于海濤 閆 美 徐 磊 李安飛

摘 要:采用8×6不完全雙列雜交,對(duì)8個(gè)小麥新品系的9個(gè)性狀進(jìn)行配合力和遺傳力分析。結(jié)果表明,株高、穗長(zhǎng)和穗下節(jié)間長(zhǎng)以加性效應(yīng)為主,而結(jié)實(shí)小穗數(shù)、總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株穗數(shù)、單株粒重和百粒重以非加性效應(yīng)為主。遺傳力分析表明,株高、穗長(zhǎng)和穗下節(jié)間長(zhǎng)廣義遺傳力和狹義遺傳力均較大,可在早代進(jìn)行選擇,其它性狀早代選擇效果不佳。

關(guān)鍵詞:小麥; 品種(系); 配合力; 遺傳力

中圖分類號(hào):S512.103.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2009)12-0024-05Analysis

小麥?zhǔn)俏覈?guó)的第二大糧食作物,選育新品種(系)提高小麥產(chǎn)量對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重大的作用[1]。配合力和遺傳力是雜交育種和雜種優(yōu)勢(shì)利用中親本選配的重要指標(biāo),對(duì)于評(píng)價(jià)親本、正確選擇和提高育種效率都具有重要的指導(dǎo)意義。前人在小麥配合力研究中已經(jīng)做了大量的工作,對(duì)早熟、粒重[2,3]、沉淀值[4]、冠層溫度[5]、穗部性狀[6]和產(chǎn)量性狀[7～10]等均進(jìn)行了分析,為深入了解各個(gè)性狀的遺傳規(guī)律和指導(dǎo)育種工作積累了豐富的資料。本試驗(yàn)選用了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院新選育的8個(gè)新品系進(jìn)行配合力和遺傳力分析,以了解其配合力和遺傳力,明確其作為親本在育種中的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2006～2007年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。以山東農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的530001(A1)、530065(A2)、530170(A3)、530311(A4)、530319(A5)、530351(A6)、530385(A7)、530639(A8)共8個(gè)矮稈、抗病、大穗、早熟種質(zhì)系為母本組,以濟(jì)麥20(B1)、藁城8901(B2)、山農(nóng)919(B3)、山農(nóng)5536(B4)、輝縣紅(B5)、山農(nóng)990525(B6)6個(gè)品種(系)為父本組,組配8×6不完全雙列雜交。供試材料的農(nóng)藝性狀情況見(jiàn)表1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),重復(fù)2次,每組合F1和親本種植2行,行長(zhǎng)1.55 m,行距25 cm,粒距6.7 cm,人工點(diǎn)播。栽培管理措施按常規(guī)進(jìn)行。

1.2 性狀調(diào)查

于成熟前各組合隨機(jī)取20個(gè)單莖,調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、穗下節(jié)間長(zhǎng)。完熟時(shí)每組合收獲10個(gè)單株考察單株穗數(shù)、單株粒重并計(jì)算百粒重。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用劉來(lái)福的不完全雙列雜交分析方法進(jìn)行配合力模型分析[11],使用Excel和DPS軟件進(jìn)行方差分析[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀配合力的方差分析

對(duì)不完全雙列雜交組合的9個(gè)性狀進(jìn)行方差分析,結(jié)果表明:供試材料株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗下節(jié)間長(zhǎng)、單株穗數(shù)、單株粒重、百粒重9個(gè)性狀在F1組合間存在極顯著差異(表2)。因此可以對(duì)這9個(gè)性狀進(jìn)行配合力分析。

