矮稈糯小麥農藝性狀遺傳研究

歐俊梅 王治斌 任勇 陶軍 周強 李生榮 雷加容

矮稈糯小麥農藝性狀遺傳研究

歐俊梅 王治斌 任勇 陶軍 周強 李生榮 雷加容

(四川省綿陽市農科院，四川綿陽621023)

為了深入了解矮稈糯小麥材料的遺傳規(guī)律，以4個矮稈糯小麥材料為母本，5個高產小麥為父本，采用不完全雙列雜交設計，對小麥13個農藝性狀進行遺傳分析。結果表明:13個農藝性狀的表現(xiàn)都是由加性和非加性基因共同決定的。13個性狀遺傳力均較高，除倒3節(jié)間長、倒4節(jié)間長、倒5節(jié)間長、退化小穗和千粒重5性狀外，其余性狀主要由加性基因決定。除結實小穗外，其余各性狀的GCV均較大，表明對其選擇和改良的潛力較大。

矮稈;糯小麥;農藝性狀;遺傳

四川盆地具有高溫、多濕、日照少的氣候特點，小麥植株生長繁茂，株高葉大，抗倒伏力較弱，個體與群體之間的矛盾較大，嚴重制約產量的進一步提高。同時許多研究表明［1－3］，糯小麥的農藝性狀不夠理想，植株偏高、穗小、穗粒數(shù)少、千粒重較低等缺點，不能在生產上直接利用。因此，選育矮稈糯小麥材料對于克服以往糯小麥植株偏高、抗倒性差的缺點，實現(xiàn)四川糯小麥高產株型育種具有重要意義。本文針對我們選育的幾個矮稈糯小麥材料，探討株高及各節(jié)間長度與產量性狀配合力等遺傳研究，以期為糯小麥高產育種提供參考。

1 材料和方法

試驗在本所試驗田進行，2010年選用本所選育的具有不同遺傳背景的抗條銹矮稈糯小麥材料為母本，編號為P1、P2、P3、P4，以株型各不相同的高產品種川麥53、川麥42、川06品18、綿麥46、川麥51等5個材料為父本，編號為P5、P6、P7、P8、P9，采用不完全雙列雜交組配了20個組合。2011年將雜種F1及其親本在本所試驗地田間隨機排列，3次重復，單行區(qū)，行長2 m，行距0.26 m，株距0.1 m。小麥成熟每行收獲10株供試材料進行室內考種、計產。測量株高、各節(jié)間長度、穗長，各節(jié)間長度自上而下的節(jié)位依次是穗下節(jié)長、倒2節(jié)間長、倒3節(jié)間長、倒4節(jié)間長、倒5節(jié)間長。調查結實小穗數(shù)、退化小穗數(shù)、單株成穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重和單株粒重等產量性狀。數(shù)據(jù)以小區(qū)平均值采用不完全雙列雜交的分析方法進行統(tǒng)計分析。

2 結果分析

2.1 各性狀配合力方差分析

各性狀方差分析(表1)表明，13個性狀的差異均達到極顯著水平，說明株高、穗下節(jié)長、倒2節(jié)間長、倒3節(jié)間長、倒4節(jié)間長、倒5節(jié)間長、穗長等莖稈與穗部性狀在基因型都存在真實的遺傳差異。因組合間的方差是由一般配合力方差和特殊配合力方差組成的［4］，故將組合間方差剖分后(表1)得知，13個性狀的一般配合力和特殊配合力方差均達到顯著或極顯著水平，說明這些性狀的表現(xiàn)都是由加性和非加性基因共同決定的。

表1 F1各性狀方差分析表(均方值)

