冬小麥主要農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力分析

王玉斌，逯臘虎，武計(jì)萍，張 婷，李大鵬

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000；2.臨汾繼農(nóng)種子公司，山西臨汾041000）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)最主要的糧食作物之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，小麥的需求量呈急劇增長(zhǎng)趨勢(shì)。在不可能繼續(xù)增加耕地面積的情況下，小麥總產(chǎn)量的增加必須依靠單產(chǎn)水平的大幅度提高來實(shí)現(xiàn)[1-2]。雜種優(yōu)勢(shì)的利用是發(fā)掘農(nóng)作物生產(chǎn)潛力最有效的育種手段之一[3-6]，實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)利用可以大幅度提高作物產(chǎn)量[5-6]。小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用的關(guān)鍵是選配強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合[7]，人們對(duì)小麥強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合選配的研究主要集中于研究親本配合力，通過配合力評(píng)價(jià)對(duì)小麥雜交種進(jìn)行親本選擇和組合評(píng)價(jià)。

本研究利用9個(gè)普通小麥品種作親本組配完全雙列雜交組合36個(gè)，對(duì)其F1材料的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)和配合力分析，研究小麥F1重要農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳規(guī)律，以期指導(dǎo)小麥雜交育種過程中優(yōu)勢(shì)組合的選配，并為小麥雜種優(yōu)勢(shì)的利用提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為當(dāng)前生產(chǎn)上廣泛推廣的9個(gè)小麥品種運(yùn)麥 08-1、石麥 15、石 H06-402、良星 66、山農(nóng) 2149、科農(nóng) 199、石 4185、濟(jì)麥 22、煙農(nóng) 19。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011—2013年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所試驗(yàn)地進(jìn)行。2011年春季，以9個(gè)小麥品種為親本材料，按照完全雙列雜交方法4配制雜交組合36個(gè)。同年秋季，將36個(gè)組合F1連同9個(gè)親本材料點(diǎn)播種植于大田中，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，2行區(qū)，行長(zhǎng)2 m，行距20 cm，株距5 cm。管理措施同大田。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法

小麥成熟后每個(gè)材料選取代表性植株10株，調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、單株穗數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和單株粒質(zhì)量8個(gè)性狀，計(jì)算平均值作為試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)。

雜種優(yōu)勢(shì)＝（F1－MP）/MP×100%，其中，F(xiàn)1為雜交組合的性狀值，MP為中親值。

配合力分析參照劉來福等[8-9]的完全雙列雜交方法4進(jìn)行，數(shù)據(jù)利用DPS軟件和Excel程序分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜種優(yōu)勢(shì)分析

由表1可知，各性狀均表現(xiàn)為正向雜種優(yōu)勢(shì)，說明小麥的農(nóng)藝性狀普遍存在雜種優(yōu)勢(shì)。8個(gè)性狀的平均雜種優(yōu)勢(shì)從大到小排序?yàn)樗肓Ｙ|(zhì)量＞單株穗數(shù)＞千粒質(zhì)量＞株高＞穗粒數(shù)＞單株粒質(zhì)量＞結(jié)實(shí)小穗數(shù)＞穗長(zhǎng)，由此可以看出，穗粒質(zhì)量和單株穗數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)對(duì)產(chǎn)量的雜種優(yōu)勢(shì)貢獻(xiàn)最大。

表1 各組合雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)%

各性狀雜種優(yōu)勢(shì)的變異幅度也各有不同，其 中，單株粒質(zhì)量的雜種優(yōu)勢(shì)最小值為-50.24%，最大值為52.25%，其變異幅度在各性狀中最大；單株穗數(shù)的變異幅度為-15.93%～36.36%；穗粒質(zhì)量的變異幅度為-4.36%～24.96%；這些性狀均具有較高的變異幅度。有的性狀雖然平均雜種優(yōu)勢(shì)不是很大，但變異幅度較大，也容易出現(xiàn)表現(xiàn)突出的組合，如單株粒質(zhì)量盡管平均雜種優(yōu)勢(shì)較小，僅為4.01%，但由于其變異幅度大，該性狀的雜種優(yōu)勢(shì)如組合石4185/濟(jì)麥22、石麥15/良星66和石麥15/煙農(nóng)19分別達(dá)到了52.25%，46.63%和44.79%，同時(shí)，組合濟(jì)麥22/石麥15和石麥15/良星66的單株穗數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)也分別達(dá)到了33.61%和36.36%。說明這些性狀中盡管有些組合存在一定的負(fù)向優(yōu)勢(shì)，但也有正向優(yōu)勢(shì)值較高的組合，通過親本的合理選配仍能獲得這些性狀的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。