由表2可知,株高、穗長(zhǎng)、穗下節(jié)間長(zhǎng)和百粒重4個(gè)性狀中除父本百粒重外其它的一般配合力差異達(dá)到極顯著或顯著水平,同時(shí)它們的特殊配合力差異均達(dá)到極顯著水平,表明這4個(gè)農(nóng)藝性狀的遺傳同時(shí)受基因加性和非加性效應(yīng)的共同作用。結(jié)實(shí)小穗數(shù)、總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株穗數(shù)和單株粒重的一般配合力差異并不顯著,而特殊配合力差異達(dá)到極顯著,表明這5個(gè)性狀主要由非加性效應(yīng)作用。由一般配合力和特殊配合力的方差比可以看出,株高、穗長(zhǎng)、穗下節(jié)間長(zhǎng)的一般配合力方差大幅度超過(guò)特殊配合力方差,而其余6個(gè)性狀的一般配合力方差略大于特殊配合力方差。表明株高、穗長(zhǎng)和穗下節(jié)間長(zhǎng)3個(gè)性狀的遺傳方差中,加性效應(yīng)占主導(dǎo)地位;其余6個(gè)性狀的的遺傳方差中加性和非加性效應(yīng)同等重要。

2.2 一般配合力效應(yīng)

一般配合力是對(duì)基因加性效應(yīng)的度量,某個(gè)親本某個(gè)性狀一般配合力效應(yīng)值大,表明親本的加性基因效應(yīng)高,向后代傳遞能力強(qiáng),易于穩(wěn)定遺傳和固定選取一般配合力高的親本,可望該親本在所配制的雜交組合中對(duì)該性狀產(chǎn)生較大的影響。從表3中可以看出,同一親本的不同性狀或同一性狀的不同親本的一般配合力效應(yīng)值差別很大。就株高而言,母本組8個(gè)親本中A1、A2、A3、A5、A8都有降稈作用,A2的負(fù)效應(yīng)值最大,降稈作用明顯,利于選育矮稈高產(chǎn)組合。就穗長(zhǎng)而言,A8的配合力最大,其次是A1,利于選育大穗型組合。結(jié)實(shí)小穗數(shù)的一般配合力A1最高,A8的負(fù)效應(yīng)值最大?？傂∷霐?shù)的一般配合力A7最大。穗粒數(shù)的一般配合力A8最大,其次為A7。單株穗數(shù)和單株粒重的一般配合力效應(yīng)值A(chǔ)4均最高,A1、A2次之。百粒重的一般配合力A7最高,A5次之。

2.3 特殊配合力效應(yīng)

特殊配合力主要是受基因非加性效應(yīng)控制,即基因的顯性和上位性效應(yīng)。從表4中可以看出,同一性狀不同組合間差異較大,且各個(gè)性狀的變異范圍較大。就株高而言其變異范圍為-20.13~17.40,A5B5組合株高SGA最低,降稈效果明顯;穗長(zhǎng)的變異范圍-14.36~8.96,A4B5組合穗長(zhǎng)SGA最高;結(jié)實(shí)小穗數(shù)的變異范圍-12.86~9.63,A2B5和A8B5組合SGA最高;總小穗數(shù)的變異范圍-12.47~8.79,A5B2組合的SGA最高;穗粒數(shù)的變異范圍-22.40~18.42,A2B3組合的SGA最高;穗下節(jié)間長(zhǎng)的變異范圍-16.87~8.45,組合A5B1的SGA最高;單株穗數(shù)的變異范圍-37.32~74.62,其變異范圍最大,組合A4B2的SGA最高,并且該組合株高SGA為負(fù)效應(yīng),其它性狀除百粒重外均有較大的正效應(yīng);單株粒重的變異范圍-38.97~30.42,組合A4B4的SGA最高;百粒重的變異范圍-26.56~32.53,組合A1B2的SGA最高。 從表4還可看出,A4B4組合各個(gè)產(chǎn)量性狀的特殊配合力雖然都不是最高,但是單株粒重、單株穗數(shù)和百粒重的特殊配合力均為正效應(yīng),并且存在一定的降稈作用;該組合實(shí)際單株產(chǎn)量雖然不是最高,但是相對(duì)來(lái)說(shuō)也較優(yōu)(25.54 g)。其余組合某一性狀也有很好的表現(xiàn),在選配組合時(shí)可以考慮它們某一性狀的特殊配合力。

2.4 配合力基因型方差和遺傳力的估計(jì)

