中晚熟粒用高粱不同組合雜交種的篩選

姚燕輝 趙興奎 彭鎖堂 段永紅

摘要：為選育優(yōu)質(zhì)中晚熟粒用高粱新材料，本試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，以4份不同雜交組合高粱親本為試驗材料，分析不同組合雜交種的生育期、農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀的差異，篩選最佳的中晚熟粒用高粱組合。高粱組合雜交種的生育期存在差異，但相差不大，生育期最長的高粱組合23A×014-52，生育期為134天，生育期最短的高粱組合147A×014-34，生育期為123天；高粱組合23A×014-52的農(nóng)藝性狀較好；與對照相比，增產(chǎn)的高粱組合為23A×014-52、27A×017-95，其中高粱組合23A×014-52增產(chǎn)明顯，較對照高出30.06%。結(jié)合分析農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀等，高粱組合23A×014-52雜種優(yōu)勢較突出，可以作為培育中晚熟粒用高粱的親本材料。

關(guān)鍵詞：粒用高粱；雜交種；篩選；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量性狀

中圖分類號：S514文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas20191100259

基金項目：山西省自然科學(xué)面上自然基金項目“高粱基因組甲基化差異表達(dá)及淀粉合成基因甲基化調(diào)控分析”（201701D121105）。

Hybrids Screening from Combinations of Middle-late Maturing Grain Sorghum

Yao Yanhui， Zhao Xingkui， Peng Suotang， Duan Yonghong

（College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， Shanxi， China）

Abstract： To breed high-quality and middle-late maturing grain sorghum， the authors used single-factor randomized block design， took the hybrids of four different sorghum combinations as test materials， to analyze the difference of agronomic traits and yield traits and screen the best combination of middle-late maturing grain sorghum. There were difference of the growing period of hybrids from tested combinations， but the difference was not obvious， the hybrid sorghum combination 23A×014-52 had the longest growing period about 134 days， the hybrid sorghum combination of 147A×014-34 had the shortest growing period of 123 days； the agronomic traits of sorghum combination 23A×014-52 were relatively good； the yield of the combination 23A×014-52 and 27A×017-95 were higher compared with that of control， and the yield of the combination 23A×014-52 was 30.06% higher than that of control. Considering the analysis of agronomic traits and yield traits， the sorghum combination 23A×014-52 has strong heterosis and could be used as parent material for cultivating middle-late maturing grain sorghum.