2.2 一般配合力分析

由于一般配合力是由基因加性效應決定的，加性效應能穩(wěn)定地遺傳和固定，因此某一性狀一般配合力高，說明該親本中對該性狀有利的基因位點多，易于穩(wěn)定地遺傳。從本試驗的一般配合力效應值(表2)分析表明，同一親本不同的性狀間的一般配合力差異較大，同一性狀除結實小穗外不同親本間一般配合力也有較大的差異。由表2可以得出:從各莖稈性狀來看，在4個矮稈糯小麥材料中，P2和P3株高GCA值最低，分別是－3.10和－3.04，說明這兩個矮稈糯小麥致矮力強;但兩者的降稈部位有所不同，P2較大程度地降低了穗下節(jié)長(－5.29)和倒2節(jié)長(－4.93)，說明其降稈力強是以降低穗下節(jié)長和倒2節(jié)節(jié)長為代價，而P3主要靠降低倒5節(jié)長和倒2節(jié)長來降低株高。P1和P4雖然是矮稈親本，但其株高GCA為正值，P1大幅度提高倒5節(jié)長和穗下節(jié)長，P4較大程度地提高穗長和倒2節(jié)長，矮稈糯小麥P4雖然不能降稈，但能夠大幅度地增加穗長，可以有效地解決糯小麥穗小的問題。就穗部性狀來看，P1具有增加穗長的作用;但因減少單株穗數(shù)而使單株粒重降低。P2雖然增加了結實小穗和每穗粒數(shù)，但降低了穗長和單株穗數(shù)而使單株粒重降低; P3主要以增加單株穗數(shù)和每穗粒數(shù)提高單株粒重; P4大幅度地增加穗長、千粒重和單株穗數(shù)，因而具有提高單株產量的特性?？傮w來說，P1和P4可以用于培育大穗大粒的矮稈糯小麥材料，P2和P3可以作為強致矮力的矮稈糯小麥親本材料。

表2 親本各性狀一般配合力效應值

2.3 各性狀的遺傳分析

一般配合力明顯高于特殊配合力的性狀，反映了親本品種的基因累加效應大，雜種后代的表現(xiàn)與親本關系密切，可以從親本的數(shù)值推測雜種后代的表現(xiàn)。將所測性狀的主要遺傳參數(shù)列于表3，由表3可以看出，這套組合中，除倒3節(jié)長、倒4節(jié)長、倒5節(jié)長、退化小穗和千粒重5性狀外，其余的8個性狀一般配合力方差達64%以上，表明這些莖葉及穗部性狀的遺傳變異主要由加性基因決定，倒3節(jié)長和退化小穗的一般配合力方差約50%左右，說明基因加性和非加性效應對該性狀在F1的表達上起到同等重要的作用，倒4節(jié)長、倒5節(jié)長和千粒重這3個性狀的特殊配合力方差較高，但h2n(%)較低，說明這4個矮稈糯小麥材料的千粒重和倒4、倒5節(jié)長3性狀只能利用特殊配合力，個別特殊的組合可以選育出高千粒重的后代。

表3 各農藝性狀遺傳參數(shù)

從表3還可看出，本試驗的各性狀的遺傳力均較高，表明根據(jù)這些性狀選擇組合的效果好，優(yōu)良組合后代的平均表現(xiàn)也較好。從遺傳變異系數(shù)(GCV)來看，結實小穗的GCV較小，僅有3.51%，故遺傳上改進的潛力較小。其余的莖稈性狀均有較大的GCV，特別是倒5節(jié)長，倒4節(jié)長GCV＞16%，就穗部性狀而言，單株粒重、每穗粒數(shù)、單株穗數(shù)的GCV＞12.40%，其組合后代具有較大的選擇改進潛力。穗長和千粒重的GCV分別是7.42%和6.11%，說明糯小麥在這兩性狀的改進有潛力但有一定難度。這點與前人的研究相同。

3 討論

許多研究表明，糯小麥的農藝性狀不夠理想，植株偏高，穗小，穗粒數(shù)少，千粒重較低，抗病性差，抽穗期推遲，在生產上不能直接應用。在小麥育種中，應選育適宜的株型，減少個體間的競爭，協(xié)調個體與群體間的關系，提高群體光合作用和物質運輸效率，通過增加光合產物產量，提高群體生產力，從而達到提高產量的目的。對株型的改良歷來受到重視［5－7］。選育矮稈大穗型糯小麥材料對于克服以往糯小麥植株偏高、穗小、抗倒性差的缺點，實現(xiàn)四川糯小麥高產育種具有重要意義。