2.2 配合力分析

2.2.1 各性狀配合力方差分析 各性狀方差分析結(jié)果（表2）表明，區(qū)組間的方差除了穗長(zhǎng)達(dá)到顯著水平外，其他性狀均未達(dá)到顯著水平，說明試驗(yàn)條件控制良好，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。8個(gè)小麥農(nóng)藝性狀的組合間差異均達(dá)到極顯著水平，表明各性狀在組合間存在真實(shí)的、由基因型引起的可遺傳差異。

表2 各性狀的配合力方差分析

進(jìn)一步對(duì)所有性狀進(jìn)行固定模型的配合力方差分析，結(jié)果表明，各性狀的一般配合力效應(yīng)均存在極顯著差異，株高、單株穗數(shù)和單株粒質(zhì)量的特殊配合力效應(yīng)方差不顯著，說明這3個(gè)性狀的變異主要來源于一般配合力效應(yīng)。其他性狀的特殊配合力效應(yīng)方差均存在顯著或極顯著差異，可進(jìn)行親本的一般配合力效應(yīng)和組合的特殊配合力效應(yīng)分析。

2.2.2 各性狀的配合力效應(yīng)分析及親本評(píng)價(jià) 一般配合力是一個(gè)親本在其所有組合中表現(xiàn)的平均配合效應(yīng)，是親本配合能力的一個(gè)指標(biāo)，對(duì)于正確選配親本、評(píng)定組合都意義重大。在雜種優(yōu)勢(shì)利用研究中，除了要求較高的一般配合力外，特殊配合力方差也是判斷親本優(yōu)良的一個(gè)指標(biāo)，該值大的親本，在F1的組合中一般會(huì)出現(xiàn)表現(xiàn)突出的組合。

表3 親本各性狀的一般配合力效應(yīng)（G i）和特殊配合力效應(yīng)方差（S ij2）

由表3可知，株高的一般配合力負(fù)向效應(yīng)較高的親本為石 H06-402（-1.201 3）、濟(jì)麥 22（-1.308 5）和運(yùn)麥08-1（-2.815 6），用這些品種作親本時(shí)均可有效降低后代的株高。石麥15和濟(jì)麥22單株穗數(shù)的一般配合力效應(yīng)較高，分別為0.622 2，0.417 5，這2個(gè)品種作親本的組合普遍具有較高的單株穗數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)，其所配合的組合分別有6，5個(gè)單株穗數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)超過了15%，且組合石麥15/良星66的單株穗數(shù)雜種優(yōu)勢(shì)最高，為36.36%，濟(jì)麥22/石麥15的雜種優(yōu)勢(shì)達(dá)到33.61%（表1）。穗粒數(shù)的一般配合力效應(yīng)較高的親本為石H06-402和煙農(nóng)19，分別為1.935 2和 1.742 3，且石H06-402具有較大穗粒數(shù)的特殊配合力方差，為4.554 2，說明該親本不僅所配組合一般均具有較高的穗粒數(shù)雜種優(yōu)勢(shì)，且其中很可能出現(xiàn)特別突出的組合。濟(jì)麥22和石4185千粒質(zhì)量的一般配合力效應(yīng)較高，分別為1.870 5和1.152 9，且均具有較高的特殊配合力方差（3.437 1，3.205 2），說明這 2個(gè)品種所配合的組合中均易出現(xiàn)千粒質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)比較突出的組合。由表1還可知，組合石4185/濟(jì)麥22具有最高的千粒質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)（11.91%），其次為組合濟(jì)麥22/運(yùn)麥08-1（11.14%）。濟(jì)麥22和煙農(nóng)19單株粒質(zhì)量的一般配合力效應(yīng)較高，分別為1.281 4和1.182 2，由它們作親本的2個(gè)組合石4185/濟(jì)麥22和石麥15/煙農(nóng)19均具有較高的單株粒質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)（52.25%，44.79%）；同時(shí)它們的穗粒質(zhì)量的一般配合力效應(yīng)也比較高，其中濟(jì)麥22所配組合僅有一個(gè)為負(fù)向雜種優(yōu)勢(shì)，煙農(nóng)19所組配的8個(gè)組合均為正向雜種優(yōu)勢(shì)，這2個(gè)品種均可有效提高后代的穗粒質(zhì)量，可作為提高小麥穗粒質(zhì)量的種質(zhì)材料。

