陸地棉16份材料配組的產(chǎn)量和纖維品質(zhì)性狀配合力分析*

桑曉慧，陳偉，趙云雷，趙佩，龔海燕，王紅梅

(棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽(yáng) 455000)

棉花是世界上最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)主要的地位。近年來(lái)，棉花種植面積越來(lái)越少，培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的棉花新品種顯得尤為重要。雜交育種是棉花育種中一個(gè)重要的技術(shù)手段，對(duì)雜交后代的選擇鑒定主要通過(guò)育種家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，配制的雜交組合的優(yōu)劣直接影響雜交后代的品質(zhì)[1-2]。由于遺傳效應(yīng)的復(fù)雜性，優(yōu)良的親本不一定能把優(yōu)良的性狀遺傳給后代，而本身并不優(yōu)越的親本在雜交后可能會(huì)產(chǎn)生優(yōu)良的后代，因此，如何科學(xué)評(píng)價(jià)雜交組合優(yōu)劣、提高雜交后代的選擇效率，是利用雜交組合的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)遺傳力和配合力進(jìn)行分析，明確親本的遺傳特性，有選擇地根據(jù)育種目標(biāo)選配優(yōu)良親本，可以大大的提高育種效率。現(xiàn)在小麥[3-4]、玉米[5]、水稻[6]、棉花[7-8]等作物已經(jīng)有很多關(guān)于這方面的報(bào)道，通過(guò)分析遺傳差異和配合力[9]可以減少雜交組合組配的盲目性并且提高育種效率，為育種工作提供有力的參考。

本研究利用16個(gè)陸地棉品種(系)，采用8×8的NCII設(shè)計(jì)，配制64個(gè)雜交組合，評(píng)價(jià)F1產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀的遺傳力和配合力，篩選優(yōu)勢(shì)組合，為棉花雜交親本選配提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所中早熟育種課題組多年收集的優(yōu)良品種(系)為父本和母本，材料來(lái)源廣泛，其中母本材料為中221、天寧8號(hào)、中植棉2號(hào)、晉棉38號(hào)、冀棉958、魯棉研28、興棉1號(hào)和中9821(分別用A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8表示)，父本材料為52115、中棉所100、農(nóng)大601、邯鄲109、嘉星3號(hào)、21371、B1206001和B120100(分別用B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8表示)，對(duì)照品種采用中棉所12。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018～2019年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所安陽(yáng)東場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行田間試驗(yàn)。2018年采用8×8的NCII設(shè)計(jì)配制64個(gè)不完全雙列雜交組合。2019年播種F1組合和對(duì)照，4月18日播種，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，雙行區(qū)，兩次重復(fù)，行長(zhǎng)8 m，行距0.8 m，株距0.27 m，田間管理同一般大田管理。

9月初調(diào)查單株成鈴數(shù)(每行選連續(xù)10株進(jìn)行調(diào)查)。每個(gè)小區(qū)在吐絮盛期收取中部?jī)?nèi)圍棉鈴30個(gè)進(jìn)行考種，計(jì)算鈴重和衣分，成熟后收獲并測(cè)籽棉產(chǎn)量。取棉樣送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(安陽(yáng))進(jìn)行HVICC校準(zhǔn)檢測(cè)，測(cè)定其纖維上半部平均長(zhǎng)度、整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率共5個(gè)指標(biāo)。

1.3分析方法

利用Excel2007軟件整理數(shù)據(jù)，用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行配合力和遺傳力等相關(guān)分析。

