幾個高粱新選育親本配合力分析

張俊珍，程慶軍，田承華，高海燕，高鵬，郭睿

（山西省農(nóng)業(yè)科學院高粱研究所，山西晉中030600）

幾個高粱新選育親本配合力分析

張俊珍，程慶軍，田承華，高海燕，高鵬，郭睿

（山西省農(nóng)業(yè)科學院高粱研究所，山西晉中030600）

選用新選育的4個不育系、5個恢復(fù)系，按照不完全雙列雜交組配成20個雜交組合，測定蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧含量、千粒質(zhì)量、5穗質(zhì)量以及產(chǎn)量，通過分析一般配合力、特殊配合力以及遺傳力參數(shù)，以選出最佳組合。結(jié)果表明，不育系JL3148A一般配合力蛋白質(zhì)、單寧含量最高，不育系品1371A一般配合力脂肪、淀粉含量最高；不育系A(chǔ)承回30B/L選B-3在千粒質(zhì)量和產(chǎn)量以及5穗質(zhì)量上都表現(xiàn)為一般配合力最高；蛋白質(zhì)和脂肪特殊配合力較高的組合分別為JL3148A×Tx430.RHMC.晉五/晉五-3，JL3148A×早R-4，淀粉、單寧則均以品1371A× Tx430.RHMC.晉五/晉五-3和品1371A×Tx430.RHMC.晉五/1383-2組合較佳。

高粱；配合力；遺傳力；品質(zhì)性狀；農(nóng)藝性狀

高粱主產(chǎn)于我國北部地區(qū)，經(jīng)深加工后做成熟食，不僅能充饑還有健脾益胃的功效。此外，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，高粱常常作為原材料被加工成發(fā)酵產(chǎn)品，如酒類、面包等食品。近年來，隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境污染的日益嚴重，利用高粱等能源作物生產(chǎn)生物液體受到了世界各國的高度重視[1]。

在干旱地區(qū)，生物和非生物脅迫限制了高粱的產(chǎn)量。在我國，高粱單產(chǎn)雖得到大幅度提高，但幾年來沒有大的突破，其產(chǎn)量仍遠遠不能滿足人們的需求。目前，國內(nèi)主要是利用三系配套，雜交優(yōu)勢培育新品種[2]；不斷改良選用優(yōu)質(zhì)親本雜交，發(fā)揮其互補優(yōu)勢，以達到超高產(chǎn)育種的目的。20世紀70年代以來，在自花授粉作物和異花授粉作物的雜交育種工作中引入了配合力的概念，在根據(jù)品種本身綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的基礎(chǔ)上還要考慮親本的一般配合力。一般配合力好的親本，所配置的各雜交組合中能夠產(chǎn)生較多的、穩(wěn)定的優(yōu)良品系，因此，用一般配合力好的親本往往會得到很好的后代，容易選育出好的品種[3-5]。目前，國內(nèi)外對于高粱的品質(zhì)性狀以及農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳參數(shù)進行了大量的研究。但我國雜交高粱的育種在配合力和優(yōu)勢群2個方面的研究都較為薄弱，充分利用遺傳理論與育種實踐間的互動作用有待加強。

本研究以新選育高粱親本為試驗材料，對4個不育系和5個恢復(fù)系進行了籽粒蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧以及千粒質(zhì)量、5穗質(zhì)量、產(chǎn)量配合力分析，旨在為選擇高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的雜交品種組合和選育新品種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以4個新選高粱雄性不育系（JL856A，品1371A，JL3148A，A承回30B/L選B-3）為母本，以5個恢復(fù)系（47031早/R111-1，Tx430.RHMC.晉五/ 1383-2，早R-4，47031早/遼493，Tx430.RHMC.晉五/晉五-3）為父本，2014年冬在海南三亞按照不完全雙列雜交法得到子一代F1，共20個雜交種。

1.2 試驗地概況

試驗于2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學院高粱研究所試驗基地進行。該地位于山西省晉中市榆次區(qū)，地處東經(jīng)112°34′～113°8′、北緯37°23′～37°54′，年均日照時數(shù)2 662 h，年均氣溫10.1℃，極端最低氣溫－21.2℃，極端最高氣溫37℃，屬溫帶大陸季風性氣候，年均降雨395.8 mm，降水變率27%，6—9月降雨占全年降雨的70%～75%。2015年5—9月降水447.2 mm，日照時數(shù)1 179.1 h。試驗地為石灰性褐土，質(zhì)地中壤，肥力中等。