遺傳力是表示數(shù)量性狀遺傳過(guò)程中遺傳決定與環(huán)境影響相對(duì)重要性的數(shù)量指標(biāo),是重要的遺傳和育種參數(shù)。進(jìn)一步分析各性狀的配合力基因型方差和遺傳力(表5)可以看出,株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗下節(jié)間長(zhǎng)的Vg(%)大于Vs(%),

說(shuō)明這5個(gè)性狀的加性作用相對(duì)于非加性作用更重要,而其它5個(gè)性狀的Vs(%)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Vg(%),說(shuō)明在這5個(gè)性狀中,非加性成分(顯性和上位性)更為重要。廣義遺傳率(h2b):單株粒重>百粒重>株高>穗下節(jié)間長(zhǎng)>穗長(zhǎng)>穗粒數(shù)>總小穗數(shù)>單株穗數(shù)>結(jié)實(shí)小穗數(shù);狹義遺傳率(h2n):穗下節(jié)間長(zhǎng)>株高>結(jié)實(shí)小穗數(shù)>穗長(zhǎng)>百粒重>單株穗數(shù)>總小穗數(shù)>單株粒重>穗粒數(shù)。9個(gè)性狀中有8個(gè)的廣義遺傳率大于50%,其中株高、穗長(zhǎng)、穗下節(jié)間長(zhǎng)、單株粒重和百粒重皆在90%以上,表明株高、穗長(zhǎng)、穗下節(jié)間長(zhǎng)、單株粒重和百粒重這5個(gè)性狀受環(huán)境的影響較小。株高、穗下節(jié)間長(zhǎng)的狹義遺傳率為69.5%和75.87%,可在早期進(jìn)行選擇。穗長(zhǎng)的狹義遺傳率中等,宜在F4代進(jìn)行選擇。結(jié)實(shí)小穗數(shù)、總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株穗數(shù)、單株粒重和百粒重的廣義遺傳率較大,但狹義遺傳率較低,說(shuō)明加性遺傳效應(yīng)較小,顯性效應(yīng)和上位性效應(yīng)較大,應(yīng)該適當(dāng)提高選擇的代數(shù)。

3 討論與結(jié)論

對(duì)新育成的優(yōu)良品系進(jìn)行配合力和遺傳力分析可以幫助我們深入了解新品系各個(gè)性狀的遺傳規(guī)律,同時(shí)為以后利用這些品系提供理論依據(jù)。前人在不同地區(qū)對(duì)不同的優(yōu)良品系進(jìn)行了大量的配合力和遺傳力分析,因?yàn)樗x材料的不同導(dǎo)致其結(jié)果存在較大差異。歐俊梅等(2000)[13]認(rèn)為,株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和千粒重為加性和非加性效應(yīng)共同作用,主要受加性基因控制。何良榮等(2001)[8]研究表明,株高、每穗小穗數(shù)以加性效應(yīng)為主。龐紅喜等(2000)[9]則發(fā)現(xiàn)株高、穗長(zhǎng)、每穗小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的加性、顯性效應(yīng)均重要。曹亞萍等(2000)[10]指出,株高受基因加性、非加性和母體效應(yīng)的共同作用,以加性效應(yīng)占優(yōu)勢(shì);千粒重取決于加性和非加性效應(yīng),穗粒數(shù)由加性效應(yīng)控制,而穗粒重存在明顯的核質(zhì)互作。姚金保等(2003)[3]認(rèn)為千粒重符合加性—顯性模型,以加性效應(yīng)為主。

