秈型三系雜交水稻親本9個農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析

肖春光，譚美林， 羅招等，張家洪，胡繼田，馮明友，趙其安

秈型三系雜交水稻親本9個農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析

肖春光，譚美林， 羅招等，張家洪，胡繼田，馮明友，趙其安

（安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 貴州 普定 562109）

采用5 ×5 不完全雙列雜交的方法，分析雜交水稻親本9個主要農(nóng)藝性狀的遺傳力、配合力及F1的優(yōu)勢表現(xiàn)， 得到如下結(jié)論：雜交組合各性狀競爭優(yōu)勢大小在母本方面以加性效應(yīng)為主，在父本方面除穗長、結(jié)實(shí)率以加性效應(yīng)為主外，其余性狀以非加性效應(yīng)為主，所以需用具有較高的一般配合力和特殊配合力的親本，才能配組出強(qiáng)優(yōu)勢的雜交組合；雜交稻配組強(qiáng)優(yōu)勢同時受到親本的一般配合力和特殊配合力控制。一般配合力與母本自身的表現(xiàn)值呈極顯著正相關(guān)；各性狀的狹義遺傳力由大到小的趨勢是： 播始?xì)v期＞穗長＞千粒重＞每穗實(shí)粒數(shù)＞每穗總實(shí)粒數(shù)＞單株粒重＞結(jié)實(shí)率＞單株有效穗＞株高。

雜交水稻；農(nóng)藝性狀；配合力；遺傳力；優(yōu)勢表現(xiàn)；親本

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.07.002

雜交水稻因其產(chǎn)量高，適應(yīng)性強(qiáng)，抗性好等優(yōu)點(diǎn)，迅速被人們認(rèn)可并大面積推廣，為中國乃至世界的糧食安全做出了極大的貢獻(xiàn)。從開始推廣至今，為了雜交水稻組合各性狀與親本間存在的遺傳關(guān)系及親本各性狀對后代性狀的影響，以便縮小遺傳育種的工作量，有的放矢地快速配組出優(yōu)良組合，提高工作效率，縮短育種年限，針對雜交水稻親本性狀的配合力、遺傳力及其F1代的優(yōu)勢表現(xiàn)作了大量研究［1-6］。對雜交水稻新組合的選育過程，也就是對親本配合力、遺傳力及F1優(yōu)勢表現(xiàn)篩選的過程［7-9］。安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院專家在近些年的雜交轉(zhuǎn)育過程中，育成大量表現(xiàn)穩(wěn)定的恢復(fù)系材料及少量不育系，為了弄清這些材料在農(nóng)藝性狀上的遺傳規(guī)律，對其農(nóng)藝性狀的遺傳力、配合力及F1代優(yōu)勢表現(xiàn)進(jìn)行分析，為配組出優(yōu)勢組合及對雜種優(yōu)勢的運(yùn)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

以安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的1個不育系14H-64A （A1）和4個應(yīng)用面積較大的不育系安豐A（A2）、川谷A（A3）、中9A（A4）和13A（A5）為母本（P1），以安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院4個恢復(fù)系安恢1079（R1）、安恢833（R2）、安恢860（R3）、安恢858（R4）和1個大面積應(yīng)用的恢復(fù)系成恢177（R5）為父本（P2）。

1.2 設(shè)計(jì)與方法

采用P×q不完全雙列雜交的方法配制25個新組合，并分別收獲其F1代種子。于2014年正季在安順市農(nóng)科院試驗(yàn)田種植雜種F1代及對照品種香早優(yōu)2017（CK1）和中優(yōu)169（CK2）。試驗(yàn)用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)置3個重復(fù)， 4月24日播撒干谷，采用濕潤育秧方法，6月18日移栽，單行區(qū)種植，每行插10株，株距16.5 cm，行距30 cm，移栽后采用大田管理方法。黃熟后選取中間6株，分別考察穗長、千粒重、每穗總粒數(shù)、單株有效穗、結(jié)實(shí)率、株高、每穗實(shí)粒數(shù)、單株粒重和播始?xì)v期等主要農(nóng)藝性狀。