Keywords： Grain Sorghum； Hybrid； Screening； Agronomic Traits； Yield Traits

0引言

高粱[Sorghum bicolor （L.） Moench]屬于禾本科（Gramineae）、高粱屬植物，一年生草本植物，是一種重要的糧飼兼用作物。高粱的光合效率高，屬C4植物，抗逆性突出，具有抗寒、耐鹽堿、耐澇、耐貧瘠等多重抗逆性，雜種優(yōu)勢強(qiáng)，天然異交率高達(dá)50%，是常異花授粉作物中最早成功利用雜種優(yōu)勢的作物[1]。無論是生物學(xué)產(chǎn)量還是經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量都較高，屬于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)作物，大力發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)，可利用其他作物適應(yīng)不了的自然條件，從而達(dá)到投入少、收益高的效果[2-3]。粒用高粱以獲取籽粒為目的，其特點(diǎn)是：莖稈高矮不等，分蘗力較弱，穗密且短，莖內(nèi)髓部含水量較少，籽粒品質(zhì)較佳，常作為食用、飼用、釀酒或生產(chǎn)酒精的原料[4-5]。近年來，許多學(xué)者開展了粒用高粱的選育研究，赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院以赤A6×8511選育的‘赤雜113’，高抗絲黑穗病，產(chǎn)量高，但其只適宜在內(nèi)蒙古赤峰及吉林中西部地區(qū)推廣種植[6]；吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以吉2255A×南133選育的‘吉雜225’，具有抗蟲性強(qiáng)，產(chǎn)量高的特性，但其只適宜在吉林一帶推廣種植[7]；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種研究所，以自育的LS-1A×LSR1測配而成的‘龍米梁1號’，單寧含量較低，口感好，深受粗糧食品愛好者的喜愛，但其只適宜在黑龍江第一、二積溫帶春播[8]；吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以吉3020A×吉R5062選育的‘吉雜142’，株型好，葉片較窄并上沖，適于密植，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，但只適宜在吉林中西部地區(qū)種植[9]；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所選育的‘晉雜39號’，以自選不育系SX605A作母本、自選恢復(fù)系SX1932作父本雜交而成，其抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，植株較低，適宜機(jī)械化栽培種植，在山西省春播中晚熟區(qū)種植[10]；‘晉雜30號’，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)以黑龍30A作母本、01-226作父本選育而成，具有植株矮、抗倒伏、高抗絲黑穗病等特點(diǎn)，但其適宜于山西省呂梁、晉中、太原地區(qū)小麥?zhǔn)斋@后有110天生長期的地區(qū)推廣種植[11]，屬于夏播高粱品種。山西省已有的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)中晚熟粒用高粱種類較少，其他省份選育出的粒用雜交高粱適宜種植地區(qū)與山西省氣候條件差異大，不適宜在山西省中部地區(qū)大量種植，引種種植存在風(fēng)險；而且已有的粒用高粱在生產(chǎn)應(yīng)用中也存在問題，欠缺優(yōu)良的植株形狀，如植株偏高，大多葉片還未達(dá)到緊密性與直立性的特征，抗逆性也有待改良，需要拓寬狹窄的作物遺傳基礎(chǔ)[12-13]，為此粒用高粱新材料的選擇就顯得尤為重要。該研究旨在為選育粒用高粱新材料，以不同中晚熟粒用高粱組合為材料，比較高粱不同組合雜交種的生育期、主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀差異，從中篩選優(yōu)質(zhì)粒用高粱，為粒用高粱新品種的選育提供研究材料，以期促進(jìn)山西省粒用高粱遺傳改良研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高粒用高粱產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)、國際間的競爭力；今后還應(yīng)該在種質(zhì)資源創(chuàng)新方面深入研究，開創(chuàng)雜種優(yōu)勢利用新模式，注重綜合性育種技術(shù)的研發(fā)，將中國中晚熟粒用高粱的雜交育種水平推向新高度[14-16]。

1材料與方法

1.1試驗地概況

本試驗在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站進(jìn)行。試驗區(qū)地勢平坦，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)粘壤土。屬于溫帶大陸性氣候，平均降水量400～650 mm，平均氣溫3～14℃，夏暖冬寒，四季分明。

1.2供試材料

本試驗選取高粱品種‘晉雜22’號為對照，其田間生長較整齊，莖稈堅硬，抗倒伏能力強(qiáng)，抗病性較強(qiáng)；參試的高粱組合共4個，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)通過自選不育系與恢復(fù)系組配的雜交組合，并編號，017代表17年選育，014代表14年選育，分別為：27A×017-95、22A×014-34、23A×014-52、147A×014-34。

1.3試驗設(shè)計

本試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)排列，小區(qū)面積為16 m2，小區(qū)長5 m，寬3.2 m，每小區(qū)種植8行，小區(qū)內(nèi)行距0.4 m，株距0.22 m，共設(shè)15個小區(qū)。通過劃分區(qū)組，確保了同一區(qū)組內(nèi)全部試驗單元的非處理條件一致，每一區(qū)組又包含了一套完整的處理，使同一區(qū)組內(nèi)試驗單元間的變異最小，在試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析中，將區(qū)組間差異的影響從誤差中分離出來，從而極大地提高了統(tǒng)計檢驗的靈敏度。具體設(shè)計方案見表1。