本試驗(yàn)選用山東農(nóng)業(yè)大學(xué)新選育的抗病、高產(chǎn)新品系作為母本,通過(guò)配合力和遺傳力分析評(píng)價(jià)其在育種中的應(yīng)用價(jià)值,為以后的育種工作奠定基礎(chǔ)。研究表明,在產(chǎn)量性狀方面母本的一般配合力要大于父本即母本對(duì)于后代產(chǎn)量的影響要大于父本;在株高方面,A1、A2、A3、A5和A8均具有較好的降稈作用,且A1、A2、A3和A5親本本身株高均低于70 cm,利于選育矮稈、高產(chǎn)品種。A1(530001)親本的穗長(zhǎng)GCA較大,結(jié)實(shí)小穗數(shù)的GCA最大,可以作為大穗、多小穗型親本。A2株高的GCA最低,因此可以作為矮源親本。A4單株穗數(shù)和單株粒重的GCA均最高,可以作為多穗、高產(chǎn)親本。A5、 A6和A7其它性狀的GCA表現(xiàn)一般,但它們的百粒重配合力很高,可以作為大粒型親本。A8在穗粒數(shù)上GCA最大,可以作為多穗材料。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗下節(jié)間長(zhǎng)這4個(gè)性狀由加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)共同作用,其中以加性效應(yīng)為主,這和前人的研究基本一致。同時(shí)發(fā)現(xiàn)總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、單株粒重、單株穗數(shù)和百粒重5個(gè)性狀主要受非加性效應(yīng)影響,其中總小穗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重3個(gè)性狀非加性效應(yīng)占遺傳方差的90%以上。非加性效應(yīng)包括顯性效應(yīng)和上位性效應(yīng),其中顯性效應(yīng)是不能夠穩(wěn)定遺傳到后代的,而研究表明上位性效應(yīng)在遺傳效應(yīng)中具有重要地位并且在自花授粉作物中可以穩(wěn)定遺傳。如果上位性存在,將會(huì)給育種選擇帶來(lái)額外收益[14]。因此為了進(jìn)一步明確本試驗(yàn)新品系的利用價(jià)值,需要研究上位性在這些性狀中的作用。

參 考 文 獻(xiàn):

[1] 田紀(jì)春. 超級(jí)小麥的概念、育種目標(biāo)和任務(wù)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,5 :18 - 21.

[2] 曹亞萍,范紹強(qiáng),張 娟,等.冬小麥BYDV材料粒重的配合力與遺傳模型分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,30(1):17-20.

[3] 姚金保,王書(shū)文,姚國(guó)才,等.普通小麥千粒重的配合力與遺傳模型分析[J].南京農(nóng)學(xué)專報(bào),2003,19(1):52-54.

[4] 張彩英,謝令琴,常文鎖,等.冬小麥品種資源沉降值配合力及其它性狀相關(guān)性研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2001,17(4):15-17.

[5] 隋新霞,李根英,吳祥云,等.不同穗型冬小麥主要農(nóng)藝性狀配合力分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,2:20-22.

[6] 王 瑞,寧 錕,王 怡,等.普通小麥穗部性狀的配合力與遺傳模型分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1996,5(1):1-5.

[7] 陳集賢,郜和臣,黃相國(guó).十一個(gè)春小麥品種產(chǎn)量性狀的配合力與遺傳力分析[J].作物學(xué)報(bào),1981,7(3):201-207.

[8] 何良榮,杜 娟,鄒春梅,等.大穗小麥產(chǎn)量性狀的配合力與遺傳力分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2001,38(1):16-17.

[9] 龐紅喜,亢福仁,王成社,等.大穗型小麥主要農(nóng)藝性狀配合力分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2000,9(2):78-81.

[10]曹亞萍,張明儀,喬合心,等.冬小麥產(chǎn)量性狀的配合力及遺傳規(guī)律研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,28(2):7-11.

[11]劉來(lái)福編著.作物數(shù)量遺傳[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1982,211-281.

[12]唐啟義,馮明光.實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[13]歐俊梅,李生容,杜小英,等.5個(gè)矮稈小麥品種(系)主要農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳力分析[J].綿陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2000,17(2):1-4.

[14]張文英,程君奇,朱 軍,等.上位性及其在遺傳育種中的應(yīng)用[J].生物信息學(xué),2004,2(2):39-43.

[15]Cheverud J M, Routman E J. Epistasis and its contribution to genetic variance components [J]. Genetics, 1995, 139: 1455-1461.