9個(gè)抗蟲棉品系的雜種優(yōu)勢(shì)及其產(chǎn)量性狀配合力分析

張安紅 王志安 肖娟麗 羅曉麗

摘要：為了分析轉(zhuǎn)Bt基因棉花蛋白高表達(dá)品系的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力，采用NCII設(shè)計(jì)，利用4個(gè)生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的棉花品種與9個(gè)轉(zhuǎn)Bt基因棉花蛋白高表達(dá)品系進(jìn)行雜交組配，對(duì)36個(gè)組合的F₁產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力進(jìn)行分析。結(jié)果表明：大多數(shù)組合的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，皮棉和籽棉的產(chǎn)量均具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，兩者分別為16.1%和6.8%，皮棉和籽棉的產(chǎn)量的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)率分別達(dá)到83.3%和80.6%。產(chǎn)量性狀的優(yōu)勢(shì)大小依次為衣分、鈴重和單株鈴數(shù)，分別為3.7%、2.0%和0.8%。對(duì)組合的配合力方差進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：9個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品系各產(chǎn)量性狀的一般配合力差異較大，對(duì)這些組合特殊配合力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有3個(gè)組合具有較高的特殊配合力。

關(guān)鍵詞：抗蟲棉；雜種優(yōu)勢(shì)；產(chǎn)量性狀；配合力

中圖分類號(hào)：S562

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：2014-0930

0引言

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣應(yīng)用，極大地豐富了棉花的種質(zhì)資源，利用雜種優(yōu)勢(shì)是快速應(yīng)用轉(zhuǎn)基因抗蟲材料的有效途徑。在棉花雜交優(yōu)勢(shì)利用中，首先要正確選擇親本材料，選擇良好配合力的親本，才能增加獲得雜種優(yōu)勢(shì)高組合的幾率。評(píng)價(jià)親本材料的配合力對(duì)選育雜交棉及親本材料的應(yīng)用具有重要的意義。

張正圣等利用NCII設(shè)計(jì)，研究和分析高強(qiáng)纖維品系與Bt基因抗蟲棉雜交組合性狀的配合力效應(yīng)，結(jié)果表明皮棉、鈴數(shù)和鈴重具有極顯著的特殊配合力方差，而衣分均具有極顯著GCA和SCA方差，纖維品質(zhì)具有極顯著的GCA方差。楊代剛等采用10個(gè)陸地棉親本進(jìn)行不完全雙列雜交，共配置45個(gè)組合，通過分析親本的一般配合力、特殊配合力、雜種優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合SSR標(biāo)記研究了陸地棉親本配合力與雜種優(yōu)勢(shì)、遺傳距離之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明10個(gè)親本的一般配合力和特殊配合力存在顯著或極顯著差異；商連光等利用不同來源的常規(guī)棉、抗蟲棉，按照NCII設(shè)計(jì)組配得到28個(gè)雜交組合，通過分析F₁產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的雜種優(yōu)勢(shì)和配合力，結(jié)果表明供試組合的中親優(yōu)勢(shì)和高親優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在產(chǎn)量上。

本研究以山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得的轉(zhuǎn)Bt基因棉花蛋白高表達(dá)抗蟲品系和山西省南部生產(chǎn)上推廣品種為材料進(jìn)行親本組合配制，對(duì)其主要農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢(shì)與配合力進(jìn)行了分析，旨在為今后育種工作利用這些材料提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

以4個(gè)山西省南部生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的品種為母本，分別是：‘中棉41、‘中棉69、‘晉棉38和‘晉棉50，均來自于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所品種資源室；以9個(gè)Bt蛋白高表達(dá)抗蟲品系為父本，分別是：DR1、DR2、DR3、DR4、DR5、DR6、DR7、DR8和DR9，均為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化棉花品種‘冀合321獲得的轉(zhuǎn)Bt基因棉花蛋白高表達(dá)抗蟲品系。對(duì)照品種為‘魯棉28，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所品種資源室提供。

1.2試驗(yàn)方法

2012年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花所南花農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行雜交組配；采用NCII設(shè)計(jì)，2013年在農(nóng)場(chǎng)對(duì)36個(gè)組合采用四行區(qū)、3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，小區(qū)面積17.5m²。9月10日進(jìn)行田間調(diào)查，每一小區(qū)收取正常吐絮鈴50個(gè)，考察農(nóng)藝性狀。

1.3數(shù)據(jù)分析

雜種優(yōu)勢(shì)的計(jì)算公式：CH（%）=（F₁-CK）/CK。

利用Excel和DPS軟件進(jìn)行運(yùn)算。

2結(jié)果與分析

2.1組合的雜種優(yōu)勢(shì)及其性狀的雜種優(yōu)勢(shì)