2結(jié)果與分析

2.1主要性狀配合力方差分析

對(duì)64個(gè)組合的籽棉產(chǎn)量、衣分、鈴重、單株結(jié)鈴數(shù)和纖維品質(zhì)性狀共9個(gè)性狀進(jìn)行配合力方差分析，結(jié)果見(jiàn)表2。分析結(jié)果顯示，籽棉產(chǎn)量、衣分、鈴重、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率在各組合間呈極顯著差異，單株結(jié)鈴數(shù)呈顯著差異，而所有性狀在區(qū)組間差異均不顯著，說(shuō)明這些性狀在組合間存在真實(shí)遺傳差異。母本材料的一般配合力中籽棉產(chǎn)量、衣分、單株結(jié)鈴數(shù)、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率差異達(dá)到極顯著水平，鈴重呈顯著水平。父本材料的一般配合力中衣分、鈴重、單株結(jié)鈴數(shù)、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率差異達(dá)到極顯著水平。組合的特殊配合力中籽棉產(chǎn)量、鈴重差異極顯著。整齊度指數(shù)差異不顯著。

表1 各性狀的配合力方差值與顯著性

2.2遺傳力分析

如表2所示，衣分、單株鈴數(shù)、上半部平均長(zhǎng)度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值和伸長(zhǎng)率的一般配合力方差大于特殊配合力方差，說(shuō)明這些性狀的遺傳以加性效應(yīng)為主。而籽棉產(chǎn)量和鈴重的一般配合力方差和特殊配合力方差差異不大，說(shuō)明這兩個(gè)性狀在遺傳中加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)均較為重要。廣義遺傳力除單株結(jié)鈴數(shù)、整齊度指數(shù)和馬克隆值外其余均大于40%，籽棉產(chǎn)量的廣義遺傳力最高，達(dá)到75.01%，其次是衣分，為72.92%。狹義遺傳力中衣分值最高，達(dá)到66.65%，其次是上半部平均長(zhǎng)度(42.93%)和斷裂比強(qiáng)度(42.48%)。

表2 各性狀的遺傳力分析

2.3一般配合力效應(yīng)值分析

一般配合力在同一個(gè)親本的不同性狀間和不同親本的同一個(gè)性狀間效應(yīng)值各不相同。在籽棉產(chǎn)量中母本A1和父本B6的一般配合力最大，母本A3、A4和父本B4、B5、B7、B8的一般配合力均為正值，說(shuō)明用這些親本可能配制出產(chǎn)量較高的組合。父本B8和母本A8的衣分的一般配合力最大，鈴重中可以看出母本A3和父本B5的一般配合力最高，其次為A4和B8。單株結(jié)鈴數(shù)中母本A1和父本B6的一般配合力最高。上半部平均長(zhǎng)度和斷裂比強(qiáng)度的一般配合力最大的親本A3，品質(zhì)性狀一般配合力為正值的是A5、B2。綜合來(lái)看，產(chǎn)量性狀一般配合力較好的親本為A1、A3、B6和B8，品質(zhì)性狀一般配合力好的親本是A3、A5和B2(見(jiàn)表3)。

表3 各性狀的親本一般配合力效應(yīng)值

2.4特殊配合力效應(yīng)分析

由表4可見(jiàn)，同一個(gè)性狀不同組合間特殊配合力差異很大。就籽棉產(chǎn)量而言，特殊配合力為正值的組合一共有32個(gè)，其中組合A1B1特殊配合力最高，其次為A3B7、A1B5、A2B1、A4B2、A4B4。衣分特殊配合力效應(yīng)值較高的組合為A1B3、A7B1、A3B5、A1B1。鈴重特殊配合力效應(yīng)值較高的組合為A7B7、A3B2、A5B4、A2B2、A6B8。單株結(jié)鈴數(shù)特殊配合力效應(yīng)值較高的組合為A5B5、A3B7、A4B3、A3B6。從產(chǎn)量性狀綜合考慮，特殊配合力好的組合為A3B7。上半部平均長(zhǎng)度特殊配合力效應(yīng)值較高的組合為A6B3、A2B2、A4B6。斷裂比強(qiáng)度特殊配合力較高的組合為A8B3、A6B3、A4B5、A7B4。馬克隆值特殊配合力較高的組合為A3B2、A2B5、A1B3、A7B3、A4B4。伸長(zhǎng)率的特殊配合力效應(yīng)值較高的組合為A1B8、A3B5、A4B5。

