力均大于50%，說明這些性狀主要受加性遺傳影響。品資5 A組配的所有組合的平均產(chǎn)量和食味評分最高(表6)，說明不育系品資5 A在雜交水稻的組配中具有優(yōu)質高產(chǎn)的應用潛力。