按照P×q不完全雙列雜交試驗(yàn)的要求完成分析。采用固定模型給出的算式估算出配合力效應(yīng)值，采用隨機(jī)模型來估算各方差分量及遺傳參數(shù)，結(jié)實(shí)率利用Excel 2007經(jīng)反正弦平方根轉(zhuǎn)換。用DPS（v7.05版）軟件進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 配合力方差分析及性狀值方差分析

對本批組合的9個農(nóng)藝性狀及其配合力進(jìn)行方差分析（表1），結(jié)果顯示9個農(nóng)藝性狀在組合間存在極顯著差異?？梢詳喽ǎ誀畹倪z傳在參試各組合間的表現(xiàn)明顯有著差異。接下來對農(nóng)藝性狀進(jìn)行配合力分析，除P2的單株有效穗方差外其余一般配合力（GCA）方差均存在極顯著差異，特殊配合力方差有5個達(dá)極顯著水平，并且特殊配合力（SCA）方差明顯小于一般配合力（GCA）方差。這說明，試驗(yàn)涉及的親本材料各農(nóng)藝性狀在F1代的表現(xiàn)由加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同控制，且以加性效應(yīng)的影響為主。

2.2 一般配合力效應(yīng)分析

從表2中可以看出，在同一農(nóng)藝性狀的不同親本間及同一親本的不同性狀間一般配合力效應(yīng)均有明顯差異，說明親本的加性效應(yīng)在同一農(nóng)藝性狀的不同組合間及不同農(nóng)藝性狀的同一組合間的影響有明顯差異。母本中A3（川谷A）在穗長、每穗總粒數(shù)2個性狀有較高的GCA值，A4（中9A）在株高、每穗實(shí)粒數(shù)、單株粒重3個性狀GCA值較大，A5（13A）在結(jié)實(shí)率、千粒重和播始?xì)v期等3個性狀的一般配合力值較高。父本中R1（安恢1079） 每穗總粒數(shù)、在穗長、每穗實(shí)粒數(shù)等3個性狀有較高的GCA值，R4（安恢858）在單株有效穗、播始?xì)v期等2個性狀的GCA值較大，R5（成恢177）在株高、結(jié)實(shí)率和千粒重等3個性狀的GCA值較高?？梢灾?，由不同親本雜交，親本的農(nóng)藝性狀在其雜交后代的遺傳表現(xiàn)會出現(xiàn)較明顯的差異。川谷A、中9A、13A、安恢1079、安恢858和成恢177一般配合力具有較好表現(xiàn)，其余親本自身各有優(yōu)勢，如在單株有效穗這一性狀的GCA值上A1（14H-64A）是5個母本中最高的，在單株粒重這一性狀上R2（R833）的一般配合力為5個父本中最高。

2.3 特殊配合力效應(yīng)分析

從表3中可以發(fā)現(xiàn)，特殊配合力效應(yīng)在不同新組合的同一農(nóng)藝性狀間及同一新組合的不同農(nóng)藝性狀間的表現(xiàn)有著顯著差異，說明親本基因互作具有多樣性。A1×R2在株高、單株有效穗、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等農(nóng)藝性狀具有較高或最高的特殊配合力效應(yīng)值，但A1×R4在株高、穗長、單株粒重、千粒重、每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率等農(nóng)藝性狀的特殊配合力效應(yīng)值較低，類似的結(jié)果也出現(xiàn)在不同新組合的其他農(nóng)藝性狀的特殊配合力相對效應(yīng)值上。

2.4 GCA與SCA及F1代競爭優(yōu)勢的關(guān)系

比較雙親一般配合力效應(yīng)值與新組合特殊配合力效應(yīng)值發(fā)現(xiàn)，一般配合力效應(yīng)值高低與特殊配合力效應(yīng)值的高低沒有嚴(yán)格的相關(guān)關(guān)系，例如A2和R3這兩個親本，在每穗總粒數(shù)、株高、每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率等農(nóng)藝性狀一般配合力（GCA）值較低的情況下，新配組合A2×R3卻有較高的特殊配合力（SCA）值。