表4 各組合9個(gè)性狀的特殊配合力效應(yīng)值

續(xù)表4 各組合9個(gè)性狀的特殊配合力效應(yīng)值

2.5產(chǎn)量性狀最佳組合與對(duì)照的均值比較

如表5所示，與對(duì)照相比，產(chǎn)量性狀高于對(duì)照的組合一共有15個(gè)，其中前三個(gè)組合為A6B3、A1B1、A6B2，他們分別比對(duì)照增產(chǎn)9.8%、7.6%和7.1%。這些組合與產(chǎn)量性狀特殊配合力較高的組合較為一致，但組合中親本的一般配合力并不一定高，如產(chǎn)量最高組合A6B3，其親本A6和B3的產(chǎn)量一般配合力均為負(fù)值，但衣分和鈴重的一般配合力效應(yīng)值較高，且組合的特殊配合力較高，因此，在選配高產(chǎn)組合時(shí)應(yīng)考慮綜合性狀表現(xiàn)。

表5 產(chǎn)量最佳組合的主要性狀與對(duì)照均值比較

3討論

一般配合力是指親本性狀在雜交后代中的平均表現(xiàn)，由基因的加性效應(yīng)決定[10]，是評(píng)價(jià)親本潛在育種能力的重要指標(biāo)[11]。一般配合力高的親本性狀，向后代遺傳的能力也較強(qiáng)，受外界條件影響較小，能夠穩(wěn)定遺傳。本試驗(yàn)所用親本材料來(lái)源廣泛，親本間有顯著差異，產(chǎn)量性狀中一般配合力最大的親本是A1和B6，衣分性狀中一般配合力最大的是A8和B8，纖維品質(zhì)性狀中一般配合力最大的親本是A3、A5和B2。說(shuō)明不同的雙親在產(chǎn)量性狀、纖維品質(zhì)性狀上均不同，對(duì)這些親本進(jìn)行配合力分析，選擇一般配合力高的親本，有利于篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)親本。

特殊配合力可以反映雜交組合的實(shí)際表現(xiàn)，其遺傳包含顯性基因和上位性基因與環(huán)境的互作效應(yīng)[12]。本試驗(yàn)中，產(chǎn)量性狀特殊配合力較優(yōu)的組合為A1B1，比對(duì)照中棉所12增產(chǎn)7.6%，說(shuō)明通過(guò)特殊配合力進(jìn)行選擇可以篩選到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的組合。而A1B1中，A1的產(chǎn)量性狀一般配合力較高，而B(niǎo)1的一般配合力為負(fù)值，說(shuō)明親本的一般配合力和組合的特殊配合力并不一致，親本某一性狀的一般配合力高，組合的特殊配合力不一定高。對(duì)產(chǎn)量性狀最優(yōu)組合進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)組合中很多雙親的一般配合力效應(yīng)值均較低，但組合的特殊配合力值高，其產(chǎn)量性狀的田間表現(xiàn)很好，比對(duì)照增產(chǎn)，這與王明理，等[13]研究結(jié)果一致。親本的一般配合力高，其組合的特殊配合力不一定高，因此，在親本選育的時(shí)候不僅要看一般配合力的大小，還要根據(jù)組合間特殊配合力的大小來(lái)進(jìn)行選擇，同時(shí)還要考慮綜合性狀表現(xiàn)[14-15]。

4結(jié)論

本研究利用8個(gè)陸地棉母本和8個(gè)陸地棉父本，采用NCII設(shè)計(jì)配制64個(gè)不完全雙列雜交組合。經(jīng)配合力分析，產(chǎn)量性狀一般配合力較好的親本是A1、A3、B6和B8；品質(zhì)性狀一般配合力好的親本為A3、A5和B2。特殊配合力較好的組合為A6B3、A1B1、A6B2、和A3B7，分別比對(duì)照增產(chǎn)9.8%、7.6%、7.1%和5.6%，在生產(chǎn)上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。