1.4試驗方法

1.4.1播前準(zhǔn)備2018年4月20日進(jìn)行鎮(zhèn)壓整地作業(yè)，將小石塊、殘根、雜草等清理出去，4月23日上午試驗田灌水，小區(qū)灌水量為120 mm，4月23日下午結(jié)合旋耕施氮磷鉀復(fù)合肥200～250 kg/hm2，深耕25 cm左右，耕后要連續(xù)進(jìn)行耙地，按計劃劃分好小區(qū)，將小區(qū)用耙子耙平。

1.4.2播種播種時間是4月24日上午，采用人工開溝撒播，將各個播種小區(qū)按照等行距劃好，以計劃株距點(diǎn)籽，播種深度約4 cm，將高粱種子均勻撒播于溝內(nèi)，覆土、耙平、踩壓。

1.4.3田間管理5月16日間苗，5月20日雨后除草，高粱苗長勢良好，于5月28日定苗，每行23株，株距0.22 m，同時中耕除草，破除土壤板結(jié)。6月8日雨后中耕除草，并培土以防倒伏。6月10日追施尿素，施用量為每公頃400 kg，具體做法：將稱重后的尿素均勻撒于在行間開的8 cm溝內(nèi)，然后用土覆蓋。

1.5試驗測定項目與方法

1.5.1生育時期調(diào)查根據(jù)高粱組合的生理形態(tài)特征，記載播種期、出苗期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、成熟期等生育時期。具體參試項目指標(biāo)見表2。

1.5.2農(nóng)藝特性分析、測定高粱成熟后，從每個小區(qū)選取有代表性的10株測量株高；統(tǒng)計好每小區(qū)的穗數(shù)；把選取的有代表性的10個高粱穗剪下，進(jìn)行室內(nèi)考種；觀察記錄穗緊實度、穗形狀、籽粒顏色等穗部性狀；測定穗長、穗粗、穗粒重。具體項目參考標(biāo)準(zhǔn)見表3。

1.5.3產(chǎn)量測定千粒重（g）：將收獲后脫粒的高粱種子，以小區(qū)為單位，隨機(jī)抽取100粒稱重，取6次的平均值，所得數(shù)值再乘以10。

以小區(qū)為單位將高粱全部收獲，脫粒后稱重，以kg表示，再根據(jù)小區(qū)面積換算成公頃產(chǎn)量，保留整數(shù)。

1.6數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010，對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理；運(yùn)用SPSS 2.0，對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1中晚熟粒用高粱不同組合雜交種生育期的比較

從表4可以看出：雜交高粱組合的生育期最短為123天，最長為134天，屬于中晚熟粒用高粱。雜交高粱的播種時期都是4月24日‘；晉雜22’的出苗期最早，為5月1日，高粱組合27A×017-95的雜交種出苗期是5月2日，高粱組合22A×014-34、23A×014-52、147A×014-34的雜交種出苗期都是5月3日；開花期最早的高粱組合147A×014-34的雜交種，開花日期為7月13日，比‘晉雜22’早開一天；成熟最早的是‘晉雜22’和組合147A×014-34的雜交種，都是8月25日，成熟最晚的是高粱組合23A×014-52的雜交種，比‘晉雜22’晚11天；‘晉雜22’的生育天數(shù)是123天，高粱組合23A×014-52的雜交種生育期最長為134天，比‘晉雜22’長11天?？傮w來說，各組合雜交種之間生育期相差不大，所有試驗材料都可以正常地完成生長周期。

2.2中晚熟粒用高粱不同組合雜交種農(nóng)藝性狀比較

從表5可看出：在穗緊實度方面，高粱組合27A×017-95的雜交種為散，高粱組合22A×014-34的雜交種為緊，高粱‘晉雜22’、23A×014-52、147A×014-34都為中緊；在穗形狀方面，除了高粱組合147A×014-34的雜交種為帚形，其余4個高粱組合雜交種都為紡錘形；在籽粒顏色方面，高粱組合27A×017-95、22A×014-34、147A×014-34的雜交種都為黃色，高粱‘晉雜22’、23A×014-52為紅色；在穎殼包被程度方面，5個雜交高粱都為半包；在穎殼顏色方面，除了高粱‘晉雜22’為黃色，其余4個高粱組合都為褐色；在穎殼質(zhì)地方面，5個雜交高粱組合都為硬殼。