1.3 試驗方法

試驗于5月3日播種，采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每小區(qū)2行，行長為5 m，行距為0.4 m，密度為10.5萬株/hm2，各3次重復(fù)，按照大田生產(chǎn)習慣進行管理。成熟后，隨機取小區(qū)中的10株進行脫粒，使用紅外谷物分析儀測定各親本和雜交組合籽粒的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧的含量。此外，依據(jù)《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》對各親本和雜交組合千粒質(zhì)量、5穗質(zhì)量及產(chǎn)量進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各組合品質(zhì)性狀以及農(nóng)藝性狀分析

從表1可以看出，品1371A×Tx430.RHMC.晉五/1383-2組合蛋白質(zhì)含量最高，為12.10%，淀粉含量最低，脂肪和單寧含量分別為4.38%，1.23%，均大于平均值。品1371A×47031早/ R111-1組合單寧含量最高，蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉含量為中上等，在品質(zhì)性狀上，品1371A×47031早/ R111-1組合為較優(yōu)組合。JL3148A×早R-4組合產(chǎn)量和5穗質(zhì)量最高，分別為12 180.0 kg/hm2和0.58 kg，JL856A×47031早/遼493組合千粒質(zhì)量最高，為37.60 g。

表1 各組合品質(zhì)性狀的平均值

2.2 配合力方差分析

由表2可知，各性狀在組合、母本、父本和父母本互作間配合力方差呈顯著或極顯著差異。7個性狀在組合間均達到極顯著差異，表明基因效應(yīng)間存在極顯著差異；脂肪和單寧在母本間達到顯著差異，其余性狀達到極顯著差異；脂肪在父本間無顯著差異，單寧達到顯著差異，其余性狀達到極顯著差異；淀粉在父母本互作間無顯著差異，脂肪達到顯著差異，其余性狀達到極顯著差異。

表2 配合力方差分析

2.3 高粱不育系、恢復(fù)系各性狀一般配合力分析

在地方品種中選育自交系作為親本時，應(yīng)該重點選擇一般配合力高的地方品種，同時結(jié)合特殊配合力選育優(yōu)異的高粱雜交組合[6]。在基因型的遺傳方差中，由于基因的加性效應(yīng)能夠穩(wěn)定遺傳，不會因為試驗?zāi)攴莺偷攸c的改變而改變。因此，在雜交種選配中一般配合力的高低是組配高產(chǎn)雜交種的基礎(chǔ)[7]。

由表3可知，在親本中，47031早/遼493蛋白質(zhì)一般配合力最高，而脂肪、淀粉、單寧一般配合力分別以親本47031早/R111-1，品1371A，JL3148A最高。47031早/R111-1的千粒質(zhì)量一般配合力最高，親本A承回30B/L選B-3的5穗質(zhì)量、產(chǎn)量的一般配合力最高。

表3 高粱不育系、恢復(fù)系各性狀一般配合力相對效應(yīng)值

2.4 高粱特殊配合力分析極值與組合

特殊配合力（SCA）是指特定組合的實際產(chǎn)量與根據(jù)其親本一般配合力計算的理論產(chǎn)量的偏差，一般受基因的顯性效應(yīng)和非等位基因互作效應(yīng)的控制。特殊配合力極易受環(huán)境的影響，不穩(wěn)定遺傳，是指導(dǎo)選育雜交種的重要指標[8-10]。從表4可以看出，SCA值有正有負且差異較大，品質(zhì)性狀蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧的特殊配合力的最大值組合分別為：JL3148A×Tx430.RHMC.晉五/晉五-3， JL3148A×早R-4，品1371A×Tx430.RHMC.晉五/晉五-3，品1371A×Tx430.RHMC.晉五/1383-2。JL856A×47031早/遼493組合的淀粉SCA值最小，JL856A×Tx430.RHMC.晉五/晉五-3組合的千粒質(zhì)量SCA值最小，品1371A×47031早/遼493組合的5穗質(zhì)量、產(chǎn)量的SCA值最小。A承回30B/L選B-3×47031早/遼493組合的千粒質(zhì)量SCA值最大，A承回30B/L選B-3×Tx430.RHMC.晉五/晉五-3的5穗質(zhì)量和產(chǎn)量的SCA值最大。