表1　配合力方差分析及性狀值方差分析

表2　各農(nóng)藝性狀一般配合力（GCA）效應(yīng)值

表3　25個組合9個農(nóng)藝性狀的特殊配合力（SCA）相對效應(yīng)值

對親本一般配合力與競爭優(yōu)勢進(jìn)行相關(guān)性分析，并用參試25個組合9個農(nóng)藝性狀的平均值同本試驗(yàn)設(shè)立的兩個對照的競爭優(yōu)勢比較（表4），結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組合性狀競爭優(yōu)勢值與母本一般配合力（GCA）值表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性（P＜0.01），且相關(guān)系數(shù)高達(dá)1.000 0，而所配組合各性狀競爭優(yōu)勢的大小與父本的相關(guān)系數(shù)大小不一，株高、穗長、單株有效穗、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株粒重和播始?xì)v期的相關(guān)系數(shù)分別為-0.550 0、-0.830 0、-0.610 0、-0.460 0、-0.740 0、1 .000 0、0.490 0、-0.640 0和-0.010 0，但組合的競爭優(yōu)勢的大小與特殊配合力的強(qiáng)弱表現(xiàn)不一定一致，如株高，母本A1和父本R2 的GCA效應(yīng)值都較低，而新配制的組合A1×R2的特殊配合力（SCA）值為組合中最高，其值高達(dá)5.55%，而與香早優(yōu)2017（CK1）和中優(yōu)169（CK2）的競爭優(yōu)勢分別為-3.62 %和-7.84%。因此，在配制雜交水稻新組合時，要想獲得強(qiáng)優(yōu)勢的雜交組合，親本必須具有較高的一般配合力。

2.5 方差分析與遺傳力估算

采用固定模型給出的算式對各農(nóng)藝性狀的特殊配合力基因型方差（Vs）、一般配合力基因型方差（Vg）、一般配合力方差中父本和母本所占的比重、一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）基因型方差在總方差中的比重進(jìn)行估算（表5），理清雙親互作對其雜交后代農(nóng)藝性狀的影響力度，結(jié)果可以得出，一般配合力（GCA）基因型的方差在全部農(nóng)藝性狀中所占比遠(yuǎn)超過50%以上，說明本次研究的性狀主要受加性效應(yīng)控制。

從表5還可以得出，在不同的農(nóng)藝性狀上，雙親一般配合力（GCA）基因型方差的作用不同。母本對穗長、單株有效穗、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和單株粒重的貢獻(xiàn)率大于父本，而父本對株高、每穗總粒數(shù)和播始?xì)v期的貢獻(xiàn)率較大。與此同時，從特殊配合力（SCA）基因型方差所占的比重看，單株有效穗和單株粒重等性狀受較大的雙親互作作用。更進(jìn)一步說明，要想獲得強(qiáng)優(yōu)勢的雜交新組合，必須選用一般配合力和特殊配合力均較高的雙親進(jìn)行雜交。

從表6關(guān)于9個農(nóng)藝性狀遺傳力的結(jié)果可以看出，各農(nóng)藝性狀的狹義遺傳力有較大相差，9個農(nóng)藝性狀的狹義遺傳力由大及小依次為播始?xì)v期＞穗長＞千粒重＞每穗實(shí)粒數(shù)＞每穗總實(shí)粒數(shù)＞單株粒重＞結(jié)實(shí)率＞單株有效穗＞株高。單株粒重、株高、單株有效穗和結(jié)實(shí)率等的廣義遺傳力（h2B）和狹義遺傳力（h2N）值相差較大，說明本試驗(yàn)的這些性狀受非加性遺傳作用的控制。