株高是判斷高粱生長發(fā)育情況以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量高低的重要指標(biāo)[5，17]。分析表6，在株高方面，參試雜交高粱都比對照‘晉雜22’高，雜交高粱23A×014-52最高為212.6 cm，比對照‘晉雜22’高出39.5 cm；在穗長方面，雜交高粱23A×014-52的穗最長，為33.3 cm，與對照‘晉雜22’相比長1.0 cm，其余3個雜交高粱的穗都比‘晉雜22’短；在穗粗方面，雜交高梁23A×014-52的穗最粗，為8.2 cm，比對照‘晉雜22’粗0.3 cm，雜交高粱27A×017-95的穗次之，比對照粗0.2 cm；在千粒重方面，4個雜交組合都比對照‘晉雜22’的高，其中雜交高粱23A×014-52的千粒重最高為31.47 g，比對照‘晉雜22’高4.52 g；在全區(qū)穗數(shù)方面，穗數(shù)最多的雜交高粱是27A×017-95，為135417穗/hm2，比對照‘晉雜22’多20417穗/hm2，雜交高粱22A×014-34的穗數(shù)最少，為101875穗/hm2，比對照‘晉雜22’少13125穗/hm2；在小區(qū)穗粒重方面，雜交高粱23A×014-52的最高，為108.4g，比‘晉雜22’高27.6 g，雜交高粱147A×014-34的最低，為64.1 g，比‘晉雜22’低16.7 g；綜上所述，在各參試雜交高粱組合中，高粱組合23A×014-52的農(nóng)藝性狀較好。

2.3中晚熟粒用高粱不同組合雜交種的產(chǎn)量比較

產(chǎn)量是研究農(nóng)作物生產(chǎn)的一項重要指標(biāo)[18]。從表7可看出：雜交組合產(chǎn)量的高低順序是：23A×014-52> 27A×017-95>‘晉雜22’>22A×014-34>147A×014-34，對照品種‘晉雜22’的平均產(chǎn)量為9396 kg/hm2，在所有參試雜交高粱組合中，平均產(chǎn)量最高組合23A×014-52為12220 kg/hm2，比對照品種‘晉雜22’增產(chǎn)30.06%；而雜交高粱147A×014-34在所有參試組合中的平均產(chǎn)量最低為7259 kg/hm2，較對照品種‘晉雜22’減產(chǎn)了22.74%；雜交高梁27A×017-95的平均產(chǎn)量是9986kg/hm2，與對照‘晉雜22’相比，增產(chǎn)了6.28%；雜交高粱22A×014-34的平均產(chǎn)量是9222 kg/hm2，比對照‘晉雜22’減產(chǎn)1.85%；綜上所述，比對照增產(chǎn)的組合是：23A×014-52和27A×017-95，繼續(xù)參加品比試驗，下一年應(yīng)重點(diǎn)觀察。

由表8，產(chǎn)量方差分析得：區(qū)組間F值=1.033<< F0.05=3.478，說明在顯著水平0.05下，不同區(qū)組間平均值差異不顯著，處理間F值24.757>>F0.01=5.990，說明在顯著水平0.01下，不同處理間平均值差異顯著。下一步分析表9得：顯著水平為1%時，雜交高粱27A×017-95、22A×014-34與‘晉雜22’（CK）產(chǎn)量間無極顯著差異，高粱23A×014-52的產(chǎn)量極顯著高于對照‘晉雜22’，高粱147A×014-34的產(chǎn)量極顯著低于對照‘晉雜22’?？偨Y(jié)上述，不同高粱雜交組合間，在產(chǎn)量方面是有差異的。