表4 特殊配合力分析極值及組合

2.5 遺傳參數(shù)分析

遺傳參數(shù)結(jié)果表明，蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧的一般配合力均大于特殊配合力，因此，4種品質(zhì)性狀多受加性基因的控制而受非加性基因影響較小。蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧4種品質(zhì)性狀廣義遺傳力分別為92.384%，89.900%，86.070%，82.070%；狹義遺傳力蛋白質(zhì)最高，脂肪最低。加性方差與基因型方差比值從大到小排序為淀粉＞蛋白質(zhì)＞脂肪＞單寧。農(nóng)藝性狀中，千粒質(zhì)量、5穗質(zhì)量一般配合力大于特殊配合力，而產(chǎn)量的一般配合力小于特殊配合力，說明產(chǎn)量受非加性基因影響較大。千粒質(zhì)量、5穗質(zhì)量和產(chǎn)量的廣義遺傳力分別為95.660%，96.436%，93.105%。產(chǎn)量的狹義遺傳力較高，千粒質(zhì)量的狹義遺傳力則較低（表5）。

表5 遺傳參數(shù)分析

3 結(jié)論與討論

有研究認為，一般配合力是加性作用的表現(xiàn)，遺傳力較高，易通過基因的交流重組實現(xiàn)一般配合力的累加和固定[11]。具有較高一般配合力的材料或親本，通過雜交往往容易獲得優(yōu)良的雜交后代。特殊配合力由基因的顯性和上位性作用決定，其還包含基因與環(huán)境的互作效應(yīng)，因此，容易受環(huán)境的影響而波動。一般配合力高的親本并非與所有親本組合的子代配合力或所有性狀的配合力都高，具有較高一般配合力的親本同樣存在某些性狀在不同組合中特殊配合力的差異，這也是具有良好一般配合力親本育成不同品種的基礎(chǔ)[12-14]。育種中十分強調(diào)選育和發(fā)現(xiàn)具有較高一般配合力的親本，但在具體育種實踐中應(yīng)注重那些有利性狀特殊配合力的選擇。雜交種優(yōu)良親本的選育需先經(jīng)過一般配合力的選擇和淘汰，再測定相關(guān)組合的特殊配合力，因而在雙親一般配合力的基礎(chǔ)上選配特殊配合力高的組合，已成為雜種優(yōu)勢利用的重要技術(shù)原則[15]。本研究中4個不育系中JL3148A的蛋白質(zhì)、單寧含量較高，不育系品1371A的脂肪、淀粉含量較高。根據(jù)高粱用途不同，若選用高蛋白高脂則以JL3148A× Tx430.RHMC.晉五/晉五-3和JL3148A×早R-4為最佳組合；若要求高淀粉含量則以品1371A× Tx430.RHMC.晉五/晉五-3為最佳組合；若要求高單寧含量則以品1371A×Tx430.RHMC.晉五/1383-2為最佳組合。通過特殊配合力極值分析，不育系A(chǔ)承回30B/L選B-3組合在千粒質(zhì)量和產(chǎn)量以及5穗質(zhì)量上都表現(xiàn)為最高值，是育種中的優(yōu)良親本。

本研究對遺傳力進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、單寧性狀均受遺傳性影響，但脂肪和單寧受環(huán)境影響較其他二者高。這與張麗娟等[16]、張文毅[17]、孔令旗等[18]的研究結(jié)果有差異。張文毅[17]、孔令旗等[18]研究認為，蛋白質(zhì)受環(huán)境影響較大，而脂肪相對較小。這可能由于試驗材料與方法不同而有所差異。5穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量的一般配合力較大，特殊配合力小，而產(chǎn)量的一般配合力方差值較小，特殊配合力較大，說明5穗質(zhì)量和千粒質(zhì)量受加性基因影響較大，而產(chǎn)量受非加性基因影響較大，這與尹學偉等[19]的研究結(jié)果一致。

［1］李金梅，趙威軍，張福耀，等.甜高粱抗倒伏性相關(guān)性狀的配合力和遺傳參數(shù)分析[J].作物學報，2014，40（2）：1-4.

［2］釧興寬.配合力理論及其在水稻育種中的應(yīng)用[J].種子，2014，33（6）：1-2.

［3］西北農(nóng)學院.作物育種學[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1979：80-85.