表4　25個組合9個農(nóng)藝性狀的F1競爭優(yōu)勢

表5　親本9 個主要性狀的基因型方差的貢獻(xiàn)率

表6　9個農(nóng)藝性狀的廣義遺傳力和狹義遺傳力

3 討論與展望

試驗(yàn)結(jié)果因受到環(huán)境因素的影響可能會造成一定的偏差，該分析只為試驗(yàn)所涉及的親本在配制新組合時提供依據(jù)，通過試驗(yàn)可以看出雙親間一般配合力的大小與其配制組合的特殊配合力的大小沒有嚴(yán)格的相關(guān)性，因此應(yīng)該更加注重組合的特殊配合力的表現(xiàn)，以期配制出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新組合，從試驗(yàn)中還可以看出，對于不同的雙親雜交而言，其F1代新組合在各農(nóng)藝性狀的遺傳表現(xiàn)上受加性和非加性基因共同作用。新配組合的競爭優(yōu)勢與母本一般配合力之間均呈極顯著性正相關(guān)，據(jù)此，在進(jìn)行新組合的配制時，應(yīng)選擇具有較高的一般配合力的母本，并綜合考慮特殊配合力與親本農(nóng)藝性狀優(yōu)勢互補(bǔ)的效應(yīng)。研究還表明，株高、單株有效穗、結(jié)實(shí)率、單株粒重等的廣義遺傳力（h2B）的值和狹義遺傳力（h2N）的值有較大差異，說明這些農(nóng)藝性狀由于受到環(huán)境因素的影響較大，造成了性狀通過雙親直接遺傳給后代的能力較弱的情況。 隨著科研技術(shù)手段的提高，科研工作的目標(biāo)性越來越強(qiáng)，所考慮的外界因素會越來越多，對親本在F1代中性狀和品質(zhì)的遺傳研究越來越趨于合理，這將會大大縮短水稻的育種年限，提高科研人員的工作效率，為中國乃至世界的糧食安全和百姓生活質(zhì)量的提高做出重大的貢獻(xiàn)。

［1］ 譚美林，馮明友，張家洪，等. 雜交水稻親本主要農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（3）：6-8.

［2］ 涂詩航，張水金，董瑞霞，等. 秈型三系雜交水稻親本主要農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析［J］. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，37（3）：230-234.

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［4］ 唐文邦，陳 勢，雷東陽，等. 秈型三系雜交水稻產(chǎn)量及生育期的配合力分析［J］. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，（1）：28-31.

［5］ 蔡巨廣，方珊茹， 鄭燕梅，等. 雜交水稻配合力的研究概況［J］. 福建稻麥科技，2006，24（3）：44-47.

［6］ 馮明友，徐宗儔，張克龍，等. 雜交水稻恢復(fù)系主要農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析［J］. 種子， 2001，（增刊）：13-16.

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［8］ 陳建民，羅家密，歐育磊， 等. 幾個轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻種質(zhì)產(chǎn)量性狀的配合力研究［J］. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，28（4）：488-492.

［9］ 張利華，王建軍，李旭晨，等. 秈型三系雜交水稻主要農(nóng)藝性狀的配合力分析［J］. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，15（1）：1-7.

（責(zé)任編輯：肖 亮）

Analysis of the Combining Ability and Heritability in Some Parents of Three-Line Indica Hybrid Rice Based on Nine Agronomic Characters

XIAO Chun-guang，TAN Mei-lin，LUO Zhao-deng，ZHANG Jia-hong，HU Ji-tian，F(xiàn)ENG Ming-you，ZHAO Qi-An
（Anshun Agricultural Institute， Puding 562109，PRC）

The combining ability and heritability of 9 major agronomic characters of 10 rice parents and their F1 heterosis were analyzed by the 5×5 NCⅡgenetic mating design .The results showed that the additive effect was principally played an important role in all characters in female parents， while the non-additive effect was larger in all characters but Panicle Length（PL） and Seeds Setting Rate（SSR） in male parent. Thus，to get the breeding strong advantage of hybrid combinations， must choose the parents with high general combining ability （GCA） and special combining ability （SCA）. The advantages of hybrid rice were influenced by both general combining ability （GCA）and special combining ability（SCA）， and the general combining ability （GCA） had significant positive correlation with the performance of the female parent. The narrow sense heritability ranged from high to low as following order as DIH， PL，TWG，PSP，SP，GWP，SSR，NETP and PH，respectively.

hybrid rice； agronomic character； combining ability； heritability； heterosis； parent

S511

A

1006-060X（2016）07-0004-05

2016-02-02

貴州省重大專項(xiàng)（黔科合重大專項(xiàng)字［2013］6023-4-3）

肖春光（1986-），男，貴州紫云縣人，研究實(shí)習(xí)員，在讀碩士生，研究方向?yàn)椋核具z傳育種與栽培。

羅招等