與對(duì)照‘魯棉28相比，36個(gè)組合的F₁在皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分上的平均競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)呈正向優(yōu)勢(shì)（表l）；各性狀競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的平均值存在著較大的差異，其中以皮棉產(chǎn)量的優(yōu)勢(shì)最大，其他依次為籽棉產(chǎn)量、衣分、單鈴重和結(jié)鈴數(shù)。皮棉、籽棉產(chǎn)量的平均競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分別為16.1%和6.8%，它們的增產(chǎn)幅度分別為-5.6%～27.5%和-8.8%～20.1%。利用9個(gè)抗蟲品系進(jìn)行雜交組配，大多數(shù)的組合的皮棉產(chǎn)量和籽棉產(chǎn)量的優(yōu)勢(shì)率分別達(dá)到83.3%和80.6%，各產(chǎn)量因素優(yōu)勢(shì)組合率也較大，分別為：衣分72.2%、單鈴重66.7%、結(jié)鈴數(shù)50.0%。

2.2組合的產(chǎn)量性狀分析

對(duì)36個(gè)組合的3次重復(fù)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示（表2）：9個(gè)抗蟲品系間的籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、衣分、鈴重在不同的組合間差異極顯著，單株結(jié)鈴數(shù)的差異為顯著水平，這表明父本的結(jié)鈴性差異對(duì)組合的結(jié)鈴性影響是有限的。

2.3 -般配合力分析

9個(gè)抗蟲轉(zhuǎn)基因品系的一般配合力在5個(gè)主要性狀上存在著明顯的差異（表3），親本性狀一般配合力的高低，可反映該性狀在一系列雜交組合中的平均表現(xiàn)，一般配合力高，說明親本中含有較多優(yōu)勢(shì)的基因位點(diǎn)，加性效應(yīng)就大。結(jié)果顯示：DR1和DR7中的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量的一般配合力最大，是綜合性狀優(yōu)良的親本，DR1和DR6在衣分上的一般配合力較高，可用于衣分性狀的改良，而DR2、DR3、DR7、DR9在鈴重上的一般配合力較高，可用于提高鈴重。

2.4特殊配合力效應(yīng)分析

對(duì)所有組合的6個(gè)主要性狀的特殊配合力進(jìn)行分析，其中籽棉和皮棉的特殊配合力列于表4；從表中可以看出，在研究的性狀中，不同組合間特殊配合力效應(yīng)值存在著較大差異。單株籽棉產(chǎn)量的SCA效應(yīng)值變幅在0.387～0.563之間；單株皮棉產(chǎn)量的SCA效應(yīng)值變幅在0.258～0.272之間；綜合性狀分析，晉棉50xDR2、中棉41xDR1、晉棉38xDR8表現(xiàn)出了較高的特殊配合力，在生產(chǎn)上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。這也說明本研究引入9個(gè)抗蟲品系增加了互作基因位點(diǎn)，為雜交種選育提供了較大的幾率。

3討論

隨著植物基因工程的進(jìn)一步發(fā)展，優(yōu)良性狀基因的導(dǎo)入可獲得有用的育種材料，與傳統(tǒng)的育種技術(shù)結(jié)合，使外源基因在棉花上的應(yīng)用成為可能。轉(zhuǎn)基因獲得的棉花Bt蛋白高表達(dá)抗蟲純合系對(duì)棉鈴蟲表現(xiàn)為高抗，但過高的表達(dá)會(huì)影響棉花的適應(yīng)性和其他農(nóng)藝性狀。利用這些抗蟲純合系配制雜交種或作為親本來選育優(yōu)良的抗蟲品種既可以保證Bt蛋白表達(dá)量，又能快速利用轉(zhuǎn)基因后代品系。

本研究表明，所用的9個(gè)棉花Bt蛋白高表達(dá)抗蟲純合系和4個(gè)生產(chǎn)上推廣品種配置的36個(gè)組合，其雜種優(yōu)勢(shì)依次分別為皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量、衣分、單鈴重和結(jié)鈴數(shù)，這與張正圣、陳于和的研究結(jié)果相近。通過配合力的分析可以指導(dǎo)組合選育，本試驗(yàn)的9份抗蟲材料中，在GCA方面，DR1和DR7中的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量值高，DR1和DR6在衣分上的一般配合力值高，而DR2、DR3、DR5、DR9在鈴重上的一般配合力值高，DR1、DR2、DR4在單株結(jié)鈴數(shù)上值高。從綜合角度分析，DR1的綜合GCA較高，具有一定的使用價(jià)值。在SCA方面，篩選出3個(gè)（晉棉50xDR2、中棉41xDR1、晉棉38xDR8）高配合力組合，在生產(chǎn)上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。配制雜交棉組合時(shí)，應(yīng)選取一般配合力較高的材料作為親本，有可能產(chǎn)生強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的組合。