［3］戴茂華，劉麗英，吳振良.轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉品種間雜種優(yōu)勢及配合力研究[J].華北農(nóng)學報，2013，28（S1）：74-78.

［4］李新崢，劉振威，孫麗，等.南瓜遺傳配合力分析及雜種優(yōu)勢表現(xiàn)[J].華北農(nóng)學報，2013，28（S1）：61-68.

［5］邱正高，楊華，袁亮，等.一份新選玉米矮稈突變體的鑒定與遺傳分析[J].華北農(nóng)學報，2015，30（6）：112-118.

［6］王利鋒，杜海英，張艷，等.河南省部分玉米地方品種主要產(chǎn)量性狀的配合力分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2012，41（2）：37-40.

［7］齊建雙，盧彩霞，岳潤清，等.11份超甜玉米自交系產(chǎn)量和食味品質(zhì)性狀配合力分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2015，44（10）：35-38.

［8］周忠宇，柳青山，張一中，等.糯高粱育種要求性狀特征及研究進展[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2012，40（5）：547-549.

［9］趙婧，張福耀，詹鵬杰，等.高粱釀造品質(zhì)性狀配合力分析[J].中國農(nóng)學通報，2011，27（33）：44-47.

［10］張桂香，史紅梅，宋旭東.新引進印度高粱不育系配合力分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2007，35（1）：30-32.

［11］張陽，趙威軍，張福耀，等.新選甜高粱不育系和恢復(fù)系的配合力分析[J].作物雜志，2010（5）：102-104.

［12］孔繁玲.植物數(shù)量遺傳學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2006：161-285.

［13］Ni X L，Zhao G L，Tian P，et al.Analysis on the combining ability and heritability of main agronomic traits of hybrid glutinous[J]. Sorghum Agricultural Science&Technology，2012，13（10）：2104-2109.

［14］張海燕，史紅梅，楊彬，等.高粱籽粒淀粉含量配合力分析[J].天津農(nóng)業(yè)科學，2014，20（4）：5-7.

［15］茍才明，余世權(quán)，黃寧，等.17個玉米地方種質(zhì)選系的配合力分析[J].華北農(nóng)學報，2015，30（2）：175-182.

［16］張曉娟，張一中，周福平，等.高粱新選不育系主要農(nóng)藝經(jīng)濟性狀的配合力分析[J].中國農(nóng)學通報，2012，28（18）：71-75.

［17］張文毅.高粱品質(zhì)性狀的遺傳研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學，1980（2）：36-44.

［18］孔令旗，李振武，支萍等.甜高粱主要性狀的遺傳參數(shù)分析[J].作物學報，1992，18（3）：212-213.

［19］尹學偉，王培華，張曉春，等.14個糯高粱親本主要農(nóng)藝性狀配合力及遺傳力分析[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2014，27（4）：5.

Analysis on the Combining Ability of Several New Sorghum Parental Lines

ZHANGJun-zhen，CHENGQing-jun，TIANCheng-hua，GAOHai-yan，GAOPeng，GUORui
（Institute ofSorghum，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Jinzhong 030600，China）

20 crossingcombinations were made by4 newsterile lines and 5 newrestorer lines with incomplete diallel cross method. General combining ability effects,special combining ability effects and genetic parameters on protein,fat,starch,tannic,1 000-seed weight,grain weights per five spike and yield were detemined.The results showed that JL3148A exhibited higher general combining ability in protein and tannic,while Pin1317A exhibited higher general combining ability in fat and starch.Chenghui30B/LxuanB-3A exhibited the highest general combining ability in 1 000-seed weight,grain weights per five spike and yield.JL3148A×Tx430.RHMC. jinwu/jinwu-3,JL3148A×zaoR-4 exhibited higher specific combining ability in protein and fat,while Pin1371A×Tx430.RHMC. jinwu/jinwu-3,Pin1371A×Tx430.RHMC.jinwu/1383-2 were the highest in the tannic and starch.

sorghum;combiningability;heritability;qualitycharacteristics;agronomic traits

S514

A

1002-2481（2016）04-0440-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.04

2015-12-04

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-06-01-01）；農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目（2014GB2A300009）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD07B02）

張俊珍（1978-），女，山西晉中人，研究實習員，主要從事釀造高粱育種研究工作。程慶軍為通信作者。