從本試驗結果來看，本套矮稈糯小麥材料株高、各節(jié)長及產量構成因素等性狀遺傳力較高，與籽粒產量密切相關。并且，除結實小穗的GCV較小(3.51%)，遺傳上改進的潛力較小外，其余性狀的遺傳變異系數(shù)均較大，特別是單株粒重、每穗粒數(shù)、單株穗數(shù)的幾個穗部性狀遺傳變異非常突出，其組合后代具有較大的選擇改進潛力。由此可見，矮稈糯小麥作親本進行遺傳改良的潛力很大。穗長和千粒重的GCV分別是7.42%和6.11%，說明糯小麥在這兩性狀的改進有潛力但卻有一定難度。這點與前人的研究結果相同。因此，在今后的糯小麥高產育種中，可選用矮稈糯小麥與大穗大粒型高產小麥配制雜交組合，進而選育出矮稈大穗大粒型糯小麥品種。

許多研究表明，小麥株高、穗下各節(jié)及旗葉等株葉性狀遺傳力較高，與籽粒產量密切相關。并且指出，株高過高過低，葉面積過大過小，都會引起產量的降低。育種實踐告訴我們:在親本選配時，首先要注意一般配合力的選擇。研究結果表明，某一性狀一般配合力高，說明該親本中對該性狀有利的基因位點多，易于穩(wěn)定地遺傳，一般配合力與親本自身表現(xiàn)密切相關，因此，要獲得株葉型和產量性狀得到改良的后代，親本的株葉型和產量性狀必須要好。對于本套矮稈糯小麥材料，就降稈力來說，P2和P3株高GCA值最低，說明這兩個矮稈糯小麥致矮力強;但兩者的降稈部位有所不同，P2較大程度地降低了穗下節(jié)長和倒2節(jié)長，說明其降稈力強是以降低穗下節(jié)長和倒2節(jié)節(jié)長為代價，而P3主要靠降低倒5節(jié)長和倒2節(jié)長來降低株高。就穗部性狀而言，P1具有增加穗長和千粒重的作用，但因減少單株穗數(shù)而使單株粒重降低;P2雖然增加了結實小穗和每穗粒數(shù)，但降低了穗長和單株穗數(shù)而使單株粒重降低;P3主要以增加單株穗數(shù)和每穗粒數(shù)提高單株粒重;P4大幅度的增加穗長、千粒重和單株穗數(shù)，因而具有提高單株產量的特性?？傮w來說，P1和P4可以用于培育大穗大粒的矮稈糯小麥材料。P2和P3可以作為強致矮力的矮稈糯小麥親本材料。

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Genetic Studies on Agronom ic Traits of Dwarf W axy W heat

OU Jun－mei，WANG Zhi－bin，REN Yong，TAO Jun，ZHOU Qiang，LISheng－rong，LEI Jia－rong
(Mianyang Academy of Agricultural Sciences，Mianyang 621023，China)

In order to have a better understanding on the genetic rules of dwarfwaxy wheat，we studied the genetic behaviors of13 agronomic traits of wheat by using four dwarfwaxy wheat for female parentand five high yield wheat formale parentwith the design of incomplete diallel cross.The result indicated that the behaviors of 13 agronomic traits were decided by both additive and non－additive gene.The heritability of 13 traits was high.Except the third internode length，the fourth internode length，the fifth internode length，degradation spikelet and 1000 kernelweight，other traits weremainly decided by additive gene.Except for the spikelet，the Genetic Coefficient of Variance(GCV)of other traitswere high，which implicated that there was a great genetic potential in selecting and improving these traits.

Dwarf;Waxy wheat;Agronomic traits; Genetic

2014－01－03

四川省“十二五”育種攻關課題資助。

歐俊梅(1972－)，女，高級農藝師，從事小麥育種研究工作。