3 討論與結(jié)論

小麥雜種優(yōu)勢(shì)利用作為小麥增產(chǎn)的最后一道屏障，有著極其重要的研究?jī)r(jià)值[8-9]。本研究結(jié)果表明，當(dāng)前生產(chǎn)上廣泛推廣的9個(gè)小麥品種8個(gè)性狀的平均雜種優(yōu)勢(shì)均表現(xiàn)為正向優(yōu)勢(shì)，說明小麥的農(nóng)藝性狀普遍存在雜種優(yōu)勢(shì)。其中，穗粒質(zhì)量和單株穗數(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大，說明在雜交種的優(yōu)勢(shì)組合選育上，應(yīng)有效提高小麥的穗粒質(zhì)量和單株穗數(shù)，要注重利用大穗、多蘗的親本，最大程度地挖掘穗粒質(zhì)量和單株穗數(shù)的增產(chǎn)潛力。另外，單株粒質(zhì)量雖然平均雜種優(yōu)勢(shì)不是很大，但變異幅度較大，也容易出現(xiàn)表現(xiàn)突出的組合，本試驗(yàn)結(jié)果表明，最高的正向和負(fù)向雜種優(yōu)勢(shì)均出現(xiàn)于該性狀，組合石H06-402/運(yùn)麥08-1的單株粒質(zhì)量雜種優(yōu)勢(shì)僅為-50.24%，但組合石4185/濟(jì)麥22的優(yōu)勢(shì)卻達(dá)到了52.25%，說明這些性狀中盡管有些組合存在一定的負(fù)向優(yōu)勢(shì)，但也有正向優(yōu)勢(shì)值較高的組合，通過親本的合理選配仍能獲得這些性狀的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合。

在雜種優(yōu)勢(shì)的利用研究中探討親本組配規(guī)律，有利于獲得強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)的組合[10]。雜種優(yōu)勢(shì)的大小既來源于雙親的一般配合力，又依賴于雙親的特殊配合力[11-12]。親本選配時(shí)，在選擇優(yōu)良農(nóng)藝性狀的基礎(chǔ)上，還需對(duì)親本進(jìn)行配合力測(cè)定，根據(jù)配合力的高低作進(jìn)一步選擇，才能選出農(nóng)藝性狀優(yōu)良、配合力高、表型整齊一致、能穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良親本[12-16]。

本研究結(jié)果表明，濟(jì)麥22在單株穗數(shù)、千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和單株粒質(zhì)量這4個(gè)性狀上均有較高的一般配合力，并且千粒質(zhì)量的特殊配合力方差較大，煙農(nóng)19一般配合力較高的也有穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量和單株粒質(zhì)量3個(gè)性狀，用這2個(gè)品種作親本時(shí)，較易育出雜種優(yōu)勢(shì)高的雜交小麥品種。另外，石4185的千粒質(zhì)量和石麥15的單株穗數(shù)性狀均具有較高的一般配合力，在實(shí)際育種工作中，可根據(jù)育種目標(biāo)有目的地加以利用。

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