3結(jié)論

高粱不同組合雜交種生育期存在差異，生育期最短的雜交高粱組合‘晉雜22’、147A×014-34與生育期最長的23A×014-52相差11天；高粱組合23A×014-52的雜交種農(nóng)藝性狀較好；與對照相比，減產(chǎn)的高粱組合為：22A×014-34、147A×014-34，其中高粱組合147A×014-34的雜交種減產(chǎn)較明顯，減產(chǎn)22.74%，予以淘汰，增產(chǎn)的高粱組合為27A×017-95、23A×014-52，增產(chǎn)較明顯的高粱組合是：23A×014-52達(dá)30.06%；結(jié)合農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀等指標(biāo)，高粱組合23A×014-52的雜交表現(xiàn)較突出，繼續(xù)參加品比試驗，經(jīng)分析驗證作為培育中晚熟粒用高粱的親本材料。4討論

4.1中晚熟粒用高粱不同組合雜交種生育期的分析

生育期是評價不同高粱品種生長發(fā)育及其快速適應(yīng)性的重要指標(biāo)，不同的生育時期對高粱農(nóng)藝性狀以及營養(yǎng)品質(zhì)的影響頗大[19-20]。抽穗開花至成熟階段，高粱進(jìn)行籽粒的形成和內(nèi)容物的充實，是決定千粒重的關(guān)鍵時期，這一階段協(xié)調(diào)好水肥，可增強(qiáng)籽粒灌漿，粒重增加。影響高粱生育階段的轉(zhuǎn)變有兩大因素：內(nèi)因和外因，內(nèi)因為品種自身的生理遺傳特性，外因為外部的環(huán)境條件。本試驗中生育期最長的高粱雜交組合23A×014-52與生育期最短的雜交組合‘晉雜22’、147A×014-34相差11天，由此可見，不一樣的高粱組合雜交種在相同的環(huán)境條件下，生育期存在差異性，凸顯出其獨(dú)特的生理遺傳特性。

4.2中晚熟粒用高粱不同組合雜交種農(nóng)藝性狀分析

在株高方面，對照品種‘晉雜22’為173.1 cm，其余4個高粱組合雜交種都比‘晉雜22’高，最高的雜交種是23A×014-52為212.6 cm，李嵩博[5]分析了1977—2016年粒用高粱生產(chǎn)現(xiàn)狀和審定品種的產(chǎn)量及品質(zhì)相關(guān)性狀，得出株高呈下降趨勢，平均每年降低1.36 cm。而本試驗中株高表現(xiàn)上升的趨勢，與此結(jié)論不符，可能試驗所取的數(shù)據(jù)都是樣品數(shù)據(jù)，難免會存在取樣不均勻，造成誤差，還可能與選擇的高粱材料差異有關(guān)，需進(jìn)一步分析。從穗長來看，多數(shù)在30 cm左右，最長的是23A×014-52，為31.47 cm；據(jù)統(tǒng)計千粒重的理想范圍是30～35 g[21-22]，在此范圍內(nèi)的高粱組合雜交種有：27A×017-95、23A×014-52；綜上所述，在農(nóng)藝性狀的所有測驗指標(biāo)中，供試材料23A×014-52都比對照表現(xiàn)優(yōu)越，符合良種性能，考慮可以下一年重點(diǎn)觀察。

4.3中晚熟粒用高粱不同組合雜交種的產(chǎn)量分析

據(jù)統(tǒng)計，單位面積穗數(shù)、單穗重共同決定高粱產(chǎn)量，這兩個因素間既有協(xié)調(diào)作用又相互制約[23-25]。比對照增產(chǎn)的雜交高粱組合有：27A×017-95、23A×014-52；在單位面積穗數(shù)方面，表現(xiàn)突出的雜交組合是27A×017-95，然而其單穗重較23A×014-52低；在單穗重方面，雜交組合23A×014-52最重，但其單位面積穗數(shù)較27A×017-95低，由此驗證了，單位面積穗數(shù)和單穗重之間既相互協(xié)調(diào)又相互制約，兩者共同決定產(chǎn)量的結(jié)論。

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